ПРЕСС-ЦЕНТР

ВКТ: тенденции и прогнозы

PCWeek 43/2005

А.Трубицын

За последний месяц прошли сразу две конференции, посвященные встраиваемым системам. 25 октября состоялся третий российский форум Встраиваемые компьютерные технологии , проведенный компанией RTSoft, а 2 ноября компания MicroMax организовала семинар по встраиваемым компьютерным системам. Подобное единодушие говорит о том, что рынок встраиваемых решений в нашей стране переходит в фазу активного развития и эта тематика привлекает все больше внимания и ресурсов.

Оба события оказались весьма похожи в том отношении, что на них слушателям рассказывали о решениях компаний, являющихся непосредственными партнерами устроителей: на семинаре MicroMax речь шла о решениях AmproComputers, а на форуме RTSoft продвигались продукты и идеи Kontron, Intel и LynuxWorks. Но поскольку, рассказывая лишь о продуктах, трудно удержать внимание всей аудитории, то не были забыты и основные тенденции, которые наблюдаются сегодня на рынке.

Генеральный директор RTSoft отметил, что сегодня обостряется конкуренция между ОЕМ-поставщиками оборудования на отраслевых глобальных рынках и все большее значение приобретает фактор своевременного вывода продукции на рынок. Ситуация осложняется перегруженностью научно-исследовательских департаментов OEM-разработчиков, нехваткой и высокой стоимостью квалифицированных разработчиков и увеличением сложности решений, связанных с усложнением компьютерных, микропроцессорных, шинных и программных разработок. Выход видится в переходе к аутсорсинговой модели деятельности компаний под лозунгом Do what you do the best outsource the rest ( Делай лишь то, что делаешь лучше всех, и отдай на аутсорсинг остальное ). Для поставщиков ВКТ это означает все большую специализацию на целевых рынках.

Из технических тенденций, определяющих развитие современных встраиваемых систем, был отмечен переход на высокоскоростные коммуникационные последовательные соединения Switch Fabric, сопровождающийся вытеснением сегодняшних параллельных соединений на локальный внутриплатный и внутримодульный уровень (наиболее важные технологии из этой группы Ethernet Fabric, Infiniband, PCI-Express Advanced Switching, Serial Rapid I/O и Star Fabric).

Другими определяющими тенденциями станут переход к компьютерам на модуле, вставляющемся в базовую или несущую плату, и использование блейд-архитектуры как базовой для встраиваемых систем следующего поколения. По прогнозу, опубликованному в прошлом году журналом RTC Magazine, ключевой вклад в развитие ВКТ должны внести беспроводная связь, шина PCI Express, архитектура ATCA, а также конфигурируемые вычисления и Real-Time Java.

По предположениям корпорации VDC, мировой рынок встраиваемых устройств в следующем году перешагнет порог в 4 млрд. долл. Его развитие по-прежнему будет определяться базовыми компьютерными технологиями, в которые вкладывается львиная доля инвестиций. Рынок ВКТ, по сути, берет эти технологии и адаптирует их в соответствии со своими требованиями. Подобный подход получил название COTS (Commercial-Off-The-Shelf технологии готовые к применению; см. PC Week/RE, 18/2000, c. 15). Такой подход не только значительно удешевляет проекты, но и сокращает время вывода готового решения на рынок, а также упрощает модернизацию систем и их обслуживание в будущем. Он является основой современной идеологии компьютерной техники двойного назначения. Гражданский рынок средств вычислительной техники диктует свои общие технологические и бизнес-правила жизни рынку специальных решений, и большинство новейших военных компьютерных систем являются отражением лучших технологических достижений из мира общегражданских, общепромышленных аппаратных и программных технологий.

Примерами технологий, взятых с гражданской полки и получивших распространение в спецсистемах, являются VME, CompactPCI, ISA, PCI, PCI Express, PC104+, PMC, EXT, EXT Express, сетевые технологии, Windows XP Embedded, Windows CE, Linux, Embedded Linux, Solaris, UNIX, LynxOS, LynxOS-178, VxWorks, Integrity, QNX и др.

Говоря о перспективах развития основных шинных технологий в области ВКТ, технический директор RTSoft Алексей Рыбаков отметил, что, по его мнению, кардинальных изменений в корневой VME-технологии не будет. Она достигнет верхнего предела пропускной способности в 320 Мб/с при сохранении совместимости с существующими системами. VME будет позиционироваться как консервативная технология для встраиваемых военных и специальных систем, преимущественно жесткого реального времени, в мультимашинных комплексах и продолжит плавно развиваться, оставаясь максимально независимой от офисных изменений, как технология систем с длительным жизненным циклом. К ней будут адаптированы последовательные шины PCI Express и Infiniband.

Ожидаемого массового применения СompactPCI на телекоммуникационных рынках не произошло и уже не произойдет в связи с ожидаемым внедрением PCI Express как базовой технологии межплатной коммуникации и продуктов AdvancedTCA. Перехода на старшие версии PCI также не планируется. CompactPCI останется в рамках стандартов PICMG 2.0 v3.0 ( обычный CompactPCI) и PICMG 2.16 (Ethernet поверх PCI). Подавляющее большинство новых решений будет строиться на процессорах семейства Pentium-M. Шина CompactPCI будет применяться в основном в военных и ответственных промышленных системах и системах управления движением.

Поверх CompactPCI произойдет адаптация последовательных, внутрикрейтовых коммуникаций на базе технологий Ethernet и PCI Express. Современный доступный пик CompactPCI-технологий определяется спецификацией PICMG 2.16, посвященной межблочным GigaEthernet-коммуникациям поверх PCI. По прогнозам г-на Рыбакова, дальнейшее развитие этой технологии будет несущественным. Основная масса приложений станет ориентироваться на Windows и Linux, а остальные на высокоразвитые ОС реального времени класса LynxOS, QNX, Infinity и VxWorks. C подавляющего большинства гражданских рынков средств связи и телекоммуникаций CompactPCI уйдет в ближайшие два-три года и останется эффективным для ответственных систем промышленного и оборонного назначения еще не менее семи десяти лет. При этом количество модульного оборудования CompactPCI под расширенный диапазон -40 85 С будет расти. Наряду с высокоуровневыми продуктами продолжат развиваться бюджетные, недорогие линии CompactPCI для расширения рыночных ниш.

Первая в мире открытая телеком-платформа без широковещательных параллельных шин AdvancedTCA поддержана всеми ведущими производителями прикладного телекоммуникационного оборудования и согласована с ними. Она ориентирована на коммуникационные платформы высокой готовности для серийных изготовителей конечного телекоммуникационного оборудования и системы высокой готовности военного назначения. По некоторым оценкам, потребность рынка в этих платформах составит к 2007 г. от 4 до 20 млрд. долл., включая услуги.

Локальная шина PCI останется базовой внутриплатной основой еще минимум два-три года и не менее пяти-семи лет продержится в качестве системной шины. Будет происходить плавное совершенствование технологии от PCI к PCI-X. Нас ожидает практически полный переход традиционных решений в Industrial РС с шинной архитектурой PCI на стандарт PICMG 1.2 (ePCI) или на работу с классом встраиваемых материнских плат форматов ATX, EmbeddedATX, miniATX с PCI I/O. Реального массового использования технологий PCI-X не будет. PCI (PCI-X), как параллельная технология обмена данными, останется основой консервативных встраиваемых систем (VME, VXI, CompactPCI, PXI, PC104+), не менее трех-четырех последующих лет в качестве внутриплатной шина ввода/вывода с пропускной способностью 1 Гб/c. В ближайшие три-четыре года классические промышленные РС под платы расширения офисного форм-фактора будут основаны на технологии ePCI (PICMG 1.2) или на различных версиях формата ATX.

Развития технологии PC104 (+), применяющейся во встроенных системах приборного типа гражданского и военного назначения, не происходит, по существу она заморожена. Ее наиболее значительное изменение произойдет только в связи с имплантацией PCI Express. А пока идет тактический процесс совершенствования конкретных продуктовых линий, связанный с применением новых процессоров Pentium M. Значительных изменений рынков и объемов сбыта в ближайшие два-три года в целом не будет, и спрос на оборудование класса РС104 останется линейным.

Последовательная технология обмена данными PCI Express, разработанная Intel, сегодня поддерживается практически всеми лидерами компьютерной и телекоммуникационной индустрии. Первые офисные ПК с поддержкой PCI Express появились летом 2004 г. Эта технология кардинально изменит лицо нового поколения компьютеров любого назначения, в том числе и для рынков ВКТ. Спецификация PCI Express 1.0 определяет пропускную способность шины от 250 Mб/с до 8 Гб/c при тактовой частоте 2,5 ГГц. В будущем запланирован рост частоты до 10 ГГц. PCI Express поддерживает 1, 2, 4, 8, 16 или 32 последовательных линка LVDS 0.8В. В ближайшем будущем ожидается выход спецификации PCI Express 2.0, полностью совместимой с PCI Express 1.x и имеющей тактовую частоту 5 ГГц, что означает удвоение производительности шины. Появление первых микросхем, обеспечивающих данную спецификацию, ожидается в 2007 г.

На базе PCI Express создаются новые стандарты. В августе была опубликована спецификация стандарта CompactPCI Express (PICMG EXP.0), ориентированного на создание встраиваемой техники промышленного, оборонного и авиационно-космического назначения, но не предназначенного для телекома. CompactPCI Express основан на форм-факторе CompactPCI 3U и 6U с механикой стандартов IEEE1101.10 + IEEE1101.11. Он определяет электрические, механические требования к новым типам коннекторов и устанавливаемых в систему плат. CompactPCI Express обеспечивает работу как с обычными платами ввода-вывода на базе PCI Express и CompactPCI, так и с выделенными коммутаторами PCI Express Advanced Switching для мультипроцессинга. По прогнозам г-на Рыбакова, лавинообразного развития бизнеса, как это было ранее в случае с CompactPCI, не будет. Произойдет эволюционный переход от уже имеющегося и очень успешного CompactPCI-бизнеса к CompactPCI Express. При этом успешным в будущем станет только чистый CompactPCI Express, без PCI, а гибридные системы на основе PCI и PCI Express скорее всего не получат значительного сбыта.

Другой стандарт, появившийся в этом году, SHB Express (System Host Board Express, официальное название PICMG 1.3) заменит стандарты на промышленные ПК PICMG 1.0 и PICMG 1.2. Он описывает форм-фактор нового поколения одноплатных компьютеров, механику и логику системных ламельных коннекторов.

Также выпущен стандарт COM Express (PICMG COM.0 Computer On Module ) основанный на популярной СОМ-технологии для специализированного дизайна ETX (ETX Express синоним COM Express). Он разработан компанией Kontron и поддержан большим числом производителей в рабочую группу входит более 20 компаний. COM Express ориентирован на установку на специализированные платы-носители с PCI- и PCI Express-вводом-выводом и сопрягается со всеми типами современных интерфейсов офисных ПК. Продукция, соответствующая этому стандарту, найдет применение на рынках приборостроения, игровой индустрии, в информационных киосках, робототехнике, телекоммуникационной отрасли и в оборонной промышленности.