Что такое встраиваемые процессоры
Обновлено: 07.07.2024
Рис. 1.4. Разрядность процессоров, используемых в новых разработках встроенных устройств
ARM не производит никаких микросхем процессоров, но получает прибыль от лицензирования своей разработки ARM IP производителям полупроводников, которые производят свои собственные версии процессора ARM . Разработка процессора ARM лицензирована более чем 100 производителям микросхем. ARM используется во многих устройствах, таких как сотовые телефоны, iPod Nano , фотокамеры, игровые приставки, HDTV , декодерах каналов кабельного ТВ. 80% процессоров ARM находится в сотовых телефонах. Хорошее соотношение производительность / энергопотребление делает его очень популярным выбором в устройствах, работающих со слабым источником питания и на батареях. Специальное подмножество инструкций ARM кодируется как 16-битные и распаковывается на лету в 32-битные инструкции. Он может переключаться из 16-битных в 32-битные инструкции на уровне подпрограмм. Это помогает уменьшить стоимость памяти в небольших устройствах.
Рис. 1.5. Данные готовых продаж 32 и 64-битных процессоров в 2002 г
Семейство процессоров X86 основывается на множестве инструкций Intel 80X86 CISC , которое используется в процессорах настольных ПК со средины 1980-х. Процессоры на основе X86 имеют достаточно низкую стоимость благодаря своему широкому применению в технологии ПК. Процессоры X86 и микросхемы поддержки доступны от множества поставщиков. В устройствах X86 доступен широкий диапазон значений отношения цена/ производительность . Большинство процессоров X86 для настольных ПК были оптимизированы для производительности, а не для низкого потребления энергии. Основные поставщики процессоров настольных ПК (Intel, AMD ) развивают новые конструкции и 64-битную архитектуры, но ряд других производителей делают теперь процессоры X86 для встроенных устройств.
Рис. 1.6. Число процессоров в каждом встроенном устройстве
Рисунок 1.6 показывает число процессоров в каждой новой конструкции встроенного устройства. Один или два процессора являются обычными в новых конструкциях встроенных продуктов. Многие современные сотовые телефоны имеют одновременно как процессор общего назначения, так и процессор DSP для обработки более высоких скоростей обмена, необходимых для коммуникационных задач и протоколов. Процессоры, используемые во встроенных системах, составляют 98 процентов продаж на рынке процессоров с ежегодным объемом пятьдесят миллиардов долларов (D. J. Jackson and P. Caspi, " Embedded systems education : future directions, initiatives, and cooperation," SIGBED Rev ., vol. 2, no. 4, pp. 1–4, 2005 and J. Turley, The Two Percent Solution, Embedded Systems Programming , Dec. 2002.).
Рис. 1.7. Использование ядер ОС реального времени в новых встроенных конструкциях
Рисунок 1.7 показывает, что большинство новых встроенных устройств имеет операционную систему. В этих устройствах с операционной системой наиболее популярным выбором является готовая коммерческая операционная система . Несколько исследований и обзоров показали, что ОС с открытым исходным кодом сохраняют существующую или, возможно, даже теряют свою долю рынка. Одно из исследований указывает, что общая стоимость разработки продукта может в реальности быть выше для ОС с открытым исходным кодом, если будут включены время разработки, зарплата, и другие лицензионные отчисления. Одной из упоминаемых причин этого является зрелость продукта и легкость разработки, предоставляемая коммерческими операционными системами, доступными в настоящее время для встроенных устройств. Лицензии Open Source могут также требовать, чтобы производитель опубликовал исходный код устройства, и многие не хотят делать это, так как конкуренты могут использовать его для разработки аналогичных продуктов.
В обзоре коммерческих операционных в 2006 г. система Microsoft Embedded имела самую большую долю рынка, как видно на рисунке 1.8. Microsoft Embedded состоит из обоих систем, Windows Embedded XP и Windows Embedded CE. Затем идет VxWorks OS компании Wind River Systems. Symbian является ОС, которая широко используется в сотовых телефонах.
Рис. 1.8. Коммерческие операционные системы, используемые в новых встроенных разработках
Рис. 1.9. Языки программирования, используемые во встроенных устройствах
Отметим, что форма, в которой был поставлен вопрос в опросе, предполагает, что этот ответ не означает, что одна треть кода написана на языке ассемблера. Этот ответ означает скорее, что одна треть разработчиков все еще вынуждена использовать язык ассемблера в некоторых местах своей разработки. Другие обзоры указывают, что объем кода на языке ассемблера будет где-то меньше чем 5-10 процентов разработанного для новых встроенных устройств кода. Даже код ROM BIOS персонального компьютера, который является одним из последних бастионов языка ассемблера, в настоящее время преобразуется в С основными производителями ПК.
В заключение необходимо отметить, что большинство встроенных устройств используют достаточно мощные 32-битные процессоры. Большинство устройств достаточно сложные, так что требуют наличия операционной системы. В тех устройствах, которые имеют операционную систему, это будет, скорее всего, коммерческая операционная система . Большая часть работы по разработке для встроенных устройств в настоящее время выполняется с помощью языков семейства С. Язык ассемблера может все еще использоваться в небольшом количестве низкоуровневых процедур на некоторых устройствах, но его использование продолжает сокращаться.
В оставшейся части этого документа мы будем использовать Windows Embedded CE, одну из наиболее популярных коммерческих встроенных операционных систем реального времени, в примерах и лабораторных проектах на встроенной компьютерной системе eBox.
На фоне заоблачных цен на видеокарты как никогда актуальны стали процессоры с графическим ядром. Давайте разберемся, можно ли играть на встройках в современные игры. Возьмем три популярных процессора от Intel и три от AMD и проверим их производительность.
В обычных условиях встроенная графика актуальна для офисных и домашних ПК, которые не используются для игр. Однако пандемия коронавируса и дефицит микрочипов кардинально поменяли ситуацию на рынке. Достать игровую видеокарту по приемлемой цене практически невозможно. Даже модели, считавшиеся ранее бюджетными, вроде GeForce GTX 1660, сейчас обойдутся в сумму свыше 40 тысяч рублей — а ведь еще осенью они стоили вдвое меньше!
Как вариант, можно переждать и выбрать процессор с интегрированным видеоядром, ведь цены на них практически не изменились за эти полгода. Для тестов мы подобрали актуальные решения от Intel и AMD.
Участники тестирования
Со стороны «синей» команды выступают Intel Pentium Gold G6400, Core i5-11400 и Core i5-11500 с графикой в лице UHD Graphics 610, 730 и 750 соответственно.
Для «красной» команды взяли процессоры AMD Athlon 3000G, Ryzen 5 3350G и Ryzen 5 3400G с графикой RX Vega 3, 10 и 11.
Процессоры Intel тестировали на материнской плате MSI Z590-A PRO.
Для Ryzen использовали плату ASUS TUF GAMING X570-PLUS, а для Athlon — бюджетную GIGABYTE B450M-H.
Во всех трех вариантах укоплектовали систему оперативной памятью от G.Skill с частотой 3200 МГц и таймингами 14-14-14-34.
Блоком питания выступил Cougar GX на 800 Вт.
Тесты в играх
Тестирование проводилось в разрешениях 1080p (по умолчанию) и 720p (для тяжелых проектов) при минимальных настройках графики.
В Counter Strike: Global Offensive приемлемые результаты показывают UHD 730 и 750, однако даже на них есть кратковременные просадки до 5–7 FPS: в тяжелой сцене в дыму. Младшая UHD 610 с игрой не справилась. 24 кадра для сетевого шутера — это непозволительно мало.
Для AMD ситуация намного лучше: на всех трех встройках можно играть, а старшие Vega 10 и 11 продемонстрировали в среднем более 140 кадров в секунду. Но дым и здесь подпортил картину — есть просадки до неиграбельных 10 FPS.
В популярной Dota 2 ситуация намного лучше у обоих лагерей. Ниже 60 кадров просаживаются только младшие модели в лице Intel UHD Graphics 610 и AMD Vega 3. Впрочем, даже на них вполне можно поиграть.
Переходим к World of Tanks. Небольшие проблемы есть только у 610-го, который периодически скатывается до «консольных» FPS. Но случается это довольно редко и визуально почти не ощущается. Остальные видеокарты справляются на ура, стабильно выдавая больше 60 кадров в секунду.
Для игры Control пришлось понизить разрешение рендеринга до 1280×720. Остальные настройки, естественно, выкручены на минимум. У синей команды ситуация печальная — даже старшая модель UHD Graphics 750 не может выдать стабильные 30 кадров в секунду. На 610-й и вовсе слайд-шоу.
У компании AMD дела обстоят чуть лучше: на RX Vega 10 и 11 со скрипом, но можно играть. Младшая Vega 3, к сожалению, с проектом не справилась.
Чтобы окончательно «добить» наши встройки, пробуем запустить требовательную Shadow of the Tomb Raider. Разрешение также пришлось понизить до 720р. На Intel опять не смогли достичь даже 30 FPS, играть некомфортно.
На платформе AMD фиксируем приемлемые результаты у старших моделей Vega 730 и 750. Тем не менее, здесь тоже есть просадки до 20 FPS.
В тестах мы затронули не так много игр и использовали в основном современные проекты. Если вам интересно, во что еще можно поиграть на интегрированных видеокартах, читайте отдельные материалы по Intel и AMD.
Синтетический тест
Под конец прогоняем синтетику в лице 3D Mark. По «попугаям» ожидаемо побеждают старшие модели от Intel и AMD, причем Vega 10 и 11 оказались почти в полтора раза быстрее UHD 750.
Также наглядно видно разницу между младшими решениями конкурентов: здесь красные быстрее уже вдвое — 273 балла у UHD 610 против 514 у RX Vega 3.
Итоги
Для большинства игр, особенно сетевых, встройка не так уж и плоха: поиграть можно, а где-то даже и с комфортом. Возможно, производительности вам хватит, чтобы пересидеть, пока нормализуется ситуация с ценами на видеокарты.
Но для современных ААА-проектов интегрированной графики уже маловато: FPS находится где-то на уровне консолей предыдущего поколения или даже ниже. Достаточно ли этого — решать вам.
Быстрое внедрение периферийных приложений с помощью портфеля технологий Intel® для периферийных вычислений и связи. Оптимизированные для Интернета вещей, они поддерживают обработку на периферии для получения критически важных аналитических сведений и бизнес-преимуществ на основе данных путем применения вычислительных ресурсов там, где они нужны больше всего.
Процессоры для Интернета вещей и встроенные процессоры
Процессоры Intel® Core™ vPro® 11-го поколения, Intel® Xeon® серии W-11000E и Intel® Celeron®
Эти процессоры, созданные для больших рабочих нагрузок и систем с высокой пропускной способностью, в отдельных моделях имеют до восьми ядер, высокопроизводительные интегрированные графические/мультимедийные модули, интегрированные ускорители работы ИИ, функции вычисления в реальном времени и поддерживают встроенные функции безопасности.
Intel® Xeon® Processors for Embedded Applications
Intel® Core™ Processors for Embedded Applications
Intel® Pentium® Processors for Embedded Applications
Intel® Celeron® Processors for Embedded Applications
Intel Atom® Processors for Embedded Applications
Intel® Xeon® Processors for Embedded Applications Производительность для ресурсоемких приложений с большим пространством памяти и возможностями ввода-вывода.
Intel® Core™ Processors for Embedded Applications Обеспечивает баланс производительности центрального и графического процессора, мощности и цены (варианты LGA и BGA).
Intel® Pentium® Processors for Embedded Applications Решение с одной платформой для Интернета вещей для использования в клиентских ПК и встраиваемых системах.
Intel® Celeron® Processors for Embedded Applications Возможности для использования в общих встраиваемых системах или клиентских ПК. Включает в себя UHD-графику Intel®.
Intel Atom® Processors for Embedded Applications Энергоэффективная вычислительная и графическая производительность, идеально подходящая для устройств и систем в малом форм-факторе.
Оптимизация для Интернета вещей
Производительность, оптимизированная для Интернета вещей
Разработанные для рынков Интернета вещей, процессоры Intel® Core™ 11-го поколения объединяют высокопроизводительные процессоры с графикой Intel® Iris® Xᵉ и встроенным искусственным интеллектом. Для более ресурсоемких промышленных приложений Интернета вещей выберите процессоры Intel® Core™ 11-го поколения, добавьте функции режима реального времени, внутриполосную защиту памяти ECC, возможности функциональной безопасности и опции расширенного температурного диапазона.
Вычисления с низким энергопотреблением и графикой, улучшенной для Интернета вещей
Получите более быстрые вычисления и улучшенную 3D-графику в приложениях с платформами на базе последнего поколения процессоров Intel Atom®, Pentium® и Celeron® по сравнению с предыдущими поколениями. 1 . Эти платформы включают в себя множество встроенных функций и технологий, соответствующих уникальным требованиям вычислений в режиме реального времени и периферийных вычислений. Сюда входит удаленное управление, сетевая синхронизация и функциональная безопасность.
Соответствующие предложения
Дистрибутив Intel® инструментария OpenVINO™
Задействуйте весь потенциал ИИ и встроенных периферийных решений на различных архитектурах Intel® для реализации новых и эффективных вариантов использования в сфере здравоохранения и медико-биологических наук, розничной торговли, в промышленности и в других сферах.
Intel® DevCloud для Edge
Создавайте прототипы и экспериментируйте с рабочими нагрузками ИИ для Интернета вещей и встроенных решений на аппаратном обеспечении Intel® с технологией Intel® DevCloud для периферийных устройств.
Intel® Edge Software Hub
Пользовательские периферийные решения имеют больше возможностей для быстрого внедрения и более высокую надежность.
Intel® FPGA
Быстро разрабатывайте гибкие интеллектуальные периферийные и встроенные приложения с настраиваемыми FPGA и программируемыми устройствами, подходящими для ваших меняющихся задач и решений.
Подробнее о теме Интернета вещей и соответствующих ресурсах
Интернет вещей с Intel®
Портфель продукции для компьютерного зрения
Ресурсы для разработчиков
Уведомления и отказ от ответственности 2 3 4 5 6 7
Информация о продукте и производительности
Источник: Intel. Заявления основаны на а) оценках метрики эталонного теста SPEC CPU 2006 на основании прогнозов предварительных версий полупроводниковых устройств и б) оценках эталонного теста 3DMark11 на основании прогнозов предварительных версий полупроводниковых устройств с использованием процессоров Intel® Pentium® J4205 предыдущего поколения.
Результаты производительности основаны на прогнозах по состоянию на 1 сентября 2020 г.
Процессор: Intel® Pentium® J6425; расчетная тепловая мощность PL1 = 10 Вт, 4 ядра, 4 потока, до 3,0 ГГц в режиме Turbo Boost
Графика: графика Intel® 11-го поколения
Память: 16 ГБ LPDDR4-3200
Версия компилятора: IC18
Процессор: Intel® Pentium® J4205; расчетная тепловая мощность PL1 = 10 Вт, 4 ядра, 4 потока, до 3,0 ГГц в режиме Turbo Boost
Графика: графика Intel® 9-го поколения
Память: 16 ГБ LPDDR4-2400
Версия компилятора: IC18
Показатели производительности и прогнозы предварительных версий полупроводниковых устройств могут измениться. Приведенные выше результаты могут измениться после дополнительного тестирования. Результаты зависят от определенных конфигураций платформ и рабочих нагрузок, используемых во время тестирования и могут не применяться к отдельным компонентам, компьютерным системам или рабочим нагрузкам пользователей. Эти результаты могут быть нехарактерны для других эталонных тестов.
Для работы технологий Intel® может потребоваться оборудование, программное обеспечение или активация сервисов.
Ни один продукт или компонент не может обеспечить абсолютную защиту.
Ваши расходы и результаты могут отличаться.
Intel не контролирует и не проверяет сторонние данные. Для оценки точности следует обращаться к другим источникам информации.
Результаты тестов производительности основаны на тестировании по состоянию на момент времени, указанный в конфигурации, и могут не отражать всех общедоступных обновлений безопасности. Подробная информация о конфигурации представлена на обратной стороне. Ни один продукт или компонент не может обеспечить абсолютную защиту.
Для работы технологий Intel может потребоваться специальное оборудование, ПО или активация услуг. // Ни один продукт или компонент не может обеспечить абсолютную защиту. // Ваши расходы и результаты могут отличаться. // Производительность зависит от вида использования, конфигурации и других факторов. // См. наши юридические уведомления и отказ от ответственности. // Корпорация Intel выступает за соблюдение прав человека и избегает причастности к их нарушению. См. Глобальные принципы защиты прав человека в корпорации Intel. Продукция и программное обеспечение Intel предназначены только для использования в приложениях, которые не приводят или не способствуют нарушению всемирно признанных прав человека.
На рынке комплектующих к системному блоку уже давно есть материнские платы с уже интегрированным (встроенным) процессором.
Если Вы не совсем разбираетесь о чем я, то рекомендую почитать статью Что такое материнская плата? Как устроен системный блок
В этой статье Вы узнаете что это за "мамки" такие и для чего они нужны.
Для начала я покажу Вам как они выглядит.
Как видите, в ней нет привычного (для тех, кто разбирается) гнезда под процессор. Вместо этого гнезда уже находится сам процессор от производителя материнской платы (точнее по его усмотрению).
Достоинства материнских плат без процессора (со встроенным).
1) Цена. Что ни говори, а это безусловно самый первый и ощутимый плюс. На конец 2014, начало 2015 года цены на эти "материнки" начинаются от 2000 рублей и заканчиваются около 5000.
Разумеется цена зависит от характеристик самой планки, поэтому и цена может быть примерно такой же, как на материнскую плату с гнездом под процессор. Например есть такие материнские платы и за 20 и за 30 тысяч (например ASUS P9A-I с восемью ядрами и прочими "плюшками") .
2) Энергоэффективность. Ещё один неоспоримый плюс этих мат. плат. Мало того, что встроенные процессоры потребляют значительно меньше энергии (от 10 Ватт) что приводит к экономии, так и ещё им в принципе не нужен кулер (для охлаждения), либо нужен только самый дешевый и встроенный (базовый, идущий вместе с платой), а так вполне хватает и пассивного охлаждения.
Из этого можно сделать вывод, что экономия идёт не только в том, что за "свет" платить нужно меньше, так и не нужно покупать дополнительную систему охлаждения.
3) Размер. Это немного спорный плюс и относится не ко всем материнским платам со встроенным процессором, но всё же он имеет место быть. Потому что большинство таких плат выпускают в формате Mini-ITX или MicroATX (габаритами 170х170 мм). Это даёт возможность вставлять их в компактные корпуса, например такой
а следовательно они занимают мало места. Можно их вообще прикрепить за монитор и в итоге на столе будет лишь сам монитор, да клавиатура с мышкой. Очень экономит место.
Теперь подведём небольшой итог. Материнские платы с интегрированным процессором - это дешевые и экономные "мамки" с маленькими габаритами.
Для чего нужны материнские платы со встроенным процессором.
Я не случайно начал именно с достоинств описывать эти платы, потому что исходя из них, можно сделать вывод для чего и куда вообще понадобятся "материнки" без процессора внешнего.
В настоящее время их область применения как раз-таки очень даже большая. Здесь следует учитывать ещё тот неоспоримый факт, что такие платы в большинстве случаев имеют всё необходимое по минимуму - разъемы для подключений, видеокарту встроенную, сетевую плату, аудио и прочее. То есть как раз тот минимум, который необходим всем пользователем. Вопрос лишь в том, насколько они производительны =)
Разумеется производительность низкая, но всё же применение можно найти.
Например их можно использовать в работе. Создавать рабочие места для служащих, которым не нужна производительность компьютера. К ним можно отнести операторов, которые отвечают на телефонные звонки и ведут базу. Или кто сидит в онлайн поддержке. Их можно даже использовать в компьютерных классах или в читальном зале библиотеки, чтобы читать электронные книги или выходить в интернет. Так же их часто применяют для "тонких клиентов", но на этом заострять внимание не буду.
Если затронуть применение дома, то помимо простых задач, можно ещё использовать для создания медиацентров. Сейчас стало особенно модно подключать компьютер или ноутбук к телевизору и смотреть с них. Учитывая тот факт, что телевизоры сейчас поддерживают вайфай и интернет, то возможности гораздо шире. Можно запустить какое-нибудь кино на этом ПК, а смотреть на телевизоре. ПК то мощнее телевизора, поэтому комфортный просмотр Вам обеспечен. Про торрент, соц. сети, скайп и прочие приложения я вообще молчу.
Ну вот и всё. Что хотелось бы написать напоследок. Не стоит относится к материнским платам со встроенным процессорам как к каким-нибудь обделённым или урезанным. Они наоборот могут помочь Вам в осуществлении каких-нибудь задач, при этом средств Вы заметно меньше потратите.
Читайте также: