可穿戴设备混战

!!!.偉

可穿戴设备已经成为今年的热点。Google眼镜、三星智能手表，一大堆新奇的可穿戴设备蜂拥而上。Intel日前宣布推出“夸克”嵌入式处理器，进入智能可穿戴设备的处理器市场，这一举动无疑给时下热门的可穿戴设备来了一次“火上浇油”，那么可穿戴设备中的处理器有什么不同呢？将来可能会朝什么方向发展呢？本文将一探究竟。

　　
　　压缩到极点的超小尺寸
　　Intel“夸克”在外观上就与目前的凌动处理器有很大区别，夸克仅有凌动的五分之一大小。驱动这种小尺寸设计的主要动力来源在于可穿戴设备对于便携性和续航能力的极致要求。谷歌刚刚开始进行谷歌眼镜计划时，整个眼镜系统的重量是3330克，尺寸近似于面罩，显然这种设计是不可能吸引消费者的，作为系统核心的处理器在其中扮演重要角色，设备的电路板面积不可能小于处理器，因此处理器的封装尺寸相当于给设备的尺寸设置了一道下限，乔布斯就曾在第一代Macbook Air发布会时对Intel表示专门感谢，因为“Intel将处理器封装面积缩减了60%，使得Macbook Air的设计成为可能”，处理器对设备最终尺寸的影响力可见一斑。以谷歌眼镜为例，谷歌眼镜内部的处理器是德州仪器OMAP 4430，它的封装大小仅为12mm X 12mm，再回头对比谷歌眼镜的照片，相信读者们已对尺寸问题有了一个直观感受。
　　
　　谷歌开发人员放出的谷歌眼镜早期原型系统图，与现在的设计相去甚远
　　低性能，低功耗
　　处理器不能做得太大，再加上续航能力的桎梏，意味着“夸克”将面临类似初代凌动的境地，一系列提高性能但是又会抬高面积与功耗的技术，若想要集成进入可穿戴设备的处理器中，可能会面临窘境。鉴于可穿戴涵盖的范围很广，其类型可能是像谷歌眼镜一样行使部分智能手机功能，需要一定性能的设备，也可能是类似于心脏起搏器，环境感知设备一类要求超低功耗的设备，因此可穿戴设备的处理器所覆盖的功耗与性能范围较大，不能一概而论，但以摩尔定律作简单估计，在可穿戴设备中，至少未来三代CPU里，夸克级别的处理器性能将大幅落后于今日的凌动，正如今日的凌动处理器也大幅落后桌面电脑的Haswell一样。
　　

Intel展示的太阳能驱动处理器

　　虽然设计可穿戴设备的CPU将面临续航能力与尺寸的双重夹击，但好消息是一些通过大幅削减性能来换取超低功耗的技术有了用武之地。Intel此前展示的Claremont处理器就是一个例子，它使用的近阈值技术以杀敌一千自损八百的模式，将功耗与性能同时砍至原先的十分之一，虽然性能不尽如人意，但是它已经能用简单的太阳能驱动，因此要求超低功耗，但对性能不敏感的可穿戴设备中可能有望见到此类新技术的应用。
　　异构计算的封装尺寸
        将来的可穿戴设备处理器中很可能将应用一些异构计算技术，哈佛大学在设计机械蜜蜂的核心处理器中就面临着类似挑战，机械蜜蜂的体积极其微小，全系统的运行功耗只有19毫瓦，压缩到极点的面积与能耗预算令架构设计者最终转向了异构计算体系，使用通用处理器+多个ASIC设计的专用加速器+ 集中式存储器的典型异构模式，并为此进行了存储管理方面的许多前瞻研究。受到机械蜜蜂项目的启发，我们认为具备专门目的的可穿戴设备应用将有望推动异构计算的前进，在对能耗\面积要求极高的情况下，可穿戴设备中的处理器可能将成为异构计算普及的桥头堡之一。
　　
　　封装尺寸机械蜜蜂
　　对Intel的影响
　　据市场咨询公司的预测，光是智能手表的出货量，在2014年就将猛翻五倍，从120万块暴涨到700万块，假设业界对可穿戴设备的光明前景是预估正确的，这一消息对Intel而言也并非完全利好。相对于Intel占绝对优势的高性能微处理器市场而言，可穿戴设备属于嵌入式微处理器以及微控制器的领域，这正是ARM以及德州仪器等微控制器厂商的腹地。目前受到追捧的谷歌眼镜，三星Galaxy Gear等可穿戴设备明星都采用了ARM的A8/A9核心，ARM阵营的SOC解决方案已经在类似领域推广多年，非常成熟，而在微控制器领域又有德州仪器的MSP 430等久经市场考验的芯片在虎视眈眈。
　　凭借Intel的技术实力，将来推出一款在性能功耗等技术指标上更加优越的处理器并非难事，但是Intel还需说服已经习惯其他芯片的开发者重新迁移回到自己的阵营中，重新适应新芯片的开发库和工具，这项技术攻关以外的软任务也同样非常重要，若是开发者们不愿意接受新的芯片，Intel的努力将无济于事。因此Intel在抛弃嵌入式处理器及微控制器之后又重新回到这一市场，其前途还未可知。
        对Intel来说，另一影响来自于盈利模式的冲击。长久以来Intel都习惯较大规模，较大利润率的芯片，以此支撑自己庞大的工厂体系。但是可穿戴设备中的芯片不可能再像以前那样售价高昂，Intel需要对此作出调整。Intel在移动市场的行动缓慢，为此错过了智能手机以及平板电脑的爆发性增长期，现在需要提前布局可穿戴设备的市场，新CEO科再奇对此应该十分清楚。我们看到Intel在推出夸克的时候也一反常态，宣布开放授权，这意味着使用夸克核心的厂商将能够在其他工厂进行制造，这可以看做是对ARM无工厂生态系统的一次挑战。庞大的Intel在这一市场中能否再度上演“大象也能跳舞”的好戏，我们拭目以待。

春天的云

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