Чому відкрите обладнання так рідко? [зачинено]

Я намагаюся зрозуміти, чому відкрити апаратне забезпечення набагато складніше, ніж програмне забезпечення. Я спробував оглянутись в Інтернеті, і я не міг знайти як задовільне пояснення.

Я розумію, що апаратне забезпечення настільки простіше зберігати фірмові і настільки важче (неможливо) реверсувати інженер (у випадку ІС, а не друкованих плат), але чому б це стримувало відкриті апаратні ініціативи?

Це вартість виготовлення? Це відсутність спільних знань про дизайн обладнання? Чи пов’язана ця складність?

З появою FPGA, що спрощує розробку апаратних засобів (хоча вони і самі є власником), я би сподівався, що відкрите обладнання буде зніматися набагато швидше, ніж було.

Вибачте, якщо це неправильне місце для запитання, але це мене бентежить вже близько року, і змусило мене побажати, щоб я взяв комп'ютерні науки замість комп’ютерної інженерії.

Кожен може редагувати вихідний код вдома, дуже мало людей мають завод виготовлення мікросхем, щоб вибити пару спеціальних чіпів. Байти вільно створювати та розповсюджувати, матеріали - ні.

Існує також проблема в тому, що вихідний код є портативним, і хоча CAD-файли тощо подібні до переносних, є набагато більше накладних витрат та помилок та витрат на налаштування витрат матеріалів.

3D-друк перетинає деякі межі, можливо, трохи зусиль могло б зробити те саме для (набагато старшої) технології обробки, як деталей, так і друкованих плат.

Відредаговано, щоб додати: перечитавши питання та, можливо, наміри питання, що стосується FPGA, я б сказав, що в даний час вони для багатьох досі трохи темного мистецтва, і просто не на радарі більшості людей. Шлагбаум для входу є досить високим, що стосується зусиль, розуміння та інструментів.

Відкрити апаратне забезпечення насправді не важко. Такі компанії як Sparkfun, Adafruit та Arduino роблять загальнодоступними схеми та програмне забезпечення. Не будемо також забувати спільноту виробників там, яка робить великий внесок у відкрите обладнання. Є також Асоціація обладнання з відкритим кодом (але ви, напевно, це вже знали!).

Здається, що програмне забезпечення з відкритим кодом трохи видніше, ніж відкрите обладнання, але відкрите обладнання там - і це велике. Просто витратьте 2 хвилини на Instructables, і ви побачите. Відсутність спільних знань, безумовно, не є проблемою.

Однак, мабуть, ви, мабуть, не побачите багато безкоштовного (як на волі) verilog або VHDL-коду, але вони там. Схоже, мікроконтролери, а не FPGA, насправді розкрили відкриту спільноту обладнання та виробника.

Я бачу, що ви пояснили кілька речей у коментарях щодо відкритого обладнання в справжньому сенсі цього слова, де люди могли робити власний дизайн та виготовлення з нуля, на відміну від публікації дизайнів, заснованих на власних частинах.

Це значною мірою зводиться до виробничих витрат та складності. Беручи до прикладу ваш OpenRISC, на даний момент приходять до уваги три основні варіанти, ці витрати є дуже важливими, але свідчать про речі, вироблені в сотні до тисяч одиниць, а не мільйони:

• Використовуйте власну платформу ARM замість цього і купуйте фішки у скажімо Atmel або 20+ інших виробників. Витрати кажуть, що 5 доларів за частину, чіпи добре задокументовані та підтверджені, а витрати на налаштування / час проведення практично не досягають. Вони не потребують особливої ​​схеми підтримки, і багато хто постачається в упаковках або на дешевих прототипних платах, які легко можна припаяти вручну.

• Візьміть процесор OpenRISC, додайте підтримку периферійних пристроїв і завантажте на FPGA. Однозначно досяжний проект "вдома" / відкритий апаратний проект, а також не багато витрат на налаштування. Однак FPGA все ще є власником, як ви вказали, і швидше за все, ви можете отримати $ 20 за частину, включаючи схему підтримки, не кажучи вже про багато пакетів, набагато складніше припаювати.

• Візьміть процесор OpenRISC, додайте підтримку периферійних пристроїв і отримайте ASIC, зроблений на ваш вибір файлу, ви навіть можете придбати власні засоби. Виробництво ASIC, виготовлене на існуючому заводі виготовлення, зіткнеться зі знаком типу сотень тисяч, придбання власних потужностей для виробництва буде в порядку сотень мільйонів.

Ще одна річ, яку слід пам’ятати, - це те, що в той час як FPGA спрощує щось у деяких проектах, вони дійсно охоплюють лише цифровий домен. Більшість реальних конструкцій вимагають безлічі аналогових схем підтримки, щоб виконати остаточну функцію, тому FPGA може бути не стільки універсальним рішенням, скільки ви вважаєте.

"Свобода перерозподілу копій" та "свобода модифікувати" аспекти вільного програмного забезпечення насправді не належать до апаратних засобів. Існують робота та вартість, пов’язані з копіюванням дошки та багато іншого, пов’язані з копіюванням ASIC (модифікованим чи іншим способом). Просто у найближчому майбутньому це не буде в межах досяжності середнього користувача.

Ще один фактор - швидке застарівання. Деякому відкритому програмному забезпеченню UNIX тридцять років; ГКК - близько 25 років. Як правило, відкрите обладнання має коротший час, перш ніж воно стане жахливо застарілим. Особливо це стосується всіх речей, які люди хочуть відкрити: процесори, графічне обладнання, бездротові інтерфейси.

(У вас може бути відкрита заміна, наприклад, на 555 або LM741, що було б більш вічним, але який би сенс? Як вони істотно відрізняються від нинішніх?)

Звичайно, існує розробка обладнання для "громади", але це залежить від наявності стабільної, розумної * спільноти, яка може погодитися з тим, що вона хоче, і готова платити. Знову ж, вимагає багато роботи.

* (Використання напівзакритого мікросхеми Broadcom у Raspberry Pi привернуло невелику, але дуже вокально розлючену групу скаржників. Я думаю, що така річ відштовхує розумних людей від того проекту, який був би необхідний для створення дизайну Open ASIC . Заміна може бути здійснена приблизно на $ 5 млн. І рік роботи, якщо не трапляються катастрофічні патентні перешкоди. Вам доведеться втратити обтяжене патентом апаратне декодування відео та опрацювати ліцензію набору інструкцій від ARM.)

Ланцюг інструментів набагато менш доступний людині на вулиці. Усі та їх дядьки можуть отримати компілятор, базу даних, ..., але осцилоскоп, генератор функцій, живлення на лавці, бібліотека деталей та важко виграні навички їх використання просто означають, що буде на замовлення величин менше гравців у відкритій апаратній грі.

Я повністю погоджуюся з оцінкою "порядку величини", наскільки просто та доступно відкрите програмне забезпечення порівняно з відкритим обладнанням. Це зводиться до "бітів" проти "атомів".Витрати та проблеми, пов’язані з роботою над проектом відкритого програмного забезпечення, надзвичайно низькі, а інструменти та інфраструктура (Інтернет, github та ваш ПК) були оплачені перед тим, як розпочати проект відкритого програмного забезпечення, тому додаткові витрати - це ваш час.

Відкрите обладнання вимагає, щоб ви отримали "атоми" просто для того, щоб розпочати проект і як зазначено в попередньому дописі:

• Використання стандартного продукту компанії - це найменша вартість (від 5 до 100 доларів) *
• Реалізація FPGA - вища вартість (від 20 до 2000 доларів)
• Ваш власний ASIC (від 200 000 до 2 000 000 доларів)
• Свій власний файл для виготовлення деталей (від 500 000 000 до 2 доларів)

'* Ці витрати включають витрати на розробку, а також витрати на чіп

Тепер, апаратне переміщення відкритого змішаного сигналу не має переваги згаданого вище варіанту, подібного до FPGA, з більш розумними витратами на розробку та витратами на пристрої.

Компанії [так, моя компанія є однією з них] працюють над тим, щоб налаштувати змішані рішення сигналу, які принесуть FPGA-подібну бізнес-модель до аналогового та змішаного сигналу. Іноді відкрите обладнання в налаштованому мікросхемі змішаного сигналу може піддаватися відкриванню апаратних проектів більше, ніж це роблять проекти на рівні PCB сьогодні.

Так, я кажу, що настроюваний дизайн мікросхеми міг бути простішим, ніж дизайн ПК.

Налаштований мікросхем повинен містити перевірений кремнієм IP, який міг би бути пов'язаний із змінами шару одномаскової за допомогою автоматизованих інструментів проектування, подібних до місця FPGA та місця маршруту та потоку конфігурації. І конструкції зі змішаним сигналом не стають застарілими так швидко, як цифрові конструкції, тому що аналогові схеми не повинні переслідувати низький рівень, як цифровий дизайн Мура.

Можливість працювати з розподіленою командою над вмістом настроюваного чіпа, можливо, може принести відкриті програмні концепції та переваги для відкритого дизайну обладнання.

Ми вважаємо, що наступні атрибути допоможуть зробити відкрите обладнання більш популярним:

• Стандартизований апаратний чіп із змішаним сигналом
• Характеризовані та задокументовані блоки IP
• Доступні інструменти дизайну високого рівня, які абстрактні деталі дизайну чіпів на замовлення
• Автоматизована компіляція конструкцій високого рівня для налаштованих пристроїв
• Створіть інструменти обміну, які підтримують розподілені команди