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打开嵌入式软硬体黑盒子:Android开放产业新契机
工研院系统晶片科技中心副主任吴安宇:

【作者: 鍾榮峯】2009年09月04日 星期五

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  • 问:首先是否请附主任比较Android应用框架(Application Framework)和以往的作业平台之间,在架构上的主要差异为何?





吴安宇(以下简称吴):以前的Linux只定义到OS而已,上面的AP、libraries都没有强制定义,就好像一座里面没有精细规划以致杂草丛生的温室一般。而一般消费者常用的作业软体(如Windows系统),更像是密不透风的黑盒子,虽然让系统业者无须烦恼软体程式品质,但也让硬体元件供应商只能依附在周围设计被动的驱动程式连结,而且应用软体业者的创意和变化往往也因此受到局限。



Google就像一位有心的园丁,联合开放手机联盟(OHA, Open Handset Alliance)的有志者整顿打扫杂草丛生的温室,清楚规划温室内软体层的道路和区块,重振开放原始码(Open Source)的精神和内容。 Google同时并打开作业软体这个黑盒子,使其重见天日,让更多嵌入式系统与应用软体业者参与其中,耕耘这块开放的新园地。



《图一  工研院系统晶片科技中心副主任吴安宇》



  • 问:那么Android应用框架在内容上如何展现开放的平台特色?又如何兼顾有秩序的软体层次,让软体业者有所依循?





吴:Android应用框架以堆叠方式定义系统架构,在各元件与层之间订出标准界面。每个软体层次(layer)都清楚定义,各层次内部的秩序架构也有协定能有所依循。 Android系统可以像积木堆叠一般,不同应用产品可以依功能需要增减不同的软硬体元件整合成不同产品。只要在各层遵循具代表性且清楚定义的协定内容,Android框架内各软体层,就可以开放给有兴趣的第三方软体程式业者,提供多元可抽换的模组化设计空间,开发类似韧体和介面软体、得以连络Android各层次的软体程式内容,展现各种应用软体和多媒体设计的效能。 Android应用框架可视为发挥以往PC时代开放架构的继承者。



我们可以举Android应用框架内的Libraries软体层为例。 Google在千变万化的Libraries层次,藉由OHA的成员PacketVideo提供名为OpenCORE的子系统,提供手机多媒体软体的原始码和IP授权,以此作为基础协定,并提供数种相当有弹性的介面,从中建立多媒体libraries的秩序架构。如此多媒体软体设计业者依循协定提供基础软体产品外,也有空间可提供更高阶客制化的软体设计给系统厂商。




  • 问:您认为台湾电子产业软硬体厂商为何应积极进入Android平台应用?您认为Android平台对于台湾电子产业来说有何助益?





吴:现今绝大多数作业系统大厂已经帮系统业者先将软体弄好,消费者要付出软体服务费便可使用。但另一方面,这种像黑盒子一般的作业软体架构,硬体元件供应商只需注意驱动程式能否连结作业架构即可,台湾软硬体业者因此陷入被动的产业框架。 Android所代表开放和免授权费的内容,对于台湾软硬体厂商来说,可说是一个调整研发体质的契机。而Android其实可说是产业应用性质浓厚的软体框架,台湾软硬体厂商可准备去维持一组专业又有效率的团队,支援Android平台各种多采多姿的应用,藉由开放的Andr​​oid平台打造作业软体平台核心架构,突破以往单一作业系统软体大厂全包软体服务内容、因而台湾软硬体受其制约的窠臼。



像是Android应用框架为基础的嵌入式系统,便可提供国产CPU晶片厂商另一个发挥实力的契机。例如国产CPU厂商可透过Android嵌入式架构,开创有别于PC领域X86 inside的新路。不同硬体元件或是模组厂商,可透过定义清楚的标准介面,直接就Android软体进行开发,再以模组的方式整合在Android系统,创造多样化的嵌入式产品。这就像PC时代的发展轨迹一般,适合台湾厂商顺势切入。




  • 问:我们知道工研院已经开发首颗能支援Android应用框架的高画质多媒体系统单晶片,目前具体研究成果大要为何?其设计内容和优势为何?





吴:工研院晶片中心设计完成的PAC(Parallel Architecture Core)DSP,其实是以一套数位讯号处理器解决方案为基础,可执行五道指令的超长指令数位讯号处理器核心(5-way VLIW DSP),旨在提供一个可程式化的多媒体应用平台。我们希望以商业IP授权技转模式,进一步支援业界开发双核心系统和Android应用框架。



藉由两颗PACDSP设计,核心运作效能可以提升1.6倍,再结合ARM9处理器,我们便可推出三核心的PAC Duo SoC(ARM9 + PAC DSP x2)解决方案架构。另外我们也考量到处理器的系统运作效能,透过提升资料搬移的效率与编解码程式的平行化,按照资料相依性进行最佳化的排程处理。我们搭配可有效处理资料汇流的ESL(Electronic System Level)系统分析程式设计,能够提升资料排程效能达20%以上。



目前晶片中心已经将PACDSP移植到Android平台里,进行H.264解码工作。有了PACDSP加速的Andr​​oid平台,影音播放可更加流畅。接下来我们也会着手进行PACDSP H.264 encoder以及PACDSP AAC encoder的移植工作。现在Android的应用都可以在PAC Duo SoC上展示,可以这么说,PAC Duo SoC解决方案已周全考量并可支援Android系统软体功能的设计要求。




  • 问:您对于Android平台在各种可携式装置(智慧型手机、Netbook、MID、PND等)的应用发展趋势有何看法?





吴:Android系统移植到不同平台的能力已经逐渐完备,正进一步掌握多媒体处理、2D/3D加速、通讯模组、触控输入等关键模组的开发与软硬体整合技术。 Android应用在高阶智慧型手机领域,应该只是开始而已,还可延伸到MID、PND、甚至是各种行动联网装置层面。目前云端运算结合Android介面的发展架构值得继续注意,又如人机介面和导航定位等应用,都是Android可以延伸尽情发挥的领域。



扩大Android框架在行动装置领域的应用影响力,也可提高消费者进一步藉由各类行动装置接取上网使用Google服务的机会。这对Google来说,正是切入以往较为陌生之行动装置领域的契机。Android对Google来说,其实是被定位成一个很重要的配角,Android就像是个疏通渠道,利用Mobile device的方便性协助疏通使用Google各类服务繁琐庞杂的资料汇流,经Google的伺服器加以整理储存后,把资料库中累积庞大的资料加以分析转化为线上广告营利的巨大推动力,便是Google积极推广Android平台开放应用设计的关键所在。




  • 问:您认为台湾软硬体厂商能够如何藉由Android应用框架所提供的秩序架构,扭转目前台湾电子产业依循全球品牌大厂代工的既有局限?目前台湾系统厂商似乎还是把Android平台视为另一种有别于其他手机作业系统的选项,而忽略了Android框架在象征和实质上所代表的变革契机。您认为台湾的产官学研各部门可以怎么做?





吴:Android的确是能够提供目前台湾电子产业供应链重新洗牌的机会。全球的软硬体厂商只要拥有独特与创新的技术,都有机会透过Android系统展现技术能力,并开创新的市场区隔。台湾电子产业应该试着去超越软硬体包在一起代工的既有观念与经验。以往PC发展的历史经验告诉我们,平台开放、介面协定清楚定义后,整个产业链便全面扩张成长起来,到那时商业模式其实是顺势而为的结果。



对于台湾软硬体厂商来说,Android的商业模式究竟为何?我们也正在深思这个问题,这可能需要业界的FAE团队进一步分析市场趋势方能逐渐成形。不过目前的课题是,现在Android程式码资料库已从50多万行发展到超过数百万行,这时是不是需要一个专属的团队和组织,负责整理并维护Android各个软体层程式码多元应用的品质,值得深入考虑。这个团队除了协助厂商进行细部程式码校正之外,并且​​要持续地「打开黑盒子」,开放Android框架给外部厂商在不同应用领域内发挥。工研院应该可以扮演这样的枢纽角色,在技术成熟度、专业团队实力、经营属性等层面上,工研院都能相当适切地为有心参与设计Android应用框架的软硬体业者,先行解决80 ~90%的设计负担,而业者可藉由类似软体服务费的付费机制,让工研院相关团队得以持续运作,维系Android应用框架开放免授权费的精神和内容。



(整理\钟荣峰、摄影\陈俊毅)



吴安宇小档案



  • 现职:工研院系统晶片中心副主任/国立台湾大学电机系/电子所教授



  • 经历:1987年台大电机系毕业,1992年和1995年分别在美国马里兰大学获得电机工程硕博士学位。毕业后曾加入AT&T Bell实验室担任Member of Technical Staff(MTS),并参与ADSL通讯IC研发计画。 1996年任职中央电机系,2000年加入台大电机系与电子所迄今。



  • 目前借调担任工研院系统晶片中心副主任,协助规划及推动PAC DSP处理器、Android嵌入式系统与多核心技术。



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