Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Четверг, 17 октября
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

ATCA — системы для оборонных и авиакосмических приложений

В статье рассматривается ACTA (Advanced Telecommunications Computing Architecture — усовершенствованная архитектура для телекоммуникационных вычислений) как идеальная платформа для систем, требующих быстрой разработки при низкой стоимости. Гибкость архитектуры ACTA обеспечивает успешное создание сетей, функциональную совместимость различных систем для обмена данными и возможность избавиться от громоздких установок.

Что нового у Wind River

Wind River Systems Inc. — производитель операционной системы реального времени VxWorks, и средств разработки программного обеспечения для встраиваемых устройств. Штаб-квартира — в Аламиде (Калифорния, США). В начале июня 2009 года Intel объявила о покупке Wind River Systems за 884 млн. долларов. После этой сделки Wind River осталась самостоятельной структурной единицей (в составе подразделения Intel Software and Services Group). В статье в тезисной форме представлены рыночные и технические новости, касающиеся компании Wind River

Управление в AdvancedTCA-системах

AdvancedTCA — это недавно возникшая, но уже довольно популярная открытая архитектура телекомммуникационных систем. Одно из важных преимуществ этой архитектуры, как открытой, состоит в том, что в составе единой системы могут совместно работать разнородные компоненты от различных производителей, при условии, что все они удовлетворяют требованиям единого стандарта. В данной статье рассматриваются те аспекты архитектуры AdvancedTCA, которые связаны с управлением системой в целом и отдельными компонентами.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

30 декабря

Стандарт OpenVPX и многопроцессорные встраиваемые системы набирают силу

Стандарт OpenVPX позволяет объединять вычислительные компоненты для создания системы c более высокой производительностью. В статье обсуждаются две основные архитектуры компьютерных систем — централизованная и распределенная, а также демонстрируются широкие возможности спецификации OpenVPX для применения в военной, аэрокосмической и промышленной отрасли на примере построения радарной процессорной системы. Статья представляет собой перевод [1].





Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Скрыть/показать html версию статьи
background image
45
встраиваемые системы#6
С
тандарт OpenVPX позволяет объединять вычислительные компоненты для создания системы c более высо-
кой производительностью. В статье обсуждаются две основные архитектуры компьютерных систем — цен-
трализованная и распределенная, а также демонстрируются широкие возможности спецификации OpenVPX для
применения в военной, аэрокосмической и промышленной отрасли на примере построения радарной процессорной
системы. Статья представляет собой перевод [1].
С появлением высокоскоростных последовательных комму-
тирующих матриц пропускная способность параллельной
шины VME стала недостаточной для обеспечения потребно-
стей высокопроизводительных систем. Стандарт VPX, также
известный как VITA 46, явился модернизацией специфика-
ции VME для высокоскоростных межсоединений систем сле-
дующего поколения, предназначенных для жестких условий
эксплуатации. Кроме совершенствования самой техноло-
гии, спецификация VPX обеспечила совместимость с пред-
ыдущими версиями стандартной шины VMEbus с помощью
использования специальных мостов. Этот стандарт является
стандартом плотноупакованных, компактных и высоконад-
ежных печатных плат, который поддерживает широкопо-
лосные требования для современных и будущих встраивае-
мых приложений. По сравнению с VME/CompactPCI (CPCI),
стандарт VPX обеспечивает COTS-решение с более широкой
полосой пропускания, большим числом пользовательских
линий ввода/вывода, улучшенной надежностью и простотой
использования в условиях эксплуатации. Стандарт VPX явля-
ется хорошо масштабируемым и гибким, предоставляющим
большое число линий с высокой пропускной способностью,
высокоскоростную связь между платами и передачу боль-
шей мощности. VPX также вводит двухуровневое техниче-
ское сопровождение с помощью VITA 48 (VPX-REDI).
Благодаря большому числу высокоскоростных линий, предусмо-
тренных в VPX, для пользователя доступно множество вари-
антов построения коммутирующей матрицы, что помогает
реализовывать широкий спектр разнообразных приложе-
ний. Такая гибкость позволяет создавать множество конфи-
гураций, обеспечивающих функциональную совместимость
между модулями VPX и шасси. Такая возможность опреде-
лила требования для единого набора объединительных
панелей, который позволяет реализовывать специфические
потребности системы и удовлетворять широкий спектр
потребностей разнообразных приложений в рамках экоси-
стемы: по существу, создавая руководство по проектирова-
нию для системных разработчиков.
Системная спецификация OpenVPX (VITA 65) была разработа-
на совместно большим числом вендоров, поставщиков и
системных интеграторов, которые работали над проблемой
системной совместимости. Спецификация OpenVPX обе-
спечивает базу для функциональной совместимости моду-
лей и объединительных панелей с помощью определения
набора системных характеристик в рамках VPX, известных
как профили, которые содержат огромное число комбина-
ций и конфигураций модулей и объединительных панелей.
Однозначно решая проблему системной совместимости,
стандарт VPX позволяет ускорить разработку и развертыва-
ние систем, сократить время тестирования и гарантировать,
Стандарт OpenVPX
и многопроцессорные встраиваемые
системы набирают силу
Пит Джа (Pete Jha), Curtiss-Wright Controls Embedded Computing
что модули от различных вендоров могут взаимодейство-
вать в пределах данной системы. Функциональная совмести-
мость обеспечивает преимущества, как для поставщиков,
так и интеграторов: поставщики могут создавать продукты в
соответствии с данным профилем и гарантировать их совме-
стимость, а интеграторы могут выбирать продукты, которые
соответствуют данному специфическому профилю.
Растущее число приложений требует применения множества
процессоров для того, чтобы обеспечить более высокую
производительность и надежность. Чтобы решать сложные
задачи в тяжелых условиях эксплуатации, система обыч-
но содержит одноплатные компьютеры, платы цифровой
обработки сигнала, FPGA, карты памяти, ключи и т.д. Эти
компоненты могут быть соединены вместе, создавая раз-
личные топологии, определяемые системной специфика-
цией OpenVPX, что позволяет строить мультипроцессорные
системы как со слабой, так и сильной связью. Системы с
сильной связью совместно используют единое адресное
пространство с различной иерархией памяти, разделяющей
общую шину. Системы со слабой связью содержат множе-
ство адресных пространств, соединенных с помощью высо-
коскоростной коммуникационной системы.
OpenVPX обеспечивает базу для объединения вместе вычисли-
тельных компонентов при создании более крупной системы.
Есть две основные архитектуры, которые рассматриваются
спецификацией OpenVPX: централизованная и распределен-
ная. Важнейшим фактором, определяющим различие между
этими двумя архитектурами, является наличие ключей; в
централизованной системе требуется ключ для маршрути-
зации трафика. Ни одна из архитектур не подходит к тем
или иным приложениям идеально. В таблице 1 приведены
некоторые из основных преимуществ и недостатков обеих
архитектур.
Распределенные архитектуры преобладают в системах, где тре-
буется высокая интенсивность вычислений. Такие архи-
тектуры не требуют дополнительных слотов. Кроме того, в
системах с количеством вычислительных объектов менее 16
число сетевых сегментов меньше, чем в централизованной
системе. Однако, в случае каких-либо отказов в сегменте,
связь через коммутируемую матрицу подвержена риску
возникновения сбоев. На уровне системы данные о межсое-
динениях в коммутируемой матрице установить сложнее.
Для того, чтобы полностью определить все межсоединения
в коммутируемой матрице необходимо, чтобы системно-
му программному обеспечению были доступны дополни-
тельные данные. Централизованные архитектуры имеют
значительно более простую топологию и более стандарт-
ную конфигурацию объединительной платы. Оптимальным
решением является введение дополнительного сегмента
background image
46
вС#6[декабрь]2010
Стандарты
для ключа. Так как центральным узлом такой архитекту-
ры является ключ, в случае его отказа вся система может
стать непригодной для использования. Проблема отказа
ключа может быть решена с помощью включения резервно-
го ключа в случае сбоя системы.
В спецификации OpenVPX определены общие системные функ-
ции путем объединения дифференциальных пар линий,
которые называются плоскостями: плоскость данных (data
plane), плоскость расширения (expansion plane), плоскость
контроля (control plane), плоскость управления (management
plane) и вспомогательная плоскость (utility plane). Плоскость
данных обеспечивает специальный высокоскоростной канал
передачи данных между компонентами системы. Плоскость
расширения позволяет хост-процессору расширять свое
адресное пространство и обычно представляет собой шину
PCI Express. Плоскость сетевой коммуникации в пределах
шасси называется плоскостью контроля. Плоскость управ-
ления используется для мониторинга, управления и диагно-
стики состояния системы. Более подробную информацию о
плоскостях можно найти в спецификации Open VPX.
Стандарты VPX и OpenVPX широко применяются в военной, аэро-
космической и промышленной областях, включая радары,
системы сбора разведданных (например, анализ данных рада-
ра и распространение информации), системы обработки изо-
бражений, авионику, системы национальной безопасности,
телекоммуникации и транспорт. Системы обработки данных
радара отличаются потребностью в большой вычислительной
мощности, более широкой полосе пропускания и необходи-
мостью обработки входных аналоговых сигналов. Эти системы
требуют высокой пропускной способности и являются одними
из наиболее проблемных приложений в военной и аэрокосми-
ческой отрасли. На рисунке 1 показана система OpenVPX, кото-
рая построена как раз для решения таких задач. VPX-система
содержит 192 пары дифференциальных линий, а разъемы орга-
низованы по группам общих выводов от P0 до P6.
Система обработки данных радара содержит приемник-
процессор, сигнальный процессор, платы расширения и
ключ Gigabit Ethernet. В данном примере была выбрана
централизованная система, которая обеспечивает более
высокую интенсивность вычислений и меньшее число сете-
вых сегментов из-за меньшего размера шасси. Эта система
содержит стандартные модули компании Curtiss-Wright: три
одноплатных компьютера, восемь процессоров цифровой
обработки сигнала, четыре слота расширения, доступ к кото-
рым осуществляется с помощью коммутируемой матрицы с
технологией Serial RapidIO (SRIO) и один Ethernet-ключ. Эти
компоненты размещены в 16-слотовом VPX-шасси формата
6U. Данная система содержит полностью замкнутый интер-
фейс SRIO для плоскости данных и Gigabit Ethernet для пло-
скости контроля.
Связь между процессорами поддерживается при помощи
иyтерфейса SRIO, в качестве коммутируемой матрицы пер-
вичных данных на разъеме P1 (см. рис. 1). В слабо связанной
многопроцессорной системе, подобной описанной выше,
высокая полоса пропускания обеспечивается с помощью
механизма передачи данных между логически изолированны-
ми хост-процессорами. Эти хост-процессоры способны созда-
вать симбиотическую связь в пределах данного шасси между
приемник-процессором, сигнальным процессором и слотами
расширения. Коммутируемая матрица плоскости данных обе-
спечивает 10-Гбит/с SRIO на каждом слоте, а каждый слот
содержит одну плоскость контроля на базе Gigabit Ethernet,
соединенную с ключом. Данная система способна обеспечить
общую вычислительную мощность цифровой обработки сиг-
нала более 200 GFLOPS и содержит большой объем как пер-
вичной, так и вторичной твердотельной памяти.
Литература
1. Pete Jha. OpenVPX and multiprocessor embedded systems gain momentum//
Boards&Solutions, June 2010
таблица 1. Основные преимущества и недостатки централизованной и распределен-
ной архитектуры
Архитектура
Преимущества
Недостатки
Распределенная
– Не требуется дополнительных
слотов, что экономит пространство,
стоимость и потребляемую мощность
– Для систем с числом плат менее
16 среднее число сетевых сегментов
меньше
– Можно реализовать специализи-
рованную топологию системы
– Отказ индивидуальной платы
может влиять на связь между други-
ми платами
– Сложнее получить данные об
использовании ресурсов коммутируе-
мой матрицы
Централизованная
– Объединительная панель может
быть универсальной
– Более простая для моделиро-
вания топология из-за отсутствия
общих разъемов
– Требует дополнительных слотов,
что увеличивает стоимость и потре-
бляемую мощность, а также умень-
шает среднее время между отказами
– Больше вероятности выхода из
строя одного элемента, что может
вызвать отказ всей системы
рис. 1. Система OpenVPX, предназначенная для обработки сигналов радара
| Новости РЫНКА |
IDF 2010: Intel ПреДлагает альтернативу BIOS Для встраиваемых систем на Intel AtOm
Существует разделение встраиваемых систем на системы, близкие к ПК и серверам, и системы «глубокого встраивания», для которых характерна более
высокая степень интеграции, пониженное энергопотребление и меньшая стоимость. Для систем первой группы подходят процессоры Core i7 и Xeon, а для
второй — Atom.
Базовые системы ввода-вывода (BIOS), созданные для настольных и мобильных систем, не являются оптимальными в случае встраиваемых систем. Компания
Intel предлагает во втором случае разработку под названием Boot Loader. Преимущества BIOS, связанные с универсальностью и широкой поддержкой большого
количества стандартов, остаются невостребованными в случае встраиваемых систем, имеющих жестко заданную конфигурацию. Статическая оптимизация Boot
Loader под конкретную систему обеспечивает выигрыш в скорости загрузки — критически важного параметра для встраиваемой системы.
Второй резерв повышения скорости загрузки, на который обращает внимание Intel, это выбор в качестве загрузочного тома твердотельного накопителя,
а не жесткого диска.
Для разработки и отладки Boot Loader предлагается использовать набор разработчика Intel UEFI Development Kit (UDK2010) с открытыми исходными тек-
стами и инструмент отладки Intel UEFI Development Kit Debugger Tool.
iXBT
Оцените материал:

Автор: Пит Джа (Pete Jha), Curtiss-Wright Controls Embedded Computing



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты