Standard eller special för IoT

IoT-tillämpningar kräver extremt låg energiförbrukning. Därför kommer allt fler optimerade specialarkitekturer att användas.
Så kan det vara. Men man kan lika gärna vända på det hela och hävda att IoT-tillämpningar kräver standardkonstruktioner och att därför allt färre specialarkitekturer kommer att användas.

Standard räcker ofta
Det mest sannolika är väl att mina båda påståenden stämmer, om än inte samtidigt. I många fall sitter en liten IoT-pryl och samlar in mätdata med ganska låg frekvens och låga krav på beräkningsprestanda. En energisnål enkapseldator med vettig A/D-omvandlare, några komparatorer och ett lämpligt kommunikationsgränssnitt räcker alldeles utmärkt för jobbet. Att i det läget ta fram egna komponenter sänker inte priset. Däremot förlängs utvecklingstiden.

I en del fall finns krav på speciella analoga ingångar eller speciella analoga funktioner som inte går att hitta i standardkomponenter. Då är det inte mycket annat att göra än att välja ASIC-vägen, med delar i full custom-teknik. Då handlar det sällan om extrema prestandakrav.

Audio och video
Men vi har också konstruktioner där standardprocessorer har svårt att kombinera prestandakrav och energiförbrukning. Där det i och för sig är möjligt att låta en snabb processorkärna arbeta hårt, men där batterilivslängden blir alldeles för dålig. Då kan specialarkitekturer vara både intressanta och nödvändiga.

Det intressanta är att den här typen av prestandakrävande applikationer blir allt vanligare och det handlar då ofta om nya sätt att mata in data eller analysera information. Eller rättare sagt – om att höja apparaternas abstraktionsnivå.

Orsaken till den snabba utvecklingen är enkel. De smarta telefonerna har vant oss vid att apparater kan hantera ljud och bild. Röstkommandon, taligenkänning, ansiktsigenkänning och mycket annat går förvånansvärt bra att hantera med den processorkapacitet som finns i en modern smartphone.
Problemet kommer först när man vill göra samma sak i sensorarmband eller andra småprylar. Att stoppa in en fyrkärnig 64-bitsprocessor är i och för sig möjligt, men ingen accepterar en batterilivslängd på kanske en timma. Snarare ligger kravet på veckor eller månader.

Optimera
Det här kan se ut som en olöslig ekvation, men elektronikindustrin är bra på olösliga ekvationer. Enda kravet är att volymerna är tillräckligt stora.
Så det är bara att backa tillbaka och optimera. Bort med standardarkitekturer, generella operativsystem och slösaktiga kompilatorer. I stället kommer applikationsspecifika processorer och kanske till och med applikationsspecifika språk. Extrem optimering innebär förstås speciella ASIC- eller SoC-komponenter, men det är ju inget nytt. Bara volymerna är stora nog.

Konfigurerbara processorer
Nu är ju inte det här med konfigurerbara processorer något nytt. På nittiotalet verkade det ibland som om varenda högskola, vartenda institut och vartenda EDA-företag hade egna processorgeneratorer. På den tiden handlade det för det mesta om att krama ur maximala prestanda ur halvledarna och en hel del av systemen var alldeles utmärkta. De mest avancerade projekten hade mycket högt ställda mål och en del såg väl framför sig en värld utan standardprocessorer och standardkompilatorer.

Nu blev det inte riktigt så och många av de här projekten och företagen försvann i takt med att standardprocessorerna blev allt bättre. Men somliga insåg att det fortfarande fanns områden där standardprocessorerna inte kan konkurrera. Audio- och videoacceleratorer är t ex ett område där företag som Tensilica (köpta av Cadence) och ARC (köpta av Synopsys) fortsatte att satsa. I en del specialområden går det att nå extrema prestanda med hjälp av till exempel extremt breda eller extremt parallella arkitekturer.

Lågenergi
Superoptimerade arkitekturer kan ofta utföra sitt (speciella) arbete med dramatiskt mycket lägre klockfrekvens än generella processorer. Det innebär också att energiförbrukningen blir mycket lägre. Därför är det fullt möjligt att de konfigurerbara processorerna får en renässans i vår nya IoT-värld.

För till syvende och sist handlar allt om att tillverka det som folk vill ha. Den som kan producera billiga och strömsnåla röst- och videostyrda prylar har en fantastisk konkurrensfördel framför den som kräver att användaren skall peta så små knappar. Och den som tillverkar talstyrda prylar som klarar långa avstånd utan att störas av buller kan sälja dyrare än konkurrenterna.
Och om det kräver optimerade processorarkitekturer – då blir det så.

Comments are closed.