Плоды эволюции

По имеющимся данным, на конец прошлого года в мире было установлено шесть миллиардов микроконтроллеров и двести миллионов компьютеров. И, если представить себе некое, чисто гипотетическое сражение, человечеству могло бы не поздоровиться. По крайней мере, числом бы нас задавили… Правда, разрядность большей части этих микроконтроллеров не превышает 16 бит, некоторые из них вообще остановились в своем развитии на однобитовой архитектуре, хотя и справляются со своими специфическими задачами.

В то же время достижения современной микроэлектроники значительно снизили ценовую планку для платформ с более высокой разрядностью. У многих на слуху успехи небольшой компании ARM, лицензировавшей свои одноименные RISC-процессоры нескольким десяткам производителей, среди которых Digital, Intel, Samsung, Texas Instruments и некоторые другие. Причиной успеха ARM стали выдающиеся характеристики ее процессоров - при производительности в сотни миллионов целочисленных операций в секунду они потребляют мощность в доли ватта; и, конечно, весьма конкурентная цена. Интересно, что сама ARM процессоры не производит, полностью сосредоточившись на их разработке.

Другим примером является семейство процессоров SH-4, разработанное корпорацией Hitachi. Целочисленная производительность открывающего эту серию процессора SH7750 достигает 360 млн. операций в секунду. Вдобавок, он специально оптимизирован для выполнения графических операций, и при полной загрузке способен выполнять почти полтора миллиарда умножений с плавающей запятой в секунду - и все это при оптовой цене около 40 долларов и потребляемой мощности около полутора ватт. В планах Hitachi - повышение целочисленной производительности следующего поколения своих процессоров, SH-5, до 600 млн. оп./с, а среди ее партнеров - корпорации Seiko Epson, SGS Thomson, NTT, Microsoft и многие другие.

Несомненно, на цену и, соответственно, распространенность высокопроизводительных 32- и 64-битовых процессоров повлияет и переход на новые проектные нормы. Здесь показателен пример компании LSI Logic и ее технологии G12, позволяющей сочетать на одном кристалле аналоговую, с полосой частот до 40 ГГц, и цифровую электронику. Столь высокие частоты используются, например, в системах спутниковой и беспроводной связи, а также во многих других случаях, когда нужно обеспечить высокую скорость передачи данных. Технология использует 0,13 мкм проектные нормы, и, судя по всему, только суеверие не позволило разработчикам из LSI Logic назвать свою технологию G13. Столь малые проектные нормы позволяют разместить на кристалле размером 20х20 мм 223 млн. транзисторов (или 23 млн. логических вентилей!) и на практике реализовать лозунг, который можно встретить на сайте этой компании: "The System on a Chip Company".

Конечно, не стоит забывать и о более привычных решениях на базе традиционных микроконтроллеров и микропроцессоров, которые находят все более широкое применение во всевозможных встроенных устройствах.

Другим важным фактором, способствующим распространению сетевых устройств, является появление доступных по цене и в то же время производительных сетевых технологий, будь то USB или FireWire, Ethernet или многочисленные разновидности кабельных или телефонных модемов. Стоимость микросхемы USB-интерфейса составляет сейчас около двух долларов, за FireWire придется выложить около пятнадцати, а компания Osycom, лицензировав ядро ARM-процессора, добавила к нему логику Ethernet-интерфейса (и планирует добавить "физику") и предлагает полученное решение производителям принтеров и всем желающим под названием NET+ARM.

Совсем недавно произошли изменения и на рынке кабельных модемов: Hitachi, присоединившись к другим производителям микросхем для кабельных модемов (из ряда Broadcom, Libit Signal Processing, Rockwell Semiconductor Systems, Stanford Telecommunications…), выпустила набор из двух микросхем-процессоров восходящего и нисходящего потока. Набор соответствует стандарту MCNS, в нисходящем потоке поддерживает виды модуляции 256 и 64QAM, а стоит около 20 долларов (в партиях по 50 тыс. штук).

Эти примеры позволяют судить о потенциальной доступности нового поколения интеллектуальных сетевых устройств, среди которых:

• "Умные" телефоны. Сейчас в мире установлено около 500 млн. телефонов. Если оснастить их недорогими ЖК-индикаторами, добавить клавиатуру, процессор и софт-модем…
• Игровые приставки. Пожалуй, один из наиболее перспективных рынков для сетевых устройств.
• Телевизионные приставки. Могут получить широкое распространение с появлением цифрового, интерактивного телевидения и телевидения высокой четкости.
• DVD-плейеры. Настолько сложные и вычислительно емкие устройства, что введение в них дополнительной функциональности сильно не отразится на цене.
• Handheld-компьютеры и "Пилоты" - без комментариев.
• Многочисленные оконечные и активные сетевые устройства, управляемые и опрашиваемые по сети, коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы, принтеры, замки, системы ограничения доступа, тостеры и т. д.

В соответствии с широким спектром выполняемых задач, необходимой составляющей этих устройств становится встроенная операционная система, способная быстро переключаться между задачами, предоставлять средства для доступа в Сеть, подгрузки по сети необходимых приложений и для управления оконечными сетевыми устройствами и многое, многое другое.

А дополнительным условием для широкого распространения сетевых устройств является массовость и широта охвата, которые в значительной мере повлияют на стоимость подключения как самой Сети, так, собственно, и сетевых устройств и связанного с ними комплекса услуг.

А массовый продукт, как известно, должен быть прост в управлении, надежен и при этом - экономно относиться к ресурсам (как вычислительным, так и памяти). Как, например, операционная система QNX от компании QSSL, статья о которой открывает тему номера. "Кьюникс" довольно широко распространена в России. Она невелика по объему, имеет эффективную графическую оболочку и может годами работать без перезагрузки. Однако "Кьюникс" имеет по крайней мере два недостатка: она пока ориентирована всего на одну процессорную платформу (пусть и весьма распространенную), а маркетинговая политика компании QSSL на фоне происходящих в мире изменений выглядит по меньшей мере странно. Хотя, как известно, и недостатки можно обратить в достоинства.

Косвенным показателем перспективности рынка сетевых устройств может служить корпорация Microsoft, активно продвигающая телефоны, телевизионные и игровые приставки свою новую операционную систему Windows CE 2.1. Об этой ОС и поддержке в ней быстрого переключения между задачами, необходимого для реализации софт-модемов и мультимедийных приложений, пишет в своей статье Михаил Жилин следующая статья.

Статья Андрея Фаткуллина рассказывает об HTTP-серверах и их применении при реализации оконечных сетевых устройств. Здесь же читатели найдут сводную таблицу с характеристиками серверов и используемых операционных систем.

Многие программисты зачитывались в детстве книгами Кернигана и Ритчи, все прогрессивное человечество использует сейчас идеи, заложенные в язык программирования C и операционную систему Unix. Так и нашу тему завершит статья об Inferno (а также - Limbo и Java), еще одной разработанной этими учеными операционной системе, на этот раз - специально для встроенных сетевых устройств; распределенной, масштабируемой, модульной, компактной, производительной и многоплатформной…

Свои отзывы и впечатления по теме номера присылайте по адресу: gbash@cterra.com.