Le rôle des SBC à base d'ARM par rapport aux SBC à base de X86 et les tendances du marché en 2023

Selon GPT4, en 2021, la taille du marché mondial des processeurs à base d'ARM était évaluée à environ $17,7 milliards, les appareils IoT représentant une part importante du marché.

Intel et d'autres appareils basés sur la technologie x86 dominent toujours le marché, mais la taille du marché correspondant était (bien sûr) beaucoup plus importante en 2021.

Rappelez-vous de ce qui a été fait à l'origine, ordinateurs centraux (comme le System/360 d'IBM) représentaient une part importante du marché. Actuellement, la taille du marché des x86 éclipse celle des ordinateurs centraux - mais il fut un temps où c'était l'inverse !

L'architecture x86 s'est imposée grâce à la combinaison unique d'IBM qui a choisi cette architecture particulière pour son PC IBM et de la domination du marché que Microsoft DOS (MS-DOS), puis Microsoft Windows, ont réussi à établir.

Historiquement, Windows a été porté sur d'autres processeurs. Microsoft a tenté à plusieurs reprises de proposer des versions qui fonctionneraient également sur l'architecture ARM, mais qui ne prendraient pas en charge (par le passé) les applications x86 héritées du passé. Il n'est pas surprenant que les clients attendent certaines choses de Windows, comme la possibilité d'exécuter Microsoft Word sur les ordinateurs correspondants.

Aujourd'hui, nous sommes à l'ère de l'informatique à carte unique. Le SBC le plus populaire de la planète est le Raspberry Pi, et il ne fonctionne pas (vraiment) sous Microsoft Windows, du moins la version compatible x86.

Microsoft a également essayé et a créé une version de Windows appelée Microsoft Windows IoT.

Il existe des ordinateurs monocartes qui fonctionnent sous Microsoft Windows, car ils sont basés sur x86 (par exemple le LattePanda), mais cela n'a pas beaucoup d'importance. C'est pourquoi le Raspberry Pi, qui est basé sur l'ARM, est le SBC le plus populaire !

Examinons les raisons de cette situation

Avantages / inconvénients de l'ARM par rapport au x86

Historiquement, x86 a été poussé agressivement par Intel - dont le modèle d'entreprise est (ou devrait-on dire était ?) basé sur leadership technologique.

En contrepartie, Intel pourrait exiger la tarification à la primedu moins pour les produits haut de gamme.

Avantages du x86

• des performances élevées (bien que cela commence à s'effriter)
• compatibilité totale avec Microsoft Windows

AMD, le second (qui a fait sa grande percée en tant que deuxième source pour les produits basés sur x86 parce que les militaires avaient besoin d'une deuxième source, si ma mémoire est bonne) a été positionné comme le choix le plus soucieux des coûts.

En fin de compte, les niveaux de performance atteints par la plate-forme x86 étaient nettement supérieurs à ceux requis par de nombreuses applications.

Le matériel spécialisé a pris en charge les fonctions de traitement qui étaient inefficaces à exécuter sur le processeur.

Par exemple, si nous considérons l'accélérateur matériel Coral AI (que nous distribuons), il fonctionnera plus rapidement, sera plus économe en énergie et aura une nomenclature totale inférieure en coopération avec un Raspberry Pi, par rapport à un système puissant basé sur x86 qui serait capable d'exécuter le même modèle de vision de réseau neuronal sur son processeur.

ARM est un éco-système beaucoup plus fragmenté, mais ARM est le donneur de licence de l'architecture, ce qui garantit une certaine interopérabilité.

ARM ne fabrique pas de puces (pour le marché de masse). Au lieu de cela, elle concède des licences à des entreprises comme Broadcom (qui a par exemple conçu le SoC du Raspberry Pi), ou Rockchip - qui est utilisé dans le RockPi, ou les SBC de Tinkerboard par exemple.

Un plus grand nombre de détenteurs de licences signifie une plus grande concurrence (alors qu'Intel se contente de tenir le marché en otage s'il veut obtenir les meilleures performances et la meilleure marque).

Par ailleurs, bon nombre de ces fabricants de puces ne sont pas vraiment des noms connus - pas aussi bien établis qu'Intel en tout cas. Je veux dire, quel consommateur final se soucie vraiment de savoir si son routeur est équipé d'une puce Broadcom ou d'une puce de l'un de ses concurrents ? À l'époque, c'était un coup marketing très intelligent de la part d'Intel (Intel inside), mais je m'égare.

En résumé, l'ARM offre les avantages suivants :

• coût moins élevé composants
• une utilisation très efficace de l'énergie
• peut être refroidi passivement dans de nombreuses applications (pas de ventilateur nécessaire) - possibilité de concevoir des modèles silencieux !
• les entreprises peuvent mélanger et assortir d'autres IP dans leurs SoC (par exemple, Rockchip utilise les GPU Mali - également par ARM, et Broadcom utilise le GPU VideoCore, qui a été conçu en interne) comme elles le souhaitent - à ma connaissance, il n'y a pas de licences x86 qui vous permettent de faire cela, donc vous obtenez essentiellement ce qui est offert par Intel, ARM, etc. - En fait, il n'y a pas de licence pour la propriété intellectuelle, vous devez acheter des puces réelles.
• Par conséquent, ces entreprises peuvent réellement cibler leur matériel pour des applications spécifiques (et obtenir de meilleures performances à un coût inférieur !)

Par exemple, sur les SBC, il y a souvent des codecs vidéo spécifiques réalisés sous forme de circuits matériels qui permettent de décoder les codecs vidéo les plus populaires (pour lire les vidéos de chats de YouTube).

L'ARM a progressé à un point tel que certaines des conceptions basées sur cette architecture sont intégrées dans des produits plus rapides que leurs homologues Intel/x86. Apple, par exemple, l'a démontré avec l'architecture M2. Elle s'inscrit parfaitement dans la conception commerciale d'Apple, qui est axée sur une intégration étroite du logiciel et du matériel sous-jacent.

C'est d'ailleurs la raison pour laquelle Apple a réussi à passer à ARM - ils contrôlent le système d'exploitation, le matériel et la conception du SoC - ils ont veillé à ce que leurs anciennes applications puissent toujours s'exécuter sur le nouveau matériel à des vitesses acceptables !

Microsoft n'est pas en mesure de le faire, car sa conception des affaires est différente. Elle dépend de nombreuses entreprises, par exemple ASUS, pour créer des PC. Elle permet à ces fabricants de PC de se faire concurrence, ce qui fait grimper le volume du marché, tout en garantissant l'interopérabilité de cette plateforme PC avec ses logiciels. Pour passer à ARM, ils devraient orchestrer une pléthore de ces fabricants, ET ils devraient construire une couche d'interopérabilité, pour fournir un support aux logiciels existants. Comme ils ne connaissent pas le processeur sur lequel ils finiront par s'exécuter, ils ne peuvent pas promettre au marché que l'ancien logiciel fonctionnera à des vitesses acceptables. (D'accord, c'est trop simple, mais il faudrait que les fabricants se rallient à une nouvelle stratégie de passage à l'ARM, etc.)

Marché cible des SBC par rapport aux PC de bureau / serveurs

Les ordinateurs monocartes sont fréquemment utilisés dans des applications industrielles (en tant que dispositifs matériels intégrés), par des passionnés ou des bricoleurs, ainsi que dans l'enseignement.

Les ordinateurs basés sur Microsoft Windows (et par extension, la plate-forme x86 qui est étroitement liée à ce système d'exploitation) sont utilisés dans les bureaux et ont été utilisés comme ordinateurs domestiques. Les gens sont des créatures d'habitudes, ils s'habituent à un système d'exploitation. Par exemple, je n'envisagerais pas d'utiliser Linux comme système de bureau principal (d'ailleurs, il y a tout simplement trop de choix !), car j'utilise Windows, et je me fie à certaines applications que je connais et que j'utilise depuis des années (par exemple, la suite Adobe).

Sur mon smartphone, cependant, j'ai un système basé sur Android. Le smartphone a été un redémarrage complet des écosystèmes, et le processeur ARM a pu jouer son grand avantage d'être très économe en énergie. Au début, les gens étaient d'accord avec des performances moindres dans un téléphone portable. Aujourd'hui, certains de ces smartphones sont plus puissants que les ordinateurs de bureau dont ils disposent. L'avantage du logiciel Windows n'a pas eu d'importance, car ces smartphones avaient de toute façon besoin d'applications entièrement nouvelles. Personne n'a conçu un ordinateur doté d'un GPS, par exemple. Ou avec des interfaces multitouch - les PC Windows utilisaient un système classique de clic et de pointage à la souris, et étaient pour la plupart stationnaires.

Vous voyez où je veux en venir ?

L'architecture PC/x86 de Windows a une certaine niche (même s'il s'agit d'une très grande entreprise), dans laquelle elle existe dans l'esprit des clients. Il s'agit pour applications de bureau (l'autre grand concurrent est Apple avec les MacBooks par exemple, et de plus en plus les Chromebooks). Il est utilisé dans le travail de bureau, par exemple pour traiter les commandes de Raspberry Pis que nous avons passées.

Il reste également pertinent pour les serveurs haut de gamme, bien que les conceptions basées sur l'architecture ARM aient également commencé à s'y implanter - en raison de l'efficacité énergétique et du coût, En fin de compte, l'ARM est également mieux adapté au centre de données.

Dans d'autres domaines, d'autres facteurs entrent en ligne de compte.

Les conceptions intégrées, par exemple les distributeurs automatiques de billets, ont toujours été construites sous Windows - vous avez peut-être remarqué ces écrans bleus sur les distributeurs automatiques de billets, ou les installations de signalisation numérique dans les villes.

Il n'est pas nécessaire d'utiliser Windows sur ces appareils. Linux est souvent un meilleur choix, plus facile à gérer et plus rentable. Il n'y a pas de frais de licence pour les installations Linux. Linux est connu pour être un système d'exploitation plus sûr. Enfin, Linux ne vous enferme pas dans la plate-forme x86 comme le fait Windows.

Sur ces appareils spécialisés, vos applications de bureau, telles que Word, Excel, etc. n'ont aucune importance. Ils sont souvent déployés avec des applications spécialisées pour afficher des vidéos, interagir avec le client ou vous indiquer à quel niveau vous vous trouvez (dans un ascenseur).

(note subsidiaire : pour indiquer à quel niveau vous vous trouvez dans l'ascenseur, même Linux est excessif. Un simple microcontrôleur fera l'affaire ! Surveillez cette zone pour des appareils encore plus simples qui ne fonctionnent plus avec un système d'exploitation complet)

Dans les dispositifs intégrés - et il s'agit d'un vaste domaine dans lequel les cartes de circuits intégrés sont vendues - le coût est important. Le rendement énergétique est important. L'efficacité énergétique est importante. Les modèles x86 ont besoin d'un meilleur refroidissement (en raison d'une efficacité énergétique moindre), ce qui signifie souvent qu'il faut ajouter un ventilateur, par exemple ...

Aujourd'hui, de nombreuses applications peuvent être facilement créées pour x86 ou ARM, par exemple en utilisant le cadre Qt ou les technologies web.

Une nouvelle génération d'ingénieurs a grandi en développant en node.js, JavaScript, et ils ne se soucient pas trop de l'architecture matérielle sous-jacente.

coût : Intégration de Windows

coût : ARM vs. x86, fragmentation du marché, concurrence, modèle de licence différent

RISC V