近幾年來(lái)，消費(fèi)電子市場(chǎng)的智能手機(jī)、平板電腦等RISC 產(chǎn)品浪潮一波接著一波，導(dǎo)致最近只要跟RISC有關(guān)聯(lián)的企業(yè)都很紅火。而研華在RISC的領(lǐng)域的努力和現(xiàn)階段的成果又是如何呢?
RISC滲透各行各業(yè)，改變?nèi)藗兩?/strong>
據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1960年代開(kāi)始，電子技術(shù)和市場(chǎng)核心產(chǎn)品每十年都會(huì)有顯著的交替。如圖(圖表一)所示，第一代的產(chǎn)品為Main Frame 和Micro Computer。近20年來(lái)，我們都有深刻感受到PC、Notebook, Internet 的成熟帶給我們生活上、工作上的改變。再者，近幾年來(lái)隨著無(wú)線信息傳輸技術(shù)的演進(jìn)包含了Wi-Fi、 GPRS、 3G、 到4G、WiMAX、LTE (Long Term Evolution)等的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的建置，大大的強(qiáng)化了人與人、人與信息間的互通。科技的演進(jìn)帶來(lái)了生活便利。
圖表1
近年來(lái)，有很多非常受市場(chǎng)歡迎的產(chǎn)品，如智能型手機(jī)、平版電腦、電紙書(shū)、PSP等。這些也都是我們?nèi)粘Ｉ钪锌梢越佑|到的RISC產(chǎn)品。并且，隨著RISC技術(shù)的演進(jìn)，性能與功能也越來(lái)越強(qiáng)大。RISC已經(jīng)切入了我們的生活，并且也將更深一步的改變我們的生活模式。
什么是RISC
RISC到底是什么呢?為什么它跟X86架構(gòu)的產(chǎn)品會(huì)有如此不同的差異呢? RISC的全名是Reduced Instruction Set Computing，也就是精簡(jiǎn)指令集運(yùn)算架構(gòu)。在1970年左右，計(jì)算機(jī)時(shí)代開(kāi)啟了十多年后，工程師們發(fā)現(xiàn)超過(guò)80%的計(jì)算機(jī)運(yùn)算，僅僅只是利用了20%的指令集來(lái)操作，剩余80%的指令集長(zhǎng)時(shí)間處于閑置的狀態(tài)，很浪費(fèi)，這就形成了RISC計(jì)算機(jī)核心的概念起源。之后，有數(shù)種不同的RISC架構(gòu)面市。
那么RISC的計(jì)算機(jī)架構(gòu)有什么特點(diǎn)呢？由于指令被精簡(jiǎn)了，因而CPU架構(gòu)大幅被減化，芯片的核心尺寸也跟著大幅縮小。核心尺寸一小，功耗也就隨之減低，而且每片晶圓所能產(chǎn)出的芯片就會(huì)變多，制造成品也就相對(duì)便宜。也就形成了大家所普遍認(rèn)知的RISC 產(chǎn)品有功耗較低，價(jià)格相對(duì)便宜等的優(yōu)勢(shì)。但是，由于指令集被精減, 所以造成了RISC產(chǎn)品某些的功能無(wú)法支持或者性能降低，這也就決定了RISC產(chǎn)品不適合運(yùn)用在一般的通用運(yùn)算核心平臺(tái)上。
RISC的核心平臺(tái)分類
目前市場(chǎng)上主要有3個(gè)主要的RISC核心平臺(tái)。分別是ARM、MIPS、PowerPC。他們各有不同的特點(diǎn)：
Ø PowerPC架構(gòu)是由IBM、Motorola/Freescale 所倡導(dǎo)，架構(gòu)比較接近于一般的PC。大家所熟知的Apple MAC 在G5之前就都是使用PowerPC 為其核心，效能也相當(dāng)優(yōu)異。
Ø MIPS，它的前身是Silicon Graphic，所以其產(chǎn)品擅長(zhǎng)于圖像處理，在Set Top Box、Digital Signage、Gaming Device都經(jīng)常見(jiàn)到以MIPS為核心的產(chǎn)品。
Ø ARM，性能處于相對(duì)偏低的水平，一直以來(lái)在低功耗的產(chǎn)品、I/O控制的產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。并且在近幾年來(lái)，大有爆炸性的增長(zhǎng)，被廣泛應(yīng)用在智能型手機(jī)、平板電腦，甚至未來(lái)會(huì)跨入PC、Server 等新的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中去。
ARM發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁
快速增長(zhǎng)的基于ARM芯片出貨量，在2010年達(dá)45億個(gè)/年！如圖表二所示：
圖表二
那么是什么樣的因素讓ARM站上這市場(chǎng)趨勢(shì)的浪尖呢？原因主要有以下幾點(diǎn)：
Ø 核心效能成倍數(shù)增長(zhǎng)
Ø 持續(xù)優(yōu)化低功耗
Ø 軟件體系的不斷健全
以ARM 架構(gòu)的Roadmap(圖表三)來(lái)說(shuō)，從最開(kāi)始的ARM7、ARM9、ARM11到2008年開(kāi)始有Cortex-A系列ARM架構(gòu)的面世，Cortex-A系列的CPU不斷侵入無(wú)線通信、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、消費(fèi)電子等市場(chǎng)，效能也逐漸提升了數(shù)倍到數(shù)十倍。
圖表三
再者，隨著ARM架構(gòu)的不斷演進(jìn)與優(yōu)化，在強(qiáng)化性能的同時(shí)，仍然保持了極低功耗的特性。大家可以看到iPad2的性能大大的提升了,卻能使用更輕薄的電池保持相同的使用時(shí)間。
軟硬件生態(tài)體系的健全，更是整個(gè)RISC平臺(tái)發(fā)展的關(guān)鍵所在。不管是Google推出的Android移動(dòng)操作系統(tǒng)，還是Microsoft于今年初宣布未來(lái)的Windows產(chǎn)品（WIN8）將支持以ARM為核心架構(gòu)，再或者是最近AMD宣布取得ARM的授權(quán)，眾多的國(guó)際領(lǐng)先廠商先后加入這個(gè)生態(tài)鏈后，已經(jīng)改變了整體的生態(tài)體系結(jié)構(gòu)，他們引起的快速連鎖反應(yīng)可想而知，那么，未來(lái)的道路上，RISC 平臺(tái)的軟硬件生態(tài)體系開(kāi)始逐漸健全。
研華的RISC/ARM之路
研華從21世紀(jì)初便開(kāi)始著手于RISC架構(gòu)產(chǎn)品的發(fā)展，持續(xù)的開(kāi)發(fā)基于Intel、Cirrus、Freescale、TI等平臺(tái)的Solution。從ARM9、ARM11、Cortex-A8到后續(xù)的Cortex-A9、Cortex-A15，研華一直持續(xù)不間斷專注開(kāi)發(fā)Industrial適用的RISC平臺(tái)。
一般而言，目前各家RISC SoC供貨商開(kāi)發(fā)出一個(gè)新的RISC SoC Chip會(huì)搭配相應(yīng)的參考設(shè)計(jì)（評(píng)估板），但通常研華無(wú)法直接將供貨商的公版設(shè)計(jì)直接轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品Release 給我們的工業(yè)界的使用者。主要的原因是RISC SoC 供貨商所提供的原始平臺(tái)并無(wú)法滿足在產(chǎn)業(yè)界的各種規(guī)范，如零件壽命、電氣特性、耐溫、價(jià)格等重要因素。因此研華需要重新檢驗(yàn)整體架構(gòu)，包含更換零件、Driver Porting、Industrial 功能的補(bǔ)強(qiáng)等。再加上研華自有的SUSI API服務(wù)整合出各種適合應(yīng)用在不同產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的RISC 產(chǎn)品。各位伙伴們可以發(fā)現(xiàn)研華并不僅在做RISC的產(chǎn)品，而是在開(kāi)發(fā)適合產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的RISC核心平臺(tái)。以確保研華能提供以質(zhì)量為基礎(chǔ)，同時(shí)亦符合各種產(chǎn)業(yè)需求的RISC產(chǎn)品。并且提供我們豐富的軟硬件整合經(jīng)驗(yàn)來(lái)協(xié)助各伙伴們將RISC solution順利的導(dǎo)入產(chǎn)品中去。
研華的RISC平臺(tái)服務(wù)
那么研華的RISC平臺(tái)服務(wù)有哪些呢？目前研華提供三種服務(wù)給研華的伙伴們：
1. RISC的核心計(jì)算機(jī)模塊（核心板）
研華的RTX架構(gòu)并不是一朝一夕所訂制出來(lái)的規(guī)格。、是在結(jié)合過(guò)往的寶貴產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)、并綜合考慮生產(chǎn)質(zhì)量、價(jià)格結(jié)構(gòu)、信號(hào)穩(wěn)定性后，從各種產(chǎn)業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)中轉(zhuǎn)化出來(lái)的Industrial質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。RTX擁有以下特點(diǎn)：
Ø 采用B2B Connecter 結(jié)合架構(gòu)。4個(gè)100pin的B2B Connecter 的結(jié)合再加上四點(diǎn)螺絲的鎖固，確保了長(zhǎng)時(shí)間在高振動(dòng)環(huán)境的產(chǎn)品穩(wěn)定性。
Ø 有些計(jì)算機(jī)模塊、通常會(huì)因Connecter的限制，僅能使用較薄的PCB。造成了PCB較容易彎曲而導(dǎo)致了錫裂BGA Crack的現(xiàn)象。雖然在制程上可有補(bǔ)強(qiáng)的措施，但在使用B2B Connecter 后，PCB板厚便可不受限制，從根本優(yōu)化產(chǎn)品的強(qiáng)度問(wèn)題。
Ø 計(jì)算機(jī)模塊一直都存在著信號(hào)電壓位準(zhǔn)及穩(wěn)定性疑慮。針對(duì)信號(hào)的質(zhì)量，研華特別針對(duì)I/O訊號(hào)部份增加了Level Shift/Buffer 的電路設(shè)計(jì)，以確保信號(hào)質(zhì)量。
2.RISC 單板計(jì)算機(jī)
研華提供RISC單板計(jì)算機(jī)給用戶簡(jiǎn)易整合到其產(chǎn)品中去，研華在開(kāi)發(fā)單板計(jì)算機(jī)時(shí)，以三點(diǎn)為最主要設(shè)計(jì)考慮：
Ø 產(chǎn)品的大小。我們盡可能的縮小產(chǎn)品的尺寸，以讓客戶能輕易的整合入他的機(jī)構(gòu)內(nèi)。
Ø 寬溫設(shè)計(jì)。從開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到-40℃到85℃的工作環(huán)境溫度，提高產(chǎn)品的本身質(zhì)量和可信賴度。
Ø 豐富的I/O。5個(gè)UART、4個(gè)USB、Ethernet、LCD/Touch/Audio Interface、及SPI/I2C/GPIO 可讓使用者減少再自行擴(kuò)充的需求。再搭配上2W低功耗及圖像處理、2D/3D 的支持，使用者可以將此RISC單版計(jì)算機(jī)廣泛的應(yīng)用在人機(jī)界面、建筑/工廠機(jī)電控制、Digital Signage、POS或者是使用環(huán)璄更為苛刻的如車載、航海儀器內(nèi)。
3.完整的客制化服務(wù)
研華除了提供標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品之外，更進(jìn)一步的提供以下設(shè)計(jì)協(xié)助服務(wù)。第一種是協(xié)助客戶設(shè)計(jì)符合其系統(tǒng)產(chǎn)品的載板來(lái)搭配我們的RISC計(jì)算機(jī)模塊。我們稱之為Design-In Services。我們的服務(wù)內(nèi)容有:
1) 產(chǎn)品規(guī)格協(xié)助確認(rèn)服務(wù) Spec Define/Review Consultant Service
2) 相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)提供 Design Documentation Release
3) 設(shè)計(jì)線路圖檢查服務(wù) Schematic Review Service
4) 布線圖檢查服務(wù) Layout Review Service
5) 軟件整合服務(wù) S/W Integration Service
6) 產(chǎn)品除錯(cuò)服務(wù) Product Debugging Service
7) 系統(tǒng)整合信息服務(wù) System Integration Consultant Service
8) 量產(chǎn)服務(wù) Production Service
研華最大的宗旨就是協(xié)助客戶。這也完全符合研華的核心價(jià)值觀——客戶成功，同人成就。
除此之外，亦可選用研華更完整的客制化服務(wù)。從系統(tǒng)規(guī)格訂定到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)量產(chǎn)，研華在產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)量控制、管理系統(tǒng)皆提供完善的各種產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)符合使用者的需求。這其中更是集結(jié)了研華近三十年的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)滿足各種不同應(yīng)用在質(zhì)量、價(jià)格、時(shí)間上的需求。
研華RISC平臺(tái)產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)
設(shè)計(jì)&選料
研華擁有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在設(shè)計(jì)部分，會(huì)充分考慮到穩(wěn)定性方面的問(wèn)題。并且在layout的時(shí)候也會(huì)有豐富經(jīng)驗(yàn)積累的工程師親自操刀。在信號(hào)走線方面會(huì)充分考慮電磁干擾等因素。保障產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段的嚴(yán)整性。
研華工程師在設(shè)計(jì)選料的時(shí)候，用到的料件也都是研華元器件庫(kù)里面的，供應(yīng)廠家不論在品質(zhì)質(zhì)量還是供貨周期方面都非常有保障。并且這些元器件都是經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的，保障每一顆料件都不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
生產(chǎn)&測(cè)試&認(rèn)證
研華擁有自己的工廠，在工廠的管控方面有嚴(yán)格的把握。并且在生產(chǎn)完成后的測(cè)試階段也有完善的測(cè)試流程。讓我們的每一片產(chǎn)品都在高低溫、濕度、振動(dòng)、跌落等模擬嚴(yán)苛環(huán)境條件下，進(jìn)行長(zhǎng)期、反復(fù)的測(cè)試。并且通過(guò)一系列的國(guó)際認(rèn)證。
寬溫&寬壓&全工業(yè)級(jí)
RISC產(chǎn)品溫度范圍有0~60、-20~80、-40~85℃三種。并且所有的產(chǎn)品也都能滿足10~28V的寬壓輸出。所有的元器件及生產(chǎn)測(cè)試都是按照全工業(yè)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。
芯片原廠緊密合作
研華是Freescale在工業(yè)嵌入式應(yīng)用的唯一合作伙伴。并且是TI OMAP35x系列芯片最早拿到樣品并進(jìn)行開(kāi)發(fā)的廠家，幫TI解決了此系列芯片的所有Bug。并且研華在嵌入式領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，能有效的得到原廠強(qiáng)有力的支持，這樣就可以保障我們產(chǎn)品在硬件及軟件方面的穩(wěn)定性。并且原廠承諾研華主芯片的供貨時(shí)間達(dá)到10年以上，這樣就強(qiáng)有力的保障了我們的RISC產(chǎn)品達(dá)到7年以上的供貨周期。
目前研華內(nèi)外部已經(jīng)有了許多RISC核心的產(chǎn)品在不同市場(chǎng)應(yīng)用上。如工業(yè)控制、煤炭、醫(yī)療、車載、交通及醫(yī)療等應(yīng)用。更多詳情請(qǐng)點(diǎn)擊：www.advantech.com.cn/risc
關(guān)于嵌入式核心服務(wù) – 研華嵌入式核心服務(wù)提供以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的整合服務(wù)，這些高效率的解決方案整合嵌入式板卡、周邊模塊及軟件，研華相信專注于嵌入式設(shè)計(jì)服務(wù)，可在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段就完成電子工程的相關(guān)需求，并縮短設(shè)計(jì)與整合的周期、大幅降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的不確定性與風(fēng)險(xiǎn)，加快產(chǎn)品上市時(shí)間。www.advantech.tw/EmbCore
關(guān)于研華
自1983年創(chuàng)立以來(lái)，研華是提供ePlatform服務(wù)的全球領(lǐng)導(dǎo)廠商，與系統(tǒng)整合商緊密合作，提供眾多應(yīng)用而提供完善解決方案。研華同時(shí)也是Intel嵌入式與通訊聯(lián)盟 (Embedded & Communications Alliance) Premier Member。通過(guò)與解決方案伙伴的密切合作，我們能夠?yàn)楦鞣N工業(yè)應(yīng)用提供完整的解決方案。研華的產(chǎn)品和解決方案涵蓋3個(gè)領(lǐng)域：嵌入式計(jì)算機(jī)平臺(tái)事業(yè)群 (Embedded ePlatform Organization)、服務(wù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)事業(yè)群(eServices & Applied Computing Group)以及工業(yè)自動(dòng)化事業(yè)群 (Industrial Automation Group)。研華擁有3600多名專職員工，在18個(gè)國(guó)家、39個(gè)主要城市之間形成了一個(gè)廣泛的技術(shù)支持和營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)，因此可以為全球的客戶提供快速的上市服務(wù)。更多信息，請(qǐng)查詢www.advantech.com
研華集合數(shù)年來(lái)的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)訂制出“RTX” 架構(gòu)。這種針對(duì)于核心板的標(biāo)準(zhǔn)在68mm X68mm的產(chǎn)品架構(gòu)上我們整合了CPU、RAM、Flash、RTC、Watching Dog等運(yùn)算核心，再加上Ethernet、USB、UART、Display、Audio、SD card、I2C、等豐富的界面都已經(jīng)整合在這一張輕薄短小的RISC模塊上。使用者可以在載版上簡(jiǎn)易的設(shè)計(jì)所需要的電源電路及所需要實(shí)體I/O Connector便能完成所需的RISC平臺(tái)。可以大大的縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低人力、研發(fā)費(fèi)用。
