對嵌入式處理技術(shù)發(fā)展遠景的設想

嵌入式處理技術(shù)自誕生起一直快速發(fā)展。假設在2028年回顧過(guò)去，我們將深刻體會(huì )到嵌入式處理技術(shù)的進(jìn)步給世界帶來(lái)的重大影響，尤其是在以下四個(gè)方面。

David Katz

設計工具

芯片開(kāi)發(fā)人員一直渴望得到簡(jiǎn)單易用的設計工具。“圣杯(holy grail)”可以讓一個(gè)聰明的12歲孩子運用開(kāi)源繪圖程序和口頭命令相結合的方法，設計出一顆深亞納米處理器。遺憾的是，這個(gè)愿望尚未實(shí)現。但新推出的PowerPoint2027已達到近乎完美的程度：它包含從PPT到網(wǎng)表的轉換器。

利用該工具，按照4個(gè)簡(jiǎn)單步驟就能輕松創(chuàng )建出基于圖形模塊的ASIC底層規劃圖。每個(gè)模塊通過(guò)標簽被自動(dòng)鏈接到一個(gè)復雜陣列，該陣列由一些經(jīng)過(guò)較低層次綜合的CPU單元、存儲器和外圍器件組成。如果不包含動(dòng)畫(huà)效果或復雜的陰影處理，整個(gè)過(guò)程只需約4個(gè)小時(shí)。盡管這種方法在芯片設計界遇到了一些阻力，但芯片出帶時(shí)間的減少足以使抱有抵觸情緒的設計人員改變看法。

光學(xué)處理

20年前，學(xué)者們在贊嘆摩爾定律的同時(shí)，也對晶體管性能已達頂峰而感到沮喪，實(shí)現更快速度的唯一方式是采納多內核方法。多內核方法在一段時(shí)期內令人滿(mǎn)意，直到出現“內核定律”(即處理器平臺上的內核數量每24個(gè)月翻番)，當32核嵌入式處理器超出IDDE(集成開(kāi)發(fā)與調試環(huán)境)屏幕上的窗口顯示極限時(shí)，開(kāi)發(fā)工具提供商開(kāi)始質(zhì)疑這種方法。

幸運的是，光學(xué)晶體管及時(shí)邁入主流。曾因功耗要求相對較高以及依賴(lài)于物理光纖而遭詬病的光學(xué)計算，借助基于MEMS的光耦合技術(shù)得以重獲青睞。這種技術(shù)可實(shí)現極高密度的光學(xué)晶體管排列，從而為謀求下一次性能飛躍的嵌入式市場(chǎng)注入新的活力。

Rick Gentile

蜂群計算

大約20年前，關(guān)于在監控或軍事應用中使用“電子昆蟲(chóng)”曾有許多爭論。當時(shí)的想法是設計出微小的昆蟲(chóng)機器人，或以電子方式操縱有害目標的活動(dòng)。在這種創(chuàng )意被實(shí)現并在許多軍事行動(dòng)和間諜任務(wù)中發(fā)揮重要作用之后，工程師開(kāi)始為這些奇異的小東西尋找其它用途。

如果沒(méi)有其它成就，2028年將作為“蜂群計算(Swarm Computing)”年被紀念，蜂群計算從研究機構中誕生并進(jìn)入商業(yè)嵌入式應用中。通過(guò)以“蜂王-工蜂”模式控制昆蟲(chóng)機器人的自適應個(gè)人局域微網(wǎng)絡(luò )，天空將不再是限制。一個(gè)激動(dòng)人心的早期例子是，由數千個(gè)配有微小揚聲器的昆蟲(chóng)構成的“個(gè)人音樂(lè )云”，它將取代環(huán)繞立體聲影院系統，根據影院中的位置和影片所要求的瞬間效果，每只昆蟲(chóng)的嵌入式“大腦”能夠不斷做出調整。不過(guò)，由于社會(huì )原因，個(gè)人音樂(lè )云尚不能替代高保真愛(ài)好者移動(dòng)時(shí)佩戴的無(wú)線(xiàn)耳機。

細胞電源

基于DNA和化學(xué)元素的計算機在2020年早期已成功實(shí)現了商品化。在過(guò)去一年中，采用這種成熟技術(shù)的植入式自供電醫療設備開(kāi)始出現，這些芯片能夠從人體細胞中汲取能量。與目前廣泛應用的E-UWB(極端超寬帶)無(wú)線(xiàn)鏈接技術(shù)，以及基于集成式MEMS的血液分析技術(shù)相結合，這些植入式設備有望給醫療遙測領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)變革，并極大提高人類(lèi)平均壽命。