作者：陸向陽
細說從頭
2001年，美國高盛的首席經濟師在他的報告中首次提出「金磚四國，BRIC」一詞，推論中國將於2041年超越美國，而印度會在2032年超越日本，另外巴西也將取代義大利，至於俄羅斯則會趕過英國，再超越德國，成為世界新的主導國。
聽來金磚四國擁有美好的遠景，但現階段依然在發展中。有鑒於人民消費力仍低，因此處理器晶片業者超微（AMD）在2004年提出50×15 Initiative計畫，期望能在2005年到2015年的10年內，讓全球半數以上的人（50%）都可以上網。
因應此計畫，AMD提出平價桌上型上網電腦PIC（Personal Internet Communicator），但其實50×15 Initiative計畫的推動目的，主要在促進銷售AMD的Geode平價處理器晶片。
2005年麻省理工學院（MIT）的媒體實驗室（Media Labs）提出第三世界學童用筆電的概念，目標在100美元以上，稱為OLPC（One Laptop Per Child）計畫，並以此計畫為基礎，開發出XO-1筆電。
MIT提出OLPC百元電腦計畫（Source）
由於50×15、OLPC等計畫提供了更便宜的上網型個人電腦（PC），此舉極可能到威脅個人電腦處理器晶片大廠英特爾（Intel）。因此，為了不令PIC獨佔這塊市場，Intel也提出社區電腦（Community PC）與之抗衡，設定能給印度村落集體共用的一台桌上型上網電腦，另也提出Classmate PC概念，一樣是訴求給學童用的平價電腦，以抗衡XO-1。
上述的過往回顧，其實都總結於一點：訴求只用來上網瀏覽網頁內容的個人電腦，本來就有降價降規的空間，同時金磚四國還有大量人口尚無上網經驗。總的來說，這應該是個不錯的市場。
為了能更打入這塊市場，Intel不僅在2007年提出了口袋型上網機概念產品MID（Mobile Internet Device），更在2008年發表新系列的處理器晶片原子（Atom），同時也配套提出Netbook平價上網筆電、Nettop平價上網桌機等概念。
多數廠商開發成效有限
但是這一系列的發展，其實多數是以悲劇收場的。
除了Netbook因為訴求跌破400美元的平價小筆電，曾在2007～2008年造成一陣風潮外，其餘多半銷售平平甚或低落。AMD的PIC只銷售兩年就停止，XO-1則是無法壓在100美元內、銷量有限，MID也因過於昂貴及耗電而失敗；但同時間的蘋果iPhone卻開始崛起，2008年的iPhone 3G熱賣度更高，取代MID原本訴求的口袋上網機定位。
因2010年時iPad的崛起，讓Atom晶片在Netbook退燒後，轉而延伸至上述的新市場方向。初期發展較佳，然而隨著整體平板電腦需求退減，Atom晶片銷售也轉弱。Atom晶片也試圖打入手機市場，然而過於耗電的缺點，加上競爭對手陣營的力守，因此也無太大斬獲。其他應用則為HomeNAS與相關嵌入式應用。
上述一連串的失落案例，某種程度是主流資通訊技術業者太過一廂情願，僅從自己原有的視野出發，去看待金磚四國市場。Intel甚至更加貫徹「市場滲透」政策，除金磚四國外，也期望把平價PC概念推向如以色列、南非等次於金磚四國的高成長性國度，但收效依然有限。
設計低規低價的PC晶片與系統，再鎖定消費力相對有限的新興發展國家市場，或消費力較低的低齡學童等，屬於「用現有產品去拓展更多市場」路線，在這個路線不通的結果下，Intel的技術發展也順應轉向，於是Intel的執行長Paul Otellini也在2013年卸任，轉由Brian Krzanich接任。
卸任的Paul Otellini本身背景為市場行銷，這與Intel的文化格格不入，Intel向來由技術人引領全公司，因此歷屆執行長均是理工出身而非市場銷售，且擔任執行長前必須先擔任過營運長，所以執行長一律內升不外找（空降）。
雖然Paul Otellini合乎內升條件，但非理工的背景，造成他在領導團隊時備受挑戰。所以當新興國家推展平價PC的計畫不如預期，再加上在他帶領的時間裡，Intel營收利潤並無顯著成長的因素，於是Paul Otellini卸任，讓Intel回到理工背景的執行長領導路線。
重新出發，夸克登場
Intel處理器晶片的演進歷程（Source：陸向陽）
回到理工掛帥後，Intel也放棄「用現有產品找尋與滲透更大市場」這條路，轉而走向「在現有資通訊產業中發展新產品」的路線，所以在2013年宣示進入物聯網與穿戴式電子領域，順勢而生的晶片產品即是夸克（Quark）。夸克（Quark）言下之意，是比前述原子（Atom）更小的存在，事實上Quark也確實是更小型化的x86處理器晶片，明顯小於Atom。
由於Quark訴求的不再是Atom的PC相關市場，而是仍有高度應用想像空間的物聯網、穿戴式電子，且Intel認為，具有潛力的新應用產品，未來不知道會從何冒出，其發創者也不一定是Intel熟悉的現有PC系統業者。因此Intel積極擁抱創客、自造者（Maker）社群，在2013年提出Quark的同時，也提出Quark的開發板——伽利略（Galileo），並分送5萬片的Galileo給美國大專院校，希望大眾能更廣泛地使用Quark來開發新潛力應用產品。
Galileo開發版
為了擁抱廣泛存在的Maker市場，Galileo採行類似Arduino的軟體開發環境與語法，不僅Galileo的I/O接腳排列相容Arduino Uno，原本設計給Uno用的功能板（Shield），還可以不經電路修改或少許修改，就挪移到Quark/Galileo上使用，方便曾經接觸過Arduino的Maker們快速上手，並無痛接軌改用Quark/Galileo。
到了2014年，Intel持續精進Quark的相關發展，例如開發出類同於Arduino開發環境的軟體，直接與現行Arduino開發環境融合，而不再是各自獨立發展；在此同時，Galileo開發板也推出第二代（G2）。G2用USB取代RS-232傳輸，增加解析度12位元的脈寬調變（PWM），也增加了乙太網路供電（PoE）等。
Intel在2014年發表了愛迪生（Edison）運算模組，此模組內配置2個Quark核心，同年Intel也發表Quark與Atom搭配的Edison模組。Edison也可透過轉接方式相容於Arduino Uno接腳，軟體開發方式也相容Arduino IDE。
Edison模組
相容只是基本，Intel不僅讓一般業餘愛好者可以接觸、運用Quark/Edison，也適用於專業開發者。所以Intel也提供Edison Breakout Board開發板，不必相容於Arduino，也能進行硬體應用電路開發，而且軟體開發環境支援Eclipse、Wyliodrin，以及Intel自己的XDK，在程式方面也支援C/C++、Python、Node.js/JavaScript等，方便使用者發展不同的應用。
新款夸克擴大出擊
Quark與Atom相比，已經更嬌小且省電了。但Intel的目標就是以Quark為準，不斷追求優化，進而造就出更小更省電的x86晶片。2015年，Intel發表的新系列Quark，擁有更省電且整合度更高的晶片電路，相較於最初的Quark典型功耗（TDP）約2.2瓦，2015年版的新款Quark只要0.025瓦。
不過，超省電的代價是時脈頻率降低，從400MHz降至32MHz，執行效能因而減弱，但是Intel也開始如ARM般強調Per Watt Performance，意即「每瓦用電可以帶來多少效能」，因此Quark即使降低了運作頻率，相對效能也不會差到哪裡去。
既然推出新的Quark，則必須與原初Quark編號做出區隔。2013年原初Quark為X系列，如X1000、X1021等，約有8款；2015年的新Quark則為D系列，如D1000、D2000等；另有一個Quark SE C1000（SE指Second Edition第二版），也屬新款版本。
Intel Quark SE C1000 MCU
Intel推出Quark D2000開發套件
另外，新款Quark與初代Quark的相同處，即初代Quark有嬌小化封裝設計的Edison模組，新款的Quark也有更嬌小化封裝設計的居禮（Curie）模組，差別在Edison約為標準SD記憶卡大小，Curie則縮至只有鈕扣大小。
同樣的，Edison可以透過轉接相容Arduino，Arduino社群也推出一片新的開發板Arduino 101，上頭即使用Curie模組。使用Arduino電路硬體與程式軟體，就能開發出Quark/Curie應用，用意一樣在吸引Maker接觸與使用。
Edison與Curie都是針對體積最佳化的更小型模組，但Quark原初的開發路線還是存在，即Galileo開發板，這一塊Intel以Quark D2000的對應開發板取代。除此之外，Intel又加開過去沒有的兩個路線：一是Quark D1000，另一是Quark SE C1000，用意特別。
D1000與SE C1000
既然已用D2000開發板接替Galileo開發板，以及用Curie接替Edison，為何還要延伸發展D1000與SE C1000？
Intel推出D1000，推估其意在建立一個全新的技術生態系統（Ecosystem），過往無論從Core、Atom乃至Quark，均一脈相承地相容x86指令集，然而x86指令集有繁瑣、耗電的特性，不似ARM指令集一起頭即有精簡、省電的設計。
Intel希望D1000能徹底擺脫這個技術特性的差異，因此改行不同的指令集，讓一切軟體重新建立，包含開發工具、函式庫、作業系統、驅動程式等，如此在省電競賽上，才能進一步拉近與ARM陣營的差距。
也因為不相容過往，所以Intel為Quark系列所發展出的專業軟體開發工具ISSM（Intel System Studio for Microcontroller，以Eclipse開放專案為基礎修改而成），可以支援D2000、SE C1000，卻唯獨不支援D1000，還需要時間重新建立。
D1000和SE C1000的多面向比較（Source：陸向陽）
至於SE C1000，可以說是體積、節能與效能的平衡版。
新款Quark為了更省電，降低了時脈頻率及相關硬體資源（如減少記憶體容量），甚至廢除過往x86的多媒體指令集，如MMX、SSE等，再加上Curie追求極小化，因此也犧牲了許多方面的硬體表現。
而同樣追求小型化的SE C1000，卻在效能與資源上進行補償，例如D1000僅有8KB SRAM，SE C1000則增至80KB，其他各方面硬體都有所強化，甚至整合了數位信號處理（DSP）等。
更簡單說，從Quark X到Quark D，以及從Edison到Curie，體積都更小了，但犧牲的硬體表現也更多了，因此若不想犧牲這麼多，SE C1000是另一個選擇。
Quark晶片與相容的開發版示意圖（Source：陸向陽）
結語
最後總結一下，若沒有過往的軟體開發投資等包袱，其實Intel是可以從D1000開始的，但初期得要忍受缺乏各種軟體資源及其他資源的痛苦，因為幾乎是一切從零開始，好處是可以相當省電。
而正規的Quark路線，則由D2000繼承，過往已經習慣Quark X系列的使用者，四平八穩而言，通常會選擇D2000；有更多硬體效能或硬體資源需求的，就選擇SE C1000。而過去使用Edison的，可以升級改用Curie。
到這裡也可以看出Intel有多科技（宅）風，直接以科學家、天文學家、發明家、物理名詞來為產品命名，雖不能申請成註冊商標等專有詞，但只要前面掛上Intel字樣，一樣具有宣達、行銷力。
再從軟體開發角度而言，Maker圈最熟悉的Arduino IDE，過去可在Galileo開發板上使用，但新的D1000等開發板上似乎改以專業的ISSM為主，不過Maker依然可在Arduino 101開發板使用Arduino IDE。
另外，Intel為了讓專業開發更容易些，特別為新的Quark設計了硬體抽象層，稱為QMSI（Quark Microcontroller Software Interface），期望程式設計師呼用此介面，省去低階硬體控制的程式開發工作。QMSI適用於D2000、SE C1000，但如前述，因為D1000不相容x86指令集，因此也無法使用QMSI。
Intel還有一連串的軟體支援行動，例如在第二代Edison內的原初Quark，所執行的即時作業系統為ViperOS；新款Quark則有另一即時作業系統的支援，為Zephyr RTOS（原本Intel購併的Wind River的Rocket作業系統，併入Zephyr一起後續發展），以及Wind River Pulsar Linux（針對物聯網應用發展的輕量型Linux）等。其用意都在於讓新應用發展所需的一切，能更快速、齊全地到位，並且更快完成主流大宗應用的探索工作，讓新市場儘快成形起飛。
本文偏重於產品藍圖介紹，有關Intel Quark的實戰實務，如D2000開發板與ISMM軟體開發環境等，會再另闢專文介紹。
（責任編輯：林佳盈）
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