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[Intel@Computex 2010大發現] - Embedded System

Embedded System是大家經常接觸但卻又很陌生的一套系統, 小至MP3/MP4, 每個人手上的手機, 大至工廠裡面的自動控制, 以至於每天都會遇到的收銀機和提款機, 都有Embedded System的存在.

什麼是Embedded System呢? 我們給這兩個字一個定義如下:
嵌入式系統(Embedded system), 是一種「完全嵌入受控器件內部,為特定應用而設計的專用電腦系統」.
根據英國電器工程師協會(U.K. Institution of Electrical Engineer)的定義, 嵌入式系統(Embedded system)為控制, 監視或輔助設備, 機器或用於工廠運作的裝置. 用專業一點的講法是: 嵌入式系統(Embedded system)是一種「完全嵌入受控器件內部,為特定應用而設計的專用電腦系統」

嵌入式系統同時具有以下的特性

  1. 執行的帶有特定要求與預先定義的任務, 和一般辦公室的伺服器系統有很大的不同.
  2. 因為只執行一項特殊的任務, 所以設計人員能夠對它進行最佳化, 減小尺寸以降低成本.
  3. 進行自動化大量生產. 所以單個產品的成本節約, 能夠隨著產量的增加有數以萬倍以上的放大.
  4. 在第一次開機或是斷電重新開機, 僅需要簡單的操作設定即可初始化至可運作狀態.

另外一點特殊的現象來自於上個世紀末, 個人電腦的大量風行, 使得稍微複雜的系統, 很少人不會想到以個人電腦作為整合的工具, 操作介面自然會以Microsoft的Windows做為首選. 在這個潮流下, 使得嵌入式系統的發展有兩個重要的限制, 一是Intel系列晶片的倚賴, 其次是對Microsoft Windows作業平台的遷就.
今天在嵌入式系統看到的是BECKHOFF公司提供的展示機台, 就是使用Intel CPU與Microsoft Windows作業平台的嵌入式系統.

配合演出的除了檯面上有BECKHOFF公司自家的X-Y軸平面的軌道位移設備, 檯面下當然少不了控制X-Y軸位移的AX5203數位複合雙軸控制器(Digital Compact Servo Drives (2-channel)), 以及CX1020嵌入式系統(這台才是幕後的黑手).

左邊小台的是CX1020, 右邊那台是AX5203
使用者操作介面自然是自家品牌的CP62xx系列的平版PC (Built-in Panel PC)(詳細型號看不到)

另外一個藏起來看不到的資料庫伺服器則是使用了配合廠商(Eurotech)的系統(終於看到Intel Atom)

看到廠商在觸控螢幕上操作著設備做各種幾何圖形的平面移動, 感覺不出來Intel Atom到底好在哪裡? 在Computex裡面看到的應該都是新東西和新觀念, 這樣一個幾何圖形的位移, 使用國產晶片就綽綽有餘了. 詢問了參展廠商, 使用Intel Atom的CX5000系列的後繼機種, 是定位在使用Pentium MMX 500MHz(相容)的CX1010與使用Celeron M 1GHz之間的中階機種. 並沒有擺出來給大家看. 查看了一下Atom的晶片方塊圖, 也看不出Atom在效能上有什麼突出的地方, 讓我對Atom有些灰心. 後面的講解就沒有什麼心情去聽了.

再比對了CX1020與CX5020的規格, 也看不出來有什麼特別的地方, CX5020的總耗電量還比CX1020高1.5Watt

CX1020的規格

CX5020的規格
如果Intel投入那麼多的人力, 金錢與時間, 把CPU的製程從90奈米(90nm)提升到45奈米(45nm), 只是為了做出效能差不多的東西, 那麼Atom算是個失敗的產品.

後記:
但是如果這樣就小看了Intel, 未免有失武斷. 因為製造機台的機械手臂在X-Y軸甚至加上Z軸的位移上, 並不需要多核心的CPU來做運算. 相對的是要求低散熱量與低耗電量, 因為低散熱量可以減少散熱風扇的配置數量, 更可以避免因為散熱風扇的故障而導致機台必須停機做維修更換, 低耗電量更是在動輒24小時運作的機台上節省不必要的電費支出.
而45nm製程的Intel Atom 2.5 Watt的耗電量遠低於Celeron M的 5 Watt. 前面講過, 在單個產品的成本節約, 可以經由自動化的大量生產而有數以萬倍以上的放大效果, 才是Intel真正的努力方向.


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shunyuan
iT邦研究生 1 級 ‧ 2010-06-17 13:27:49

tecksin提到:
另外一點特殊的現象來自於上個世紀末, 個人電腦的大量風行, 使得稍微複雜的系統, 很少人不會想到以個人電腦作為整合的工具, 操作介面自然會以Microsoft的Windows做為首選. 在這個潮流下, 使得嵌入式系統的發展有兩個重要的限制, 一是Intel系列晶片的倚賴, 其次是...(恕刪)

據我所知,很多嵌入式系統,作業系統都是 Linux 的精簡版,譬如手機。
CPU 也很多不是 Intel CPU,譬如 ARM

在更小一點的系統,CPU 可能是 8051,例如 modem。疑惑

看更多先前的回應...收起先前的回應...
shunyuan iT邦研究生 1 級 ‧ 2010-06-17 13:29:59 檢舉

另外 Windows 系統最大的問題是無法長時間開機,這對某些 embedded system 是致命生。因為未知的理由 Windows 系統,長時間運行,記憶體會一點一點減少(memory leak?)

fillano iT邦超人 1 級 ‧ 2010-06-17 14:59:27 檢舉

MIPS應該也不少,之前參與過一個專案是用SigmaDesign的MIPS晶片。在這之前本來要用Samsung的一顆ARM9,但是他跑不到1080i...

不過Embedded我不熟,之前的專案中我只寫了OSD的東西。對於系統我是不太了解的啦...

鐵殼心 iT邦高手 1 級 ‧ 2010-06-17 19:11:35 檢舉

shunyuan提到:
據我所知,很多嵌入式系統,作業系統都是 Linux 的精簡版,譬如手機。
CPU 也很多不是 Intel CPU,譬如 ARM

感謝Shun大的指教.
但是不可否認的是上個世紀的Linux在圖形化的處理上並沒有Windows做的好, 所以在工業控制電腦上面通常會使用Windows的作業系統.
另外就是驅動程式的取得, Windows作業平台到現在仍然是最多周邊控制介面優先提供驅動程式的作業系統. 機台設備的製造商僅需要負責最佳化他們的控制程式, 而不需要另外再花人力時間去寫Linux的驅動程式.

以上是這篇文章的立論基礎.

shunyuan iT邦研究生 1 級 ‧ 2010-06-17 21:44:36 檢舉

tecksin提到:
感謝Shun大的指教.

不敢,感謝補充,長見識了。臉紅

fillano iT邦超人 1 級 ‧ 2010-06-18 14:42:18 檢舉

我弟弟以前在做工控的東西(用影像辨識做精密量測,然後來控制機台),代理的軟體也是windows base...好像跟當天現場demo的也是德國產品

不過他現在跑去山上種茶了...

總裁 iT邦好手 1 級 ‧ 2010-06-18 14:56:05 檢舉

我小時候寫過CIM的程式, 那時OS用的是OS/2, 因為WINDOWS那時31才剛出來, 我想沒有人敢把機台交給31吧....

鐵殼心 iT邦高手 1 級 ‧ 2010-06-19 18:46:22 檢舉

cdfu提到:
那時OS用的是OS/2

總裁您謙虛了, OS/2時代, Microsoft才剛起家要轉入視窗界面的windows環境.
只可惜 IBM 的行銷手法不如 Microsoft, 更正確的講法是當時 IBM 還專注於大型主機與商用電腦. 個人電腦的市場 IBM 還沒有放在眼裡.

shunyuan iT邦研究生 1 級 ‧ 2010-06-19 19:46:02 檢舉

cdfu提到:
我小時候寫過CIM的程式, 那時OS用的是OS/2, 因為WINDOWS那時31才剛出來, 我想沒有人敢把機台交給31吧....

小時候就用 Win 3.1 這麼強,小時候幾歲?疑惑

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鐵殼心
iT邦高手 1 級 ‧ 2010-06-19 18:39:40

fillano提到:
好像跟當天現場demo的也是德國產品

費大好眼力, 一眼就看出來那個東西是德國產品.

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受教咯!資料詳細~!推

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askagumi
iT邦新手 3 級 ‧ 2010-06-23 16:12:51

我當初去看到只覺得那個東西很好玩~~ 等人群散了之後自己操作看看
沒想到竟然介紹那麼詳細~~ 讚!!

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