談談物聯網(Internet of Things) -- Part. 2

今天想來談談終端,基本上終端一定有運算能力,只是這個運算可以做到什麼,現在普遍的終端會是什麼,其實我們用的手機/平板/電腦都是終端,但在物聯網的世界,終端就不止這些,因為當終端被定義了用途,其實它就不像我們追求高運算,比如我們家裡的電腦,因為它可能做一邊文書,可能用來打遊戲,或是用來做程式編成,他可能都要能夠滿足,那就會開始追求高運算,但因為工作關係,其實我們用486(大概30年前的處理器)就可以做大樓空調管理,這大概是一二十年前的做法,現在可選擇的就多了,這也就開始談到處理器架構,而從我的經驗來說,我會把他分成x86架構(CISC)跟arm(RISC,當然不只有arm,還有RISC-V, MIPS, SHx), 這次會比較談x86跟arm.

x86大家熟悉的就是Intel/AMD,但是其實在之前有Cyrix, VIA, Transmeta, IBM,但我的工作經歷的有Intel,AMD, VIA, Cyrix (NS, National Semiconductor併購,後又賣給AMD),Transmeta,當時在意的就是夠用,低功耗,價格可接受.

Intel,大家應該都不陌生,因為大家的PC應該都有用過Intel的CPU,從很早的8088/8086,80286 (我的第一台電腦), 80386,80486 SX/DX (我的第一台NB是DX2 66,後續自己更換AMD 5x86 100), Pentium, Pentium w/MMX, Pentium II/III/4, Core, Core 2, Core i, Quark, ATOM, Xeon,Intel一直主導著x86處理器的市場,包含大家現在比較關注的製程,記得很久以前的".18"/".13"應該是我大學的時候,當時教授還拿了3"跟6"的晶圓,去竹科賺股票,而製成也演進到90nm(奈米時代)...到現在台積電的5nm/3nm,但我沒有去竹科,也沒有進半導體業,但不得不說,Intel還是真的在我的職涯中,還是佔了很大的比重,尤其是要高性能的運算,但不止CPU,還有晶片組(Chpset)的搭配,Graphic Chip的搭配,因為之前是獨立分開的,而現在很多是放在同一個晶片,但似乎現在又有分開的方式,就是不同晶片,但是封裝在一起,Intel大家會想到摩爾定律,後來在產品上,Intel會是兩年的演進,一年改製程,一年改架構,但現在似乎是三年做演進,因為製程上遇到了瓶頸,這也是大家為什麼覺得台積電這麼的強.

非Intel的x86就蠻有趣的,因為可以先說AMD,因為我接觸AMD是在大學時把我的NB從Intel 486 DX2-66 升級到 AMD 5x86 100,當初的Intel 66的意思就是CPU的時脈,而DX2提到的是當時的匯流排跑的是33Mhz, DX則是有支援浮點運算,SX則是沒有,DX2就是CPU的時脈是匯流排的兩倍,而當時最高的Intel 486是DX4-100,代表當時是CPU時脈 100Mhz,是匯流排的時脈的4倍.而當時的AMD出的5x86 100代表的是他的CPU效能相當於Intel DX4-100,但實際時脈不是,後續AMD的產品就是以這樣的方式做標榜,但也開始真的Pentium的產品,AMD對應出了K5/K6系列的產品,但是近幾年尤其併購了ATI這家顯示晶片,AMD對於我的工作應用中,就是比較需要影像的應用,會做這個產品選擇,比如想是博弈的機台,如果有去過賭場,其實在這些機台的顯示需求就很高,AMD的平台就比較受青睞.接著來談Cyrix,如果大家記得有一段時間大家在談Thin Client或是NetPC,大家應該有聽過MediaGX的這個產品,但如果比較年輕的可能就不知道,這個產品在NetPC沒有大賣,所以就被National Semiconductor 拿去做了Geode,這個產品對我的職涯前段,可以是說超火紅的產品,第一夠用,第二便宜,另外就是軟體好上手,所以幾乎客人都愛用,除非需要用到浮點運算,這就是Intel的強項,而當時工具機的客人,幾乎選擇Intel,不過Geode這個產品大賣,當然要追擊,本來要推出Geode 2,但後續AMD接手後,推出LX系列產品,這也是在AMD在還沒有成為高影像運算的領導地位前的主力,這裡的重點在於介面,很久以前大家用的是ISA Bus,但現在到PCI,再到現在的PCI-E,但很多的應用根本還無法或是在這樣的高速應用下運作,所以能夠支援ISA的產品就大受歡迎,因為夠用就好.另一家撼動Intel的就是VIA,可以想像曾經的台股股王,其實當初VIA推出的Pentium III的晶片組,市場接受度大大的大於Intel,因為Bus的時脈從100Mhz被拉到133Mhz,但撼動到Intel,肯定會有一番爭鬥了,VIA也推出了C3這CPU搭配他的晶片組,在市場上真的豐收了不少,高CP值,又能夠支援傳統應用,所以曾經風光幾年.

可以想像x86談到很多都是運算,但是物聯網的世界真的不同,所以也帶出非x86的平台,這邊我就不提其他的MIPS,RISC-V,SHx,只談arm.

第一次接觸arm應該是在公司的研討會,那時主持人說到現場有超過100顆arm的晶片,因為這場活動有100個人,每個人都有手機,手機裡用的正是arm的晶片,但這樣說並不正確,因為arm事實上不做晶片,他是授權給各個公司去設計生產出晶片,那到底誰用了,舉凡現在的Apple 的A系列,Ｍ1系列,Qualcomm, NXP, Samsung, MTK,......,非常的多,但是大家知道的只是arm提供的其中一個系列,而還有另一個系列在物聯網世界中佔有更大的意義.

這邊會來簡單講一下arm的產品在現在分為Corex A, M, R,但在我的經歷中則會是以Cortex A & M為主,

Cortex A如同前面提到Apple, Qualcomm,NXP, MTK,......,他其實走的是高運算,可以想像他在手機上的應用,現在的手機平板的效能算是很強大,但是沒有像x86那麼大的功耗或是發出極多的熱,以我們的日常生活或是一些應用,基本上都是夠用的,另外做出來的產品也都是輕薄短小,並且搭配電池就可以帶著應用,而這麼蓬勃的發展應用也是因為Linux & Android的普及,也讓大家日常生活在使用arm架構的產品得心應手,不再像之前大家就是用Windows + Intel的組合,當然在物聯網的應用中就越來越多了.

Cortex M這個系列就對大家來說陌生,但是其實它在我們身邊,可以想像在物聯網的應用,除了剛剛談到的終端,另外需要的就是感測器,這些感測器可能用的非常簡單,比如就是感測溫度,濕度,傳遞資料,舉個例子,日本有一家公司針對清酒做生產履歷,這個可以從稻子種下去的每天溫濕度,土壤狀態,當天的日照等,都收集起來，這些感測器會將資料傳到閘道器(Gateway),接著收成後,再將生產時跟釀造的過程,這些都會被記錄,也因此產生很多的資料,可以做分析,一來確認品質,而來後續的調整跟決策都有極大的參考意義,這也是物聯網的應中之一.Cortex M這個架構其實有一個重點就是極低極低的功耗,可以想像一個３號電池(AA)可以提供感測器幾十個月的使用,所以大家可以回頭來想像自己身邊有多少Cortex M的感測器終端.

談了有點多,也有點雜,光是運算這個部分在物聯網的範疇,其實有想當多的選擇,但當然也是要依需求去應用,而用這樣子的理解,就可以想像為什麼會談到幾十億的聯網設備,因為我們的周遭算算,這樣到底有多少了?這次就先寫到這裡,下次再來談其他內容.