Bibliographie & annexes
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NOTE DE L'ÉDITEUR
L'article H8000 a été complété par :
- H1090, Processeurs multithreads et multicœurs de Daniel Etiemble
- H1014, Processeurs à grand nombre de cœurs (manycores) de Daniel Etiemble
RÉSUMÉ
Cet article fait le point sur les systèmes enfouis, embarqués et mobiles, c'est-à-dire les ordinateurs invisibles qui sont intégrés dans de nombreux objets utilisés pour communiquer, dans les systèmes de transports ou dans les petites et grandes infrastructures. Il présente les spécificités de ces systèmes en termes de coût, taille, contraintes énergétiques et performances, en incluant les contraintes de fonctionnement temps réel qui existent pour plusieurs de ces systèmes. Il introduit les grandes caractéristiques des composantes matérielles, logicielles et systèmes d’exploitation de ces systèmes, ainsi que les problèmes essentiels de leur conception. Chacun des thèmes abordés dans cette introduction fait ou fera l’objet d’un ou plusieurs articles de la collection «Systèmes embarqués».
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Daniel ETIEMBLE : Ingénieur de l’INSA de Lyon - Professeur émérite à l’université Paris Sud
INTRODUCTION
Cet article est une introduction aux systèmes enfouis, embarqués et mobiles, c’est-à-dire aux ordinateurs invisibles qui sont intégrés dans un grand nombre d’objets utilisés pour communiquer (téléphones portables, PDA, télévision numérique, etc.), dans les systèmes de transports que nous utilisons (automobile, train, avion), dans les infrastructures grandes ou petites (contrôle des centrales nucléaires, automatismes industriels, etc.).
Il présente les spécificités de ces systèmes en termes de coût, de taille, de contraintes énergétiques, de performances, avec notamment les contraintes de fonctionnement temps réel qui existent pour un certain nombre de ces systèmes.
Il donne les grandes lignes des caractéristiques matérielles de ces systèmes : technologies d’intégration utilisées, types de processeurs utilisés, des microcontrôleurs aux multiprocesseurs sur puce. Il introduit les grandes caractéristiques des composantes logicielles et des systèmes d’exploitation de ces systèmes, ainsi que les problèmes essentiels de conception, en termes de modélisation, simulation et vérification.
Enfin, nous montrons que ces systèmes ne concernent pas uniquement des composants individuels ou des infrastructures localisées, mais également des composants ou systèmes distribués et communicants. Avec les réseaux de capteurs, ils sont partie prenante des nombreuses applications de l’informatique ubiquitaire. Chacun des grands thèmes abordés dans cette introduction fait ou fera l’objet de plusieurs articles de la collection « Systèmes embarqués ».
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version archivée 1 de août 2010 par Daniel ETIEMBLE
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Matériel des systèmes embarqués
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3. Caractéristiques des systèmes embarqués
3.1 Fonctionnalités complexes
Certaines applications, comme les montres digitales ou le contrôle d’appareils ménagers, ne nécessitent que très peu de moyens de calcul. À l’autre extrémité du spectre, les applications de traitement du signal ou d’images vont utiliser des algorithmes qui peuvent être très sophistiqués, et nécessiter des moyens de calcul considérables. La figure 6, qui date de 2003 mais dont les ordres de grandeur restent valables, montre la puissance de calcul nécessaire pour une large gamme d’applications de traitement du signal ou traitement d’images. Comme nous verrons en examinant les processeurs enfouis, les applications les plus gourmandes en ressources de calcul impliquent l’utilisation d’architectures parallèles, avec plusieurs processeurs homogènes ou hétérogènes.
Les interfaces peuvent également être complexes. À titre d’exemple, et sans rentrer dans les détails, la figure 7 met en évidence les interfaces capteurs et actionneurs que l’on trouve en avionique civile.
HAUT DE PAGE3.2 Contraintes temporelles
Les contraintes temporelles jouent un rôle clé dans les systèmes embarqués sous plusieurs formes.
HAUT DE PAGE
Dans les systèmes embarqués orientés contrôle, le fonctionnement temps réel strict implique qu’une tâche définie soit terminée avant la fin d’une période T max prédéfinie sous peine d’une défaillance grave du système contrôle pouvant être catastrophique. On conçoit assez facilement ce qui peut se passer si le système embarqué d’un TGV n’est pas capable de traiter la tâche voulue entre le passage devant deux capteurs successifs le long des voies lorsque le train est à pleine vitesse.
La contrainte temps réel strict a une première conséquence. Si T tâche est la durée d’exécution de la tâche et T max la durée maximale, la relation T...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WOLFE (W.) - Computers as components, principles of embedded system design. - Morgan Kaufmann (2001).
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(2) - * - PC/104 Consortium http://pc104.org/
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(3) - * - Intel NUC http://www.intel.fr/content/www/fr/fr/nuc/overview.html
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(4) - * - SIMULINKhttp://fr.mathworks.com/products/simulink/ ?requestedDomain=fr.mathworks.com
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(5) - CHRISTEN (E.), BAKALAR (K.) - VHDL-AMS-a hardware description language for analog and mixed-signal applications. - IEEE Transactions on Circuits and Systems II : Analog and Digital Signal Processing, vol. 46, issue 10, p. 1263-1272, oct. 1999,.
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(6) - HAREL (D.) - Statecharts, a visual formalism for complex systems. - Science of Computer Programming 8, North Holland, p. 231-274 http://www.inf.ed.ac.uk/teaching/courses/seoc/2005_2006/resources/...
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