Wszystkie polskie procesory 32-bitowe

Procesor D32PRO był przedstawiany przez twórców jako alternatywa dla układów z rodziny ARM Cortex M0/M0+/M1/M3, zaś media - głównie z branży komputerowej - określiły go jako produkt mający konkurować z najlepszymi tego typu układami na rynku. Pojawiło się również wspomniane hasło "pierwszy polski procesor 32-bitowy", które podchwycili obecni dziennikarze, podobnie tytułując artykuły prasowe.

Architektura układu D32PRO

Czym jest nowy układ? Stanowi on autorską konstrukcję DCD, ma architekturę RISC i zintegrowany koprocesor zmiennoprzecinkowy, wbudowany debugger sprzętowy oraz kompilator C. Procesor cechuje się dużymi możliwościami konfiguracji - w szczególności możliwa jest jego rozbudowa o interfejsy USB, UART oraz Ethernet. Ze względu na niskie zużycie energii jednym z głównych obszarów zastosowań układu mają być IoT, elektronika noszona, telekomunikacja i medycyna. D32PRO dostępny jest w formie kodu syntezowalnego (jako IP Core) i oferowany w modelu biznesowym royalty free. Oznacza to, że jego zakup wiąże się z jednorazową opłatą licencyjną. W testach wydajności procesor osiągnął rezultat 1,48 DMIPS/MHz oraz 2,41 CoreMarks/MHz. W informacjach prasowych firma DCD podała informację o wykorzystaniu do wyprodukowania układów ASIC technologii 110 nm. Jak zapewnia Tomasz Ćwienk z DCD, na chwilę obecną co najmniej kilka firm zdecydowało się na wykorzystanie architektury D32PRO w swoich projektach, jednak ze względu na podpisane dokumenty NDA nie może w tym momencie ujawnić ich nazw.

Politechnika Warszawska odpowiada

Procesory D32PRO oraz płytka ewaluacyjna

Kilka dni po premierze opublikowana została wypowiedź prof. Witolda Pleskacza z Instytutu Mikroelektroniki i Optoelektroniki. Instytut jest częścią Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej i jednocześnie jedną z bardzo niewielu tego typu jednostek naukowych w Polsce specjalizujących się w projektowaniu układów mikroelektronicznych. Zdaniem profesora projekt przedstawiony przez DCD nie był pierwszym oryginalnym mikroprocesorem 32-bitowym skonstruowanym w Polsce. We wspomnianej jednostce naukowej kilka lat temu powstała i do dzisiaj rozwijana jest rodzina tego typu mikroprocesorów, które wykorzystane zostały m.in. w polskim odbiorniku sygnałów nawigacji satelitarnej Galileo/GPS oraz w kilku aplikacjach biomedycznych.

Początek rozwoju omawianych układów datowany jest na 2009 rok, zaś dwa lata później powstał czterordzeniowy, 32-bitowy procesor Agat. Jest on dostępny w postaci kodu HDL (język opisu sprzętu), a fizycznie był uruchomiony jako zaprogramowany układ FPGA. W ramach kolejnego projektu opracowano mikrokontroler do zastosowań biomedycznych - Adelit. Gotowe struktury krzemowe jego pierwszej wersji w technologii UMC CMOS 130 nm otrzymano we wrześniu 2014. Jest to według wiedzy autorów pierwsza polska realizacja autorskiego procesora 32-bitowego zrealizowana w postaci struktury krzemowej w stylu komórek standardowych. Trzecim z układów, nad którym prace zakończono w czerwcu 2015 roku, był dwurdzeniowy, 32-bitowy procesor Azuryt. Został on również wykonany w postaci wersji krzemowej przez firmę UMC.

Mikrofotografie struktury procesorów Adelit oraz Azuryt

Omawiane układy charakteryzują różne parametry i zasoby pamięci wbudowanej, każdy ma rozbudowane układy peryferyjne. Na te ostatnie składają się interfejsy cyfrowe (UART, SPI, I²C i inne) oraz analogowe (przetworniki analogowo-cyfrowe, tory do akwizycji sygnałów biomedycznych). Dostępne jest także środowisko programistyczne (GCC, GDB) oraz wsparcie dla systemu operacyjnego.

Projekty zostały sfinansowane przez NCBiR, a ich opis był przedstawiany w publikacjach naukowych oraz na konferencjach. Zdaniem przedstawicieli PW architektura i projekty struktur fizycznych są całkowicie oryginalne (autorskie), dodatkowo projekty są przedmiotem zastrzeżenia w Urzędzie Patentowym RP. Procesory te istnieją także w postaci syntezowalnego kodu, który - podobnie jak w przypadku DCD - może być adaptowany do konkretnych potrzeb aplikacyjnych. Niedawno podjęto starania o ich wdrożenie w Polsce.

DCD podtrzymuje swoją wersję

Dyskusja miała kontynuację w postaci odpowiedzi ze strony Digital Core Design opublikowanej na jednym z portali branżowych. Tomasz Ćwienk z DCD, wyrażając uznanie dla prac zespołu projektowego Politechniki Warszawskiej, stwierdził, że "informując o stworzeniu D32PRO, chcieliśmy potwierdzić opracowanie pierwszego polskiego komercyjnego procesora 32-bitowego. Jest to projekt kompletny, zawierający peryferie, kompilator oraz wszelkie narzędzia niezbędne do efektywnej pracy z mikrokontrolerem". Przedstawiciel bytomskiej firmy poinformował ponadto, że D32PRO jest sumą doświadczeń jej inżynierów zebranych przez ponad 15 lat działalności przedsiębiorstwa, w czasie gdy stworzyli oni ponad 70 różnych architektur, głównie mikrokontrolerów. Tomasz Ćwienk zapewniał, że przez cały ten czas firma stara się poprzez swoją działalność udowadniać, że elektronika "made in Poland" jest innowacyjna nie tylko w skali kraju, ale też - czy też raczej przede wszystkim - w skali globu. Jednocześnie podtrzymał zdanie, że zaprezentowany procesor jest pierwszym tego typu układem w pełni gotowym do sprzedaży i zastosowań komercyjnych. Z ostatnim ze stwierdzeń zgodzili się w rozmowie z redakcją przedstawiciele Politechniki Warszawskiej.

Czy polskie procesory są potrzebne?

W okresie dominacji firm takich jak ARM oraz Intel, w czasach gdy projektanci elektroniki mają do wyboru kilkanaście popularnych standardów mikrokontrolerów i procesorów, zaoferowanie nowego produktu na omawianym rynku jest bardzo trudne. Zaprojektowanie, sprawdzenie i przede wszystkim wdrożenie do produkcji układu scalonego jest długim i kosztownym procesem, a dodatkowo w świadomości opinii publicznej (ale też wielu specjalistów) istnieje silne przekonanie, że motorem rozwoju jest dzisiaj software, zaś sprzęt to mniej atrakcyjna część systemów.

Płytka uruchomieniowa procesora Azuryt

Jak się jednak okazuje, istnieje wiele obszarów, dla których układy "dostępne z półki" są albo zbyt rozbudowane, a ich użycie jest nieuzasadnione ekonomicznie, albo też niewystarczające pod względem szczególnych cech i parametrów. W niektórych zastosowaniach niezbędna jest pełna kontrola nad projektowanym systemem i stworzenie rozwiązania dedykowanego. Stąd też istnieje potrzeba tworzenia projektów specjalizowanych i rozwoju know-how - przekonują przedstawiciele Politechniki Warszawskiej.

Warto na koniec zauważyć, że na sukces rynkowy produktów takich jak omawiane składa się szereg czynników - od tych związanych z ich parametrami, kosztami wdrożenia, po bycie "w odpowiednim miejscu i o odpowiedniej porze". O tym ostatnim rodzimi przedsiębiorcy często zapominają, czego przykładem był "sukces" pierwszego polskiego niebieskiego lasera - produktu wysoce zaawansowanego technicznie, ale wprowadzonego do sprzedaży zdecydowanie zbyt późno. Stąd też, gratulując polskim twórcom procesorów 32-bitowych ich dokonań, kibicujemy, aby za sukcesem projektowym poszedł również ten rynkowy.

Zbigniew Piątek