從IC到嵌入式系統

　　值得一提的是，嵌入式標準化可以把設計門(mén)檻降低，讓更多的人做有創(chuàng )意的界面。例如蘋(píng)果公司的產(chǎn)品并沒(méi)有什么了不起的技術(shù)，而是把界面做得大家非常喜歡。其實(shí)在這些界面以下是一些可以標準化的東西。關(guān)鍵是你想到這個(gè)創(chuàng )意，把這個(gè)內容豐富、易用、有吸引力，這才是做差異化、增加價(jià)值的所在。

　　處理器+FPGA或將是性能提升的良策

　　在處理器領(lǐng)域，也面臨著(zhù)性能的挑戰

　　不久前，Altera在京宣布通過(guò)新系統級集成工具，針對嵌入式系統配置功能啟動(dòng)嵌入式計劃。其FPGA設計流程將支持基于A(yíng)RM、Intel、MIPS體系結構多種嵌入式處理器產(chǎn)品。Altera產(chǎn)品和企業(yè)市場(chǎng)副總裁Vince Hu專(zhuān)程來(lái)京，他從業(yè)界需求的角度，闡述了處理器+FPGA將帶來(lái)的巨大能力(如圖5)。

　　首先，對更高軟件性能的需求持續增長(cháng)。而在五年前業(yè)界就開(kāi)始朝系統處理并行化方向發(fā)展，而不是僅僅提高單個(gè)CPU核的性能。這種并行化的方向主要包含兩類(lèi)技術(shù)，一種是多內核，第二種就是硬件協(xié)處理加速器。

　　硬件協(xié)處理加速器是較理想的或者效果較好的。但是沒(méi)有任何的方式能夠提前知道哪些軟件功能需要通過(guò)硬加速的方式實(shí)現。所以FPGA是較理想的加速器的實(shí)現方案之一，因為它是現場(chǎng)可編程的。但是為了使FPGA協(xié)加速，達到理想的性能和效率，就需要FPGA和CPU之間緊密結合，來(lái)減少延遲。

　　第二個(gè)原因是就現狀來(lái)講FPGA事實(shí)上已經(jīng)集成為CPU硬件的協(xié)加速器。根據美國EETimes的調查，42%的嵌入式設計工程師已經(jīng)把FPGA集成到他們嵌入式系統當中。另一方面，Altera自己的用戶(hù)中有20%的這種設計中已經(jīng)包含了嵌入式軟核。通過(guò)內嵌處理器或核的方式，可以通過(guò)更高級的集成來(lái)獲得成本上的消減，比如削減電路板上元器件的數目，來(lái)降低整個(gè)系統成本。

　　第三個(gè)原因，目前業(yè)界很多芯片廠(chǎng)商已經(jīng)在采用處理器+FPGA這種方案，采用軟處理器核+FPGA，或者是硬(或硬核)CPU+FPGA這種模式進(jìn)行。在這種趨勢之下，有必要推出一個(gè)單一的工具把這種流程簡(jiǎn)化，這樣設計者可以很方便地在這種設計流程里面把CPU和FPGA結合起來(lái)。

　　Intel提出了“黑天鵝”理論，該理論是Nassin Nicholas Taleb在2007年的著(zhù)作《The Black Swans》提到的理論：在歷史中有一些特殊的事件，這種事件雖然是單一的事件，但是他對社會(huì )，歷史的發(fā)展有著(zhù)非常重大的影響和推動(dòng)作用，其貢獻超越了常規事件。這些事件稱(chēng)之為黑天鵝事件，包括重大的科學(xué)發(fā)現、歷史事件、藝術(shù)成就。但這些事件是無(wú)方向的，無(wú)法預測的。典型事例有PC、互聯(lián)網(wǎng)、第一次世界大戰等。

　　把這個(gè)理論運用在半導體技術(shù)方面：摩爾定律的發(fā)展由于功耗瓶頸的原因將會(huì )有一個(gè)“斷裂”。如圖6所示，這就需要一個(gè)黑天鵝事件：一種“異常的”創(chuàng )新技術(shù)：以更低的功耗達到更高的性能來(lái)填補這個(gè)空缺，使得摩爾定律能成功和持續地發(fā)展。Intel提到了處理器+FPGA方案將會(huì )是一個(gè)黑天鵝事件，來(lái)解決我們目前看到性能有所減慢的趨勢。

　　現在，Altera為系統人員提供了基于Quartus II開(kāi)發(fā)軟件的單一FPGA設計流程——包括新的Qsys系統級集成工具、公用FPGA知識產(chǎn)權(IP)庫、以及新的ARM Cortex-A9 MPCore和MIPS科技公司MIPS32嵌入式處理器產(chǎn)品等。Intel最近也發(fā)布了即將推出的基于A(yíng)tom的可配置新處理器。這一處理器在多芯片封裝中含有Intel Atom E600系列以及配對的Altera FPGA，為工程師提供了采用專(zhuān)用I/O或者加速硬件。

　　工業(yè)與家庭用MCU的發(fā)展動(dòng)向

　　微控制器(MCU)在工業(yè)和家庭中的熱門(mén)或新興應用很多，瑞薩電子認為中國市場(chǎng)上有如下幾類(lèi)熱門(mén)：環(huán)保性住宅應用中的空調、洗衣機、冰箱、LED照明等，居住環(huán)境中的家庭安全/監控攝像頭、煙霧探測頭、樓宇管理等，社會(huì )基礎設施方面的智能電表、水表、燃氣表等，除此之外，電動(dòng)自行車(chē)、醫療電子等領(lǐng)域也是工業(yè)與家庭用MCU的主戰場(chǎng)。

　　那么工業(yè)與家庭對MCU有哪些特點(diǎn)的需求，主要發(fā)展趨勢如何?