Od procesora Quark do platformy Joule. Wearables i Internet Rzeczy: rewolucja według Intela

Wszystko rozpoczęło się od prezentacji niewielkiego układu Quark X1000 na Intel Developer Forum w 2013 roku. Zademonstrowany wówczas mikroprocesor o wymiarach 15 × 15 mm miał trafić do urządzeń właśnie tworzących Internet Rzeczy i wearables. Intel zachęcał do swojej technologii deklarując wsparcie dla developerów i producentów gotowych urządzeń.

Do mikroprocesorów X1000-1021 dołączyły także mikrokontrolery Quark, D1000, D2000 oraz C1000. Najwięcej uwagi skupiały jednak te pierwsze: wykonane w litografii 32 nm, jednordzeniowe i jednowątkowe układy, które miały Intelowi zapewnić długo wyczekiwany sukces w technologii mobilnej.

Najmniejszym z dotychczasowych procesorów Intela był Atom, od którego Quark pobierał 10-krotnie mniej energii (2.2 W), a jego rdzeń był 5-krotnie mniejszy gabarytowo. Taktowanie było odpowiednio niższe i wynosiło 400 MHz, a pamięć 16KB SRAM, jednak było to więcej niż wystarczająco, by zapewnić udany start w urządzeniach ultramobilnych.

Wrażenie potęgowała uniwersalność i zaawansowana architektura, uwzględniająca wsparcie dla m.in. pamięci DDR3 800 (2 GB max), PCI-Express 2.0 czy dwa kontrolery Ethernet 100 Mbit. Perspektywy aplikacyjne były więc niezwykle szerokie. Po długim okresie oczekiwania procesory oficjalnie zadebiutowały dopiero w drugim kwartale 2015 roku.

Znacznie jednak wcześniej, bo jeszcze w październiku 2013 roku światło dzienne ujrzała kompatybilna z Arduino platforma developerska wykorzystująca procesory Quark – Galileo. Wykorzystująca system operacyjny Linux i programowalna w tymże, ale również poprzez OS X czy Windowsa. Stworzona ją dla społeczności twórców, licząc na zastosowania w edukacji czy robotyce.

Platforma dysponowała slotem mini PCI-Express, portem Ethernet 100 Mbit oraz RS-232, czytnikiem microSD, hostem i portem klienta USB, a także 8 MB pamięci flash. W drugim kwartale 2014 doczekała się także kolejnej generacji, dodającej wsparcie PoE 12V, a także zmienionego układu zasilania, akceptującego odtąd napięcia w szerokim zakresie od 7 do 15V.

Zainteresowanie, jakie wzbudził Galileo najlepiej oddała akcja dystrybuowania jej wśród developerów: chętnych było tak dużo, że platformy błyskawicznie zabrakło. Czy jednak można uznać, że zrewolucjonizowała rynek konsumencki? Niestety nie, chociaż mylą się Ci, którzy widzieliby w niej wyłącznie eksperymentalny i nieudany produkt.

Galileo zrobiło bowiem dużą karierę na uczelniach i w dziedzinie samodzielnie konstruowanej elektroniki. Również do polskich uczelni trafiły w setkach sztuk w celach edukacyjnych, a korzystający z nich studenci odnieśli międzynarodowe sukcesy w dziedzinach robotyki, IoT czy nawet medycyny. Niestety, nie przyniosło to jednocześnie typowo komercyjnego sukcesu.

Drugim chronologicznie zastosowaniem dla nowej linii mikroprocesorów Quark był, zaprezentowany na styczniowych targach CES 2014, mikrokomputer Edison. Już dwa miesiące później zapowiedziano także jego drugą odsłonę, która zadebiutowała we wrześniu.

Mierząca zaledwie 35.5 × 25 × 3.9 mm platforma była napędzana przez dwurdzeniowy procesor Atom Silvermont 500 MHz (22 nm), wspierany przez 1 GB pamięci RAM DDR3. Quark odnalazł się w układzie w roli koprocesora. Do dyspozycji użytkowników było także 4 GB pamięci flash eMMC, czytnik microSD, a także zintegrowany moduł WiFi, Bluetooth 4.0 oraz kontrolery USB.

Tańsze od Galileo (50 zamiast 79.90 dol.) urządzenie także korzystało z Linuksa i oferowało zgodność z Arduino. Bez zmian pozostało również zasilanie (7-15 V). Ogromną zaletą Edisona była świetna dostępność oprogramowania i bibliotek procedur, dzięki którym start z platformą wymagał ograniczonej wiedzy z zakresu programowania i IT.

Choć wokół projektu utworzyła się duża społeczność entuzjastów projektowania własnych urządzeń, podobnie jak w przypadku Galileo kariera Edisona ograniczyła się do sektora edukacji oraz samodzielnie konstruowanej elektroniki. Żaden z utworzonych na niej projektów nie zbliżył się do koncepcji masowej produkcji i komercjalizacji.

Premiera ze stycznia 2015 roku miała zapewnić najwyższej jakości następcę niedostatecznie energooszczędnego układu Edison. Stworzony na potrzeby technologii ubieralnej SoC Curie ma wymiary karty pamięci microSD i kryje w sobie wszystkie technologie niezbędne przenośnym urządzeniom o ograniczonym zapasie energii.

W Curie zawarto 32-bitowy mikroprocesor Quark, 384 kB pamięci flash i 80 kB SRAM. Producent zaimplementował również układ bezprzewodowego ładowania, akcelerometr, żyroskop, a także moduł Bluetooth LE. SoC został ponadto zintegrowany z otwartoźródłowym oprogramowaniem Project Zephyr i wyposażony w szeroki wachlarz aplikacji SDK dla developerów.

Dedykowany technologii ubieralnej układ doczekał się wielu prezentacji Intela na branżowych targach, m.in. CES. Można go było zobaczyć w aktywowanych głosowo okularach będących fitness trackerem, niewielkich urządzeniach do tworzenia muzyki w czasie rzeczywistym, a nawet rowerze i desce snowboardowej, z których gromadził dane nt. wysokości czy dystansu skoków.

Na początku bieżącego roku trafił również na platformę developerską Arduino 101 (nazywaną również Genuino 101), wycenioną na 30 dol. Niestety, podobnie jak w przypadku samych układów, nie zrobiła ona większej kariery i Curie do dnia dzisiejszego utknęło na etapie optymistycznych deklaracji producenta. Brak większego zainteresowania ze strony developerów pogrzebał ambitny projekt.

Zaprezentowana 16 sierpnia tego roku na Intel Developer Forum, najnowsza platforma dedykowana IoT stanowi zwrot w dotychczasowej polityce Intela. Dwa modele Joule, 550X i 570X odchodzą od koncepcji integracji z Arduino, oferując zarazem niezrównaną wydajność zawartą w modułach SOM o rozmiarze zaledwie 48 × 24 × 3.5 mm.

Joule 550X opiera się na procesorze Atom Broxton-M T5500 (4 rdzenie, 4 wątki) o taktowaniu 1.5 GHz i korzysta z 3 GB pamięci RAM LPDDR4 oraz 8 GB flash eMMC. Joule 570X to już Atom T5700 (4/4) o częstotliwości 1.7 GHz (2.4 GHz w turbo), 4 GB RAM LPDDR4 oraz 16 GB eMMC. Oba modele dysponują łącznością bezprzewodową WiFi 802.11ac x2 MIMO oraz Bluetooth 4.1.

Obie wersje są developerom oferowane na płytkach bazowych wyposażonych w szereg interfejsów i złącz, m.in. USB 3.0 OTG, USB 2.0, PCIe x1 czy HDMI 1.4. Wśród kluczowych zastosowań producent wymienia operacje na strumieniach wideo (wsparcie dla 4K), wykonywanie skanów 3D, rozpoznawanie obiektów i obrazów (wsparcie kamer RealSense), robotyka oraz konstruowanie dronów.

Lista potencjalnych zastosowań jest oczywiście znacznie dłuższa i obejmuje każdą dziedzinę wymagającą dużej mocy obliczeniowej w kompaktowym i energooszczędnym urządzeniu. Wersję 570x wyceniono na 369.99 dol. (w komplecie z płytką bazową), podczas gdy 550X na 319.99 dol. (wyłącznie moduł).

Joule zadebiutował stosunkowo niedawno, trudno więc wyrokować o jego dalszych losach – potencjał bez wątpienia jest ogromny. Trudno również odmówić Intelowi właściwego prowadzenia kampanii, jeśli wśród partnerów projektu znalazł się m.in. Microsoft i General Electric. Niewykluczone że to właśnie ta platforma zapewni koncernowi tak długo oczekiwany sukces sprzedażowy w branży IoT.