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SYMBA
CH1 : INTRODUCTION AUX SYSTEMES EMBARQUES
Smail NIAR Master 1 IRCOMS TNSID ISTV, Université de Valenciennes 2009 1
Définition
Qu’est ce qu’un SE? Un système autonome dédié à une tâche bien précise. Interagie avec l’extérieur Pas ou peu d’interface utilisateur (systèmes enfouis) Fait partie d’un produit complet qui répond à des besoins
SOC : System On Chip Système complet capable de réaliser une tache En général SOC = 1 ou + processeur+ROM+ E/S
Main reason for buying is not information processing 2
Les motivations : Systèmes Embarqués Miniaturisation Dans
processeurs
tous les objets de la vie courante
Consoles
de jeux vidéos Photos, Télévision Digitales Assistants personnels, Set-top-box Informatique dans les transport : voiture Outils de communications de l’information : GSM Santé: implants, aide personnes handicapées,etc. L’informatique vestimentaire (wearable computer)
• Convergence de # sciences 3
Motivation Les
domaines d'application:
Ubiquitous Pervasive
computing,
computing,
Ambient
intelligence,
Post-PC
era.
Tous
ces domaines se basent sur 2 technologies: Embedded
Systems
Communication
technologies 4
Marché des Systèmes Embarqués (SE) Nouvelles
Applications = Nouvelles problématiques
CA 17,8 B$ en 2004 :augmentation 30%. Marché de l’IE 3 fois infor. bureau (PCs,
stations de travail,….).
4 fois + de µP/SE µ que de µP µ pour machines bureaux. prod. µP vers SE En 2001: 200 M PC+Serveur; 8000M SE 95%
50% des revenus des fabriquants de µP viennent des SE
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Part des processeurs pour SE dans le marché
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SE et Automobile
Trois raisons à cette augmentation • Économique/Politique : Réduire la consommation, le pétrole est en général importé. •Écologique : Réduire au max la pollution •Sociale : Sécurisé les moyens de transports en général et la voiture en particulier 7
L'informatique embarquée et l'automobile
The automotive sector … ensures the employment of more than 4 million people in Europe. Altogether, some 8 million jobs in total depend on the fortunes of the transport industry and related sectors - representing around 7 per cent of the European Union’s Gross National Product (GNP) [OMI bulletin]
Example d'applications: ABS: Anti-lock braking systems ESP: Electronic stability control Airbags Efficient automatic gearboxes Theft prevention with smart keys Blind-angle alert systems ... etc ...
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En quoi un SE est il-t différent ?
Exécution de qq. applications fixées à la conception
Les algo exécutés sont très complexes et demandent un savoir faire: on fait autre chose que du « xSORT » Exemple: SE dans un système d’injection automobile: Contrôle arrivée carburant, Mélange Air, synchro moteur, …etc GPS: les opérations sur la manipulation des cartes sont optimisées. Plusieurs années d’expériences.
Le SE est optimisé pour exécuter l’application
« Not end user programmable» 9
Le système ABS sur BMW série 800
Deux systèmes pour contrôler la voiture en cas de freinage brusque Anti-lock brake system (ABS): Control des freins pour éviter le dérapage
Intensité de freinage en fonction de la vitesse de rotation des roues.
Automatic stability control (ASC+T): Contrôle de la puissance du moteur pour une meilleure stabilité. Les deux systèmes ABS et ASC+T communiquent (Embedded Networks) 10
Différence SE / système classique
Basse consommation. exemple : PDA , GSM, Etiquette électro. (tag)
Il faut trouver le bon compromis entre vitesse et consommation d ’énergie Le SE le plus rapide n’est pas obli. = recherché
Système temps réel (Real Time RT):
La plupart des SE sont RT, Le système doit réagir dans un temps déterminé (deadline). RT = prédictibilité Tous les SE # RT et vice-vers-ça Vitesse # RT. Un système RT # haute performance Certaines applications ont des « plusieurs Deadline » exemple : Synchronisation dans les applications Multimedia. Synchroniser l’arrivée image et son. 11
L’aspect financier dans un SE
Prix bas : Approche modulaire, Bloc IP Intelectual Property : protection juridique sur les composants dans SE Une société n’est pas obligé de tout concevoir Réutilisation de ce qui existe « Design reuse »
Qq. exemple conception de microP. « Emotion Engine » processeur Toshiba pour la PS2, 13,5 Mtransistors en 0.25 microns, 200 ingénieur sur 4 ans = 800 hommes ans IA64-ITANIUM : processeur VLIW intel, 25MTransistors, 0.1 microns, 4500 hommes ans
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Ex: Système de Navigation par GPS (Global Positionning System)
Un système permettant de visualiser sur une carte la position du porteur et les routes (+qq. repères) autour. La position est obtenue par la lecture de données depuis des satellites.
GPS receiver
search engine
renderer
display Carte
database
user interface 13
Système EyeQ
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EyeQ2: vision processing MPSoC 2 64bitsOn chip MT processo 1MB of SRAM r
On On chip 1MB chipof 1MB SRAM of SRAM CAN & UART ports+I2C interface
11 //opérations pedestrian, lane, vehicle detec. 2nd appli 5 DMA with 16 channels
2 2-Mpixel video and image preprocessing input ports
15 15
Applications : Sécurité Routière Limites des systèmes existants: Aspects liés à la mobilité faiblement pris en compte. Inefficaces pour certaines situations de conduite ( virages, échos multiples sur autoroutes, tunnel, etc.) Objectifs : Conception d’un système coopératif sécurité active. Puissant: réagir rapidement aux requêtes Auto-adaptatif : configuration situation
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Algo 1 Tache0
Tache1
Proc0
Proc1
Cache
17 Archi 1 17
Algo 2 Tache0
Proc0
Tache1
Proc1
Archi 2
Cache 0 Cache 1
18
Proc spécialisé
18
Algo 2 Tache0 Tache1 Proc0
Proc1 Archi 2
Cache 0 Cache 1
Proc spécialisé
Algo 1 Tache0
Tache1
Proc0
Proc1 Archi 1
Cache 19
19
Tache0 Tache1 Tache2
Algo 3
Tache n Cache 0
Cache 1
Proc0
Proc1
Cache 0
Cache 1
Proc4
Proc5
bridge
Proc2
Proc3
Proc2
Proc3
Cache 2
Cache 3
Cache 2
Cache 3
20
Archi 320