Mengapa perangkat keras terbuka sangat langka? [Tutup]

Saya mencoba memahami mengapa perangkat keras terbuka jauh lebih sulit didapat daripada perangkat lunak. Saya sudah mencoba mencari-cari online dan saya tidak dapat menemukan penjelasan yang memuaskan.

Saya mengerti bahwa perangkat keras jauh lebih mudah untuk tetap milik dan jauh lebih sulit (tidak mungkin) untuk merekayasa balik (dalam kasus IC, bukan PCB), tetapi mengapa itu menahan inisiatif perangkat keras terbuka?

Apakah ini biaya pembuatan? Apakah itu kurangnya pengetahuan bersama tentang desain perangkat keras? Apakah ini kompleksitas yang terlibat?

Dengan munculnya FPGA membuatnya sangat mudah untuk mendesain perangkat keras (meskipun mereka sendiri juga milik), saya berharap bahwa perangkat keras terbuka akan lepas landas pada tingkat yang jauh lebih cepat daripada sebelumnya.

Saya minta maaf jika ini adalah tempat yang salah untuk bertanya, tetapi ini telah membingungkan saya selama sekitar satu tahun sekarang dan telah membuat saya berharap saya telah mengambil Ilmu Komputer daripada Teknik Komputer.

Setiap orang dapat mengedit kode sumber di rumah, sangat sedikit orang yang memiliki pabrik fabrikasi chip untuk melumpuhkan beberapa chip khusus. Bytes bebas untuk dibuat dan didistribusikan, materi tidak.

Ada juga masalah bahwa kode sumber adalah portable, dan meskipun file CAD dll adalah semacam portable, ada lebih banyak overhead & kesalahan & biaya setup bahan terbuang.

Pencetakan 3D melintasi beberapa batasan, mungkin sedikit usaha dapat melakukan hal yang sama untuk teknologi (jauh lebih tua) dari permesinan, baik bagian & PCB.

Diedit untuk menambahkan: membaca kembali pertanyaan, dan mungkin maksud pertanyaan yang berkaitan dengan FPGA, saya akan mengatakan bahwa mereka saat ini masih sedikit seni yang gelap bagi banyak orang, dan hanya tidak di radar kebanyakan orang. Rintangan masuknya cukup tinggi, dalam hal upaya, pemahaman, dan alat.

Perangkat keras terbuka sebenarnya tidak sulit didapat. Perusahaan seperti Sparkfun, Adafruit dan Arduino membuat skema dan firmware tersedia untuk umum. Jangan lupa juga komunitas pembuat di luar sana yang berkontribusi besar terhadap Open Hardware. Ada juga Open Source Hardware Association (tetapi Anda mungkin sudah tahu itu!).

Sepertinya perangkat lunak open source sedikit lebih menonjol daripada perangkat keras terbuka tetapi perangkat keras terbuka di luar sana - dan itu besar. Hanya menghabiskan 2 menit pada Instructables dan Anda akan melihat. Kurangnya pengetahuan bersama jelas bukan masalah.

Memang, Anda mungkin tidak akan melihat banyak kode Verilog atau VHDL gratis (seperti dalam kebebasan) tetapi mereka di luar sana. Sepertinya mikrokontroler daripada FPGA benar-benar meroket komunitas perangkat keras / pembuat yang terbuka.

Saya melihat Anda telah mengklarifikasi beberapa hal dalam komentar sehubungan dengan perangkat keras terbuka dalam arti sebenarnya dari kata di mana orang dapat melakukan desain dan pembuatan sendiri dari awal dibandingkan dengan menerbitkan desain berdasarkan pada bagian yang dipatenkan.

Itu sebagian besar datang ke biaya produksi dan kompleksitas. Mengambil contoh OpenRISC Anda saat ini tiga pilihan utama terlintas dalam pikiran Anda, biaya-biaya ini sangat ketat tetapi menunjukkan hal-hal yang diproduksi dalam ratusan hingga ribuan unit, bukan jutaan:

• Gunakan platform ARM eksklusif dan beli chip dari katakan Atmel atau 20+ produsen lain. Biaya mengatakan $ 5 per bagian, chip didokumentasikan dengan baik dan terbukti dan biaya setup / lead time hampir nol. Mereka tidak memerlukan banyak sirkuit dukungan dan banyak yang datang dalam paket atau papan prototipe murah yang dapat dengan mudah disolder tangan.

• Ambil prosesor OpenRISC, tambahkan perangkat pendukung dan muat ke FPGA. Jelas proyek perangkat keras "terbuka" / terbuka yang dapat dicapai dan juga tidak banyak biaya pemasangan. Namun FPGA masih berpemilik seperti yang telah Anda tunjukkan dan itu lebih cenderung masuk pada $ 20 per bagian termasuk dukungan sirkuit, belum lagi banyak paket yang jauh lebih sulit untuk disolder.

• Ambil prosesor OpenRISC, tambahkan periferal pendukung dan dapatkan ASIC yang dibuat atas pilihan hebat Anda, Anda bahkan dapat membeli fasilitas Anda sendiri. Mendapatkan ASIC yang dibuat di pabrik fabrikasi yang ada akan mengalami ratusan ribu jenis tanda, membeli fasilitas Anda sendiri untuk menghasilkan berada dalam urutan ratusan juta.

Satu hal lagi yang perlu diingat adalah bahwa sementara FPGA memang membuat segalanya lebih mudah dalam beberapa desain mereka benar-benar hanya mencakup domain digital. Sebagian besar desain dunia nyata membutuhkan banyak sirkuit dukungan analog untuk menjalankan fungsi akhirnya sehingga FPGA mungkin tidak sebanyak solusi universal seperti yang Anda yakini.

Aspek "kebebasan untuk mendistribusikan ulang salinan" dan "kebebasan untuk memodifikasi" perangkat lunak bebas benar-benar tidak diterjemahkan dengan baik ke perangkat keras. Ada pekerjaan dan biaya yang terkait dengan menyalin papan, dan lebih banyak lagi terkait dengan menyalin ASIC (dimodifikasi atau sebaliknya). Ini tidak akan berada dalam jangkauan pengguna rata-rata di masa mendatang.

Faktor lain adalah keusangan cepat. Beberapa perangkat lunak UNIX terbuka berusia tiga puluh tahun; GCC berusia sekitar 25 tahun. Perangkat keras terbuka biasanya memiliki waktu yang lebih singkat sebelum mulai tampak usang. Ini terutama berlaku untuk semua hal yang orang benar-benar ingin buka: prosesor, perangkat keras grafis, antarmuka nirkabel.

(Anda dapat memiliki pengganti terbuka untuk misalnya 555 atau LM741, yang akan lebih abadi, tetapi apa gunanya? Bagaimana perbedaannya secara materi dari yang sekarang?)

Tentu saja ada ruang untuk pengembangan perangkat keras "komunitas", tetapi itu tergantung pada memiliki komunitas * yang stabil dan masuk akal yang dapat menyetujui apa yang diinginkan dan bersedia membayar. Sekali lagi, membutuhkan banyak pekerjaan.

* (Penggunaan chip Broadcom semi-tertutup di Raspberry Pi telah menarik sekelompok kecil pengadu yang marah secara vokal. Saya pikir hal semacam itu membuat orang yang masuk akal dari jenis proyek yang akan diperlukan untuk melakukan desain ASIC Terbuka Pengganti bisa dilakukan sekitar $ 5 juta dan pekerjaan satu tahun, kecuali jika ada hambatan paten bencana. Anda harus kehilangan perangkat keras decode video yang dibebani paten, dan membuat lisensi set instruksi dari ARM.)

Rantai alat jauh lebih mudah diakses oleh pria di jalan. Semua orang dan paman mereka bisa mendapatkan pelengkap, basis data, ..., tetapi osiloskop, generator fungsi, pasokan bangku, perpustakaan bagian, dan keterampilan yang sulit didapat untuk menggunakannya hanya berarti bahwa akan ada pesanan dengan jumlah yang lebih sedikit pemain dalam permainan perangkat keras terbuka.

Saya sepenuhnya setuju dengan penilaian "urutan besarnya" tentang seberapa mudah dan mudahnya perangkat lunak terbuka dibandingkan dengan perangkat keras terbuka. Itu memang turun ke 'bit' versus 'atom.' Biaya dan masalah yang terkait dengan bekerja pada proyek perangkat lunak terbuka sangat rendah dan alat dan infrastruktur (Internet, github dan PC Anda) semuanya telah dibayar sebelum Anda memulai proyek perangkat lunak terbuka Anda sehingga biaya tambahan adalah waktu Anda.

Perangkat keras terbuka memang mengharuskan Anda mendapatkan 'atom' hanya untuk memulai proyek dan seperti yang dinyatakan sebelumnya:

• Menggunakan produk standar perusahaan adalah opsi biaya terendah ($ 5 hingga $ 100) *
• Implementasi FPGA adalah biaya yang lebih tinggi ($ 20 hingga $ 2000)
• ASIC khusus Anda sendiri ($ 200.000 hingga $ 2.000.000)
• Hebat Anda sendiri untuk membuat bagian Anda ($ 500.000.000 hingga $ 2 M)

'* Biaya ini termasuk biaya pengembangan serta biaya chip

Sekarang, gerakan perangkat keras sinyal campuran terbuka tidak memiliki manfaat dari opsi seperti FPGA yang disebutkan di atas dengan biaya pengembangan dan biaya perangkat yang lebih masuk akal.

Perusahaan [ya, perusahaan saya adalah salah satunya] sedang bekerja untuk membuat solusi sinyal campuran yang dapat dikonfigurasi yang akan membawa model bisnis seperti FPGA ke desain chip analog dan sinyal campuran. Dalam beberapa hal, perangkat keras terbuka dalam chip sinyal campuran yang dapat dikonfigurasi akan cocok untuk membuka proyek perangkat keras lebih dari desain tingkat PCB lakukan hari ini.

Ya, saya mengatakan bahwa desain chip yang dapat dikonfigurasi dapat lebih mudah daripada desain PCB.

Sebuah chip yang dapat dikonfigurasi akan berisi IP terbukti silikon yang dapat dihubungkan dengan perubahan lapisan-tunggal oleh alat desain otomatis mirip dengan tempat & rute FPGA dan aliran konfigurasi. Dan, desain sinyal campuran tidak menjadi usang secepat desain digital karena sirkuit analog tidak perlu mengejar desain digital rendah seperti Moore.

Mampu bekerja dengan tim terdistribusi pada isi chip yang dapat dikonfigurasi dapat memungkinkan konsep perangkat lunak terbuka dan manfaat untuk membuka desain perangkat keras.

Premis kami adalah bahwa atribut berikut akan membantu membuat perangkat keras terbuka menjadi lebih populer:

• Perangkat keras chip campuran sinyal standar yang dapat dikonfigurasi
• Blok IP yang dikarakterisasi dan didokumentasikan
• Alat desain tingkat tinggi yang terjangkau yang merinci detail desain chip kustom-penuh
• Kompilasi otomatis desain tingkat tinggi ke perangkat yang dapat dikonfigurasi
• Desain alat berbagi yang mendukung tim yang didistribusikan