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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Caractéristiques des systèmes embarqués
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2. Exemple typique de système embarqué : l’appareil photo numérique
Comme tout système informatique, le système embarqué comprend un processeur, sa mémoire et les dispositifs d’entrées-sorties. C’est l’ordinateur caché de la partie colorée de la figure 4, intégré dans le dispositif global avec les interfaces avec le monde extérieur (capteur et actionneur)
Un système embarqué réel va comprendre ces éléments, avec davantage de composants différents pour réaliser la ou les fonctions nécessaires. La figure 5 montre l’exemple classique d’un appareil photo numérique, extrait de .
Le processeur utilisé est rudimentaire (microcontrôleur). Il est relié à sa mémoire de programme, au bus ISA et à l’UART et pilote deux coprocesseurs : le préprocesseur CCD reconstitue l’image à partir des matrices monochromes fournies par le CCD et le coprocesseur de traitement des pixels effectue les traitements élémentaires nécessaires sur l’image. L’interface avec le monde extérieur inclut la conversion analogique numérique en entrée (à partir des capteurs CCD) et la conversion numérique analogique en sortie pour restituer la photographie résultat.
Cet exemple permet de mettre en évidence quelques caractéristiques des systèmes embarqués. Tout d’abord, le circuit intégré, qui intègre un véritable système en une seule puce (SoC, system on chip ) ne réalise qu’une seule fonction : prendre des photos, même si cette fonction peut prendre en compte un grand nombre de paramètres d’entrée dans le cas des appareils numériques haut de gamme. S’ajoutent différentes contraintes :
-
la taille et le poids car l’appareil photo doit être facilement transportable ;
-
la consommation puisque la durée de vie des piles ou batteries doit être suffisamment longue pour que l’appareil soit utilisable. La source d’énergie doit permettre de prendre typiquement de 400 à 800 photos ;
-
le coût. La conception et la réalisation ne doit...
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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,.
-
(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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