Upload
marius-lucian
View
86
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Sisteme incorporate
Citation preview
5/28/2018 Sisteme incorporate
1/39
Sisteme Incorporate
Introducere
1Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
2/39
Sisteme Incorporate
Ce au in comun o masina de spalat si un Boeing 747?
Sisteme Incorporate 2008 2
Amandoua sunt sisteme incorporate.
5/28/2018 Sisteme incorporate
3/39
Sisteme Incorporate
DefinitieUn sistem de calcul incorporat in dispozitivele
electronice.
3
Sistemul implementeaza o anumita functionalitate
Este o combinatie de hardware si software proiectata
sa indeplineasca o functie anume.
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
4/39
Vedere de ansamblu Sisteme de calcul incorporate
Greu de definit. Aproape toate sistemele diferite de uncalculator desktop obisnuit
Miliarde de unitati produse anual vs. milioane de
4
unitati pentru sisteme e es top In jur de 50 sisteme intr-o locuinta sau intr-un
automobil obisnuit
Pret semnificativ mai mic decat al unui sistem desktop
Putere de calcul redusa ( nu in toate cazurile)
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
5/39
Exemple Obisnuite
5Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
6/39
Mai multe exemple Sisteme de procesare semnal
radar, sonar, real-time video, playere MP3/CD/DVD, echipament
medical Sisteme critice
avionica, echipamente de control al navelor spatiale, controlul
6
Sisteme de control distribuit
Routere si switch-uri de retea, sisteme de transport in masa
Sisteme mici
Telefoane celulare, electrocasnice, jucarii, carduri, playere MP3,PDA-uri, camere digitale, senzori, ceasuri digitale, receptoare GPS
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
7/39
Primul Sistem Embedded
AGC construit de MIT Instrumentation Laboratory (60)
Sisteme Incorporate 2008 7
5/28/2018 Sisteme incorporate
8/39
Apollo Guidance Computer20 Iulie 1969 Primul Computer care a ajuns pe Luna
Specificatii:Frecventa de ceas: 1,024 MHzMemorie RAM: 8KB memorie cu miez de ferita
Memorie program: 64KB ROM Core Rope
Primul sistem de calcul care a folosit circuite inte rate
Sisteme Incorporate 2008 8
5/28/2018 Sisteme incorporate
9/39
Caracteristicile unui sistem embedded Are o singura functie
Executa un singur program, repetat
Supus la constrangeri
Cost redus, consum mic de electricitate, dimensiuni, viteza de
9
, .
Reactioneaza la evenimentele de timp real
Reactioneaza la schimbarile din mediul inconjurator
Trebuie sa obtina rezultate in timp real cu un minim de
intarzieri
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
10/39
De ce ne pasa? Cateva cifre de piata Echipamentele embedded inlocuiesc PC-urile
Au diferite forme si functii specializate fata de generalismul unui PC.
Anul 2002: mai mult de 50% din dispozitivele de acces la Internet NUsunt PC-uri. In 1997, 96% din dispozitivele de acces la Internet erau PC-uri
10
calcul Automobilele moderne contin aproape 100 de procesoare care ruleaza
software complex Reglarea combustiei, controlul noxelor emise, sistem anti-derapare,
monitorizarea consumului, transmisia automata, gestionarea afisajului debord etc. http://www.howstuffworks.com/car-computer.htm
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
11/39
Lucrurile privite din perspectiva CS In trecut stiinta calculatoarelor nu era interesata de domeniul
embedded
Cantitate limitata de software
Programare la nivel de baza
11
sofware development in CS
Cresterea complexitatii sistemelor embedded necesita
sistematizarea proiectarii
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
12/39
Factorul decisiv in cresterea complexitatii
Legea lui Moore: Dublarea numarului de tranzitoare dintr-un chip
odata la 18 luni
Permite inlocuirea sistemelor analogice complexe cu sisteme digitale (ex:
camera foto digitala)
12Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
13/39
Unde gasim procesoarele?98% 8 2000
PunctelePunctele dede interesinteres ale CSale CS
ComputereComputereInteractiveInteractive
UndeUnde suntsunt procesoareleprocesoarele??
RobotiRoboti66%%
VehiculeVehicule1212%%
PCPC22%%
13
ServereServere,,etc.etc.
200200 mil.mil.pepe anan
InIn VechiculeVechiculeEmbeddedEmbedded
InIn RobotiRoboti
8.58.5 mldmld..pepe anan
SursaSursa: DARPA/Intel (: DARPA/Intel (TennenhouseTennenhouse))
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
14/39
Caracteristici tipice ale S. I. Parte a unui sistem mai mare
Aproape niciodata un calculator cu ecran, tastatura etc.
Hardware si Software dedicat, nu universal
14
p ca a p care e pro ec a es e s u a na n e
Dezvoltarea aplicatiei se face concurent
Trebuie sa fie reprogramabil
Flexibilitate la upgrade, repararea erorilor, particularizare in functiede utilizator
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
15/39
Caracteristici tipice ale S. I. (2)
Interactioneaza (simte, comunica, manipuleaza) cu lumea exterioara
Nu se opreste niciodata din executie (caz ideal)
15
Timpul de operare e constrans de productivitate si latenta in executie.
Alte constrangeri: consum de energie, dimensiuni, greutate, temperatura,fiabilitate etc.
Performanta crescuta si capabilitate de conectare la Internet.
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
16/39
Tendinte Recente Cerinte crescute de calcul
Procesare multimedia, HDTV
Conectare in retea Pentru monitorizare si depanare de la distanta.
Server Web embedded
16
e.g. x s camera p: ne eye.nes .uc a.e u
e.g. Mercedes car with web server
Masini Java embedded
e.g. Java ring, smart card, imprimante
Camere foto/video care se conecteaza direct la retea
Nevoie crescuta de flexibilitate
Timpul necesar dezvoltarii unui produs nou scade tot mai mult
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
17/39
Sisteme Embedded Software Traditionale
17Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
18/39
Sisteme Embedded Hardware
Traditionale (ASIC)
: 4.6 5.1
18
: 20
: 0.5
: 16 120 @ 20, 3.3
: 10
300
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
19/39
System-on-Chip (SoC)
Definitie: un chip care contine toate circuiteleelectronice necesare pentru un sistem complet. SoC au
in compozitie memorie(RAM si ROM),
19
m croprocesoru , n er e e per er ce, n er e e ,
convertoare si alte componente necesare sistemului in
cauza.
SoC este in concordanta cu legea lui Moore.
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
20/39
Exemplu de System-on-chip (SoC)
20' $3
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
21/39
Mai multe exemple
21
(B) (B)
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
22/39
SoC + mecanica: Berkeley Smart Dust
22Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
23/39
SoC Reconfigurabil
FIC: A FGA
40,000
A40 FGA
23
36 B A,
30 I 8 A IC
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
24/39
Platform SoC Unele portiuni din chip sunt predefinite pentru un anumit
domeniu de aplicatie
Procesor, blocuri periferice proprietate intelectuala (IP), memorie saumagistrala de un anumit tip, sistem de operare de timp real etc.
Particularizarea designului prin adaugarea de module hardware IPsau software incorporat
24
e ce ex s a Cresterea diferentei de productivitate Pretul ridicat de fabricatie al ASIC
+ Ciclu de design rapid din cauza folosirii unor subsisteme deja
existente
- Flexibilitate redusa
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
25/39
Diferenta de Productivitate Cresterea diferentei dintre ce poate tehnologia sa ofere si
capabilitatea noastra de-a proiecta sisteme care sa o
foloseasca.
25Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
26/39
Migrarea de la hardware la softwareembedded
16% .
1.6 $ 2004
3.5 2009
26
I (. HD, G
3G)
.
: CD
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
27/39
Schimbari in efortul de dezvoltare1996: 90%
C
10%
2002: 5050
27
C
130.
: CD
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
28/39
Ubiquitous computing ,
.
28
. ,
The purpose of a computer is to help you do something else.The best computer is a quiet, invisible servant.
The more you can do by intuition the smarter you are; the computer should extend
your unconscious.
Technology should create calm.
Sisteme Incorporate 2008
Dust
Skin
Clay
Clasificare device-uri:
Tabs
Pads
Boards
5/28/2018 Sisteme incorporate
29/39
Exemplu: Smart City
Sisteme Incorporate 2008 29
www.sensei-project.eu
5/28/2018 Sisteme incorporate
30/39
Embedded Design HowTo?
Sisteme Incorporate 2008 30
?
5/28/2018 Sisteme incorporate
31/39
Embedded System Design FlowEmbedded System Design FlowEmbedded System Design FlowEmbedded System Design Flow Modelare
Sistemul care urmeaza sa fie proiectat; experimente cu algoritmii ce vor fi
folositi; Partitionare (sau rafinare)
Functionalitate e impartita in mai multe module care interactioneaza;
31
-
Elementele din modelul rafinat pot sa fie blocuri hardware sau software;
Gestionarea resurselor
Determinarea modulelor care folosesc aceeasi resursa (de cele mai multe ori
hardware) si arbitrarea accesului la aceasta;
Implementarea
Scrierea de cod care sa ruleze pe un anumit procesor sau realizarea unei
componente hardware specializate pe baza descrierilor functionale produse
de etapele anterioare.
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
32/39
Embedded System Design
32Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
33/39
Evolutia paralela HW-SW
C
A C
Transfer de Registre
Cod secvential (e.g., C, VHDL)
Compilatoare
(anii 60,70)
Sinteza
Comportamentala
(90)
Sinteza RT
Scara co-evolutiei
33
Implementare
ns ruc un e asam are
Cod Masina Porti Logice
Ecuatii logice / FSM-uri
Asambloare, link-
editoare
(anii 50s 60)
(80, 90)
Logica de sinteza
(70, 80)
Microprocesor Implementare inVLSI,
ASIC, PLD
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
34/39
HW-SW co-design I :
.
Transfer de Registre
Cod secvential (e.g., C, VHDL)
Compilatoare
(anii 60,70)
Sinteza
Comportamentala(90)
Sinteza RT
34
:
+
Source: Vahid/Givargis
Implementare
Cod Masina Porti Logice
Ecuatii logice / FSM-uri
Asambloare, link-
editoare
(anii 50s 60)
,
Logica de sinteza
(70, 80)
Microprocesor Implementare
inVLSI, ASIC, PLD
Sisteme Incorporate 2008
5/28/2018 Sisteme incorporate
35/39
Notare Curs S. I.
4
3
2
:
1. 2
Sisteme Incorporate 2008 35
1
2
I
2. 1.5
I
3. 1.5 +
I
4. 6
5/28/2018 Sisteme incorporate
36/39
Copiatul Temelor / Examenelor
:
C
C = 0
Sisteme Incorporate 2008 36
I > /
C >
5/28/2018 Sisteme incorporate
37/39
Bibliografie
I (G & )
B 2 (, 2006)
H
Sisteme Incorporate 2008 37
,
B 3 (2002)
(2006)
'
5/28/2018 Sisteme incorporate
38/39
Cursuri Sisteme Embedded pe Net
//..//281/.
.
//.../.
24 , ,
Sisteme Incorporate 2008 38
.. . .
.. 382
//...///382/.
20 //...//20/.
212
//...//212. 213
//...//213.
5/28/2018 Sisteme incorporate
39/39
Tema de Casa 1
1.
2. 12 . ( 2000,
Sisteme Incorporate 2008 39Sisteme Incorporate 2008 39
.
3. , .4. .5. . .
DEADLINE: 18 Octombrie (ora 23:55)