מאת: Yan Vainter, Freescale. העולם משתנה. אם אנו מסתכלים באופן היסטורי נרחב אל שוק המעבדים המתקדמים (אלו שממוקדים במכשירים חכמים, מכשירים ממוכנים ופלטפורמות משובצות), ובעיקר ב-12 השנים האחרונות, מה שאנחנו רואים זה פלחי שוק שמקובצים באופן הדוק מסביב למערך תכונות מרכזי עם מעט מאוד אחידות, אם בכלל, עם פלחי שוק אחרים. החל בשנת 2000, השימוש העיקרי בטלפונים סלולאריים ובדור הראשון של הטלפונים החכמים היה שיחות קוליות (השני היה שליחת הודעות טקסט והשלישי דואר אלקטרוני, אלא אם היה לכם במשפחה ילד צעיר או שהייתם סוכנים שנמצאים רוב הזמן בשטח). שני הדורות הראשונים של מחשבי כף היד היו ממוקדים ביישומים (דואר אלקטרוני, גלישה, משחקים, הצגת סרטוני וידיאו). מערכות מידע ממוכנות היו ממוקדות בניווט GPS. מערכות משובצות מעמיקות יותר, כמו נתחי לוגיקה, דורשות כמות עיבוד קטנה כדי לאפשר את הפונקציה המסוימת שלהם שדורשת בדרך כלל הרבה מאוד קלט ידני. ואם עוד לא הובן, הנקודה היא שהיו כמה אחידויות בין המגזרים, אבל רק באופן מלאכותי. כתוצאה מכך, יצרניות מעבדים נטו למקד את פיתוח המיקרו מעבדים שלהן בעיקר באחד או שניים מהשווקים הללו, מכיוון שהיה הבדל רחב בין השווקים הקיימים בתחום לגבי סוגי העיבוד, המולטימדיה ויכולות הקלט/פלט שלקוחות דרשו.
אז מה השתנה? אנחנו, המשתמשים, השתנינו. הדברים שאנו מצפים לעשות עם הטלפונים החכמים והטאבלטים שלנו, והדרך בה אנו מבצעים את המשימות הללו, הגרו בפשטות לכל פלח בשוק המשובצים.
השינוי צבר מהירות אמיתית עם הופעתם של הטלפונים החכמים מהדור השלישי והרביעי והדור הראשון של הטאבלטים בין השנים 2007-2010. התקנים אלו נקלטו בשוק באופן בולט וחדרו אפילו לתחומים שאף פעם לא כוסו בעבר. לקוחות גילו שמה שבעבר דרש שניים עד ארבעה מכשירים לביצוע, ניתן כעת לביצוע עם מכשיר אחד בלבד שהינו הרבה יותר פשוט לשימוש וקל יותר להבנה. ומאז, דור חדש לחלוטין של משתמשים למדו ליצור קשר עם המכשיר בעזרת מגע, קול ועזרים ויזואליים מבוססי מולטימדיה עשירה עם מסכים גדולים במקום מקלדות, לוחות מספרים, כפתורים מכניים ולעיתים גם עכבר. ההתקנים גם כיום מגוונים יותר (מסכי 5, 7 ו-10 אינץ’, חיבור סלולארי או רק WiFi, הרבה או קצת מקום אחסון, מיקוד ביישום מסוים כמו ספרים אלקטרוניים או משחקים), ולמשתמשים יש גישה לאלפי יישומים חינמיים או זולים יחסית שנכתבו והותאמו לצרכים מסוימים. ולסיום, למשתמשים יש התקנים שיכולים לגשת למידע (תמונות, סרטים, מוזיקה, הודעות מיידיות, חברים, מפות, אתרי אינטרנט וכדומה) ולא משנה כמעט מה מקורו, וכן לא היכן אנו נמצאים.
התכנסות ובידול
אם לסכם בפשטות, המגמות שתיארתי לעיל הובילו למיזוג יכולות כללי במכשירים בהם אנו משתמשים. הרימו טאבלט, יחידת GPS, מערכת מידע ובידור חדשה למכוניות, או בדקו מתקן הודעות אלקטרוני גדול בשדה התעופה, טוסו בג’מבו חדש עם יחידת הבידור המשולבת במושב, רכשו משקף תנודות חדש עבור המעבדה שלכם, בקרו בכסא השליטה של מפעל ממוכן מהרמה המתקדמת ביותר, השתמשו במערכת אבטחה ביתית מבוססת וידיאו, ואפילו רכבו על טרקטור כבד של חווה והשתמשו במערכת הניווט שלו המשולבת בלוח המכשירים… אלו דברים תמצאו במשותף עבור כל המכשירים הללו?
הם מתקשרים אתכם באמצעות מגע, קול ומשוב ויזואלי
הם יכולים לשמור עליכם או על מכשירכם בקשר (דואר אלקטרוני, הודעות מיידיות, הודעות טקסט, רשתות חברתיות)
הם יכולים להקליט סרטונים או את המידע הקריטי שלכם ואז להציג אותם מאוחר יותר
הם יכולים לגשת לאינטרנט או לגלוש בין אתרים בדיוק כמו מחשב אישי
יש להם חיישנים ויזואליים שיכולים לשמש לצורך צילום תמונות או ניווט
הם יכולים להראות לכם היכן אתם נמצאים, לאן אתם הולכים, מה נמצא לפניכם, ומה יהיה שם כשתגיע למקום
הם יכולים להציג סרטים ולהראות תמונות
הם יכולים לאפשר משחק במשחקים מתקדמים או לבצע הדמיות מורכבות
הם יכולים להריץ יישומים שאתם או העסק שלכם אוהבים
והכי חשוב, אתם תמצאו שהם מספקים רמות משתנות של ‘איכות’ בכל יכולת (וידאו ברמת DVD או 1080p, מסך אחד גדול או שני מסכים קטנים, מספר ליבות ARM או רק אחת, צילום תמונות או הקלטת וידאו).
והתבנית הזו ממשיכה להתרחב למכשירים שככל הנראה אף פעם לא חשבתם עליהם. וסתי חום ביתיים עם מסכים גדולים שניתן לשלוט בהם מרחוק וגם לצפות בסרטונים מעודכנים אודות מזג האוויר. שואבי אבק עם מסך מולטימדיה בידית שיכול להראות לכם כיצד להתקין מסנן חדש (ודרך אגב, גם יזמין באופן אוטומטי אחד חדש ברגע שהנוכחי כבר יתקרב לסוף חייו). שעונים חכמים שעושים בדיוק את מה שדיק טרייסי עשה לפני מספר עשורים. מערכות למדידת בריאות ביתיים שמספקות לכם מגע קולי וויזואלי מיידי עם אהוביכם ובמקביל מזמינות אמבולנס במקרה של זיהוי בעיה חמורה.
זהו חלק ‘ההתכנסות’ במשוואה. היכולות היסודיות של התקנים בפלחי שוק שמאוד שונים זה מזה, בכל מה שקשור לשימושי הליבה שלהם, הפכו למאוד דומים, ובמקרים רבים אף לזהים. המשמעות של הדבר עבור חברת מעבדים היא שבזמן שבודקים מתחת למכסה המנוע, מוצאים צרכי עיבוד מאוד דומים. מספר ליבות כדי לטפל במטלות כלליות בעוצמה נמוכה, האצת וידיאו ותלת-ממד עבור סרטים, משחקים וממשקי קצה, בקרות עבור תצוגה ברזולוציה גבוהה, יחידות אבטחה כדי לשמור על סודיות המידע, בקרי קלט/פלט מורכבים ומגוונים כדי להתחבר לאחסון, רשת אלחוטית, GPS וחיישנים.
החלק של ה-‘בידול’ במשוואה הוא שאם יכולות הליבה של ההתקן שכיחות יחסית, אז חברות יכולות ליצור פלטפורמה חומרה יחידה ולשחרר מספר התקנים לשוק שההבדל ביניהם מבוסס רק על התבנית בה הם שוכנים והאפשרויות הקלות לשינוי שהם מציעים. מסכים שונים, חיבורים אלחוטיים שונים וגדלי אחסון שונים, אבל אותה ארכיטקטורת עיבוד ואותו תכנון לוח מודפס.
החלק של ה-‘בידול’ יכול לעבוד רק אם המעבד יכול לטפל במוצרי הקצה הגבוה עם כל התכונות המתקדמות, ובאותו הזמן, להתאים לאילוצים של מכשירי קצה נמוך שזקוקים ל-‘גרסה באיכות נמוכה יותר’ של אותן יכולות שתיארתי לעיל. והכי חשוב, הוא צריך להשיג זאת מבלי לגרום ליצרנים לתכנן מחדש את החומרה שלהם ולכתוב מחדש את התוכנה שלהם בכל פעם שהם רוצים ליצור תבנית חדשה. על פניו נראה כי מדובר במטרה בלתי ניתנת להשגה. לדוגמה, לא ניתן להשיג זאת עם מעבד אחד בלבד מכיוון שאותו מעבד יהיה חזק מדי או מוגבל מדי בתלות ב-‘רמת האיכות’ הנדרשת מההתקן. זה לא ניתן להשגה עם אספקה של שניים או יותר מעבדים מדורות שונים מכיוון שההבדלים בין הדורות הללו יהיו ככל הנראה משמעותיים (מערך פינים שונה, גושי IP אחרים, סוגי זיכרונות שונים ומהירויות אחרות, וכדומה). אז השאלה היא האם ניתן להשיג ‘בידול’ בפועל? כן, אפשר.
סדרת מעבדי ה-i.MX6 – להיות אותו דבר זה שונה
מהרגע הראשון פריסקייל תכננה את סדרת מעבדי ה-i.MX 6 ככזו שאמורה להתמודד עם שני צדדי משוואת ההתכנסות/בידול.
בואו נתחיל עם הדברים הבסיסיים. סדרת מעבדי ה-i.MX 6 מורכבת מחמש משפחות מעבדים: i.MX6Quad, i.MX 6Dual, i.MX 6DualLite, i.MX 6Solo ו-i.MX6Sololite.
הסדרה כוללת משפחות של ליבה אחת, שתי ליבות וארבע ליבות המבוססות על ארכיטקטורת ה-Cortex™-A9 של ©ARM. גרפיקה של הדור הבא ווידאו באבחנה גבוהה הם חלקים מרכזיים בסדרת
ה-i.MX6, עם מערך מלא שתומך בשילוב מנוע חומרת קידוד/פענוח משולבת ברמה של 1080p ומאיצי גרפיקה עתירי ביצועים שהותאמו במיוחד עבור כל חבר במשפחה. סדרה זו היא הראשונה להציג את התת-מערכת הגרפית Triple Play של פריסקייל שמורכבת מארבע ליבות בביצועים גבוהים, מנוע גרפיקת תלת-ממד מאופשר OperCL, מנוע דו-ממד עתיר ביצועים נפרד, ומאיץ OpenVG נפרד. סדרת ה-i.MX 6 היא מבין ראשוני המעבדים מסוגה עם היכולת לתפעל עד ארבעה תצוגות LCD עצמאיות עם 4 תזרימי תוכן עצמאיים עם ממשקי Dual LVDS, מקבילים, MIPI DSI, EDP או HDMI 1.4 עם PHY משולב להשגת גמישות תכנונית מרבית. ניתן להצמיד עד 3 חיישני מצלמה באמצעות חיבור מקבילי או (יותר אם עושים שימוש בגשר) וכן לאפשר שיחות וידאו, צילום תמונות או אפילו תצוגות עומק סטריאופוניות במקרה של בקרה נטולת מגע. סדרת i.MX 6 היא אחת ממשפחות המעבדים הראשונות שכוללת מעבד המשולב עם PCI-e 2.0 (עם PHY), בקר SATA II, עד ארבעה חיבורי USB, עד ארבעה חריצי SD/SD3.0/SDXC/MMC, יציאות CAN ו-MLB לרכבים, בקר NOR ובקר NAND ECC באיכות 40 סיביות. יכולות אלו מספקות גמישות תכנונית מרבית וכן יכולת הרחבה עבור מתכנני התקנים. לסיום, סדרת i.MX 6 תומכת במלואה באחד מבקרי הזיכרון החזקים ביותר בתעשייה, עם היכולת להניע שני ערוצים של זיכרון LP-DDR2 במהירות 533 מגה-הרץ (2X32 סיביות), DDR3 במהירות 533 מגה-הרץ ו-64 סיביות (BGA או SODIMM) או זיכרון LV-DDR3 במהירות 533 מגה-הרץ ו-64 סיביות עבור צריכת כוח טובה יותר.
אחד ההיבטים החשובים ביותר של סדרת ה-i.MX 6, ואחד הקשים ביותר להשגה, הוא ההחלטה של פריסקייל שהמשפחה תציע תאימות פינים, כוח ותוכנה. אתם יכולים לקבל משפחת מעבדים שתוכננה לתאימות תוכנה, או תאימות פינים או תאימות עוצמה; אבל רק כשמשלבים את כל השלוש מקבלים יכולת התאמה מלאה עבור מתכנני OEM. בפשטות, פריסקייל תכננה את הסדרה כדי שיצרן OEM יוכל ליצור תכנון מעגל מודפס יחיד שיאפשר לו לפרוס i.MX 6Quad, i.MX 6Dual, 6DualLite או i.MX 6Solo מבלי לשנות את המעגל המודפס. משיגים זאת כך:
ניהול כוח משולב – כל מעבד כולל מערכת הפצת כוח שהכרחית כדי לאפשר לחלקים לפעול עם שלושה פסי כוח בלבד. מערכת PMIC נפרדת של פריסקייל, מסדרת ה-PF שלנו, מוטבה עבור המשפחה והיא ניתנת לשימוש כדי לספק כוח למרכיבים אחרים במערכת.
תאימות פינים מלאה – ה-i.MX 6Quad, i.MX 6Dual, i.MX 6DualLite וה-i.MX 6Solo מגיעים בחבילת BGA בגודל 21×21 שמציעה תאימות פינים מלאה. באופן פשוטו כמשמעו מדובר בחלקים שפשוט ניתן להפיל למקום כדי להחליף אחד את השני.
תאימות תוכנה – כל מעבד משתמש ב-IP מאחרים. לדוגמה, מאיץ ה-VPU זהה לחלוטין בכל המעבדים בהם הוא נמצא בשימוש. גישת ‘IP זהה’ זו בתכנון מעבדים באמת מאפשרת למהנדסי תוכנה לכתוב קוד שרץ בכל מעבדי המשפחה בלי כל שינוי.
i.MX 6: פלטפורמה אחת, מוצרים שונים
עוזרת לחסוך עלויות פיתוח ולשפר את הזמן לשוק.
התאמה לצרכים עם מספר ליבות היא המפתח ליישום האסטרטגיה הזו.
החלק האחרון בתצרף המיזוג/בידול הוא ההתאמה לפלח השוק. בכך אני מתכוון שפריסקייל תכננה את סדרת ה-i.MX6 מהרגע הראשון כך שהיא תתאים לשוק הצרכני, התעשייתי וכן לשוק המכוניות עם זמינות של עד 15 שנים. פלי שוק אלו שונים זה מזה באופן מהותי בכל מה שקשור לזמני מחזור; טווחי טמפרטורה ואריכות חיים:
התאמה לשוק המכוניות – שוק זה דורש שהמעבד ישולב עם ממשקי מפתח במכונית כמו CAN ו-MLB. בנוסף, המעבד צריך לעבוד בטווחי טמפרטורה קיצוניים
(בין 0 -40-105).
) שנדרש בשוק המכוניות. לסיום, המעבד חייב להיות זמין במשך 15 שנה בגלל מחזורי הייצור והחיים הארוכים הנדרשים בשוק המכוניות.
התאמה לשוק התעשייתי – פלח השוק התעשייתי דורש שהמעבד יוכל לפעול 100% מהזמן ב-100% מחזורי עבודה, בכל יום, במשך 24 שעות מלאות. בנוסף, המעבד חייב לתמוך בטמפרטורות של 0 -40-125 עם זמן ממוצע בין תקלות שעומד על שנים רבות. ההתאמה לשוק התעשייתי היא ללא ספק ההתאמה הקשה ביותר להשגה.
התאמה לשוק הצרכני – פלח שוק זה דורש מהמעבד לפעול בתדר הגבוה ביותר כדי לאפשר את התאמת הגודל הטובה ביותר עבור הדרישות המשתנות כל הזמן של השוק הצרכני. בנוסף, הוא צריך לעמוד בטמפרטורות הצרכניות המורחבות, קרי – 0 -40-105.
Ecosystem של סדרת ה-i.MX6
כחלק מ-SABRE, תוכנית מערכות הפיתוח וכרטיסי יחוס ממוקדות השוק של פריסקייל, החברה הכינה ארבע כרטיסי SABRE שממוקדים במכשירים חכמים, קוראים אלקטרוניים וכרטיסים לשיבוץ כללי. הם כוללים את SABRE Lite (מתוכנן לשוק הרחב וזמין דרך השותפים) שהוא כרטיס מצוין עבור פלטפורמת תכנון כללית עם יחס תמורה/עלות גבוה עבור פתרונות המבוססים על ה-i.MX 6. ה-SABRE SD Board, SABRE SD Platform וה-i.MX 6SoloLite EVK הם כרטיסי ייחוס ממוקדים שווקים מסוימים שמכסים התקנים חכמים וקוראים אלקטרוניים (זמינות מפריסקייל). כל הכרטיסים הם פלטפורמות ייחוס משולבות מאוד שמספקות ללקוחות תבנית לוח, תכנון מעגל, תוכנה ותיעוד אחר הנדרשים ליצירה מהירה של פלטפורמות מבוססות i.MX 6 משלהם.
פריסקייל עבדה עם חברות לתכנון מערכות משובצות מובילות, ספקי מערכות הפעלה, ספקי כלים ומפתחי יישומים כדי ליצור עבור סדרת ה-i.MX 6 את אחת ה-Ecosystem הרחבות ביותר שקיימות בתעשייה. מדובר בהיבט קריטי של סדרת ה-i.MX 6 מכיוון שהיא מאפשר מבחר רחב של בחירות ואפשרויות לצורך תכנון מוצרים למשפחת המעבדים. ועם העלייה לאוויר של אתר הקהילה החדש של פריסקייל, היכולת למצוא תשובות לשאלות התכנון והפיתוח שלכם אף פעם לא הייתה קלה יותר.
סיכום
השוק עבור התקנים חכמים, ממוקדי מולטימדיה ומבוססי מגע גדל באופן מעריכי. ההתקנים החכמים של המחר שמקבלים את כוחם מסוללה, מערכות מידע ובידור למכוניות ומערכות בידור לזמן טיסה, מערכות רפואיות, בקרות חכמות לשימוש עצמי וארגוני ומערכות מידע, וסוגים חדשים של התקנים שאף פעם לא נראו לפני כן צריכים להציג מידע ובחירות ממשק משתמש למשתמש הקצה בעיקר באמצעות עושר של צלילים, וידיאו, קול, תמונות ומגע, במקום באמצעות מקלדת ועכבר.
הצורך של היצרנים לספק במהירות מספר התקנים כדי להתאים לפלחי או נישות שוק מסוימים, ולספק ללקוחות שלהם מבחר מגוון יותר של אפשרויות, עולה גם הוא. סדרת ה-i.MX 6 תוכננה במיוחד כדי לאפשר את השוק החדש הזה על ידי שילוב של תהליכי מולטימדיה ניתנים להתאמה ובאיכות גבוהה, משפחה של חמישה מעבדים תואמי תוכנה וכן פתרונות מעבדים עם תאימות פינים מלאה וכן ניהול כוח משולב כדי שהיצרן יוכל להציע פורטפוליו מלא של מוצרים המבוססים על תכנון חומרה יחיד.
