Couverture ElectroniqueS n°127

Les applications portables actuelles sont très avides de fonctions multimédias mais très avares d'énergie consommée. Les fournisseurs de c&oelig;urs 32 bits font preuve d'une créativité architecturale pour relever ce défi de performances à faible consommation. La saison est florissante pour les c&oelig;urs de processeur 32 bits ciblant tous les secteurs de l'embarqué. Chaque mois de ce printemps recueille sa brassée de c&oelig;urs destinés aux Asic, aux FPGA ou aux microcontrôleurs standard. C'est donc à juste titre qu'ils eurent tous les honneurs lors de l'Embedded Systems Conference qui s'est tenue début avril à San Jose. A cette occasion fut dévoilée une étude, réalisée par la publication Embedded Systems Design, montrant que 54 % des projets actuels reposent sur un CPU 32 bits en tant que processeur principal. Les versions 8 et 16 bits s'octroient chacune 19 % du total et les 64 bits gagnent du terrain avec leur part de 6 %. Autre constatation importante : la moitié des concepteurs n'hésitent pas à changer de processeurs d'un projet à l'autre si un nouveau CPU présente des caractéristiques plus intéressantes pour l'application en cours. Une bonne raison pour encourager la créativité des fournisseurs de c&oelig;urs 32 bits !Pour l'embarqué, tous les efforts sont portés sur l'augmentation de la puissance de traitement pour une consommation minimale. Cette dernière exigence fait oublier l'escalade des fréquences d'horloge. Les architectes de processeurs rivalisent d'idées comme les structures multic&oelig;urs, à long pipeline, avec accélérateurs matériels et autres agencements multithreads ou asynchrones. Nos articles se sont faits l'écho de ce foisonnement chez Mips, Arm, Arc, Tensilica ou DualCore (Electronique n° 164 page 19, n° 167 page 20, n° 168 pages 16 et 34, n° 169 page 26). Mais le printemps n'est pas fini : Atmel annonce le premier processeur de sa famille AP7000 basé sur son c&oelig;ur AVR32 ; Arm renchérit avec le processeur Cortex temps réel, baptisé Cortex-R4, ainsi qu'une version asynchrone de l'Arm9 qui porte la référence Arm996HS ; enfin, une société montpelliéraine, Cortus, a développé un petit joyau d'efficacité avec son c&oelig;ur Risc 32 bits, dénommé APS2, aujourd'hui disponible sur le site de propriétés intellectuelles Design & Reuse.Un petit c&oelig;ur aussi fort qu'un grandCréée en 2005 et basée à Montpellier avec un bureau en Californie, la société française Cortus commence à licencier un c&oelig;ur de processeur Risc 32 bits synthétisable, baptisé APS2 et caractérisé par sa très grande compacité (figure 4). Il est destiné aux applications embarquées de type grand public, automobile et cartes à puce. Le c&oelig;ur APS2 est aujourd'hui disponible sur le catalogue Design & Reuse.Ce c&oelig;ur Risc 32 bits ne requiert que 7 000 portes pour de hautes performances (250 Mips) et une consommation très faible de 18 µW/MHz. Il possède 4 Go d'espace mémoire. « Il est aussi petit qu'un CPU 8 bits, explique David Kerr-Munslow, ingénieur produit chez Cortus, mais il a la puissance de traitement d'un 32 bits avec toutes les caractéristiques des grands processeurs comme l'exécution des instructions dans le désordre. » Il précise aussi que ce bloc IP cible aussi bien les Asic que les FPGA (par exemple les réseaux Spartan-3 XC3S200 de Xilinx ou la série APA300 à base de flash d'Actel). Comme c'est exactement le même bloc IP qui intervient dans un FPGA et un Asic, la migration d'une solution à l'autre est directe. Des benchmarks réalisés avec Actel et Xilinx montrent qu'en technologie 0,13 µm l'APS2 ne mesure que 0,07 mm2 pour une fréquence d'horloge de 330 MHz.Ce c&oelig;ur est doté d'une autre originalité : une interface coprocesseur (qui fait l'objet d'un brevet) permet d'étendre très facilement le jeu d'instructions pour des traitements spécifiques comme la cryptographie. Grâce à cette interface, le concepteur peut enrichir la capacité de traitement du c&oelig;ur sans connaître l'architecture du pipeline. L'APS2 est doté d'une gamme de périphériques comme Uart, interfaces mémoire, contrôleur de cache, contrôleur d'interruptions et des E/S d'usage général. La vectorisation des interruptions assure une faible latence, ce qui est essentiel dans les systèmes temps réel. Le contrôleur d'interruptions est configurable pour de multiples priorités et sources.Une version, baptisée APS3, diffère juste sur les instructions qui peuvent être de 16 et 32 bits. Ce c&oelig;ur est un peu plus complexe donc un peu plus grand, il est par contre optimisé au niveau de la densité du code. Enfin, l'APS2 et l'APS3 sont fournis avec une chaîne d'outils complète et gratuite (compilateur C/C++ GNU, éditeur de liens, débogueur, bibliothèque…).

Les c

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