About / Advertise
Dagens processorer för inbyggnad trimmas på samma sätt som de hetaste processorerna i pc-världen. Trots detta ligger priset nära tio gånger lägre.
Från att länge ha legat steget efter pc-processorerna är inbyggnadsmodellerna, på 32 bitar eller mer, ikapp och i vissa fall förbi. I fjol skeppades det lite drygt 80 miljoner processorer till persondatorer och arbetsstationer. Mer än dubbelt så många, drygt 180 miljoner, konsumerades av tv-spel, laserskrivare, telekomutrustning och digitalkameror.
För 1998 pekar prognoserna på att inbyggnadsmarknaden växer med imponerande 80 procent, räknat i antal kretsar. Mätt i pengar är siffrorna inte lika grandiosa. Ingen kan som Intel ta betalt för sina produkter. även om lägstapriserna fallit under året ligger listpriset för Pentium II-familjen mellan 200 och 800 dollar. En högpresterande inbyggnadsprocessor betingar sällan över 100 dollar trots att den många gånger har likvärdig prestanda.
Snittpriset ligger snarare runt 25 dollar även om det utkristalliserat sig ett toppskikt mellan 65 och 75 dollar bland de två dussin tillverkare som konkurrerar med över 120 olika professorsfamiljer på inbyggnadsmarknaden. Just tv-spel från den japanska trion Sony, Sega och Nintendo är den enskilt största avnämaren för 32-bitasarkitekturer. Det har lett till att Mips- och SuperH-arkitekturerna ligger tvåa och trea i försäljningstoppen. Fyran Arm förmår knappast rubba ordningen under 1998 även om företaget troligen knappar in på SuperH. Mips har alla möjligheter att fördubbla försäljningen i år till följd av Sonys och Nintendos fortsatta framgångar.
Forsatt uppåt för 68K
Oomstridd etta, sedan urminnes tider frestas man tillägga, är 68k-familjen från Motorola. 68k är i grunden en cisc-arkitektur och demonstrerar med all tydlighet hur viktig historien är. Den applikationsingenjör som en gång har gjort hela utvecklingsarbetet, inklusive programvara, flyttar ogärna tillämpningen till en ny arkitektur bara för att spara några kronor eller för att få måttligt högre prestanda. 68k har därför fortsatt bra tillväxt och får ytterligare hjälp på traven av att Motorola numera räknar in Coldfire i statistiken. övergången till Coldfire, som på sikt ska ersätta 68k, har dock gått långsamt eftersom det inte gått att översätta binärkod för 68k till Coldfire. Motorola är dock på väg att lösa det problemet, se sid 17. Snabbväxare, om än från små volymer, är PowerPC och Sparc.
I det senare fallet förklaras tillväxten till stor del av att över hälften av första generationens digitalkameror innehåller en 64-bitars Microsparcprocessor från Sun Microelectronics. Annars är rena 64-bitarsarkitekturer mycket ovanliga i inbyggnadssammanhang. Andra arkitekturer som tagit plats i digitalkameror är PowerPC och Mips. än så länge handlar det om små volymer men segmentet har potential att växa kraftigt vartefter priserna sjunker.
Första och sista Java från Sun
Under 1998 har inga nya arkitekturer sett dagens ljus och ingen heller fallit ifrån. Däremot har fjolårets nykomlingar, M-Core från Motorola och Tricore från Siemens kommit i produktion. Den första Javaprocessorn tittade också fram. Det blev inte Sun utan det lilla företaget Patriot Scientific som blev först att börja sälja en Javaprocessor. PSC1000, som processorn kallas, klockas i 100 MHz vilket ger 100 Mips. Sun släppte också sin första krets i september. Det blev microJava 701 som är baserad på picoJava-2, version två av Javakärnan. Samtidigt meddelade Sun att det inte blir några fler kretsar. Istället är det licenstagarna, bland annat Fujitsu, IBM, Rockwell, LG och NEC som ska stå för produkterna.
Kursändringen beror på att Sun inte vill konkurrera med sina licenstagare. Istället liknar den nya affärsmodellen den som Mips och Arm tillämpar. Men särskilt många fristående Javaprocessorer verkar vi inte få se. Istället kommer Javakärnan att ingå i licenstagarnas asicbibliotek och ta plats i skräddarsydda kretsar för olika konsumentprodukter. I oktober lanserade Intel en inbyggnadsversion av Pentium/ MMX, den första x86:an med multimediainstruktioner. Den får en ny, specialdesignad BGA-kapsel, och kommer i två versioner: 166 och 266 MHz. Händelsen visar tydligt Intels strategi: x86-orna kommer i billigare inbyggnadsversioner när de inte längre platsar i de vinstgivande persondatorerna. Intels inbyggnadsmodeller är funktionsmässigt identiska med pc-versionerna. På så sätt kan konstruktörerna återanvända all kod som utvecklats för Dos- och Windowsmiljöerna.
Windows klarar realtid dåligt
Konkurrenten AMD har tagit en nästan lika stor andel av inbyggnadsmarknaden som Intel. AMDs strategi skiljer sig dock från Intels genom att företaget satsar på x86-kretsar med integrerade periferifunktioner. Familjen kallas Elan. x86:ans begränsade framgångar på inbyggnadsmarknaden hänger samman med valet av operativsystem. Många konstruktioner har någon form av realtidskrav, vilket passar pc-versionen av Windows dåligt. Istället används egenhändigt utvecklade operativsystem eller något av de kommersiellt tillgängliga.
Microsoft gör dock allt för att den bantade versionen av Windows, som fått tillägget CE, ska komma till användning i inbyggnadstillämpningar. Den inofficiella tolkningen av bokstäverna CE är consumer electronics. Windows CE fungerar idag på SuperH-, Mips-, PowerPC-, Arm- och x86-processorer. I slutet av nästa år kommer version 3.0 av CE som får bättre realtidsegenskaper och klarar nästlade avbrott.
Alla knep tillåtna
Prestanda på inbyggnadsprocessorer skruvas upp med i stort sett samma metoder som i pc-världen: superskalär arkitektur, instruktioner som inte utförs i ordning (out-of-order execution) eller på spekulation. Precis som i datorvärlden leder det här till högre effektförbrukning och att kiselytan blir större. För den som vill hålla nere pris och effekt är högre klockfrekvens och därmed längre exekveringsväg (pipeline) den bästa metoden. Det gäller till exempel R4300 från NEC, R4640 från IDT liksom SA-110 från Digital. De två första från Mips-lägret och den senare Arm-baserad.
En annan fördel med skalär arkitektur är att klockfrekvensen kan dras ned efter behov för att ytterligare sänka effektförbrukningen. Prestanda kan också ökas med bättre tillverkningsteknik. Många 32-bitars processorer tillverkas idag med 0,25 µm-processer, samma processer som används för de betydligt dyrare pc-processorerna. Kortare kanallängd medför dock lägre matningsspänning. Vid 0,25 µm är 3,3 V maximum, men många tillverkare har infört ännu lägre spänning till själva kärnan för att spara effekt. Längst har NEC kommit med R4102 vars kärna matas med 1,3 V.
Det här leder till att inbyggnadskonstruktioner ofta måste ha dubbla spänningsmatningar. I takt med att geometrierna krymper blir det också mer ekonomiskt att integrera stora cacheminnen för data och instruktioner. Således kan man hålla den allt snabbare kärnan fullt sysselsatt. Under året har inbyggt flashminne slagit igenom som alternativ till engångsprogrammerbara kretsar, OTPer. Särskilt Hitachi har slagit hårt på trumman och hävdar att företagets flashmodeller nu är billigare än OTPer. Värstingmodellen, SH7055F, innehåller hela 512 kbyte flashminne. Per Henricsson
Vad är 32-bitar?
Definitionen av vad som är en 32-bitsprocessor är långt ifrån glasklar. Vi på Elektroniktidningen har valt att utgå från den interna databussen och längden på registren. Många analytiker föredrar att istället sortera processorerna efter den externa databussen som för en 32-bitarsarkitekturer kan vara både 8, 16 och 32 bitar bred.
Vad är inbyggnad?
Inte heller definitionen på vad som är en inbyggd eller inbäddad processor är entydig. Den vanligaste definitionen är emellertid att alla processorer som inte sitter i en persondator, arbetsstation eller server är en inbyggnadsprocessor.
Från att länge ha legat steget efter pc-processorerna är inbyggnadsmodellerna, på 32 bitar eller mer, ikapp och i vissa fall förbi. I fjol skeppades det lite drygt 80 miljoner processorer till persondatorer och arbetsstationer. Mer än dubbelt så många, drygt 180 miljoner, konsumerades av tv-spel, laserskrivare, telekomutrustning och digitalkameror.
För 1998 pekar prognoserna på att inbyggnadsmarknaden växer med imponerande 80 procent, räknat i antal kretsar. Mätt i pengar är siffrorna inte lika grandiosa. Ingen kan som Intel ta betalt för sina produkter. även om lägstapriserna fallit under året ligger listpriset för Pentium II-familjen mellan 200 och 800 dollar. En högpresterande inbyggnadsprocessor betingar sällan över 100 dollar trots att den många gånger har likvärdig prestanda.
Snittpriset ligger snarare runt 25 dollar även om det utkristalliserat sig ett toppskikt mellan 65 och 75 dollar bland de två dussin tillverkare som konkurrerar med över 120 olika professorsfamiljer på inbyggnadsmarknaden. Just tv-spel från den japanska trion Sony, Sega och Nintendo är den enskilt största avnämaren för 32-bitasarkitekturer. Det har lett till att Mips- och SuperH-arkitekturerna ligger tvåa och trea i försäljningstoppen. Fyran Arm förmår knappast rubba ordningen under 1998 även om företaget troligen knappar in på SuperH. Mips har alla möjligheter att fördubbla försäljningen i år till följd av Sonys och Nintendos fortsatta framgångar.
Forsatt uppåt för 68K
Oomstridd etta, sedan urminnes tider frestas man tillägga, är 68k-familjen från Motorola. 68k är i grunden en cisc-arkitektur och demonstrerar med all tydlighet hur viktig historien är. Den applikationsingenjör som en gång har gjort hela utvecklingsarbetet, inklusive programvara, flyttar ogärna tillämpningen till en ny arkitektur bara för att spara några kronor eller för att få måttligt högre prestanda. 68k har därför fortsatt bra tillväxt och får ytterligare hjälp på traven av att Motorola numera räknar in Coldfire i statistiken. övergången till Coldfire, som på sikt ska ersätta 68k, har dock gått långsamt eftersom det inte gått att översätta binärkod för 68k till Coldfire. Motorola är dock på väg att lösa det problemet, se sid 17. Snabbväxare, om än från små volymer, är PowerPC och Sparc.
I det senare fallet förklaras tillväxten till stor del av att över hälften av första generationens digitalkameror innehåller en 64-bitars Microsparcprocessor från Sun Microelectronics. Annars är rena 64-bitarsarkitekturer mycket ovanliga i inbyggnadssammanhang. Andra arkitekturer som tagit plats i digitalkameror är PowerPC och Mips. än så länge handlar det om små volymer men segmentet har potential att växa kraftigt vartefter priserna sjunker.
Första och sista Java från Sun
Under 1998 har inga nya arkitekturer sett dagens ljus och ingen heller fallit ifrån. Däremot har fjolårets nykomlingar, M-Core från Motorola och Tricore från Siemens kommit i produktion. Den första Javaprocessorn tittade också fram. Det blev inte Sun utan det lilla företaget Patriot Scientific som blev först att börja sälja en Javaprocessor. PSC1000, som processorn kallas, klockas i 100 MHz vilket ger 100 Mips. Sun släppte också sin första krets i september. Det blev microJava 701 som är baserad på picoJava-2, version två av Javakärnan. Samtidigt meddelade Sun att det inte blir några fler kretsar. Istället är det licenstagarna, bland annat Fujitsu, IBM, Rockwell, LG och NEC som ska stå för produkterna.
Kursändringen beror på att Sun inte vill konkurrera med sina licenstagare. Istället liknar den nya affärsmodellen den som Mips och Arm tillämpar. Men särskilt många fristående Javaprocessorer verkar vi inte få se. Istället kommer Javakärnan att ingå i licenstagarnas asicbibliotek och ta plats i skräddarsydda kretsar för olika konsumentprodukter. I oktober lanserade Intel en inbyggnadsversion av Pentium/ MMX, den första x86:an med multimediainstruktioner. Den får en ny, specialdesignad BGA-kapsel, och kommer i två versioner: 166 och 266 MHz. Händelsen visar tydligt Intels strategi: x86-orna kommer i billigare inbyggnadsversioner när de inte längre platsar i de vinstgivande persondatorerna. Intels inbyggnadsmodeller är funktionsmässigt identiska med pc-versionerna. På så sätt kan konstruktörerna återanvända all kod som utvecklats för Dos- och Windowsmiljöerna.
Windows klarar realtid dåligt
Konkurrenten AMD har tagit en nästan lika stor andel av inbyggnadsmarknaden som Intel. AMDs strategi skiljer sig dock från Intels genom att företaget satsar på x86-kretsar med integrerade periferifunktioner. Familjen kallas Elan. x86:ans begränsade framgångar på inbyggnadsmarknaden hänger samman med valet av operativsystem. Många konstruktioner har någon form av realtidskrav, vilket passar pc-versionen av Windows dåligt. Istället används egenhändigt utvecklade operativsystem eller något av de kommersiellt tillgängliga.
Microsoft gör dock allt för att den bantade versionen av Windows, som fått tillägget CE, ska komma till användning i inbyggnadstillämpningar. Den inofficiella tolkningen av bokstäverna CE är consumer electronics. Windows CE fungerar idag på SuperH-, Mips-, PowerPC-, Arm- och x86-processorer. I slutet av nästa år kommer version 3.0 av CE som får bättre realtidsegenskaper och klarar nästlade avbrott.
Alla knep tillåtna
Prestanda på inbyggnadsprocessorer skruvas upp med i stort sett samma metoder som i pc-världen: superskalär arkitektur, instruktioner som inte utförs i ordning (out-of-order execution) eller på spekulation. Precis som i datorvärlden leder det här till högre effektförbrukning och att kiselytan blir större. För den som vill hålla nere pris och effekt är högre klockfrekvens och därmed längre exekveringsväg (pipeline) den bästa metoden. Det gäller till exempel R4300 från NEC, R4640 från IDT liksom SA-110 från Digital. De två första från Mips-lägret och den senare Arm-baserad.
En annan fördel med skalär arkitektur är att klockfrekvensen kan dras ned efter behov för att ytterligare sänka effektförbrukningen. Prestanda kan också ökas med bättre tillverkningsteknik. Många 32-bitars processorer tillverkas idag med 0,25 µm-processer, samma processer som används för de betydligt dyrare pc-processorerna. Kortare kanallängd medför dock lägre matningsspänning. Vid 0,25 µm är 3,3 V maximum, men många tillverkare har infört ännu lägre spänning till själva kärnan för att spara effekt. Längst har NEC kommit med R4102 vars kärna matas med 1,3 V.
Det här leder till att inbyggnadskonstruktioner ofta måste ha dubbla spänningsmatningar. I takt med att geometrierna krymper blir det också mer ekonomiskt att integrera stora cacheminnen för data och instruktioner. Således kan man hålla den allt snabbare kärnan fullt sysselsatt. Under året har inbyggt flashminne slagit igenom som alternativ till engångsprogrammerbara kretsar, OTPer. Särskilt Hitachi har slagit hårt på trumman och hävdar att företagets flashmodeller nu är billigare än OTPer. Värstingmodellen, SH7055F, innehåller hela 512 kbyte flashminne. Per Henricsson
Vad är 32-bitar?
Definitionen av vad som är en 32-bitsprocessor är långt ifrån glasklar. Vi på Elektroniktidningen har valt att utgå från den interna databussen och längden på registren. Många analytiker föredrar att istället sortera processorerna efter den externa databussen som för en 32-bitarsarkitekturer kan vara både 8, 16 och 32 bitar bred.
Vad är inbyggnad?
Inte heller definitionen på vad som är en inbyggd eller inbäddad processor är entydig. Den vanligaste definitionen är emellertid att alla processorer som inte sitter i en persondator, arbetsstation eller server är en inbyggnadsprocessor.
