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Gli Sbc e la loro diversificazione

La diversificazione nel mercato degli sbc

Rispetto al passato, i progettisti di Sbc si trovano di fronte a un maggior numero di decisioni già prese; nei suoi modelli 8640 e 8640D, ad esempio, Freescale ha integrato il processore, controllo della memoria e controllo degli I/O in un unico componente in silicio, privando i progettisti dell'opportunità di dimostrare la propria bravura nell'ottimizzare l’integrazione fra tali elementi. Analogamente, Intel offre da tempo manuali di riferimento per le configurazioni il cui funzionamento è garantito, a condizione di seguire alla lettera la procedura indicata.

L’innovazione degli interruttori seriali

L’elemento responsabile, più di ogni altro, della trasformazione del mercato dei computer Sbc è stato forse l'avvento dei switch fabric seriali, soluzione ormai ben conosciuta e apprezzata, rimane però il fatto che soltanto un'esigua minoranza di applicazioni militari ne fa uso. È difficile valutare con esattezza l'importanza di queste strutture, in quanto esse sono ormai divenute, più di qualunque altro parametro di progettazione, il punto di partenza e la forza motrice dello sviluppo dei nuovi computer single-board. Risulta forse meno chiaro, tuttavia, in quale modo ciascuna dei principali switch fabric possa essere applicato al meglio nelle varie tipologie di sistema. Gigabit Ethernet gode, ad esempio, del vantaggio di essere onnipresente e di potersi collegare immediatamente a un numero praticamente infinito di apparati finali (il limite superiore in teoria è quattro miliardi, con la versione IPV4) tramite cablaggi Cat-5e, semplici ed economici.

Una soluzione di questo tipo, d'altro canto, utilizza molti cicli di Cpu (fino all'80% in un processore Freescale 8641 a 1 GHz) inoltre, numerose applicazioni richiedono una bassa latenza che Ethernet non è in grado di garantire in quanto la sua latenza è variabile, in generale nell'ordine di centinaia di millisecondi. Pci Express è eccellente per collegare fra loro molte periferiche a banda larga, per le quali è attualmente disponibile un'ampia scelta di componenti; per le comunicazioni peer-to-peer, essa richiede notevoli attività di configurazione software (offrendo ai fornitori un'opportunità di diversificare), mentre per un funzionamento efficiente è comunque meglio mantenere il numero di peer entro un valore modesto, in pratica fra quattro e otto.

Serial Rapid IO offre, viceversa, una scalabilità di espansione nettamente migliore per le comunicazioni peer-to-peer, con caratteristiche vantaggiose come le dimensioni limitate dei pacchetti (fino a 256 byte), grazie al quale si ottiene una  riduzione, tipicamente di un fattore quattro rispetto a Ethernet, della latenza di accesso alla memoria, doorbell, caselle postali e così via. Risulta inoltre molto più semplice anche la configurazione software, ma la scelta a disposizione dei componenti raggiungerà difficilmente quella disponibile per Pci Express, che ha ormai raggiunto una diffusione a livello di massa. Le tre strutture non si escludono in alcun modo vicendevolmente. È, ad esempio, possibile concepire sistemi ad elevate prestazioni con Pci Express per il collegamento degli Adc ad alta velocità, Serial Rapid IO per i trasferimenti fra i nodi all'interno di un sistema back-end multiprocesso ed Ethernet per l'invio dei risultati a un computer host per la visualizzazione. Con ogni probabilità, quando ha integrato tutte e tre le strutture nei processori 8640 e 8640D, Freescale aveva in mente quest’architettura applicativa altamente tipica.

Hardware  I/O

Oltre che sui fattori già ricordati, la diversificazione hardware si concentra in misura crescente sugli I/O, un elemento di primaria necessità per molti clienti, visto che nella maggior parte dei casi il livello delle prestazioni di elaborazione è più che adeguato. Per aumentare al massimo il numero di opzioni a disposizione degli utenti, i progettisti adottano combinazioni innovative di connettori anteriori e posteriori. Fra gli schemi preferiti figurano l'uso di connettori di I/O miniaturizzati a più contatti con un ingombro limitato sul pannello anteriore ma in grado di dare accesso a numerose funzioni tramite un semplice cavo adattatore e l'impiego di funzioni multiplate sui contatti di I/O posteriori; queste funzioni possono essere selezionate per via hardware o software in modo da personalizzare gli I/O delle schede in base al profilo richiesto dall'utente.

Alcuni fornitori offrono inoltre moduli che modificano o integrano le funzioni delle schede esistenti. È ad esempio possibile creare un modulo collegabile a una serie di computer Sbc per aggiungere funzioni a norma MIL-STD-1553, SCSI e di grafica, nonché memoria flash supplementare o qualunque altra funzione richiesta dal cliente. Ciò consente di creare facilmente prodotti personalizzati a partire da articoli Cots; il prodotto personalizzato rimane a tutti gli effetti Cots. Un esempio in tal senso è costituito dal modulo Afix (Additional Flexible Interface Extension) di GE Fanuc.

 

 

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