Systemy embedded w 2024 roku: Najważniejsze trendy i prognozy

Opublikowane: 2024-01-18
Autor: Piotr Strzałkowski

Kolejny raz mam ogromną przyjemność podzielić się z Wami podsumowaniem roku w branży embedded i prognozą trendów branżowych, tym razem na 2024. Czy zeszłoroczne przewidywania się sprawdziły? Jeśli jesteście ciekawi, przeczytajcie wpis sprzed roku: Systemy wbudowane w 2023 roku

AI w embedded

Zacznijmy od tematu, który poruszył rzeszę (o ile nie wszystkich!) deweloperów, czyli sztuczna inteligencja. Na chwilkę odłóżmy na bok dyskusję, czy Artificial Intelligence zastąpi programistów i skupmy się na samej technologii. Takie giganty jak Nvidia, Qualcomm czy OpenAI są w czołówce firm inwestujących i rozwijających tę technologię, a dowodem jej wręcz szalonego rozwoju w 2023 jest choćby seria platform Jetson Orin firmy Nvidia. Najmocniejszy przedstawiciel tej rodziny dysponuje mocą obliczeniową 275 TOPS i deklarowanym poborem mocy do 40W, co umożliwia nam przetwarzanie obrazów o rozdzielności do 8K i 30fps. Jeśli potrzeba bardziej wbudowanego rozwiązania z mniejszym poborem prądu, na przykład do 15W, to Jetson Orin Nano z mocną obliczeniową 40 TOPS powinien być idealny. 

 

Specjalizujemy się w systemach safety-critical. Sprawdź nasze usługi i realizacje z zakresu embedded

 

Ktoś może zapytać, jak dużą różnicę w rozwoju można zauważyć między Jetson Orin Nano i Jetson Nano, czyli platformami o podobnym przeznaczeniu.   Otóż w meandrach Internetu można odnaleźć wyniki rzędu 5,4 razy lepsze na korzyść nowej platformy dla obliczeń zmiennoprzecinkowych używanych w AI lub 80 razy lepsze dla obliczeń stałoprzecinkowych ograniczonych do 8 bitów, co na pierwszy rzut oka jest niebagatelną różnicą. 

Inną ciekawostką jest efektywne wykorzystanie AI podczas developmentu systemów embedded. W artykułach Jacoba Beningo: Unveiling the ultimate 5 AI tools for embedded software developers i  i 3 epic ways AI and ChatGPT are transforming embedded można odnaleźć bardzo ciekawe i cenne wskazówki, jak zastosować AI, żeby zoptymalizować pracę nad projektami embedded. Autor widzi ogromny potencjał w wykorzystaniu asystenta AI w takich elementach jak podpowiedzi podczas debuggowania i developmentu, pomoc przy powtarzalnych lub nudnych elementach kodowania czy poszukiwania informacji w dokumentacji technicznej. Ta symbioza wydaje się bardzo ciekawa i może wpłynąć pozytywnie na efektywność programistów embedded.

Bezpieczeństwo w systemach wbudowanych

Ten rok w branży samochodowej minął  pod hasłem regulacji R155 i ISO 21434 oraz zbliżającego się wielkimi krokami terminu wdrożenia tak zwanego CSMS, czyli Cyber Security Management System. Nie da się ukryć, że producenci pojazdów i ich podwykonawcy mają pełne ręce roboty, a gremium odpowiedzialne za stworzenie normy ISO 21434 już zapowiada jej aktualizację.
Podczas adaptacji standardu, w których również miałem przyjemność brać udział, dało się dostrzec, że nie uwzględnia się dojrzałości organizacji w wymaganych przez normę procesach cyber security, co ma duże znaczenie dla jakości i tempa wprowadzanych zmian.

Urządzenia IoT nadal są na świeczniku, zarówno hakerów i osób zarządzających przedsiębiorstwami. Aby pomóc tej części przemysłu, NIST w 2019 rozpoczął konkurs na najlepszą rodzinę algorytmów szyfrujących dla małych urządzeń embedded, takich jak IoT (do tak zwanej lekkiej kryptografii). W 2023 został wytypowany zwycięzca – nowy standard proponowany przez NIST będzie się opierał na rodzinie algorytmów o nazwie Ascon. Zainteresowanych tematem odsyłam do obszerniejszego opracowania.

Trendy w hardware

Rynek półprzewodników możemy opisać jednym zdaniem – powoli zmierzamy ku dobremu. Szczególnie jeśli chodzi o dostępność, bo w przypadku cen już tak kolorowo nie jest – one nieubłaganie rosną. 

Niektóre komponenty są już dostępne od ręki, ale w pewnych przypadkach nadal  trzeba ustawiać się w kolejkę. Producenci krzemu przebąkują o kolejnych podwyżkach w 2024, argumentując je rosnącymi kosztami produkcji. W tle głównych wątków jest jeszcze dywersyfikacja produkcji. – Rozpatruje się kolejne miejsca jako nowe lokalizacje hubów produkcji i rozwoju półprzewodników, a w tym wyścigu prym wiodą Indie.  

Jak tam Zephyr?

Jak poświadczają repozytoria i newsy – znakomicie.  Dołączają nowi sponsorzy i kontrybutorzy, rośnie portfolio wspieranych platform  (dla wersji 3.5 zostało powiększone o 45), wzrasta też  liczba driverów i gotowych rozwiązań, a uwierzcie mi, niełatwą sztuką jest wylądowanie ze  swoim rozwiązaniem na głównej gałęzi.  Kod, który tam trafia, podlega naprawdę bezlitosnym restrykcjom. 

Najnowsza wersja dostała też możliwość bezpośredniej integracji z darmowym narzędziem do analizy statycznej kodu CodeChecker. Dodano nowy natywny symulator, dynamiczne moduły i wiele innych funkcjonalności, a o szczegółach możecie przeczytać tutaj.

W mojej opinii Zephyr wysuwa się na prowadzenie  w swojej dziedzinie i powoli staje się standardem,  jak Linux na platformach z większym potencjałem obliczeniowym.

Jak potoczyły się losy języka Rust?

Rust nadal dzielnie walczy. Fundacja RUST-a ciągle rozrasta się o nowych członków, takich jak firmy JetBrains, OpenSFF, HighTec czy Turbofish. Rok 2023 został poświęcony na umacnianie pozycji Rusta na platformie Linux.
Ciekawostką jest, że w bieżącym roku dystrybucja Ubuntu została wzbogacona o toolchain RUST oraz wszelkie wymagania kernela wspomagające programowanie i testowanie modułów (out-of-tree kernel modules) związanych z jadrem Linuxa. Powoli mówi się, że Rust jest już na tyle dojrzały, że można traktować go na równi z językiem C, a tym samym używać do dewelopmentu wybranych elementów kernela. Dodatkowym potwierdzeniem dojrzałości Rusta może być dodanie go w marcu bieżącego roku do listy języków „Safer Languages” przez NIST. Mimo tej glorii i chwały, pracy jest jeszcze co niemiara, szczególnie jeśli poświęcimy czas na zgłębienie opinii na blogach i forach poświęconych Rustowi.  Niewątpliwie dobrą wiadomością, szczególnie dla deweloperów, jest pogłoska, że w pierwszej połowie 2024 mają pojawić się konkretne informacje w temacie programów certyfikacji i szkoleń prowadzonych przez Rust Foundation.

Jakość kodu

Rok 2023 to też moment pojawienia się aktualizacji standardów MISRA C i C++ czy też frameworka ASPICE4.0. Odświeżona po 11 latach wersja MISRA C dodaje nam dużo nowych zasad i dyrektyw, które pokrywają wersje języka C90, C99, C11 i C18. Na standard MISRA C++23 musieliśmy czekać dużo dłużej, ponieważ jego ostatnia wersja została pokazana w 2008 roku. Zaktualizowane wydanie pokrywa wersje języka C++ do 17 i jest kierowana do deweloperów systemów safety-critical. Tak jak w przypadku MISRA C tu też dodano nowe reguły i dyrektywy, a branżowi fachowcy wskazują na pewną spójność ze standardem C++ Autosar. ASPICE 4.0 nie jest jedynie kosmetyką w stosunku do wersji 3.1, co gwarantują 3 główne zmiany. Pierwsza to nowe modele procesów, które na przykład uwzględniają uczenie maszynowe w projektach samochodowych czy proces developmentu urządzeń mechatronicznych. Następna to ewolucja zasad dla strategii. Zmiana trzecia to nowe schematy nauczania i szkoleń w ramach ASPICE.

Ciekawostka na koniec i podsumowanie

Nie mógłbym nie wspomnieć o jeszcze jednym zagadnieniu, które nie do końca pasuje do wcześniejszych obszarów. Miłośnicy mikrokomputera RPi już mogą się cieszyć jego najnowszą odsłoną, czyli RPi5. Nowa platforma, według producenta, jest niesamowicie zoptymalizowana i posiada lepsze parametry, jak mocniejszy procesor, nowszą generację GPU, dodatkowe złącze MIPI czy PCI.   

Podsumowując, rok 2023 był bardzo dynamiczny, zwłaszcza pod kątem rozwoju AI i tematów związanych z cybersecurity. Jako przeciwwaga, w branży półprzewodników nastąpiło częściowe uspokojenie. Co przyniesie nam 2024? Na pewno zaskoczy nas rozwój AI, miejmy nadzieję, że tylko pozytywnie. Półprzewodniki raczej będą utrzymywać swój kurs na stabilizację, jednak nie ma co się oszukiwać – podwyżki nas nie ominą, co wpłynie na rentowność pewnych produktów i projektów. Nowe języki (czy też framworki) mają się dobrze i w ich przypadku raczej spodziewałbym się stabilnej ekspansji.

Rok 2024 to czas wielu zmian politycznych, szczególnie w krajach ważnych dla naszej branży (np. wybory w Tajwanie). Szykuje nam się bardzo ciekawy czas! Ja niezmiennie, z miłą chęcią, będę dla Was obserwował, co dzieje się na międzynarodowej scenie systemów wbudowanych i podrzucę Wam garść newsów oraz trendów technicznych.

Jeśli chcesz współpracować z zespołem deweloperskim, który trzyma rękę na pulsie, śledzi trendy, ale i z głową wdraża je do swoich rozwiązań, skontaktuj się z nami i umów na bezpłatną konsultację. Nasze doświadczenie w budowaniu rozwiązań IoT i systemów embedded było dużym wsparciem dla klientów z branży medycznej, motoryzacyjnej czy kolejowej. Dołącz do nich!

Oprogramowanie wbudowane, od którego zależy ludzkie życie

Autor: Piotr Strzałkowski,
Ekspert w dziedzinie embedded

Ekspert w dziedzinie embedded. W Solwicie od ponad 8 lat. Pracował przy wielu projektach dla klientów z różnych branż, ale najlepiej czuje się w systemach dla branży motoryzacyjnej. Ekspert w zakresie wdrażania rozwiązań cybersecurity w oprogramowaniu wbudowanym. Siła zespołu odpowiedzialnego za wdrażanie rozwiązań IoT.

SKONTAKTUJ SIĘ
Wypełnij
formularz.
Skontaktujemy się z Tobą,
żeby umówić rozmowę
w dogodnym dla Ciebie terminie.

Hidden
(wymagane)