El procesamiento de 64 bits llega al mercado masivo

Se prevé que el mercado mundial de procesamiento perimetral (edge computing) crezca más del 30 por ciento en los cinco próximos años para incluir un abanico cada vez más amplio de aplicaciones de misión crítica. Los mayores niveles de procesamiento de datos, aprendizaje automático e inferencia de IA perimetral exigen procesadores seguros con un rendimiento aún más elevado. Esto representa un gran desafío para los desarrolladores.

La arquitectura abierta RISC-V® permite una mayor innovación mediante 64 bits con mejoras en cuanto a coste, rendimiento y proceso para englobar un abanico más amplio de aplicaciones IoT. La naturaleza abierta de su conjunto de instrucciones ofrece extensiones con el fin de potenciar el rendimiento de estas aplicaciones, especialmente para visión artificial en tiempo real, sin incrementar el coste.

El uso de RISC-V permite disponer de dispositivos y diseños de 64 bits más económicos que pueden ejecutar sistemas operativos completos como Linux®, y Microchip ha aprovechado la tecnología RISC-V en el microprocesador PIC64GX para impulsar el desarrollo de sistemas de IA perimetral que necesitan diversos niveles de criticidad.

El uso de RISC-V permite disponer de dispositivos y diseños de 64 bits más económicos.

El PIC64GX proporciona cuatro núcleos RISC-V de alto rendimiento con periféricos para IA, visión artificial y una gran variedad de aplicaciones con un precio dirigido al mercado del procesamiento embebido. La arquitectura de procesamiento con cuatro núcleos ayuda a simplificar el proceso de desarrollo a los ingenieros que desarrollan aplicaciones de IA perimetral con Linux y permite acceder a todo un ecosistema de aplicaciones establecidas para acelerar los tiempos de desarrollo. Un quinto núcleo gestiona las funciones de monitorización en el chip, así como de ejecutar directamente cargas de trabajo en tiempo real o sin sistema operativo.

Las primeras versiones de estos núcleos de 64 bits se han sometido a numeras pruebas en dispositivos como el SoC (system on chip) PolarFire® de Microchip y esta tecnología ahora está llegando a aplicaciones del mercado masivo a través de los microprocesadores PIC64GX. El reloj de 600 MHz no lleva al límite el diseño del chip ni exige las tecnologías de proceso más avanzadas, de ahí que su precio sea asequible. Sus cuatro núcleos proporcionan el rendimiento y la flexibilidad que los desarrolladores necesitan junto con un consumo que permite utilizar el chip en todo tipo de aplicaciones perimetrales.

Los núcleos pueden ejecutar una distribución estándar de Linux o el sistema operativo en tiempo real Zephyr®, todos ellos con una raíz de confianza segura. Esta combinación de sistemas operativos ha sido probada de forma exhaustiva en varias aplicaciones del mundo real. Si bien los cuatro núcleos permiten un procesamiento AMP (asymmetric multicore processing) que supera al uso de uno o dos núcleos, son el entorno de desarrollo y los sistemas operativos de alto nivel los que realmente ponen la IA perimetral al servicio de los desarrolladores.

AMP permite a los desarrolladores asignar determinadas unidades de procesamiento a tareas sensibles al tiempo, por lo que garantizan un rendimiento previsible y mantienen una baja latencia. La programación de procesos con Linux no suele ser en tiempo real y sus latencias de interrupción son imprevisibles. AMP permite que las cargas de trabajo que exigen trabajar en tiempo real ejecuten un RTOS para control crítico mientras las funciones de la aplicación se ejecutan en Linux u otro software en un núcleo distinto.

Los núcleos pueden ejecutar una distribución estándar de Linux o el sistema operativo en tiempo real Zephyr®, todos ellos con una raíz de confianza segura.

La disponibilidad de AMP para sistemas críticos en diverso grado se ha integrado en las MPLAB® Extensions con el fin de ofrecer un entorno de desarrollo robusto y especialmente destinado a los desarrolladores de sistemas embebidos.

Un kit de desarrollo de hardware ofrece a los ingenieros la posibilidad de comprobar las prestaciones del microprocesador de 64 bits. De esta manera pueden ejecutar sistemas operativos de alto nivel como Linux con su propio código personalizado y un completo conjunto de herramientas para desarrollar aplicaciones perimetrales resistentes.

Las herramientas de software también dan continuidad a la familia de Microchip, desde el AVR® de 8 bits hasta los microcontroladores PIC32 de 32 bits y el PIC64GX, todos ellos compatibles con un solo entorno de desarrollo. Esta continuidad logra que los desarrolladores puedan escoger el dispositivo adecuado para su aplicación y, si es preciso, aumentar fácilmente su nivel de rendimiento.

No obstante, es posible que con el paso del tiempo no baste con un dispositivo estándar para algunas aplicaciones IoT. Si un desarrollador empieza a utilizar el microprocesador PIC64GX estándar y quiere más lógica a medida, puede recurrir al SoC PolarFire, cuyo coste es más reducido, para disponer de más flexibilidad y funcionalidad en la estructura de la FPGA programable.

Para diseños que necesiten estar en órbita, el microprocesador de alto rendimiento PIC64-HSPC destinado a vuelos espaciales tiene 8 núcleos RISC-V con TSN (time sensitive networking) y aprendizaje automático. Una versión de 10 núcleos, denominada PIC64HX, admite TSN en aplicaciones perimetrales inteligentes de tipo industrial y de misión crítica con el mismo entorno de desarrollo. Esta es otra ventaja de la arquitectura PIC64 junto con la capacidad de añadir un gran número de periféricos como en las familias de microcontroladores PIC16 y PIC32. A todo esto se suma el soporte de Microchip a través de diseños de referencia, herramientas y software que facilitan el desarrollo de sistemas embebidos.

Con todo esto, el PIC64GX lleva el procesamiento AMP de 64 bits con varios núcleos al entorno embebido para la próxima generación de dispositivos IoT perimetrales.