Meer processors buiten pc’s dan er in

Het merendeel van de ingebedde chips is bedoeld voor een paar simpele taken, die worden uitgevoerd zonder al te veel aanspraak te maken op de beschikbare energiebron. Het gaat dan vooral om draagbare apparatuur met een accu of batterij, die door de ingebouwde processor zijn taken beter kan vervullen. Maar ook stationair gebruikte apparatuur, zoals thermostaten voor CV’s, opzetkastjes voor de TV en videospelletjes, vallen in deze categorie. De leveranciers spreken de laatste tijd steeds vaker over een System-on-a-chip, kortweg een Soc. Een Soc-processor is eigenlijk een combinatie van een aantal vroegere embedded chips, zoals geheugenmodules, grafische stuurschakelingen en dergelijke. Een grote aanbieder van dit type chips is LSI Logic, dat samen met partners Adaptive Silicon en Ericsson de zogeheten Liquid Logic chipfamilie heeft ontwikkeld. De naam Liquid Logic slaat op het niet-vaste karakter van de processorschakelingen. De gewenste functionaliteit kan er van buitenaf worden ingeprogrammeerd. De ontwerper van een schakeling kan er ook voor kiezen om slechts een gedeelte van zo’n chip variabel uit te voeren. Alleen dat deel kan dan later nog worden aangepast. Door slechts een deel herprogrammeerbaar te maken, wordt op kosten bespaard. Een vast onderdeel van een chip is nu eenmaal stukken goedkoper dan een deel dat nog te wijzigen valt. Flexibel “Door Liquid Logic toe te passen, kunnen we geheel nieuwe processors bedenken en ook maken”, zegt Ronnie Vasishta, vice-president van LSI Logic. Zijn firma kan zich dus ook breder oriënteren dan op alleen de markt voor communicatieproducten, die wel het meest in de aandacht staat. LSI Logic kijkt in dit verband naar elektronica voor consumenten, printers en modules voor storage area networks (SAN’s). De firma Linkup Systems heeft onder typenummer L7210 een Soc ontwikkeld voor mobiele applicaties. Deze is gebouwd rond de ARM Risc-processor. Het onderdeel zal onder andere ingebouwd worden in slimme draadloze telefoons. Sun Microsystems heeft de zogeheten JBus ontwikkeld, een communicatiekanaal waarop een aantal Soc’s tegelijk kan worden aangesloten. De bus zorgt voor de uitwisseling van signalen tussen die Soc’s en de rest van een systeem, dan wel de buitenwereld. “De JBus heeft een dubbele structuur”, zegt Renu Raman, hoofd ontwikkeling van de processorsdivisie binnen Sun. “Op die manier kun je eenvoudig een extra verwerkingseenheid bijplaatsen wanneer blijkt dat een enkele processor onvoldoende is. Op de JBus kunnen twee of zelfs vier Soc’s tegelijk worden aangesloten.” Volgens Cary Snyder, analist van bureau MicroDesign Resources, is het tijdperk van de enkelvoudige microprocessor bijna voorbij. “De toekomst behoort aan de Soc, waarbij de 32-bits architectuur het denk ik nog een hele tijd zal volhouden. De gebruikers kijken wel uit om te betalen voor performance die ze niet nodig hebben. Nog bijna niemand staat te trappelen om 64-bits embedded chips te gaan gebruiken.” Aanbieders Mips, dat een grote naam heeft opgebouwd op het gebied van Risc-chips, heeft inmiddels al een tweede generatie 32-bits Soc’s op de markt gebracht. Het gaat hier om de 4KE-familie, waarvan de kernel geheel aanpasbaar is aan de wensen van de gebruikers. Deze reeks processors is de opvolger van de 4K- serie. In vergelijking met die eerste generatie vragen de chips ongeveer half zoveel vermogen. Dat komt neer op een waarde van 0,35 milliwatt per megahertz van de klok. Een doorsnee processor loopt op een frequentie van circa 270 MHz. De energieopname komt dan uit op een waarde van iets minder dan 10 watt. Motorola heeft een speciale uitvoering gemaakt van de PowerPC-chip, de zogeheten E Core. De eerste telg van deze familie is de e500, een zuinige chip die vooral is bedoeld voor gebruik in netwerkkasten en voor mobiele toepassingen. De eerste proefversies van deze chip komen na de zomer beschikbaar. Ook heeft het bedrijf twee nieuwe modellen van de Dragonball gemaakt. Dit zijn processors die zijn bedoeld voor gebruik in draagbare systemen en systeempjes. De Dragonball Super VZ werkt op een klokfrequentie van 66 MHz, tweemaal zo snel als de ‘gewone’ VZ uitvoering. De tweede Dragonball heeft typeaanduiding MX1. Dit onderdeel loopt op een frequentie van minimaal 140 MHz. De maximumklok is 200 MHz. In de VS wordt jaarlijks een speciale beurs gehouden voor makers en gebruikers van ingebedde processors. Op dit evenement, dat de naam Embedded Forum draagt, worden al wel aarzelende pogingen gedaan om de bitbreedte van embedded processors te vergroten. Er zijn al proefversies gebakken van chips met een 64- of zelfs 128-bits architectuur. Deze chips zijn vooral bedoeld voor gebruik in schakelsystemen voor netwerken. “Wanneer een netwerk een bandbreedte heeft van 1 of 10 gigabit, schiet een chip met een 32-bits architectuur soms te kort. Je moet dan echt naar een hogere maat”, zegt Steve Leibson, analist van MicroDesign Resources. Prototypes Mips heeft al een ontwerp gemaakt voor een embedded processor met een architectuur van 64 bit breed. De chip moet lopen op een frequentie van 400 MHz. Het onderdeel heeft een adresbus van eveneens 64 bits en het wordt aangeprezen voor toepassingen waar met videosignalen wordt gewerkt. Op dit gebied wordt ook gewerkt aan hybridische chips, die een combinatie vormen van een Risc processor en een DSP. Dat laatste element, de Digitale Signaal Processor, zorgt voor een ultrasnelle verwerking van hoogfrequente gegevens. Daarbij kan worden gedacht aan videosignalen. Leverancier Broadcom uit de VS maakt een chip die is voorzien van een analoge front-end processor. Dit onderdeel converteert analoge siganelen naar hun digitale equivalent, dat vervolgens door de verdere elektronica op de chip wordt verwerkt. Met deze chip, die de codenaam Santarini draagt, richt Broadcom zich op de communicatiemarkt. De herconfigureerbare processor gaat bovendien de Asic verdringen. Deze Application Specific IC’s worden geheel afgestemd op één bepaalde taak. Dergelijke componenten zullen alleen overleven in die toepassingen, waar snelheid van het grootste belang is. Wat de snelheid van werken betreft is een Asic nog steeds superieur aan alle andere oplossingen.