Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 136

Элементы робоплатформы можно печатать на 3D-принтерах

Есть и другие проекты, создающие открытые робоплатформы, но в российских продуктах упор сделан на простоту изготовления и модификации устройств — ScratchDuino можно назвать продолжателем идей Arduino. Хотя отечественный робоконструктор уступает по возможностям LEGO Mindstorms NXT, он более открытый и модульный — совершенствовать ScratchDuino можно как угодно. Никто не мешает, скажем, подключить к шилду более мощный вычислитель или создать собственного исполнителя.

"Мы ожидаем, что к проекту подключатся технические вузы и помогут сделать шагающую платформу, летающую платформу, плавающую платформу со множеством открытых датчиков, приводов и манипуляторов", — говорит руководитель «Мезон.Ру».

К оглавлению

Терралаб

Смартфонный Atom: процессор Intel Medfield

Олег Нечай

Опубликовано 27 августа 2012 года

Бизнес Intel — это универсальные процессоры для настольных и портативных компьютеров разных классов, мощные чипы для серверов и специализированные микросхемы для встраиваемых систем. Корпорация практически монополизировала этот рынок, что неоднократно приводило к многочисленным судебным искам за нарушение правил честной конкуренции: среди истцов, помимо прочих, числятся её извечный соперник AMD, Федеральная торговая комиссия США, американский штат Нью-Йорк, Европейский Союз и Южная Корея.

Однако эпоха тотального доминирования Intel закончилась с появлением айфонов и айпадов, планшетов и смартфонов под управлением Android. Оказалось, что потребителю нужны не высокопроизводительные монстры с многоэтажными графическими ускорителями, а портативные и экономичные устройства, способные как можно дольше работать без подзарядки с лёгкими приложениями.

В Intel процессоры для подобных устройств никогда не разрабатывали и не выпускали — в отличие от конкурентов. В 1986 году британской компанией Acorn Computers был разработан тридцатидвухразрядный процессор на базе архитектуры RISC (reduced instruction set computer — «компьютер с сокращённым набором команд»), получивший название ARM (Acorn RISC Machine) 2. В противоположность универсальным чипам на базе архитектуры CISC (complex instruction set computer — «компьютер со сложным набором команд»), к которым относятся и практически все микросхемы Intel x86/IA-64, процессоры RISC умеют исполнять лишь несколько простых инструкций, но зато делают это максимально быстро — как правило, за один такт. Такие чипы проще по конструкции, значительно экономичнее CISC и не требуют сложных систем охлаждения.

В 1990 году Acorn Computers, Apple Computer и VLSI Technology создали совместное предприятие под названием Advanced RISC Machines, которое в начале девяностых разработало процессор для первого мобильного устройства компании Apple — планшета Newton. Сегодня процессоры ARM установлены более чем в 95 процентах всех смартфонов и коммуникаторов, включая iPhone и iPad и подавляющее большинство гаджетов под управлением Android. В 2011 году в мире было продано порядка 7,9 миллиарда ARM-процессоров и всего около 330 миллионов процессоров под маркой Intel. При этом чипы ARM использовались не только в телефонах и планшетах, но и в самой разной бытовой технике — от телевизоров и холодильников до кофеварок и автомобильных компьютерных систем. Более того, на их основе стали выпускаться серверы и даже собираться суперкомпьютеры!

Разумеется, в Intel никак не могли игнорировать столь огромный рынок, внезапно образовавшийся буквально у них под боком. Однако первые попытки создать сильную альтернативу ARM-процессорам успехом не увенчались. В 2010 году глава Intel Пол Отеллини показал на выставке бытовой электроники CES прототип «интелофона» на базе Atom и пообещал, что к концу года её партнёр LG завалит такими трубками весь мир — но до прилавков магазинов они так и не добрались. Всё дело в том, что «телефонные» варианты чипов Atom, разработанных для нетбуков, отличались чрезмерным энергопотреблением и потому особого распространения не получили.

После такого системного провала в Intel решили подойти к решению проблемы иначе. В июле 2010 года, через три месяца после выпуска первого iPad, Пол Отеллини пригласил на работу Майка Белла — выходца из Apple, любителя коммуникаторов и гавайских рубашек. Белл проработал 17 лет в «яблочной» компании, где занимался программным обеспечением для компьютеров и iPhone, а затем участвовал в разработке смартфонов Pre и Pixi в фирме Palm, выкупленной в 2010 году HP.

По опыту работы в Apple Белл прекрасно понимал, что интеграция «железа» и программного обеспечения — это целое искусство. В особенности если речь идёт о мобильных устройствах: они должны обеспечивать всю ту функциональность, какую ожидает потребитель, обходясь разумно достаточными аппаратными средствами. При этом целью разработчика должны быть не только высокие продажи, но и максимальное удовлетворение пользователя. И, разумеется, как следствие — расширение числа операторов, готовых продавать столь желанный аппарат.

Просто ещё один процессор Intel вряд ли смог бы убедить производителей телефонов или операторов связи: для них это был бы всё тот же прожорливый Atom. Другое дело, если бы можно было показать потенциальным заказчикам не чип, а действующий образец смартфона, на котором любой желающий мог бы запустить любые тесты. Поэтому Белл поставил перед собой задачу разработать не просто процессор, способный на равных конкурировать с ARM, но целый аппарат, работающий на таком чипе. Оттелини, в свою очередь, предоставил ему право нанимать любых специалистов и практически неограниченные ресурсы.

Подразделение Белла действовало как типичный стартап, нашедший щедрого инвестора. Было снято отдельное здание, нанята команда специалистов из числа знакомых Беллу по работе в Apple и Palm, а также из фирмы Qualcomm, которая занимается лицензированием и разработкой ARM-процессоров. Наконец, в августе 2010 года Intel приобрела подразделение беспроводных коммуникаций немецкой фирмы Infineon Technologies, которое специализируется на чипах связи, сконструированных на основе ARM. Предстояла серьёзная работа: нужно было спроектировать аппаратную основу, написать программное обеспечение, добиться их максимальной совместимости, провести тестирование и пройти сертификацию.

Работая практически круглосуточно и без выходных, подразделение Белла добилось выдающихся результатов. Уже через год была готова эталонная конструкция смартфона на основе одноядерного чипа Atom Medfield, которую с незначительными изменениями можно было продавать потребителям. В январе 2012 года Отеллини продемонстрировал её на CES и объявил, что первым партнёром Intel по выпуску этого аппарата будет Lenovo: смартфон будет продаваться в Китае под названием K800. Аппарат без проблем справлялся с подавляющим большинством приложений для операционной системой Android и был оснащён фотокамерой, способной делать до 15 снимков в секунду.

Новая «телефонная» платформа Atom, получившая кодовое название Medfield, представляет собой однокристальную «систему-на-чипе», выполненную по 32-нм технологии. Напомним, что предыдущее поколение ультрамобильных Atom Moorestown состояло из двух микросхем: собственно процессора Lincroft и системного концентратора Langfell. Площадь чипа — 386 мм2.

В состав Medfield входят вычислительное ядро Saltwell с тактовой частотой до 2,0 ГГц и технологией параллельных вычислений Hyper-Threading, видеокодек с поддержкой кодирования и декодирования видео до 1080p/30, графическое ядро 2D/3D PowerVR SGX540, программируемый сигнальный процессор обработки видео, двухканальный контроллер оперативной памяти LPDDR2, гигабайт встроенной памяти LPDDR2, а также различные контроллеры ввода/вывода. В наличии встроенный 3G-модем HDPS+ IFX 6260 и выход HDMI, поддерживается работа с основной камерой с разрешением до 24 мегапикселей (15 кадров в секунду, 1080p) и дополнительной камерой до 2 мегапикселей.

Вычислительное ядро Saltwell, положенное в основу Medfield, разработано на базе стандартной микроархитектуры Atom с шестнадцатиступенчатым конвейером и последовательным исполнением инструкций — до двух за такт. Главные изменения, сделанные конструкторами, касаются повышения энергоэффективностию Устранены также некоторые узкие места для увеличения производительности (например, удвоена пропускная способность шины памяти).

В Medfield реализована фирменная технология Intel Burst Perfomance, динамически изменяющая тактовую частоту чипа в зависимости от нагрузки в заданных рамках энергопотребления. В режиме простоя C6 используется технология Intel Smart Idle: ядро и кэш-память второго уровня полностью обесточиваются, а данные о состоянии ядра и сведения из кэша выгружаются в статическую память с автономным питанием. В результате потребление энергии в этом режиме приближается к нулю.