Perché l'hardware aperto è così raro? [chiuso]

Sto cercando di capire perché l'hardware aperto è molto più difficile da trovare rispetto al software. Ho provato a guardarmi intorno online e non sono riuscito a trovare una spiegazione soddisfacente.

Capisco che l'hardware è molto più semplice da mantenere proprietario e molto più difficile (impossibile) da decodificare (nel caso dei circuiti integrati, non dei PCB), ma perché ciò impedirebbe iniziative hardware aperte?

È il costo di produzione? È la mancanza di conoscenza condivisa sulla progettazione hardware? È la complessità coinvolta?

Con l'avvento degli FPGA che semplifica la progettazione dell'hardware (anche se sono anch'essi proprietari), mi aspetto che l'hardware aperto decollerà a un ritmo molto più veloce di quanto non sia stato.

Mi dispiace se questo è il posto sbagliato da chiedere, ma questo mi ha sconcertato per circa un anno e mi ha fatto desiderare di aver preso l'Informatica invece dell'Ingegneria Informatica.

Tutti possono modificare il codice sorgente a casa, pochissime persone hanno un impianto di fabbricazione di chip per eliminare un paio di chip personalizzati. I byte sono liberi di creare e distribuire, i materiali no.

C'è anche il problema che il codice sorgente è portatile, e sebbene i file CAD ecc. Siano una specie di portatili, c'è molto più sovraccarico, errori e costi di installazione dei materiali sprecati.

La stampa 3D oltrepassa alcuni confini, forse un po 'di sforzo potrebbe fare lo stesso per la (molto più antica) tecnologia di lavorazione, sia parti che PCB.

Modificato per aggiungere: rileggere la domanda, e forse l' intento della domanda relativa agli FPGA, direi che al momento sono ancora un po 'un'arte oscura per molti, e non solo sul radar della maggior parte delle persone. La barriera d'ingresso è piuttosto elevata, in termini di impegno, comprensione e strumenti.

L'hardware aperto non è in realtà difficile da trovare. Aziende come Sparkfun, Adafruit e Arduino rendono pubblicamente disponibili schemi e firmware. Non dimentichiamo inoltre la comunità di produttori là fuori che contribuisce notevolmente ad Open Hardware. C'è anche la Open Source Hardware Association (ma probabilmente lo sapevi già!).

Sembra che il software open source sia un po 'più importante dell'hardware aperto ma l'hardware aperto è là fuori - ed è grande. Trascorri solo 2 minuti su Instructables e vedrai. La mancanza di conoscenza condivisa sicuramente non è un problema.

Concesso, tuttavia, probabilmente non vedrai molti verilog (o in libertà) o codice VHDL gratuiti, ma sono là fuori. Sembra che i microcontrollori piuttosto che gli FPGA abbiano davvero colpito la comunità aperta di hardware / produttori.

Vedo che hai chiarito alcune cose nei commenti per quanto riguarda l'hardware aperto nel vero senso della parola in cui le persone potevano progettare e fabbricare da zero anziché progettare pubblicazioni basate su parti proprietarie.

Dipende in gran parte dai costi e dalla complessità di produzione. Prendendo il tuo esempio OpenRISC al momento vengono in mente tre opzioni principali, questi costi sono molto complessi ma sono indicativi delle cose prodotte in centinaia o migliaia di unità, non milioni:

• Utilizza invece la piattaforma ARM proprietaria e acquista i chip di Atmel o di altri 20 produttori. I costi dicono $ 5 per parte, i chip sono ben documentati e comprovati e i costi di installazione / lead time sono praticamente nulli. Non richiedono molti circuiti di supporto e molti sono disponibili in pacchetti o su schede prototipo economiche che possono essere facilmente saldate a mano.

• Prendi il processore OpenRISC, aggiungi periferiche di supporto e carica su un FPGA. Sicuramente un progetto hardware realizzabile "a casa" / aperto e non molti costi di installazione. Tuttavia, l'FPGA è ancora proprietario come hai sottolineato ed è più probabile che arrivi a $ 20 per parte, compresi i circuiti di supporto, per non parlare di molti pacchetti che sono molto più difficili da saldare a mano.

• Prendi il processore OpenRISC, aggiungi periferiche di supporto e ottieni un ASIC a tua scelta, puoi persino acquistare le tue strutture. Ottenere un ASIC realizzato in un impianto di fabbricazione esistente si imbatterebbe in centinaia di migliaia di marchi, l'acquisto delle proprie strutture per produrre sarebbe nell'ordine di centinaia di milioni.

Un'altra cosa da ricordare è che mentre gli FPGA rendono le cose più semplici in alcuni progetti, in realtà coprono solo il dominio digitale. La maggior parte dei progetti del mondo reale richiede un sacco di circuiti di supporto analogici per svolgere la loro funzione finale, quindi un FPGA potrebbe non essere una soluzione universale come credi.

Gli aspetti "libertà di ridistribuzione delle copie" e "libertà di modifica" del software libero non si traducono realmente in hardware. C'è lavoro e costi associati alla copia di una scheda, e molto più associati alla copia di un ASIC (modificato o meno). Semplicemente non sarà alla portata dell'utente medio nel prossimo futuro.

Un altro fattore è la rapida obsolescenza. Alcuni dei software UNIX aperti hanno trent'anni; GCC ha circa 25 anni. L'hardware aperto avrà generalmente un tempo più breve prima che inizi a sembrare orribilmente obsoleto. Ciò è particolarmente vero per tutte le cose che le persone vogliono davvero essere aperte: processori, hardware grafico, interfacce wireless.

(Potresti avere una sostituzione aperta per esempio il 555 o LM741, che sarebbe più senza tempo, ma quale sarebbe il punto? In che modo differirebbe materialmente da quelli attuali?)

Vi è certamente spazio per lo sviluppo dell'hardware "comunitario", ma ciò dipende dall'avere una comunità stabile, sensibile * che può essere d'accordo su ciò che vuole ed è disposto a pagare. Ancora una volta, richiede molto lavoro.

* (L'uso di un chip Broadcom semichiuso nel Raspberry Pi ha attirato un piccolo ma molto arrabbiato gruppo di denuncianti. Penso che quel genere di cose scoraggi le persone sensibili dal tipo di progetto che sarebbe necessario per progettare Open ASIC Una sostituzione potrebbe essere fatta per circa $ 5 milioni e un anno di lavoro, a meno che non ci siano ostacoli catastrofici ai brevetti. Dovresti perdere l'hardware di decodifica video gravato da brevetti ed elaborare una licenza del set di istruzioni da ARM.)

La catena degli strumenti è molto meno accessibile per l'uomo della strada. Tutti e i loro zii possono ottenere un compilatore, un database, ..., ma un oscilloscopio, un generatore di funzioni, una fornitura da banco, una libreria di parti e le abilità vinte duramente per usarli significano solo che ci saranno ordini di grandezza meno giocatori nel gioco hardware aperto.

Concordo pienamente con la valutazione dell '"ordine di grandezza" di quanto sia semplice e accessibile il software aperto rispetto all'hardware aperto. Si riduce a "bit" contro "atomi". I costi e i problemi associati al lavoro su un progetto software aperto sono estremamente bassi e strumenti e infrastrutture (Internet, github e PC) sono stati tutti pagati prima di iniziare il progetto software aperto, quindi il costo incrementale è il tuo tempo.

L'hardware aperto richiede di ottenere gli "atomi" solo per iniziare il progetto e come diceva un post precedente:

• L'uso del prodotto standard di un'azienda è l'opzione più economica (da $ 5 a $ 100) *
• L'attrezzo FPGA ha un costo maggiore (da $ 20 a $ 2000)
• Il tuo ASIC personalizzato (da $ 200.000 a $ 2.000.000)
• Il tuo fab per realizzare le tue parti (da $ 500.000.000 a $ 2 miliardi)

'* Questi costi comprendono i costi di sviluppo e i costi dei chip

Ora, il movimento hardware a segnale misto aperto non ha il vantaggio di un'opzione simile a FPGA sopra menzionata con costi di sviluppo e costi del dispositivo più ragionevoli.

Le aziende [sì, la mia azienda è una di queste] stanno lavorando per creare soluzioni di segnale misto configurabili che porterebbero un modello di business simile a FPGA alla progettazione di chip analogici e a segnale misto. In qualche modo, l'hardware aperto in un chip a segnale misto configurabile si presterà ad aprire progetti hardware più di quanto non facciano oggi i progetti a livello di PCB.

Sì, sto dicendo che il design del chip configurabile potrebbe essere più semplice del design del PCB.

Un chip configurabile conterrebbe un IP provato al silicio che potrebbe essere interconnesso con i cambiamenti del livello a maschera singola da strumenti di progettazione automatizzati simili a un luogo e percorso FPGA e flusso di configurazione. Inoltre, i progetti a segnale misto non diventano obsoleti tanto rapidamente quanto i progetti digitali perché i circuiti analogici non hanno bisogno di inseguire i bassi di Moore come i progetti digitali.

Essere in grado di lavorare con un team distribuito sui contenuti di un chip configurabile potrebbe concepibilmente portare concetti e vantaggi software aperti alla progettazione hardware aperta.

La nostra premessa è che i seguenti attributi aiuteranno a rendere l'hardware aperto più popolare:

• Hardware standardizzato configurabile per chip a segnale misto
• Blocchi IP caratterizzati e documentati
• Strumenti di progettazione di alto livello a prezzi accessibili che astraggono dettagli di progettazione di chip completamente personalizzati
• Compilazione automatica di progetti di alto livello su dispositivi configurabili
• Progettare strumenti di condivisione che supportino i team distribuiti