Abseits der Masse

Prozessoren und Computertechnik von MWC und Embedded World

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Vom kleinsten ARM-Chip der Welt bis zum 64-bittigen Achtkerner, von der wasserdichten SSD bis zur Linux-Distribution fürs Internet der Dinge: Die Embedded-Branche zeigte auch dieses Jahr wieder spannende Technik abseits des PC-Mainstreams.

Smartphones in Barcelona und Internet der Dinge in Nürnberg: Diese Aufteilung scheinen die Aussteller zwischen den beiden parallelen Messen Mobile World Congress (siehe auch Seite 34) und Embedded World gefunden zu haben – manches gab es gleich auf beiden zu sehen, etwa neue Prozessoren.

Prozessor-Welten

Mit dem 64-bittigen iPhone 5S hat Apple im vergangenen Herbst die ARM-Welt gründlich schockiert. Im Gespräch mit c’t ließen gleich mehrere CPU-Hersteller durchblicken, dass sie eigentlich erst später auf die neue ARMv8-Architektur umsteigen wollten, nun aber handeln mussten: So will Qualcomm die Zeit, bis die selbst entwickelten 64-Bit-Kerne in die Fußstapfen des erfolgreichen Krait 400 treten können, mit ARM-Technik von der Stange überbrücken – zumindest im mittleren und unteren Preisbereich. Snapdragon 410 und 610 haben je vier Cortex-A53-Kerne. Während der kleinere sich mit der älteren Grafikeinheit Adreno 306 begnügen muss, wertet Qualcomm den Snapdragon 610 mit der Adreno 405 auf.

Primär Marketing-Munition verspricht unterdessen der Snapdragon 615 als erster 64-Bit-Achtkerner. Dabei packt Qualcomm je vier Cortex-A53-Kerne in zwei Gruppen. Eine ist für hohe Performance – sprich Taktfrequenzen –, die andere für niedrigen Stromverbrauch optimiert. Wie genau die Arbeitsteilung funktioniert, konnte Qualcomm bisher noch nicht erklären. Obwohl Qualcomm nach eigener Aussage damit nicht auf ARMs Big-Little-Konzept eingeschwenkt ist, soll es auch möglich sein, alle acht Kerne gemeinsam zu nutzen. Dann allerdings nur mit der maximalen Taktfrequenz der Stromsparer. Ein asynchroner Betrieb wie bei Krait ist nicht vorgesehen.

Mediatek besetzt die beiden Marketing-Positionen mit unterschiedlichen Chips: Den noch 32-bittigen Achtkerner MT6592 (8 × Cortex-A7) konnten wir im Smartphone Wiko Highway vermessen – und ihm mit 30 000 Punkten im Coremark einen Smartphone-Rekord bescheinigen. 64 Bit soll im dritten Quartal 2014 das System-on-Chip MT6372 aus vier Cortex-A53-Kernen mit 1,5 GHz Taktfrequenz und der ARM-Grafik Mali T760 einführen. Erstaunt hat uns unterdessen, dass der für hohe Performance optimierte Cortex-A57 bisher nur im Server-Umfeld Anklang findet.

Samsung arbeitet zwar schon mit Hochdruck an einem 64-Bit-Chip, löst mit dem Exynos 5422 (je 4 × Cortex-A15 und -A7) aber im dritten Anlauf erst einmal das Versprechen ein, ARMs Big-Little-Konzept sinnvoll umzusetzen. Dabei geht es um die Betriebsart Heterogeneous Multi Processing (HMP), die dem (Linux-)Betriebssystem die Hoheit über die Arbeitsverteilung für große und kleine ARM-Kerne überträgt. Der Sechskerner Exynos 5260 (2 × Cortex-A15 und 4 × Cortex-A7) rundet das Portfolio nach unten ab. Gefeilt hat Samsung außerdem bei den Stromsparfunktionen. So soll „Hibernation“ dafür sorgen, das unveränderte Pixel nicht neu an den – ebenfalls von Samsung entwickelten – Display-Treiber-Chip übermittelt werden müssen.

Big-Little-Technik für Bastler gibt es ab April von Allwinner: Auf deren A80 OptimusBoard sitzt das SoC A80 mit je vier Cortex-A15 und -A7-Kernen. Es führt alle wesentlichen Anschlüsse der CPU nach außen – etwa Gigabit Ethernet, WLAN, Bluetooth 4.0 und USB 3.0 OTG – und dürfte sich wie die anderen Boards von Allwinner gut für Linux-Experimente eignen.

64-Bit-Erster darf unterdessen Intel in der Android-Liga rufen, denn das läuft schon mal auf der Referenzplattform mit dem Merrifield-Atom alias Atom Z3480: Der 22-Nanometer-Chip vereint zwei Silvermont-Kerne (2,13 GHz) mit der PowerVR-GPU G6400 aus der Serie6 (Rogue). Letztere soll doppelt so schnell sein wie die Grafikeinheit des wenig erfolgreichen Vorgängers Atom Z2580 (Clovertrail+). Damit sieht Intel den eigenen Dual-Core knapp hinter und den Quad-Core (Moorefield) deutlich vor dem Snapdragon 800. Auch im MobileXPRT-Test, der Medienbearbeitung simuliert, rechnet sich Intel einen Vorteil aus.

Interessant ist unterdessen, dass der Chiphersteller die schiere CPU-Performance sicherheitshalber nur mit dem Vorgänger vergleicht und dort bis zu 34 Prozent Zuwachs verspricht. Einen satten Vorsprung bescheinigt Intel dem eigenen Chip bei der Akkulaufzeit. Während dieser im Laufzeittest BatteryXPRT 19,2 Stunden aus einem 8,14-Wh-Akku holt, schafft ein Sony Xperia Z1F mit Snapdragon 800 nur knapp 17 Stunden – trotz etwas größerem Akku (8,74 Wh). Verglichen mit dem Vorgänger Atom Z2580 läuft das neue System fast doppelt so lange.

Intel stellt sich nach eigenen Worten auf einen Marathon-Wettbewerb mit ARM ein, gibt sich aber siegesgewiss. Im Gespräch mit c’t bemühte ein Intel-Sprecher gar den Vergleich zu Intels Einstieg in die Server-Sparte vor mehreren Dekaden. Damals hätte man Intel auch nicht zugetraut, mit x86-Chips gegen das RISC-Etablishment anzukommen.

Ab Mitte 2014 möchte auch AMD mit einem Chip namens Mullins im Mobilmarkt wieder mehr mitspielen und Tablets eine Performance-Welt erschließen, die bisher PCs vorbehalten war. Viele Details zum neuen 2-Watt-Chip verriet AMD noch nicht, konnte aber schon ein paar ganz interessante Prototypen zeigen, darunter einen Smartphone-großen ohne eigenes Display, der den Fernseher in einen PC verwandeln soll. Für Spielautomaten hat AMD außerdem noch mit Adelaar alias Radeon E8860 ein Grafikmodul mit GCN-Technik (DirectX 11.1) präsentiert.

Ganz am anderen Ende der Skala konnte Freescale einen eigenen Rekord verbessern: Der Kinetis KL03 ist der kleinste ARM-Chip der Welt und passt mit 1,6 mm × 2 mm in eines der Dimples eines Golfballs. Damit belegt er noch einmal 15 Prozent weniger Platinenfläche als sein Vorgänger Kinetis KL02. Trotzdem hat er wie dieser 20 Kontakte auf der Unterseite. Die sind als Lotkugeln ausgeführt, die direkt auf dem Silizium-Die kleben (Chip Scale Package). Wenig getan hat sich bei der Ausstattung: Der 32-bittige ARM Cortex-M0+ taktet mit 48 MHz und hat 32 KByte Flash- sowie 4 KByte Arbeitsspeicher. Außerdem gibt es noch einen 12-Bit-A/D-Umsetzer sowie diverse serielle Schnittstellen. Alles in allem der ideale Sensor-Controller fürs Internet der Dinge, findet zumindest Freescale.

Internet der Dinge

Noch stärker als im vergangenen Jahr haben die Embedded-Firmen das Internet der Dinge für sich entdeckt. Während es zumindest im Buzzword-Bingo mit „IoT“ nun eine gemeinsame Abkürzung gibt, fehlt von gemeinsamen Standards nach wie vor jede Spur. Schlimmer noch, jede Firma definiert die tolle neue Welt anders. So legte etwa Douglas Davis – IoT-Vizepräsident bei Intel – gegenüber c’t dar, der wichtigste Aspekt sei die Auswertung der durch die neue Technik gesammelten Daten. Einsatzgebiete für vernetzte Dinge sieht er insbesondere dort, wo ein Geschäftsmodell dahinter steht – etwa bei Sensorik von Offshore-Windanlagen. Durch Fehlervorhersage könne man teure Wartungseinsätze besser koordinieren. Entwickler will Intel mit einem Galileo Development Kit for IoT rund um den Arduino-kompatiblen Quark-Prozessor sowie andere Intel-Produkte wie Windriver ködern und hat eine IoT Developer Zone eingerichtet.

Sein ARM-Gegenspieler – Chef der erst im letzten Jahr gegründeten „IoT Business Unit“ – John Cornish freute sich unterdessen über 50 Milliarden verkaufte ARM-Prozessoren. Er sieht winzige und billige Sensoren als wichtigsten Teil des Internets der Dinge. Beide betonten zwar die Bedeutung von Standards, wollen damit aber vor allem die eigenen Produkte stärken.

Das gilt auch für die auf energieautarke Sensoren spezialisierte Firma Enocean, die das eigene Funkverfahren damit rechtfertigt, dass Energy Harvester nicht genug Strom für Standard-Protokolle liefern würden. Weil dem eingesetzten ISM-Funksystem (464 und 868 MHz) aber weltweit einheitliche Frequenzen fehlen, hat Enocean nun auch noch nicht kompatible 2,4-GHz-Technik im Portfolio. Dass Enocean den internen Speicher der Sensoren und Aktuatoren per NFC zugänglich machen will, vereinfacht zwar deren Programmierung, rückt eine Standardisierung aber in noch weitere Ferne. Denn ähnliche Konzepte entwickelt auch das Alljoyn-Konsortium rund um Qualcomm.

Sierra Wireless wählt dagegen einen ganz anderen Ansatz, um die hauseigenen Funkmodule, aber vor allem die eigene Cloud-Technik voranzubringen: Die Linux-Distribution Legato soll klassischen Machine-2-Machine-Anwendungen den Weg in die Cloud ebnen. Dafür hat Sierra Wireless Intels Embedded-Linux Windriver um ein Application Framework und die Middleware für die Verbindung zur AirVantage M2M Cloud erweitert. Auch Treiber für die Funkmodule der AirPrime-Baureihen sind bereits enthalten. Diese können ihre Position per GPS und Glonass ermitteln und per Mobilfunk (UMTS, LTE) weitergeben. Ihr Cortex-A5-Prozessor ist schnell genug, um Legato direkt auszuführen und kann so auch Maschinen, die nur eine serielle Schnittstelle besitzen, in die Cloud (von Sierra Wireless) bringen.

Embedded Awards

Auch dieses Jahr durften sich drei Firmen über Embedded Awards freuen. In der Kategorie Software ging die Auszeichnung an die Ingenieure von QNX für ein System, um per Gegenschall Motorengeräusche im Auto zu reduzieren. QNX Acoustics for Active Noise Control braucht dafür lediglich ein paar zusätzliche Mikrofone und nutzt im Übrigen die Lautsprecheranlage. Ganz nebenbei hatte QNX aber auch noch eine neue Version (6.6) des eigenen Echtzeitbetriebssystems im Messe-Gepäck.

ARM gewann den Hardware-Preis mit einem Bare-Metal-Hypervisor für die 64-Bit-Architektur ARMv8-R. Bei den „Tools“ zeichnete die Jury das Start-up Solvertec aus dem Umfeld der Universität Bremen für ein Werkzeug zur Fehlerbehebung von Chips auf der Ebene der Hardware-Beschreibung von komplexen Designs aus. Debug!t analysiert den HDL-Code und verweist auf problematische Statements. Das soll die Debugzeit von bisher Tagen auf wenige Minuten reduzieren. (bbe)

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