ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
ETNdigi-superbanner
2026  # megabox

IN FOCUS

3D-piirit pakottavat suunnittelun huomioimaan lämmön, tehon ja mekaniikan

3D-IC-arkkitehtuureihin siirtyville suunnittelutiimeille suorituskyvyn ja luotettavuuden jatkuva parantaminen tuo mukanaan tuttuja mutta yhä monimutkaisempia haasteita: miten hallitaan tehonkulutusta, poistetaan lämpöä ja otetaan huomioon erilaisten fysikaalisten ilmiöiden monimutkainen vuorovaikutus pinotuissa rakenteissa?

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF25 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan
  • Aku Wilenius, CN Rood
  • Tiitus Aho, Tria Technologies
  • Joe Hill, Digi International
  • Timo Poikonen, congatec
  • ECF25 panel
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

ETN

Oct Nov # TME square
TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

TECHNICAL ARTICLES

64 bittiä tuo moniydinsuunnittelun IoT-laitteisiin

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 30.03.2026
  • Devices
  • Embedded

Nykyaikaiset järjestelmät vaativat yhä monipuolisempia prosessointiratkaisuja. Linuxissa ajettava reunatekoly ja koneoppiminen lisäävät kompleksisuutta, samalla kun turvallisuuskriittinen ohjaus ja tietoturvasovellukset edellyttävät reaaliaikaista determinismiä. Tämä yhdistelmä kasvattaa kysyntää arkkitehtuureille, joissa useat hartit eli laitteistoketjut voivat ajaa erilaisia kuormia rinnakkain.

Symmetrinen moniprosessointi (SMP) tarjoaa joustavuutta raskaiden käyttöjärjestelmien ajamiseen, mutta jää usein vajaaksi reaaliaikajärjestelmien deterministisen suorituskyvyn osalta. Epäsymmetrinen moniprosessointi (AMP) puolestaan mahdollistaa tehtäväkohtaisen optimoinnin eristämällä kuormat eri prosessointiyksiköille, mutta toteutus on monimutkaisempi. Tähän Microchip vastaa hyödyntämällä yhtä CPU-klusteria, jossa useat RISC-V-hartit muodostavat kokonaisuuden, joka tukee AMP-toimintaa laajassa joukossa teollisia ja edge-AI-sovelluksia.

PIC64GX-MPU yhdistää Linux-kykyisen prosessorin ja useita harteja samaan core-kompleksiin, joka on koherentti muistialijärjestelmän kanssa. Tämä mahdollistaa determinististen reaaliaikajärjestelmien ja Linuxin ajamisen samassa CPU-klusterissa. Kehittäjälle tämä tarkoittaa, että sama alusta tukee RTOS-ratkaisuja, Linuxia tai bare-metal-koodia ilman erillisiä laitteita.

Reaaliaikaisessa ohjauksessa AMP mahdollistaa kriittisten tehtävien sitomisen omille ytimilleen, jolloin latenssi pysyy ennustettavana. Linuxin ajastin ei ole luonteeltaan reaaliaikainen, ja keskeytysviiveet voivat vaihdella. AMP mahdollistaa tämän kiertämisen: kriittinen ohjaus ajetaan RTOS:lla yhdellä ytimellä, kun taas sovellustaso toimii Linuxissa toisella.

Välimuistit parantavat suorituskykyä, mutta cache-missit voivat aiheuttaa jitteriä ja ennakoimattomia viiveitä. PIC64GX ratkaisee tämän tarjoamalla reaaliaikakonteksteille Loosely Integrated Memory (LIM) -tilan, joka ohittaa välimuistit ja takaa deterministisen käytöksen. Tämä on erityisen hyödyllistä AI- ja ML-pipelineissa, joissa prosessointiajan minimointi on keskeistä.

Järjestelmä rakentuu 600 MHz E51 64-bittisen RV64IMAC-ytimen ympärille, joka toimii valvontaprosessorina. Sillä on 16 kilotavua muistia, joka voidaan konfiguroida joko L1-käskyvälimuistiksi tai tiiviisti integroiduksi muistiksi, sekä 8 kilotavua datamuistia ja PMP-yksikkö muistisuojaukseen.

Varsinainen suorituskyky tulee neljän U54-harti-ytimen klusterista. Ne ovat 64-bittisiä RV64GC-prosessoreita, jotka toimivat jopa 600 MHz taajuudella ja tarjoavat 3,1 CoreMarks/MHz ja 1,7 DMIPS/MHz suorituskyvyn. Sama klusteri on käytössä PolarFire SoC FPGA:ssa, mikä tuo mukanaan kypsän ekosysteemin ja testatun arkkitehtuurin.

Viides hart vastaa järjestelmän valvonnasta, mutta sitä voidaan käyttää myös reaaliaikaisiin tai bare-metal-tehtäviin. Muistialijärjestelmä sisältää 32 kilotavun käsky- ja datavälimuistit, PMP- ja MMU-yksiköt sekä 2 megatavun L2-muistin useilla käyttötiloilla. Mukana on myös DDR-muistiohjain, muistinsuojaus ja sisäinen ei-haihtuva muisti turvalliseen käynnistykseen.

Cache-koherentti väylämatriisi ja joustava L2-muisti ovat keskeisiä AMP-toiminnalle. ECC-suojattu L2 voidaan konfiguroida välimuistiksi, LIM-tilaan determinististä käyttöä varten tai scratchpad-muistiksi hartejen väliseen viestintään.

Integroitu 36-bittinen DDR4/LPDDR4-ohjain tukee jopa 1,6 GT/s nopeuksia ja 8 gigatavun osoiteavaruutta. Yhdessä eNVM-muistin kanssa tämä mahdollistaa järjestelmän konfiguroinnin jo käynnistyksessä joko reaaliaika- tai Linux-käyttöön.

PIC64GX RISC-V -MPU:n lohkokaavio, joka esittää moniharttisen CPU-klusterin, välimuistihierarkian, nopean väylärakenteen sekä integroidut oheisliitännät Linux- ja reaaliaikaisiin reunasovelluksiin.

AMP käytännössä

RISC-V-arkkitehtuurissa hart on itsenäinen suoritusympäristö. PIC64GX:ssä jokainen hart voi ajaa omaa käyttöjärjestelmäänsä tai bare-metal-koodia. Neljän hartin klusteri voidaan jakaa kahteen erilliseen ohjelmistokontekstiin, joilla on omat muistialueensa ja resurssinsa. Laitteisto estää kontekstien välisen luvattoman pääsyn.

Hart Software Services (HSS) toimii nollavaiheen bootloaderina, järjestelmämonitorina ja runtime-palveluiden tarjoajana. Se hoitaa muun muassa DDR-initialisoinnin, laitteiston konfiguroinnin ja käyttöjärjestelmien käynnistyksen. HSS mahdollistaa myös turvallisen käynnistyksen ja varmistaa AMP-kontekstien eristyksen.

Käytännössä järjestelmä voidaan konfiguroida esimerkiksi siten, että kolme ydintä ajaa Linuxia ja yksi Zephyr-RTOS:ia. Periferia voidaan jakaa kontekstien kesken.

OpenAMP-kehys tarjoaa ohjelmistokomponentit AMP-järjestelmien toteuttamiseen. Sen keskeiset osat ovat RPMsg-viestinvälitys ja remoteProc, joiden avulla kuormia voidaan jakaa kontekstien välillä.

Laitteistotason osiointi eristää työkuormat eri prosessoriharteille, jolloin Linux ja reaaliaikatehtävät voivat toimia rinnakkain.

Suunnittelun haasteet

AMP vaatii huolellista muistialueiden, resurssien ja viestinnän suunnittelua. RPMsg-pohjainen viestintä ja resurssien eksklusiivinen jako ovat keskeisiä. Jokaisella hartilla on oltava riittävästi paikallista muistia, jotta viestintäviiveet pysyvät pieninä ja rinnakkaisuus maksimoituu.

HSS valvoo järjestelmää ja raportoi väylävirheet, ECC-virheet ja kriittiset poikkeukset.

Oheislaitteet

PIC64GX tarjoaa gigabitin Ethernet-liitännät, USB 2.0 OTG:n, SD/SDIO-rajapinnat, kaksi CAN 2.0 -porttia, viisi UARTia sekä SPI- ja I2C-liitännät. Lisäksi mukana on Quad SPI -flash-ohjain ja PCIe Gen2 -liitäntä.

Tietoturva

Turvaominaisuuksiin kuuluvat kaksois-PUF-yksiköt avainten juuriluottamukseen, suojattu NVM-muisti, eNVM-muisti sekä manipuloinnin havaitseminen. Suunnittelu kestää myös differentiaalisen tehon analyysihyökkäyksiä.

Sovellukset

PIC64GX on suunnattu sulautettuun laskentaan, moottoriohjaukseen, reaaliaikajärjestelmiin sekä konenäkö- ja AI-sovelluksiin. Yksi konteksti voi käsitellä sensoridataa RTOS:lla, kun toinen ajaa Linux-pohjaista analytiikkaa.

Konenäössä Linux-konteksti voi hoitaa objektintunnistuksen ja videostriimauksen samalla, kun reaaliaikaydin huolehtii deterministisesta ohjauksesta. Tämä mahdollistaa pienemmät ja kustannustehokkaammat järjestelmät.

Työkalut

PIC64GX:lle on tarjolla laaja työkaluketju Linuxille ja RTOS-järjestelmille. MPLAB-laajennukset helpottavat konfigurointia, ja HSS on saatavilla lähdekoodina. Tuki löytyy Zephyr-ekosysteemistä, Yoctosta ja Ubuntu Linuxista. Debugointi tapahtuu JTAGin kautta laajoin analyysityökaluin.

Yhteenveto

PIC64GX-MPU on suunniteltu nimenomaan AMP-arkkitehtuurin toteuttamiseen edge-älyssä, jossa yhdistyvät reaaliaikaisuus ja monimutkainen sovelluslogiikka. Neljän 64-bittisen RISC-V-ytimen klusteri voidaan konfiguroida turvallisesti ajamaan RTOS:ää ja Linuxia rinnakkain.

Tuloksena on suoraviivaisempi tapa rakentaa AI-pohjaisia konenäköputkia ja reaaliaikaisia järjestelmiä yhdelle piirille. Kypsä työkaluketju ja valmis ekosysteemi lyhentävät kehitysaikaa – juuri siellä, missä kilpailu on kovinta.

 

Microchipin artikkeli löytyy uudesta ETNdigi-lehdestä. Äänestä lehden parasta artikkelia ja voit voittaa Huawein uuden Watch GT Runner 2 -älykellon. Ohjeet täällä.

 

MORE NEWS

Nokia lyhentää piirisuunnittelun kuukausista päiviin tekoälyllä

Nokia ottaa käyttöön Cadencen tekoälyagentteihin perustuvan suunnitteluympäristön, jonka avulla monimutkaisia piirisuunnittelun ja analyysin työvaiheita voidaan nopeuttaa jopa viisinkertaisesti. Cadencen mukaan aiemmin kuukausia vaatineita suunnittelukierroksia voidaan lyhentää päiviin.

Muratan lämpötila-anturi on lähes näkymätön

Murata on kehittänyt maailman pienimmäksi kutsumansa NTC-termistorin. Uuden NCU01-sarjan komponentin mitat ovat vain 0,25 × 0,125 millimetriä. Niin pientä anturia on jo vaikea erottaa paljaalla silmällä.

Komponenttikauppa käy kuumana – Digikey kasvaa ja investoi

Elektroniikkakomponenttien jakelija Digikey kertoo kasvavansa tänä vuonna yli 50 prosenttia. Voimakkaan kasvun jatkuessa yhtiö investoi seuraavien 18 kuukauden aikana 100 miljoonaa dollaria jakelukeskuksensa kapasiteettiin ja automaatioon.

TI mittaa tekoälypalvelimen sähköhäiriöt nanosekunnin tarkkuudella

Tekoälypalvelimien GPU- ja prosessorikorttien tehonsyötössä voi esiintyä nanosekuntien mittaisia jännitehäiriöitä, jotka aiheuttavat toimintahäiriöitä ja pahimmillaan laitevikoja. Texas Instrumentsin uusi AD-muunnin tekee nämä häiriöt näkyviksi ja mahdollistaa niiden jatkuvan etävalvonnan.

600 megabittiä satelliitin sisällä

Satelliittien sisäinen tiedonsiirto vaatii nopeuden lisäksi poikkeuksellista luotettavuutta ja säteilynkestoa. STMicroelectronics on esitellyt uuden RHFLVDS42-vastaanotinpiirin, joka siirtää dataa jopa 600 megabitin sekuntinopeudella ja kestää avaruuden ankarat olosuhteet.

ISM-taajuuksille entistä pienempi tehovahvistin

Brittiläinen CML Micro on julkistanut ISM-taajuusalueiden langattomiin laitteisiin tarkoitetun CMX90A002-tehovahvistimen. Uusi GaAs-pohjainen piiri tuottaa jopa 1,8 watin lähtötehon, ja sen kotelo vie 44 prosenttia vähemmän pinta-alaa kuin aiemmissa malleissa.

Tekoäly vauhdittaa piirisuunnittelun työkalumarkkinoita

Piirisuunnittelun työkalumarkkinat jatkavat vahvaa kasvuaan. SEMIn tuoreiden lukujen mukaan elektronisen suunnittelun markkinat kasvoivat toisella vuosineljänneksellä 12,2 prosenttia 5,71 miljardiin dollariin. Kasvun taustalla vaikuttaa myös tekoäly, joka lisää sekä uusien piirien suunnittelutarvetta että suunnittelutyökalujen suorituskykyä.

Kalliit muistit ajavat halvat älypuhelimet ahdinkoon

Älypuhelinmarkkinat ovat ajautuneet jyrkkään laskuun muistipiirien ja tallennusmuistien kallistumisen vuoksi. Tutkimusyhtiö Omdian mukaan maailmanlaajuiset älypuhelintoimitukset supistuivat heinä–syyskuussa peräti 20 prosenttia vuodentakaisesta. Erityisen kovaa hintapaine iskee edullisiin puhelimiin, joiden valmistuksessa katteet ovat jo ennestään pieniä.

Vastamelutekniikka haastaa kännyköiden RF-suodattimet

Brittiläinen Forefront RF tuo matkapuhelimiin vastamelukuulokkeista tutun periaatteen. Sen uusi RF-piiri muodostaa lähettimestä vastaanottimeen vuotavasta signaalista vastakkaisvaiheisen kopion, joka kumoaa häiriön. Näin useita kiinteitä RF-dupleksereita voidaan korvata yhdellä säädettävällä moduulilla.

Elektrobit vähentää käsityötä autojen ECU-koodissa

Elektrobit ja amerikkalainen Microchip Technology ryhtyvät yhteistyöhön autojen ECU-ohjainyksiköiden ohjelmistokehityksen nopeuttamiseksi. Tavoitteena on vähentää AUTOSAR-ohjelmistojen integrointiin liittyvää käsityötä ja tarjota autonvalmistajille entistä valmiimpia ohjelmistoalustoja.

Google kehittää kevyempää virheenkorjausta kvanttilaskentaan

Kvanttitietokoneiden kehityksen suurimpia ongelmia on virheenkorjauksen vaatima valtava laskentakapasiteetti. Google on nyt osoittanut Willow-kvanttiprosessorillaan menetelmän, joka vähentää tiettyjen kvanttilaskennassa tarvittavien tilojen virheitä 40-kertaisesti. Tulos voi auttaa rakentamaan käytännössä hyödyllisiä kvanttitietokoneita nykyistä huomattavasti pienemmällä kubittimäärällä.

PCIe 7.0 yltää 128 gigasiirtoon sekunnissa – nyt yhteyksiä päästään testaamaan

Tekoälypalvelimien kasvava tiedonsiirtotarve vauhdittaa PCI Express -väylän kehitystä. Uusin PCIe 7.0 kaksinkertaistaa siirtonopeuden 128 gigasiirtoon sekunnissa kaistaa kohti. Keysight on nyt esitellyt testausratkaisun, jolla uuden sukupolven yhteyksiä voidaan analysoida ja niiden toimivuus varmistaa jo piirien kehitysvaiheessa.

Muistien hintaräjähdys romahdutti PC-kaupan

Tietokoneiden myyntikanaviin toimitetut määrät romahtivat kolmannella vuosineljänneksellä 22,4 prosenttia. Gartnerin mukaan syynä on ennen kaikkea muistien ja tallennuskomponenttien kallistuminen, joka on nostanut PC-koneiden hintoja. Apple selvisi markkinamyllerryksestä selvästi kilpailijoitaan paremmin.

Lisää PCIe-vauhtia tekoälypalvelimiin

Microchip tuo PCIe 6.0 -yhteydet entistä pienempiin ja vähemmän tehoa kuluttaviin järjestelmiin. Uusi Switchtec-kytkinpiiri tarjoaa jopa 64 PCIe-kaistaa ja 32 porttia tekoälypalvelimien ja reunalaskennan nopeaan tiedonsiirtoon.

Nyt pitää varoa jo 404-virheilmoituksiakin

Verkkosivuston 404-virheilmoitus on yleensä merkki siitä, ettei haettua sivua löydy. Nyt tietoturvayhtiö Check Pointin tutkijat ovat paljastaneet laajan tietojenkalasteluverkoston, jossa virheilmoituksia käytetään tarkoituksella huijaussivustojen piilottamiseen. Tutkimuksessa löytyi yli 10 000 verkostoon liittyvää verkkotunnusta.

Avant alkaa ohjata kiinteistöjen sähköä pilvestä

Ylöjärveläinen Avant Power laajentaa toimintaansa akkuteknologiasta energiajärjestelmien älykkääseen ohjaukseen. Yhtiö esittelee ensi viikolla Tampereen Energiamessuilla OptiGrid Cloud -pilvipalvelun, jonka avulla yritykset voivat hyödyntää sähköliittymiensä kapasiteettia tehokkaammin ilman liittymän kasvattamista.

Erillinen satelliittimodeemi voi jäädä historiaan

Satelliittiyhteyden lisääminen IoT-laitteeseen ei välttämättä enää edellytä erillistä satelliittimodeemia. Altair Semiconductor integroi Iridiumin satelliittiyhteydet suoraan kahteen IoT-piirisarjaansa. Ratkaisu mahdollistaa sekä maanpäällisten matkapuhelinverkkojen että satelliittiverkon käytön samalla piirialustalla.

GaN valtaa alaa 48 voltin tehonsyötössä

Gallium­nitridi eli GaN haastaa perinteiset piitransistorit myös pienjännitteisessä tehonmuunnoksessa. Renesas on esitellyt ensimmäiset 100 voltin GaN-tehotransistorinsa, jotka on suunnattu erityisesti tekoälypalvelimien 48 voltin tehonsyöttöön, robotiikkaan ja teollisuuden moottoriohjaukseen.

Reaaliaikainen moottorinsäätö irrotetaan prosessorin tehtävistä

ETN - Technical articleHumanoidirobottien servokäyttöjen on ohjattava nivelten liikkeitä tarkasti ja nopeasti. Samalla niiden mikro-ohjaimilta vaaditaan yhä enemmän tiedonsiirtoa, diagnostiikkaa ja muita järjestelmätason toimintoja. Ratkaisuna on erottaa aikakriittinen moottorinsäätö muista prosessorin tehtävistä ja siirtää se erillisen laitteiston hoidettavaksi.

C-kieli ei suostu väistymään

Yli 50 vuotta vanha C-kieli vahvistaa asemiaan maailman suosituimpien ohjelmointikielten joukossa. Lokakuun Tiobe-indeksissä C lukema nousi 11,33 prosenttiin, mikä on yli kaksi prosenttiyksikköä enemmän kuin vuotta aiemmin. Python jatkaa ylivoimaisena ykkösenä, mutta C pitää tiukasti kiinni toisesta sijastaan.

2026  # mobox för megabox
Oct Nov   # puffbox mobox till square
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Reaaliaikainen moottorinsäätö irrotetaan prosessorin tehtävistä

ETN - Technical articleHumanoidirobottien servokäyttöjen on ohjattava nivelten liikkeitä tarkasti ja nopeasti. Samalla niiden mikro-ohjaimilta vaaditaan yhä enemmän tiedonsiirtoa, diagnostiikkaa ja muita järjestelmätason toimintoja. Ratkaisuna on erottaa aikakriittinen moottorinsäätö muista prosessorin tehtävistä ja siirtää se erillisen laitteiston hoidettavaksi.

Lue lisää...

OPINION

Googlen jätti-investointi: aika on kypsä uudelle ydinvoimalle

Googlen 13 miljardin euron investointi Suomeen on valtava uutinen. Vielä suurempi uutinen saattaa kuitenkin olla se, mitä investointi kertoo Suomen sähköntarpeesta. Tekoäly tarvitsee sähköä. Paljon sähköä, tasaisesti ja ympäri vuorokauden.

Lue lisää...

 

LATEST NEWS

  • Nokia lyhentää piirisuunnittelun kuukausista päiviin tekoälyllä
  • Muratan lämpötila-anturi on lähes näkymätön
  • Komponenttikauppa käy kuumana – Digikey kasvaa ja investoi
  • TI mittaa tekoälypalvelimen sähköhäiriöt nanosekunnin tarkkuudella
  • 600 megabittiä satelliitin sisällä

NEW PRODUCTS

  • Muratan lämpötila-anturi on lähes näkymätön
  • 600 megabittiä satelliitin sisällä
  • ISM-taajuuksille entistä pienempi tehovahvistin
  • Uusi anturi mittaa satojen ampeerien virtoja ilman mittausvastusta
  • Sama anturi mittaa korkeuden vuoristossa ja syvyyden veden alla
 
 

Section Tapet