ПРЕСС-ЦЕНТР

Аtom’ная атака на кризис?

МКА: мир ВКТ, 3/2009

Леонид Акиншин, Дмитрий Афонин

Сегодняшние реалии таковы, что многие последние инициативы корпорации Intel и международного холдинга Kontron, связанные с реализацией глобальной программы освоения платформы Intel Atom, выглядят как антикризисные, хотя основы их закладывались в благополучные докризисные времена. Новые процессорные технологии Intel и новые встраиваемые решения Kontron позволяют в условиях ограниченных бюджетов быстро и с минимальными рисками создавать весьма привлекательные конечные продукты, экономящие деньги разработчиков, и пользователей на всём протяжении жизненного цикла.

Несмотря на непростые экономические условия, рост рынка ВКТ (встраиваемых компьютерных технологий) продолжается, чему во многом способствуют инновационные разработки и продукты, продвигаемые крупнейшими игроками этого рынка. Одной из таких разработок, особенно удачно ложащейся в кризисный контекст, являются процессоры Intel Atom. В условиях острой нехватки денежных средств и спада деловой активности преимущества процессоров Intel Atom стали ещё более очевидными. Серьёзным аргументом в пользу Intel Atom может служить тот факт, что крупнейшие производители, работающие в индустрии ВКТ, успешно освоили данную микроархитектуру и уже выпускают очень широкий ассортимент изделий на её основе. Стандартизованные платы и модули с установленными на них процессорами Intel Atom позволяют экономить буквально на всём, от разработки ПО до электроэнергии, естественно, при условии, что технология Intel Atom в принципе позволяет решить конкретную пользовательскую задачу. А таких задач на всех рынках ВКТ – от приборостроения до обороны – существует великое множество.

В настоящей статье рассматриваются процессоры семейства Intel Atom, которые выбрал для своих продуктов самый крупный ВКТ-бренд, стратегический партнёр компании Intel (www.intel.com) в рамках ассоциации Embedded and Communications Alliance – международный холдинг Kontron (www.kontron.com) (по результатам 2008 года оборот холдинга Kontron достиг полумиллиарда евро, что является наивысшим показателем в отрасли – прим. Ред.), а также сами эти продукты, адресованные широкому спектру x86-совместимых встраиваемых приложений.

Сверхнизкое энергопотребление или мощная графика?

На текущий момент при создании продуктов на базе микроархитектуры Intel Atom холдинг Kontron использует три модели процессоров: Intel Atom Z510, Intel Atom Z530 и Intel Atom N270. Чипы 500 серии имеют ядро Silverthorn, чип N270 – ядро Diamondville. Самым экономичным из трёх считается процессор Intel Atom Z530: работая на частоте 1,6 ГГц и поддерживая 512-мегагерцовую системную шину, он рассеивает лишь 2 Вт мощности. Модель Intel Atom Z510, ориентированная на низкостоимостные малогабаритные решения, потребляет 2,2 Вт, имеет частоту FSB 400 МГц и тактовую частоту 1,1 ГГц. Процессор Intel Atom N270 с энергопотреблением 2,5 Вт адресован более производительным системам: его рабочая частота составляет 1,6 ГГц, частота системной шины – 533 МГц. Имея размеры (22 x 22) мм, данное устройство представляет собой самый крупный экземпляр из рассматриваемой тройки (размеры чипов 500 серии составляют лишь (13 x 14) мм) и адресовано системам с высокопроизводительной графикой. Дело в том, что процессор Intel Atom N270 рассчитан на использование с чипсетом Intel 945GSE + Intel ICH7M, содержащим мощное графическое ядро, в то время как устройства Intel Atom Z510 и Intel Atom Z530 поддерживаются интегрированным системным контроллером-концентратором Intel SCH US15W, чей графический потенциал несколько скромнее, а энергопотребление – значительно ниже.

Вообще говоря, разработчикам и пользователям всегда интересны не столько сами процессоры, сколько комбинации «процессор + чипсет». Функциональность конечных изделий во многом определяется именно такими комбинациями. В случае Intel Atom это особенно верно, поскольку с «голыми» процессорами и «голыми» чипсетами производители плат на базе Intel Atom не работают: компания Intel поставляет эти процессоры только вместе с чипсетами.

Сравним основные характеристики двух таких комбинаций: Intel Atom Z530 + Intel SCH US15W и Intel Atom N270 + Intel 945GSE + Intel ICH7M

Табл. 1. Основные характеристики наборов Intel Atom Z530 + Intel SCH US15W и Intel Atom N270 + Intel 945GSE + Intel ICH7M

Набор
Процессор Intel Atom Z530 + системный контроллер-концентратор Intel SCH US15W
Процессор Intel Atom N270 +
чипсет
Intel 945GSE + Intel ICH7M
Процессорное ядро
Silverthorn
Diamondville
Тепловой пакет
4,5 Вт
8 Вт
Занимаемая площадь
650 мм2
2200 мм2
Частота процессора
1,6 ГГц
1,6 ГГц
Частота системной шины
533 МГц
533 МГц
Поддержка Hyper-Threading
Есть
Есть
Тип памяти
DDR2 400/533
DDR2 533
Порты PCI Express x1
2 шт.
4 шт.
Порты Serial ATA
Нет
2 шт.
Поддержка Parallel ATA
Нет
Есть
Порты USB 2.0
8 шт., в том числе 1 с клиентской функциональностью
8 шт.
Шина SPI
Нет
Есть
Поддержка PCI-устройств
Нет
4 шт.
Контроллер локальной сети
Нет
Fast Ethernet
Производительность в тесте 3DMark05
115 единиц (до 150 при оптимизации)
250 единиц
Особенности видеоподсистемы
Аппаратное ускорение декодирования видео в форматах MPEG2, MPEG4, H.264, WMV9 и VC1
Аппаратное ускорение воспроизведения видео высокой чёткости
Материал печатной платы
HDI (Type 4)
Type 3

Первый набор, образованный процессором Intel Atom Z530 и системным контроллером-концентратором Intel System Controller Hub (SCH) US15W, имеет площадь лишь 650 мм2 и характеризуется чрезвычайно низким энергопотреблением. По сравнению с другими экономичными чипсетами контроллер-концентратор Intel SCH US15W, размеры которого составляют (22 x 22) мм, занимает до 7 раз меньше места и потребляет до 10 раз меньше электроэнергии. Тепловой пакет (Thermal Design Power/TDP) комбинации Intel Atom Z530 + Intel System Controller Hub (SCH) US15W составляет всего 4,5 Вт, что определяется как самый низкий показатель для всех существующих x86-совместимых решений. Частота ЦП составляет 1,6 ГГц, частота системной шины – 533 МГц. Интерфейсная функциональность набора Intel Atom Z530 + Intel SCH US15W представлена портами LDVS, SDVO, ATA и USB 2.0 (8 шт.). Производительность данного комплекта в тесте 3DMark05 составляет 115 единиц, оптимизация позволяет поднять этот показатель до полутора сотен единиц. Интегрированное графическое ядро обеспечивает аппаратное ускорение декодирования видео в форматах MPEG2, MPEG4, H.264, WMV9 и VC1. Набор из процессора Intel Atom Z530 и интегрированного чипсета Intel SCH US15W поддерживает 400/533-мегагерцовую память DDR2 и может реализовываться на платах из материала Type 4.

Блок-схема набора Intel Atom Z530 + Intel SCH US15W
Рис. 1. Блок-схема набора Intel Atom Z530 + Intel SCH US15W

Второй набор, состоящий из процессора Intel Atom N270 и чипсета Intel 945GSE + Intel ICH7M, занимает площадь 2200 мм2 и основан на 1,6-гигагерцовом ЦП с поддержкой 533-мегагерцовой системной шины. Большие размеры и энергопотребление данной комбинации (её тепловой пакет составляет около 8 Вт) компенсируется высокой графической производительностью, которую обеспечивает интегрированное графическое ядро: в тесте 3DMark05 комплект Intel Atom N270 + Intel 945GSE + Intel ICH7M показывает 250 условных единиц, то есть приблизительно вдвое выше, чем комплект на базе процессора Intel Atom Z530. У набора Intel Atom N270 + 945GSE + ICH7M графические интерфейсы LVDS и SDVO дополнены выходом VGA. Интересной особенностью видеоподсистемы Intel 945GSE является аппаратное ускорение воспроизведения HD-контента. К числу других достоинств рассматриваемого комплекта относятся интегрированная поддержка накопителей Serial ATA (2 порта), наличие шины SPI, шины PCI и контроллера Fast Ethernet. Подсистема ввода-вывода данного набора включает 4 порта PCI Express x1 и 8 портов USB 2.0. Поддерживается память DDR2, работающая на частоте 533 МГц; рекомендованный материал печатной платы – Type 3.

Блок-схема комбинации Intel Atom N270 + Intel 945GSE + Intel ICH7M
Рис. 2. Блок-схема комбинации Intel Atom N270 + Intel 945GSE + Intel ICH7M

Можно видеть, что первый набор, состоящий из процессора Intel Atom Z530 и «одночипового чипсета» Intel SCH US15W, как нельзя лучше подходит для использования в сверхмалогабаритных продуктах с чрезвычайно низким энергопотреблением: для мира x86 эта комбинацию можно назвать абсолютным рекордсменом как по обеспечиваемой экономии площади печатной платы, так и по обеспечиваемой экономии электроэнергии. Её целевые области применения – это сверхмалопотребляющие встраиваемые системы, в том числе мобильные и автономные (беспилотные летательные аппараты и другие).

Второй комплект – это другая сторона медали под названием Intel Atom. Смысловой центр данной комбинации заключается в высокопроизводительном графическом ядре, входящем в состав чипсета Intel 945GSE. Во-первых, это ядро служит оправданием более высокого энергопотребления (которое, впрочем, продолжает оставаться весьма небольшим по сравнению с абсолютным большинством существующих x86-решений). Во-вторых, оно предполагает наличие в системе дисплея таких размеров, которые позволили бы различать все прелести высококачественной графики. Область применения набора, включающего процессор Intel Atom N270 и «полноценный» чипсет Intel 945GSE + Intel ICH7M, оказывается, таким образом, несколько иной: это мобильные и встраиваемые продукты, для которых важна развитая визуализация при низком (а не предельно низком) энергопотреблении (сверхмалогабаритные ноутбуки и нетбуки, другие мобильные компьютеры типа UMPC и UMD, компьютеры кабин пилотов и т.п.). Богатая коммуникационная функциональность второго набора, включающая поддержку шины PCI и локальной сети, хорошо укладывается в концепцию указанной ориентации.

Главная общая черта этих наборов сводится к их полной и безусловной совместимости со всем существующим и будущим программным обеспечением для микроархитектуры x86, что представляется важнейшим козырем микроархитектуры Intel Atom в конкурентной борьбе с устройствами ARM и другими RISC-процессорами, имеющими близкие размеры и энергопотребление.

Наборы обоих типов поддерживают двухдисплейную визуализацию и успешно используются холдингом Kontron при создании самых различных встраиваемых продуктов уровня плат. На момент написания статьи уже существовало шесть таких продуктов: nanoETXexpress-SP, microETXexpress-SP, KTUS15/mITX, ETX-DC, JRexplus-DC и pITX-SP. Вне всякого сомнения, в ближайшие месяцы будет объявлено о выходе в свет и иных платформ на базе Atom, таких как перспективные PLC или CompactPCI.

Kontron nanoETXexpress-SP: x86-совместимый процессор на модуле размерами с визитку

Спецификация nanoETXexpress, которой удовлетворяет продукт nanoETXexpress-SP, представляет собой совместимое подмножество стандарта COM Express консорциума PICMG и определяет миниатюрные COM-модули, габариты которых составляют всего (55 x 84) мм. Своим появлением изделие nanoETXexpress-SP создало важный прецедент: x86-совместимый процессор такого уровня впервые был успешно установлен на плату размерами с визитку.

Сверхмалогабаритный «компьютер-на-модуле» Kontron nanoETXexpress-SP
Рис. 3. Сверхмалогабаритный «компьютер-на-модуле» Kontron nanoETXexpress-SP

Модуль Kontron nanoETXexpress-SP полностью совместим со стандартом COM Express по разъёму COM.0 Type 1. Тактовая частота процессора Intel Atom Z5xx, которым оснащается модуль nanoETXexpress-SP, варьируется в пределах от 1,1 до 1,6 ГГц, объём запаянной системной памяти типа DDR2 400/533 может достигать 1 Гбайт; при этом полное энергопотребление ЦП и системного контроллера-концентратора Intel SCH US15W, на базе которого выполнен данный продукт, не превышает 5 Вт. Сверхмалые габариты и особенности процессорной архитектуры Intel Atom позволяют рекомендовать данный продукт для создания самых различных встраиваемых систем и ультрамобильных устройств следующего поколения во всех тех случаях, когда нужны совместимость с системой команд x86, развитые графические возможности, поддержка современных периферийных интерфейсов и длительные сроки работы без подзарядки.

Стандартная комплектация включает также загрузочный флеш-диск объёмом 2 Гбайт. В разъём COM Express Type 1 выведены порт Gigabit Ethernet, канал Serial ATA, 8 портов USB 2.0 и шина PCI Express x1. Опционально возможна организация дополнительных линий PCI Express, а также подключение внешнего моста, сопрягающего шины PCI Express и PCI. На базе контактов разъёма COM Express для линий GPIO реализована поддержка различных интерфейсных технологий серии SD/SDIO (SD, miniSD, MMC и DE-ATA). Видеоподсистема включает 18/24-разрядный канал LVDS и графическую память объёмом 256 Мбайт.

Программная поддержка Kontron nanoETXexpress-SP включает операционные системы Linux, Windows XP, Windows XP Embedded, Windows CE, а также ОСРВ VxWorks и QNX. Благодаря своим чрезвычайно малым габаритам, малому энергопотреблению, совместимости с ПО для микроархитектуры x86 и доступности как популярных ОС общего назначения, так и классических ОСРВ, модуль Kontron nanoETXexpress-SP может рассматриваться как универсальное решение для создания встраиваемой и ультрамобильной техники следующего поколения. Это могут быть различные носимые устройства медицинского назначения, портативная мультимедийная техника, компактные системы для работы с данными и множество других устройств и систем, которые ранее не могли появиться на рынке из-за ограничений, связанных с энергопотреблением и размерами комплектующих.

Kontron microETXexpress-SP: «уменьшенный» модуль стандарта COMExpress на процессоре IntelAtom

Как и nanoETXexpress, формфактор microETXexpress представляет собой расширение стандарта COM Express международного консорциума PICMG. Основное отличие microETXexpress от nanoETXexpress состоит в том, что microETXexpress совместим со спецификацией COM Express по разъёму COM Express Type 2, в то время как nanoETXexpress – по разъёму COM Express Type 1. Кроме того, модули microETXexpress имеют несколько большие размеры (95 x 95 мм).

Встраиваемая материнская плата Kontron KTUS15-mITX
Рис. 4. Встраиваемая материнская плата Kontron KTUS15-mITX

Модуль Kontron microETXexpress-SP построен на системном контроллере-концентраторе Intel SCH US15W. Различные модификации Kontron microETXexpress-SP оснащаются процессорами серии Intel Atom Z5xx с тактовой частотой до 1,6 ГГц. В наличии шины PCI и PCI Express, интерфейсы SDVO/HDMI, DVI, LVDS (одноканальный 16/24 разрядный). «Компьютер-на-модуле» Kontron microETXexpress-PC сохраняет 100-процентную совместимость со спецификацией COM Express по физическому расположению и назначению контактов разъёма COM Express Type 2, куда выведены интерфейсы Gigabit Ethernet, Serial ATA (2 шт.), LVDS и USB 2.0 (8 шт.). Благодаря этому разработчики, полагающиеся на популярную технологию COM Express, могут использовать Kontron microETXexpress-SP для быстрого безрискового создания уменьшенных версий своих продуктов и новых решений на базе существующих наработок. Модуль Kontron microETXexpress-SP применим в самых разных встраиваемых приложениях, где востребованы x86-совместимые процессоры с ультранизким энергопотреблением.

Для Kontron microETXexpress-SP доступны операционные системы Windows XP, Windows XP Embedded, Windows CE, Linux и ОСРВ VxWorks. На базе этого «компьютера-на-модуле» можно создавать небольшие мультимедийные устройства с длительными сроками работы от батарей, а также мобильную контрольно-измерительную технику.
KontronKTUS15/mITX: самая маленькая ATX-подобная материнская плата для ЦП с системой команд x86

Материнская плата Kontron KTUS15/mITX реализована в конструктиве Mini-ITX на базе интегрированного чипсета Intel SCH US15W и рассчитана на процессоры Intel Atom Z5xx с тактовыми частотами до 1,6 ГГц.

Будучи ATX-совместимым решением, плата Kontron KTUS15/mITX имеет размеры (170 x 170) мм и высоту двух портов USB (20 мм), при этом на ней остаётся достаточно места для размещения флеш-накопителя CompactFlash объёмом до 32 Гбайт. Благодаря малым габаритам и возможности установки бортового твердотельного накопителя продукт Kontron KTUS15/mITX востребован при создании разнообразных низкопрофильных, полностью закрытых и/или высоконадёжных систем с пассивным охлаждением, не имеющих движущихся частей, но сохраняющих ATX-совместимость.

Плата Kontron KTUS15/mITX характеризуется повышенной механической надёжностью, имеет защитный модуль Trusted Platform Module (TPM) 1.2, поддерживает напряжения питания в диапазоне от 5 до 25 В и хорошо сопрягается с другим оборудованием. Разъёмы SDIO позволяют подсоединять к плате такие устройства, как лазерные и RFID-сканеры, картридеры, различные клавиатуры, мыши, принтеры, модули беспроводных локальных и сотовых сетей. Прочую прикладную функциональность можно реализовывать на базе слотов PCI Express x1 и PCI. Для подключения дисплеев доступны выход VGA и двухканальный интерфейс LVDS, а также опциональные порты DVI и HDMI; взаимодействие с дисковыми накопителями обеспечивается двумя каналами Serial ATA 150/300 и одним каналом ATA 100. Интерфейсная подсистема платы Kontron KTUS15/mITX включает также 8 портов USB 2.0 (8 шт.), порты RS232 (штатно 2 шт., опционально до 4 шт.), двунаправленный интерфейс LPT, разъём PS/2, порт Gigabit Ethernet и многоканальный звук AC97.

Материнская плата Kontron KTUS15/mITX работает под управлением операционных систем Windows XP, Windows Vista, Windows CE и Linux. Поскольку суммарный тепловой пакет системного контроллера-концентратора Intel SCH US15W и процессора процессоры Intel Atom Z5xx не превышает 5 Вт, изделие Kontron KTUS15/mITX можно рекомендовать разработчикам систем с питанием от аккумуляторных или солнечных батарей. Материнская плата Kontron KTUS15/mITX – чрезвычайно гибкий продукт, ускоряющий выход клиентских решений на рынок. Она подходит для создания самых разнообразных встраиваемых систем, начиная с кассовых аппаратов, информационных терминалов и киосков и заканчивая медицинской диагностической аппаратурой (ультразвуковые сканеры и др.), мультимедийной техникой, высоконадёжными мобильными компьютерами и средствами промышленной автоматизации. Для отдельных версий платы Kontron KTUS15/mITX холдинг Kontron гарантирует доступность в течение 7 лет, что позволяет использовать их в долгосрочных проектах.

Kontron ETX-DC: модуль формата ETX с высочайшей производительностью на ватт потребляемой мощности

Процессоры Intel Atom нашли применение в том числе и на классических полноразмерных COM-модулях холдинга Kontron. Первым подобным продуктом стал Kontron ETX-DC, выполненный по стандарту ETX 3.0 (размеры (95 x 114) мм) (рис.5).

Полноразмерный «компьютер-на-модуле» Kontron ETX-DC
Рис. 5. Полноразмерный «компьютер-на-модуле» Kontron ETX-DC

Модуль Kontron ETX-DC демонстрирует самую высокую производительность на ватт среди всех ныне живущих изделий формата ETX. Тепловой пакет процессора Intel Atom N270 составляет 2,5 Вт, контроллера графической памяти Intel 82945GSE – 6 Вт, а контроллера ввода-вывода Intel I/O Controller Hub 7-M (ICH7-M) – 1,5 Вт. Максимальное энергопотребление всего модуля Kontron ETX-DC не превышает 12-15 Вт, что позволяет использовать его при создании кассовых терминалов, в промышленных приложениях и других задачах, где требуются герметичные корпуса, пассивное охлаждение, большая средняя наработка на отказ и хорошая электромагнитная совместимость. Кроме того, Kontron ETX-DC характеризуется наилучшим соотношением «цена – производительность», что придаёт ему дополнительную привлекательность в глазах разработчиков, создающих системы вышеперечисленных типов. К другим преимуществам данного продукта относится изначальное наличие интерфейсов Serial ATA и USB 2.0 (спецификация ETX 3.0). Данное обстоятельство вкупе с семилетним сроком доступности обуславливает ориентацию модуля Kontron ETX-DC на перспективные проекты.

Процессор Intel Atom N270, на базе которого выполнен «компьютер-на-модуле» Kontron ETX-DC, работает на частоте 1,6 ГГц и поддерживает 533-мегагерцовую системную шину. Объём бортового ОЗУ типа DDR2 SO-DIMM может достигать 2 Гбайт. Наряду с физическими портами USB 2.0 и Serial ATA II (спецификация Advanced Host Controller Interface/AHCI) у модуля есть шины PCI, ISA, LPC и все прочие интерфейсы, определённые в стандарте ETX 3.0. Шины ISA и LPC ориентированы соответственно на унаследованные и на новые приложения, где достаточно внутрисистемной пропускной способности уровня ISA. Интегрированный графический контроллер поддерживает интерфейс SDVO и независимую двухдисплейную визуализацию. В наличии звуковой контроллер HAD и защитный чип TPM 1.2 (опция).

Программная поддержка модуля Kontron ETX-DC включает операционные системы Windows Vista, Windows XP, Windows XP Embedded, Windows CE и Linux, а также ОСРВ VxWorks. Продукт адресован разработчикам торговых терминалов, киосков, систем типа Digital Signage, информационно-развлекательного и игрового оборудования.

Kontron JRexplus-DC: 3,5-дюймовый одноплатный компьютер с интерфейсом расширения PCI-104 на базе перспективного ЦП

Очередным представителем линейки 3,5-дюймовых (102 x 147 мм) встраиваемых одноплатных компьютеров Kontron JRexplus стал продукт Kontron JRexplus-DC, построенный на базе процессора Intel Atom N270 и поддерживающий модули расширения PCI-104 (рис. 6).

3,5-дюймовый одноплатный компьютер Kontron JRexplus
Рис. 6. 3,5-дюймовый одноплатный компьютер Kontron JRexplus

Все продукты серии Kontron JRexplus имеют одинаковое расположение разъёмов передней панели, что упрощает и ускоряет процесс разработки. Другое важное достоинство продукта Kontron JRexplus-DC заключается в наличии интерфейса PCI-104, который позволяет «затачивать» конечную систему под конкретные задачи. Изделия, образующие семейство Kontron JRexplus-DC, нацелены на те же рынки, что и обычные процессорные модули PCI-104, но имеют большую площадь, большее число интерфейсов, позволяют эффективнее использовать возможности чипсета и способствуют уменьшению числа внутрисистемных кабелей. Данное изделие позволяет получить высокую производительность по сравнительно низкой цене и рассчитано на построение гибких систем с очень низким профилем. Потребляя всего 10 Вт, одноплатный компьютер Kontron JRexplus-DC может выручить в тех ситуациях, когда в ограниченном пространстве необходимо получить как можно более высокую производительность при небольшом энергопотреблении.

Плата Kontron JRexplus-DC имеет гнездо SO-DIMM, куда может быть установлено до 1 Гбайт памяти DDR2. Роль бортового чипсета играет комбинация Intel 945GSE Express + Intel ICH7M. Богатая интерфейсная функциональность включает порты Gigabit Ethernet и Fast Ethernet, 2 канала Serial ATA, канал ATA, 6 портов USB 2.0 (два на передней панели), 2 интерфейса RS232, порты LPT, флоппи-дисковода и мыши (PS/2), 4 линии GPIO, разъём CompactFlash на обратной стороне, комбинированный выход DVI-I и двухканальный LVDS-интерфейс JILI30. Последний очень удобен для организации вывода на ЖК-дисплеи самых разных типов, поскольку холдинг Kontron предлагает широкий ассортимент необходимых кабелей и адаптеры LVDStoTTL для панелей с матрицами TTL. Опционально доступен чип, реализующий технологию аппаратной защиты TPM 1.2, а также кабель и адаптер для наплатного ATX-совместимого разъёма питания.

3,5-дюймовый одноплатный компьютер Kontron JRexplus-DC работает под управлением операционных систем Windows Vista, Windows XP, Windows XP Embedded, Windows CE и Linux. Среди главных целевых рынков данного продукта – игровые автоматы, системы типа Digital Signage, киоски, информационные и кассовые терминалы.

Kontron pITX-SP: сверхминиатюрная встраиваемая материнская плата для процессоров IntelAtom

Своё первое изделие с увеличенным жизненным циклом, реализованное в новом формфакторе Pico-ITX, холдинг Kontron назвал pITX-SP (рис. 7). Спецификацию Pico-ITX, определяющую материнские платы размерами (10 x 7,2) см, развивает созданный в 2008 году независимый консорциум SFF-SIG (Small Form Factor Special Interest Group) (www.sff-sig.org). Холдинг Kontron стал одним из первых крупных производителей, взявших на вооружение этот новый ВКТ-стандарт.

Сверхминиатюрная материнская плата Kontron pITX-SP
Рис. 7. Сверхминиатюрная материнская плата Kontron pITX-SP

Плата Kontron pITX-SP построена на системном контроллере-концентраторе Intel US15W, предназначена для процессоров серии Intel Atom Z5xx с тактовой частотой до 1,6 ГГц, потребляет не более 5 Вт и обладает при этом весьма достойными коммуникационными возможностями. Всё это позволяет говорить о новом продукте холдинга Kontron как о перспективном решении для создания недорогих сверхмалогабаритных x86-совместимых встраиваемых систем и ультрамобильных устройств.

Материнская плата Kontron pITX-SP может иметь до 1 Гбайт памяти DDR2. Интерфейсная подсистема образована 1 портом Gigabit Ethernet, 4 портами USB 2.0, каналами Serial ATA (до 2 шт.), каналом Parallel ATA, разъёмом для установки накопителей microSD, выходом DVI-D и LVDS-интерфейсом JILI30, который обеспечивает возможность подключения плоских панелей практически всех существующих типов. Объём поддерживаемой видеопамяти составляет 256 Мбайт, имеется интегрированный аудиоконтроллер HDA, опционально доступен защитный чип TPM 1.2. Пользовательские функции могут быть реализованы на базе интерфейса SDIO и линий цифрового ввода-вывода (4 бита).

Для сверхминиатюрной материнской платы Kontron pITX-SP доступны операционные системы Windows Vista, Windows XP, Windows XP Embedded и Linux. Совокупность характеристик данного продукта позволяет рекомендовать его к применению в таких сегментах, как игровые автоматы, системы Digital Signage, киоски, информационные терминалы и кассовые аппараты, а также в других секторах рынка встраиваемых приложений, где нужны комплектующие как можно меньших размеров по разумной цене. В частности, материнская плата Kontron pITX-SP может рассматриваться как привлекательная альтернатива RISC-решениям, которая способна значительно ускорять и удешевлять разработку различных карманных устройств и другой мобильной техники, а также снижать полную стоимость владения, в том числе благодаря доступности гигантской базы x86-совместимого программного обеспечения.

Критерии выбора

«Атомное» предложение холдинга Kontron охватывает три разных архитектурных группы. Изделия nanoETXexpress-SP, microETXexpress-SP и ETX-DC относятся к «компьютерам-на-модуле», изделия KTUS15/mITX и pITX-SP суть материнские платы, а модуль JRexplus-DC – одноплатный компьютер (В силу исключительно малых размеров продукта pITX-SP холдинг Kontron включает его в категорию 2,5-дюймовых одноплатных компьютеров, хотя формально это изделие является материнской платой – прим. Ред.)

Табл. 2. Классификация продуктов холдинга Kontron по основным параметрам

Продукт
Тип платы
Набор «процессор + чипсет»
Увеличенный жизненный цикл
Примечания
nanoETXexpress-SP
Компьютер-на-модуле
Intel Atom Z5xx + SCH US15W
 
Исключительно малые размеры и энергопотребление, поддержка технологии мгновенной загрузки QNX Fastboot
microETXexpress-SP
Компьютер-на-модуле
Intel Atom Z5xx + SCH US15W
 
 
KTUS15/mITX
Материнская плата
Intel Atom Z5xx + SCH US15W
+
 
ETX-DC
Компьютер-на-модуле
Intel Atom N270 + 945GSE + ICH7M
+
Перспективный формфактор для ETX-систем
JRexplus-DC
Одноплатный
компьютер
Intel Atom N270 + 945GSE + ICH7M
 
Новый продукт
pITX-SP
Материнская плата
Intel Atom Z5xx + SCH US15W
+
Новый продукт

 «Компьютер-на-модуле» (Computer-On-Module/COM) – это готовая небольшая плата, на которой уже есть процессор, чипсет и память, но нет физических интерфейсов. Физические интерфейсы и дополнительные функции реализуются на пользовательской плате-носителе (базовой плате), к которой «компьютер-на-модуле» подключается через специальные разъёмы. Концепция COM предоставляет разработчикам чрезвычайно большую свободу действий по части адаптации конечных решений под конкретные прикладные требования. В отличие от изделий типа COM, одноплатные компьютеры, то есть законченные компьютеры, выполненные на одной печатной плате, более самодостаточны, но менее гибки. Впрочем, последнее с лихвой компенсируется богатством уже имеющихся возможностей, а в случае JRexplus-DC ещё и поддержкой стандартных модулей расширения. При этом в рамках одних и тех же продуктовых линеек разные модели COM и одноплатных компьютеров взаимозаменяемы, и потому конечные системы на их основе легко масштабируются. Что касается встраиваемых материнских плат, их основные преимущества хорошо известны: это возможность расширения базовой функциональности с использованием стандартных модулей, а также гибкость и простота модернизации.

Ещё одним (а, возможно, и более важным) критерием классификации перечисленных изделий может служить комбинация «процессор + чипсет», о которой говорилось в начале статьи. По этому признаку продукты можно разбить на две группы: 1) nanoETXexpress-SP, microETXexpress-SP, pITX-SP и Kontron KTUS15/mITX и 2) ETX-DC и JRexplus-DC. Представители первой группы строятся на базе конфигураций типа «процессор Intel Atom Z5xx + системный контроллер-концентратор Intel SCH US15W», второй группы – на базе наборов «процессор Intel Atom N270 + графический контроллер-концентратор Intel 945GSE Express + контроллер ввода-вывода графической памяти Intel ICH7M». А потому изделиям из группы 1 свойственно исключительно низкое энергопотребление (на уровне ARM-решений); изделия же из группы номер 2 обладают мощной графической функциональностью и приближаются по этому параметру к настольным компьютерам.

В силу вышесказанного области применения продуктов холдинга Kontron на базе процессоров Intel Atom несколько различаются, хотя и пересекаются. При выборе изделий для своих задач разработчикам необходимо исходить из прикладных требований в отношении габаритов, формфакторов, энергопотребления, графики, коммуникационных возможностей и расширяемости. Следует учитывать также сроки доступности конкретного процессора и чипсета, установленных на конкретной встраиваемой платформе, к производственной программе долгосрочной доступности Intel Embedded Roadmap: от 5 до 20 лет и более. Для оборонных, медицинских, промышленных, аэрокосмических и некоторых других задач этот фактор может иметь решающее значение.

Созданы для кризиса

Аналитическое агентство Venture Development Corporation (VDC; www.vdcresearch.com) оценивает долгосрочные темпы роста мирового рынка ВКТ на уровне 10 процентов в год. В кризисный период 2009-2010 гг. объёмы продаж ВКТ-продуктов могут несколько сократиться, однако доля аутсорсинговых продуктов на основе открытых стандартов и технологий увеличится, а по ряду перспективных направлений будет наблюдаться совершенно некризисный рост на десятки процентов в год. Одним из таких направлений называются «компьютеры-на-модуле», совместимые с открытым стандартом COM Express по разъёму COM Express Type 1. По мнению аналитиков VDC, в 2010 году спрос на такие продукты вырастет на 70 процентов!

Дополнительной мощной защитой для игроков и клиентов рынка ВКТ считаются процессоры Intel Atom. Основы концепции Intel Atom закладывались тогда, когда никто ни о каком кризисе и подумать не мог, и всё же трудно отделаться от мысли, что эти процессоры изначально задумывались как антикризисная мера. Сверхмалое энергопотребление, достойная производительность, современная функциональность и полная x86-совместимость в одной упаковке – что может быть лучше для разработчика, стеснённого в средствах? Разумеется, все основные преимущества процессоров Intel Atom существуют безотносительно к кризису, однако природа этих преимуществ такова, что наиболее ярко они начинают проявляться в условиях ограниченности бюджетов.

Изделия холдинга Kontron на базе процессоров Intel Atom несут в себе огромный антирисковый, антикризисный и инновационный потенциал. Стандартизованные форматы, высокая степень интеграции, поддержка модулей расширения популярных типов, полная программная совместимость с архитектурой x86, возможность двухдисплейной визуализации и малое энергопотребление позволяют быстрее выходить на рынок и экономить не только в процессе разработки, но и на этапе обслуживания/сопровождения. Последнее в условиях кризиса едва ли не самое важное, ведь хорошо известно, что стоимость обслуживания эксплуатирующихся систем может значительно превышать расходы на их разработку и производство. Причём изделия холдинга Kontron, рассмотренные в настоящей статье, позволяют не просто переживать кризис, а расти и развиваться в условиях кризиса, то есть расширять бизнес и выпускать инновационные конечные решения на базе новейших процессоров. В этой связи следует особо отметить продукт nanoETXexpress-SP, обеспечивающий разумный баланс между новым и старым. С одной стороны, модуль nanoETXexpress-SP призывает к жизни устройства и системы совершенно новых типов, для которых пока и названия не придуманы (носимые устройства медицинского назначения, портативная мультимедийная техника, промышленные управляющие решения, компактные системы для работы с данными и другие). А с другой – этот же самый модуль обеспечивает надёжную защиту клиентских инвестиций, поскольку позволяет запускать любое ПО для архитектуры x86 и совместим с популярным международным стандартом COM Express. Впрочем, в той или иной мере сказанное можно отнести ко всем «компьютерам-на-модуле», одноплатным компьютерам и материнским платам холдинга Kontron, оснащаемым процессорами Intel Atom. Все встраиваемые модули и платы суть формы аутсорсинга, который в кризисные времена становится не роскошью, а средством передвижения. Наиболее эффективный вид аутсорсинга – это, конечно, COM, а наиболее яркое воплощение концепции COM – это nanoETXexpress-SP.

В настоящее время холдинг Kontron обладает самым богатым портфолио серийно выпускаемых изделий на базе процессоров Intel Atom, совокупная сфера применимости которого огромна. Обратив внимание на «атомное» продуктовое предложение холдинга Kontron, вы наверняка сможете найти в нём ту плату или тот модуль, который не только подойдёт для вашей конкретной задачи, но и обеспечит ощутимую экономию на протяжении всего жизненного цикла вашей системы.