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2007年国际嵌入式技术巡展

嵌入式技术趋势访谈录



编者按:此次嵌入式巡展云集了产业链中各个环节的顶级厂商,其发展计划与焦点评论无一不成为嵌入式行业的参考导向。为了能将更深入、权威的专家观点带给读者,本刊特别对各家参展厂商的高层管理人员和技术工程师进行逐一采访,并挑选精华言论整理成文,以飨读者。


嵌入式处理器

多核时代已经到来——英特尔

在嵌入式领域中,英特尔已经默默耕耘了三十年的时间,从8048时代开始即已有嵌入式应用。在2005年第二季度以前,英特尔一直做的是不断提高CPU工作频率。但是,随着工作的频率越来越高,CPU功耗也越来越高。此时,英特尔开始转到了低功耗的研发路线上,从不断提高CPU工作频率转向到多核发展方向。

在嵌入式领域中,功耗要求极为严苛。放弃对工作频率极致的追求,双核乃至多核的优点瞬间突显出来。首先是多核带来更好了的性能,但功耗没有显著增加;其次,以前在服务器上放四个处理器,电路板尺寸很大,散热、电源供电等各方面难以控制,而在双核、四核平台上,板卡的布局、电源都得到相应简化;第三,多核可以进行并行处理,可以降低在工作时候处理上的延迟;最后,在性能得到提升的同时,可以同时支持更多不同的操作。

对于多核要求最为迫切的是通信领域。例如,大型交换机等设备。需要并行处理大量数据,并且保证低功耗和极限使用条件。而目前英特尔双核、四核酷睿架构嵌入式CPU能够适应零下40度到零上85度的极限环境,并保正其工作寿命不降低。
目前,英特尔酷睿2全系列产品覆盖服务器、笔记本、台式机、嵌入式领域。最大的优势在于在同一时钟周期执行4条指令,两个核共享4M二级缓存,当指令执行时可以把指令抓至缓存,两个不同的核共享从而降低延迟。从性能上来看酷睿2全线产品性能提上40%,功耗降低20-40%。

为使多核平台得以充分发挥,软件支撑也极为重要。多核并行处理是多核应用的最大难点。一般意义上而言,多核系统中并不是所有CPU完全并行工作,而是有一个CPU核作为总管来协调其他CPU核心,如何协调多个核心是操作系统的一大难点,也是应用软件难以发挥作用的限制之处。软件环境严重制约了多核系统的快速普及。
据iSuppli预测,由于双核心处理器的出现,以及即将来临的多核心处理器,2015年多核心处理器市场规模可达到648亿美元之多。这样的市场是不容忽视的,而多核处理器在性能上的强劲表现,也进一步增强了开发商的信心。可以说,多核时代已经到来。


嵌入式计算机

设计协助服务降低风险——研华

作为嵌入式板卡提供商,研华嵌入式电脑事业群技术工程师谢辉认为,从行业发展来看,客户自己进行系统设计将成为主要趋势。他们一般都会采用板卡厂商提供的标准或半定制化模块按照自己系统的特点进行设计,在该过程中必然面临一些设计风险。此时,作为板卡提供商的研华,就会为客户提供全方位的设计协助服务,以帮助客户的产品快速上市。另一方面,嵌入式系统的附加值也主要由嵌入式软件来体现。现在基本上采用标准的嵌入式软件,如微软的WindowsCE和WindowsXP。这些专门为嵌入式系统开发的操作系统,具有很多非常适合嵌入式设备的优点和特点,如磁盘分区支持、液晶屏背光开关和监控等等。

从产品技术的发展来看,SOM载板是嵌入式解决方案采用的标准模块,也是主要趋势。另外,基于ComExpress总线标准的设计也是行业的主流设计。并且,采用Intel酷睿2处理器也将成为嵌入式系统的标准配置,研华当然会紧紧跟随这些行业的标准和趋势,开发符合这些标准和趋势的解决方案。

载板也需统一设计规范——凌华科技

凌华科技一直专注于推行PICMG组织的开放式标准COM Express产品。对于嵌入式行业的各种规格标准,凌华科技嵌入式产品中心专案经理简秀芳认为,行业中的很多私规会给应用厂商带来疑虑,规范将是产品开发的重要基础。如果有国际性组织如PICMG来支持公开性规范,就会有更多的资源可供客户选择,并且在各个厂商的产品规格上也可以做到互相兼容。在COM Express中,除了Core Module部分的设计规范,载板部分也由凌华等三家厂商共同提出了设计规范--COM Express Plug&Play。

COM Express是为了应对越来越多的高速信号需求而产生的开发标准。但在工业产品中,并不是所有产品都需要高速系统,所以凌华产品线分为以传统总线为基础的ETX系列和以高速总线PCI-E的COM Express系列为两大主线,分别提供从板卡到系统产品的完整解决方案。针对未来发展,简秀芳认为,目前以ETX为基础的市场成长正在趋缓,而COM Express市场增长迅速,预计到2012年将会超过ETX成为业内主流规格。

选择最适合自己的产品——艾讯科技

高速需求已成为嵌入式系统发展趋势,产品除了使用更高处理能力的处理器,其高速特性也体现在所使用的内存通道上。尽管内存双通道技术已经在业内成熟,但在面积有限的板卡上实现,依旧是个难题。艾讯科技的产品中,就内存的问题做出了很好的诠释。集成的内存双通道,可以进行海量的数据存储和处理,配合处理器提供更高的性能。但艾讯科技陈怡源强调,高速处理能力并不适合每一个嵌入式产品,应该针对需求选择最适合自己的产品应用。

对于嵌入式行业中产品特性的发展趋势,艾讯科技陈怡源认为,除了低功耗要求,无风扇也将是一个发展的重要趋势,无风扇产品可以应用在车载、家庭、极地等特殊应用环境中,能有效延长产品寿命,降低噪音。从开发工具上来看,微软的Windows CE和Linux将还会进行长期的竞争,双方的普及程度和价格,将成为影响其发展的重要因素。

开放式标准是产品的基本——GE Faunc

品如其名,在嵌入式系统里的通用电气GE Faunc提供的是通用控制产品。基于开放式的架构,是GE Faunc产品线最基本的概念。应对国际所推行的开放式标准,GE Faunc嵌入式系统业务发展经理李澍强调,设计中对开放标准执行的越严格,对第三方产品的兼容性就会越好,给最终给客户的应用就会带来更多方便。GE Faunc产品从前端信号采集、数据传输、中央处理器单元、数据存储,到最终的图像显示和图像分析,完全遵循国际标准。

“开放式标准是嵌入式行业中的必然趋势,只有标准开放,才能吸引更多的厂商参与其中。”李澍表示。基于国际组织所推出的开放式标准,用户可以方便的在标准组织中下载标准规范。目前除了GE Faunc,还有上百家公司都在遵循标准来制造相同产品,给用户提供广阔的选择余地。对于不同行业的的客制化应用需求,应依据在统一化的标准基础上进行定制,这样才能实现更广泛的推广。

实现“真正意义”的多核——华北工控

深植于IPC行业的华北工控,为军工、电信、交通、网络、医疗、安防等多个行业领域提供嵌入式板卡、一体化工作站以及准系统硬件平台等产品。对于其产品定位,华北工控的网络安全销售工程师王彬介绍说,在工控行业中,我们是做基础行业的半成品。华北工控的产品,是提供系统的大体框架,再依据客户的具体要求进行修改,所以同一款产品在不同的行业会有不同的应用。

对于目前嵌入式行业中的热点--多核技术,王彬强调,华北工控的NORCO-5730实现了真正意义上的双核。所谓真正意义,并不是物理上讲双核排列在一起。简单的说它必须有前置的前端总线,将双核通过一个通道进行连接,并且共享二级缓存,在一个功能性完整的系统中有主级和副级的区别。

市场需求是技术研发指向——研扬

研扬经过多年的发展,现在已经成为了研发、生产、销售线完整的工业电脑厂商。从产品线上看,研扬提供了从低端到高端、从板卡到系统、从低端处理器486到高端Core 2 Duo的丰富产品。谈到厂商在IPC行业中的定位,研扬北方区经理黄志山认为,基于市场的主流需求,是产品研发走向的基础,以点对点的方式,将市场的需求转化为后端平台的研发目标。同时,多样化的产品为用户打造了完整的应用平台,通过多种渠道推广,建立自己的品牌形象。

低功耗特性显现优势——昭营科技

昭营科技非常重视嵌入式市场,其自主研发的处理器芯片,将CPU南北桥全部集成在芯片中,并配合处理器芯片推出一系列板卡平台和定制系统,包括现在业内流行的Computer on module(COM)平台。据昭营科技陈怡君介绍,其产品除了可靠性、产品性能等指标突出外,其关键优势就是低功耗,这也是目前产品应用中,用户首要关注的因素。并且随着整体环保意识的增强,低功耗成为产品中的首要优先因素。


嵌入式系统软件

基于微内核的实时操作系统——QNX中国及东南亚地区的指定总代理,新加坡动力科技

QNX软件系统是一个先进的实时操作系统软件,作为多任务实时操作系统,QNX的内核只提供操作系统最基本的服务,如任务间通信、同步、时钟等,通过任务间通信将任务组织起来构成完整的系统,因此是名副其实的基于微内核的实时操作系统。谈到嵌入式实时操作系统的发展趋势,QNX在中国及东南亚地区的指定总代理新加坡动力科技公司的李明致先生表示,多核趋势正愈加明显,与此同时,安全性仍旧是关注的核心之一。

在安全性方面,QNX基于微内核架构,驱动等均在内核之外以进程形式呈现,因此当遇到安全威胁,如病毒感染时,只需对进程杀毒,从而提供了更高的安全性及稳定性能。在多核方面,1997年QNX即开始支持多核环境,并基于用户熟知的AMP与SMP模式提出了新的概念:混合多处理(BMP)模式,该模式集合了二者的优势。而在可操作性方面,李明致先生补充到,QNX在新的混合软件授权模式下开放了其QNX Neutrino实时操作系统源码,开创了结合开源软件和商业软件优势的新软件开发模式。

软件质量需求 推动测试领域发展——PRQA公司合作伙伴,旋极信息技术

由于嵌入式系统对于软件质量的要求越来越高,因此推动了软件测试领域的进一步发展。针对嵌入式的发展PRQA公司合作伙伴——北京旋极信息技术有限公司副总裁蔡厚富先生表示:“嵌入式的应用将越来越广泛,这就带来安全性、可靠性及质量等问题,目前硬件设计已趋于规范,包括:FPGA的使用及大规模集成电路标准的出台等,因此软件作为影响质量的重要因素将成为未来嵌入式发展的核心竞争力,因此如何进行软件检测将成为未来发展的一大焦点。”具体测试方面,以汽车电子为例,PRQA在其软件测试套件中包含了对MISRA标准一致性的检测,该套件也可用于软件创建过程本身的过程管理。 已有10年历史的旋极公司,是国内较早开展嵌入式业务的公司之一,其主要产品包括嵌入式系统应用产品(操作系统、开发调试工具、软件测试工具)、嵌入式系统解决方案及软件测试系统解决方案等。

“第0时间”消除软件缺陷及安全漏洞——Klocwork公司中国总代理,智诚创想科技

据报告显示,安全问题成为日益严重的问题,软件故障则是安全漏洞的首要原因。因此,软件组织必须争取在应用部署前找到问题的根源并消除安全漏洞。致力于提供软件自动化静态分析解决方案的Klocwork公司中国总代理北京智诚创想科技有限公司的郝建材先生谈到,目前,有超过4百万的专业软件开发人员平均工作成本达到10万美元,相当于每年在开发人员上的投资达4千亿美元。保守估计,开发人员会将25%的时间花费在查找安全缺陷和软件安全漏洞上。因此为了帮助软件公司解决软件源代码中存在的问题并节省开支、节约资源,Klocwork推出静态分析方案Klocwork K7,以便在“第0时间”消除软件缺陷及安全漏洞。Klocwork K7能够通过精确的对系统问题的检测,使用户深入发现他们的质量问题如:缺陷和安全漏洞、架构和头文件异常、软件度量等,具有灵活的分析报告和缺陷管理功能。

规范是嵌入式软件的立足之本——Lynuxsworks合作伙伴,长久斯捷

嵌入式操作系统的完善和发展需要规范的嵌入式软件开发标准,这也是制约我国自主研发的嵌入式操作系统发展的主要原因之一。Lynuxsworks作为当前嵌入式领域的三大主流实时操作系统提供商之一,深知要在竞争激烈的市场中立足,就要保持自己的特色并紧随市场变化的脚步。其主要产品LynxOS-178B以航空和军工等高端应用为主要市场,满足美国DO-178B标准。谈到如何确保系统的安全性,北京长久斯捷有限公司总经理王亮先生表示,在安全性方面,一方面要确保操作系统内部开发的安全,同时要确保在外部内容接入时具有强大的抵抗力与防御力。为此LynxOS-178B引用了一个非常重要的思路,即分区的概念。通过对时间、空间及资源的分区,将各个应用隔离在不同的分区上,由此避免分区间的错误传递,分区内部则作为虚拟机使用,在运行过程中不允许任何人工或外部介入,从而实现具有高稳定性、高安全性的系统环境。


嵌入式系统测试

应对真正的“混合”信号调试——泰克科技

泰克为嵌入式系统调试提供了多种解决方案,包括最新推出的MSO4000以及高端的逻辑分析仪等设备。MSO4000不仅可以对模拟和数字的混合信号进行调试,还能对不同逻辑家族之间的数字信号进行调试。对于多种测试解决方案的选择,泰克科技分销产品部北方区客户经理焦保春认为,在中小型系统比如8位或16位应用中,逻辑分析仪功能相对比较高端,成本也较高,混合信号示波器MSO更适合应用,上手更容易。并且,目前MSO4000还提供了对FPGA测试功能,通过PC上安装调试软件FPGAView,观测测试信号。
对于嵌入式计算机和工控领域,泰克MSO对前端电缆连接、使用环境等因素提供了特殊考虑,具备更好的适应性。尤其是工控领域中包含各种总线,乃至从标准总线衍生出来的,专门应用在工控的总线,MSO都能提供很好的分析支持,简化工程师工作,提高效率。


嵌入式计算机配件

客制化提升竞争力——XTech精密制造

近年来,PICMG发表了许多新技术规范,这些规模确保了客户能从不同的供货商获得稳定且标准的产品及解决方案,同时,供货商也能从新技术规范的发布,来规划未来研发资源的投入方向。

XTech所设计的ATCA面板符合最新的PICMG规范。与CPCI相比,更大的板卡尺寸能使单张板卡容纳多颗CPU成为可能,也使得CPU带大功率散热片以及大容量RAM成为可能。也就是说,ATCA板卡可以支持电信设备大容量和高密度的要求。在国内,CPCI已经很成熟,它的应用范围也很广,但是,ATCA是有着巨大市场潜力的下一代硬件构架,随着各大设备供应商的支持,它正在逐步走向成熟,甚至会替代CPCI。

在嵌入式市场,客户会有各式各样的客制化服务要求。因此,XTech(厦门)精密制造有限公司大客户经理贾国耀强调,供货商的客制化服务可以有力竞争更多领域,并且能参与到更多项目的灵活应用中。在ATCA方面,除了标准配置,XTech还可定制ATCA面板,并具有多种型号可供选择。

《世界电子元器件》2007.11
         
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