Linee di sviluppo delle schede video. Negli anni Novanta 3DLabs aveva in mano una buona fetta del mercato delle schede video, occupandosi in particolare dello sviluppo e realizzazione di processori e schede video 3D destinate all’ambito della grafica OpenGL professionale. Wildcat e Oxygen erano i nomi di due importanti famiglie di schede prodotte da 3DLabs che avevano riscosso grande successo. La svolta avvenne nel 2002 con l’acquisizione della 3DLabs da parte di Creative Labs, che portò la prima a uscire ufficialmente dal settore delle schede video professionali, per concentrarsi sullo sviluppo di chip destinati al segmento multimediale. Verso la fine dello stesso anno, inoltre, fu decretato lo spinoff da Creative: 3DLabs andava così a costituire una realtà con una propria identità, pur continuando a restare sotto il controllo di Creative. Fu in questo momento che 3DLabs presentò un nuovo chip multimediale, il DMS-02, destinato all’impiego con lettori multimediali portatili, cellulari e smartphone e sistemi di navigazione satellitare. Da allora è iniziato un periodo di lavoro in sordina, per realizzare un progetto ambizioso. All’edizione 2009 del Consumer Electronics Show di Las Vegas che Creative Technology LTD ha annunciato, infatti, la formazione di ZiiLABS che è frutto dell’unione di 3DLabs e del Personal Digital Entertainment Group di Creative, la più grossa divisione business del colosso di Singapore. ZiiLABS e Creative presentano così il processore integrato ZMS-05 e la piattaforma Zii, due soluzioni che aprono la strada all’era dello Stemcell Computing.
StemCell Computing. Il termine inglese “stemcell” significa “cellula staminale”: non si tratta di strane interferenze uomo-macchina, ma più semplicemente di un’evoluzione tecnologica che ha tratto ispirazione dalla natura, per sviluppare Zii. Esso pone infatti le proprie fondamenta sull’idea di elementi neutri, come le cellule staminali nell’uomo, che sono prive di specializzazione, ma assumono particolari funzioni nel corso della loro esistenza. Così Zii si concretizza nel System-on-Chip ZMS-05 Media Rich Application Processor. L’elemento fondamentale dell’architettura di ZMS-05 è rappresentato da un array di unità computazionali general purpose e programmabili, denominate PE – Processing Elements, che possono istantaneamente “organizzarsi” per assolvere specifiche funzioni, emulando di fatto il comportamento delle cellule staminali.
Architettura. ZMS-05 è un System-on-Chip, ossia un circuito integrato che, nello spazio occupato da un chip, accorpa tutti gli elementi propri di un vero sistema (nuclei di elaborazione, controller destinati alla memoria, alle periferiche di I/O ecc.). Costituito di due core ARM-926, processori RISC a 32-bit, i quali si accompagnano a 24 Processing Elements e a una serie di controller per le operazioni di I/O come periferiche esterne, memoria e video, presenta anche un sintonizzatore TV integrato. I due core dispongono di una memoria cache di 32KB (destinati alle istruzioni) e 16 KB per i dati; ciascun core è in grado di operare a frequenze indipendenti. Importante sottolineare la presenza della tecnologia Jazelle, sviluppata da ARM, una soluzione hardware/software che consente di ottimizzare e velocizzare l’esecuzione di codice Java grazie alla presenza di apposite estensioni architetturali presenti nei core ARM.
L’interfaccia memoria di ZMS-05 è in grado di supportare soluzioni SDR, DDR e DDR2, alla frequenza di 166 o 266MHz e mette a disposizione la possibilità di sfruttare fino ad 1GB di spazio di indirizzamento. Per ciò che concerne l’array di Processing Elements, esso è costituito da 24 unità di tipo SIMD (Single Instruction Multiple Data), organizzate in tre cluster da otto unità ciascuno. Ogni cluster è in grado di eseguire codice sia in modo simultaneo, sia in modo indipendente. Secondo le informazioni disponibili, l’array di Processing Elements è in grado di riprogrammarsi autonomamente in tempo reale, per rispondere alle esigenze dell’applicazione al momento in esecuzione. Esso è inoltre appositamente ottimizzato per sgravare la CPU – in questo caso i due core ARM – da processi multimediali. In questo modo i Processing Elements sono completamente programmabili e permettono di assolvere ad uno svariato numero di impieghi.
Sul versante della gestione energetica la soluzione ZMS-05 è contraddistinta dalla presenza di tre differenti domini per la tensione operativa, dispone di un sistema di regolazione dinamico della frequenza e della tensione ed è suddiviso in 16 regioni indipendenti che possono essere disattivate a seconda della necessità di autonomia. A titolo di riferimento ZiiLabs indica un consumo al di sotto dei 300mW per operazioni di riproduzione video 720p H.264 a 30fps, audio AAC a 96KHz e bitrate 5mbps. A seconda delle esigenze energetiche, Zii può attivare e disattivare i PE per incrementare l’autonomia operativa del dispositivo o al contrario fornire il massimo livello di prestazione.
Dal momento che l’impiego d’elezione del SoC ZMS-05 sarà l’implementazione all’interno di dispositivi portatili multimediali, siano essi telefoni cellulari, soluzioni per l’intrattenimento o navigatori satellitari evoluti, è imprescindibile la presenza di un controller per la gestione di schede di memoria.
Prodotti commerciali basati su piattaforma Zii. Creative e ZiiLabs hanno annunciato poi la disponibilità di piattaforme di sviluppo basate su Zii. In particolare Creative ha creato una piattaforma che prevede, oltre al SoC ZMS-05, una dotazione 128MB di memoria DDR e di 32MB di memoria flash NOR, quest’ultima destinata al sistema operativo. Vi è poi una scheda che comprende le connessioni di I/O, dove troviamo 4GB di memoria flash, un touchscreen da 4,3 pollici con risoluzione di 800×480 pixel, un connettore HDMI in grado di gestire connessioni fino a 1080p, una porta ethernet, un modulo WiFi 802.11b/g, slot SD per l’espansione della memoria e interfaccia IDE per il collegamento di periferiche di storage. Tra i partner che hanno iniziato a collaborare allo sviluppo di prodotti commerciali basati sulla piattaforma Zii troviamo MSI, che intende realizzare un riproduttore multimediale portatile. Di altra levatura sono le mire della tedesca F&S Elektronik Systeme GmbH, che vede in Zii una interessante soluzione per la costruzione di apparecchiature medicali. Medianet utilizzerà Zii per approntare sistemi per la videocomunicazione e per piattaforme IPTV, mentre invece ASTAK progetta già una soluzione da collegare a televisori HDTV.
I possibili impieghi di Zii, tuttavia, possono andare ben oltre la realizzazione di dispositivi compatti e portatili. Creative, infatti, non ha fatto mistero circa la possibilità di interconnettere tra loro più piattaforme Zii, in modo tale da dare vita ad un vero e proprio cluster di calcolo occupando uno spazio inferiore di diversi ordini di grandezza rispetto alle superfici normalmente necessarie per l’installazione dei supercomputer.
