Couverture ElectroniqueS n°127

L'arrivée à maturité des architectures matérielles de différents formats basées sur PCI Express et l'actualité autour des OS temps réel (virtualisation, plate-forme Eclipse, systèmes multic&oelig;urs…) ont marqué l'édition 2006 du salon RTS. La 14e édition du salon RTS, qui s'est déroulée du 3 au 5 avril dernier au Cnit à la Défense, a été riche en actualités tant du côté des systèmes d'exploitation et environnement de développement que du côté des cartes et architectures matérielles. Concernant ces dernières, les visiteurs ont pu constater que la technologie PCI Express arrive à maturité et se déploie désormais sur la plupart des formats standard de cartes pour l'embarqué. Men Mikro Elektronik, dont la filiale française forte désormais de cinq personnes fêtait ses dix ans d'existence, présentait par exemple une carte-mezzanine au format XMC (Switched mezzanine card), référencée P601, qui fournit quatre canaux Gigabit Ethernet. Conçues initialement pour le monde VME, rappelons que les mezzanines XMC se connectent sur une carte porteuse, VME, CompactPCI, PXI… via un lien série haute vitesse. Reprenant les dimensions mécaniques des cartes-mezzanines PMC (PCI mezzanine cards), ces modules supportent des débits très élevés, jusqu'à 2,5 Gbits/s et sont agnostiques vis-à-vis du protocole utilisé pour communiquer. Standardisées sous le nom de Vita 42, les cartes XMC supportent la technologie Parallel Rapid IO (Vita 42.1), Serial RapidIO (Vita 42.2) et bien entendu PCI Express (Vita 42.3). La carte P601 de Men, équipée de deux liens PCI Express x4 pour communiquer avec une carte porteuse, est donc une des premières sur le marché à ce format. Elle peut se connecter sur la toute nouvelle carte CompactPCI D6 de la société, architecturée autour d'un Pentium M à 2 GHz associé au chipset PCI Express i7520 d'Intel, qui supporte jusqu'à 12 liens Gigabit Ethernet (avec la carte XMC P601). Incorporant un FPGA qui permet d'adapter les entrées/sorties à chaque type d'application, elle est destinée à des applications de serveurs de données. Pour sa part, la société allemande Inova Computers, distribuée en France par VSystems, annonçait une des toutes premières cartes CompactPCI Express du marché. Récemment standardisé par le PICMG en août dernier sous le label EXP. 0, le CompactPCI Express a pour objectif de faire transiter des signaux PCI Express dans un fond de panier CompactPCI. Tout en restant compatibles avec ce standard, notamment en termes de mécanique, ces cartes CompactPCI Express sont dotées de nouveaux connecteurs capables de supporter les bandes passantes du PCI Express. Par exemple, sur le format 3U, les connecteurs P1 et P2 sont abandonnés et remplacés par quatre connecteurs : un connecteur à sept broches baptisé UPM (Universal power module) pour l'alimentation, deux connecteurs à trois rangées pour le support des liens PCI Express (x16 et x8 respectivement) et un dernier connecteur au pas métrique, dénommé eHM (enriched hard metric), dédié à des fonctions spécifiques, comme l'insertion/ extraction à chaud ou la gestion de signaux de déclenchement utilisés en PXI. La carte d'Inova, au format 3U, dénommée, ICPe-PM2e, est basée sur un Pentium M à 2 GHz associé au chipset i915 d'Intel. Livrée avec un noyau Linux pré-installé, la carte s'insère dans un châssis CompactPCI Express 3 ou 4U fourni par Inova. Celui-ci, baptisé ICPe-SYSC-EXP, dispose de cinq emplacements d'extension, trois d'entre eux étant hybrides, c'est-à-dire capables d'accueillir aussi bien des cartes CompactPCI traditionnelles que des cartes CompactPCI Express. L'ensemble est complété par une carte dite de « translation », ICPe-TRANS, qui fournit des liens Sata (Serial ATA) à 3 Gbits/s, un pont PCI/ PCI Express et trois liens PCI Express x1 pour étendre le système. Côté architectures à bus passifs, Ecrin Systems, qui a récemment repris les activités temps réel de la société française Insyst, exposait la solution complète au format PICMG 1.3 de l'américain Trenton Technologies, qu'Ecrin représente désormais officiellement sur le marché français. Rappelons que la spécification PICMG 1.3 permet d'enficher dans un fond de panier passif des cartes dotées d'un ou plusieurs connecteurs PCI Express, tout comme les fonds de panier passifs PICMG 1.x accueillaient des cartes au bus PCI. Trenton introduisait notamment sur le salon la carte T4L, basée sur les architectures d'Intel : processeur double c&oelig;ur Pentium D, Celeron D ou Pentium 4 651, cadencé à 3,4 GHz et fabriqué en technologie 65 nm, associé aux circuits i945G + IOCH7R I/O de la société. Doté de liens PCI Express x16 et x4 sur ses connecteurs A et B, cette carte processeur supporte des cartes graphiques et vidéo PCI Express mais aussi des cartes PCI 32 bits/ 33 MHz, voire des cartes Isa afin de préserver les investissements existants. Trenton présentait aussi la carte PICMG 1.3 SLT/SLI, destinée à des applications de serveur de données et architecturée autour de deux processeurs double c&oelig;ur Xeon à 2 GHz. Enfin, la société montrait sa gamme de fonds de panier PICMG 1.3, qui permet aux utilisateurs de développer dès maintenant un système à bus passif intégrant le PCI Express. Ces fonds de panier, au nombre de six, autorisent l'accueil de cartes PCI Express, associées à des cartes PCI-X, des cartes PCI et des cartes Isa. Les fonds de panier « Graphics Class » comportent un lien PCI Express 16x, pour les cartes graphiques haut de gamme, et les fonds de panier « Server Class » intègrent des liens x4 et x8 et offrent jusqu'à 19 emplacements pour des cartes PCI-X. Signalons par ailleurs la carte-mezzanine XTX de l'allemand Congatec, distribué en France par Atemation. Ce format de carte, entièrement compatible avec le format ETX très largement répandu sur le marché, a la particularité de ne plus supporter le bus Isa et de proposer sur le connecteur X2 du standard ETX des liens PCI Express et Serial ATA. Tous les autres signaux, que l'on trouve sur les connecteurs X1, X3 et X4 du format ETX sont identiques. La carte Conga X945 de Congatec, architecturée autour d'un processeur dual core d'Intel cadencé à 1,8 GHz, intègre un Bios spécialement adapté aux contraintes des systèmes embarqués : gestion de l'interface ACPI (Advanced configuration and power interface) dédiée à l'optimisation de la consommation d'énergie via le système d'exploitation, suivi des paramètres de vie du produit (nombre de démarrages, heures de fonctionnement) et gestion des « set up » par défaut des utilisateurs. La carte offre un lien PCI Express x4, six liens USB 2.0 et deux liens Serial ATA. La sécurité au centre des préoccupations des éditeurs d'OS En ce qui concerne les systèmes d'exploitation temps réel, Wind River, l'incontestable numéro un sur ce secteur, annonçait le support du processeur double c&oelig;ur Xeon d'Intel, une manière d'affirmer l'engagement de la société à prendre en compte les nouvelles architectures multic&oelig;urs. Cette annonce est toutefois limitée à Linux, dans sa version Carrier Grade, pour les systèmes ATCA et une configuration de type SMP (Symetric multiprocessing) dans laquelle on installe un seul système d'exploitation sur les deux c&oelig;urs, avec un mécanisme de répartition automatique des threads sur les deux c&oelig;urs (load balancing). Pour le moment, au niveau des OS temps réel, seul QNX, avec sa solution Momentics Multicore Edition, propose un support des configurations SMP et AMP (Asymetric multiprocessing, dans laquelle on a un OS par c&oelig;ur) pour son noyau temps réel. Sur le salon, la société canadienne démontrait en outre les potentialités de sa technologie Bound Multiprocessing, qui permet de fixer certaines tâches de l'application sur un des deux c&oelig;urs, tout en laissant le soin au système d'exploitation de répartir les autres tâches entre les deux c&oelig;urs (Electronique n° 166, p. 14). Cependant, Wind River ne compte pas en rester là et dévoilait une initiative pour promouvoir la standardisation et la promotion des architectures multic&oelig;urs. Car si les architectures matérielles sont bel et bien présentes, les défis à surmonter pour programmer et optimiser leur fonctionnement avec des systèmes temps réel sont immenses. En collaboration avec Arm, Broadcon et Freescale, Wind River compte intensifier dans les mois qui viennent ses activités au sein de la Multicore Association, notamment par le biais du développement d'une API de débogage spécifique. La société va aussi &oelig;uvrer avec la fondation Eclipse au développement d'une plate-forme d'applications pour environnements connectés (qui peuvent être multic&oelig;urs). Enfin, elle travaille, dans le cadre du consortiumTIPC (Transparent inter process communication), à un mécanisme d'échanges de données entre deux OS dans une configuration de type AMP. Par ailleurs, Wind River annonçait le rachat de la société suédoise Interpeak Systems, spécialisée dans les piles de protocoles de réseaux pour l'embarqué. Une nouvelle qui pose de nombreuses questions sur le marché, les solutions d'Interpeak étant jusqu'à aujourd'hui massivement utilisées par de nombreux éditeurs concurrents de Wind River, comme Green Hills (et son système Integrity), Mentor Graphics (et son système Nucleus) ou encore le suédois Enea (et son système Ose). Ce dernier, a signé un accord de partenariat privilégié avec MontaVista afin de proposer une plate-forme logicielle complète pour les infrastructures télécoms. Baptisée NASP (Network application service platform), celle-ci repose sur une édition Carrier Grade de Linux associée aux systèmes d'exploitation temps réel Ose et OSEck (pour les DSP) d'Enea. Au-dessus de cette couche de base, on trouve la couche de communication interprocess Linx, que la société a décidé de mettre dans le domaine Open Source (voir Actualité p. 22), puis la couche logicielle intermédiaire Elementqui gère les aspects de haute disponibilité d'un équipement télécom (avec des interfaces du Service availability forum). Quant à l'environnement de développement et de débogage, il est intégré à la plate-forme Open Source Eclipse. Celle-ci, désormais adoptée par la totalité des éditeurs d'OS temps réel, bénéficie aussi de leur implication dans ses évolutions. Ainsi, Wind River Systems est à l'origine du projet Device software development platform project (DSDP), qui intègre de nouvelles fonctions de débogage et de gestion dédiés aux systèmes embarqué sous Eclipse ; alors que QNX est moteur dans les évolutions du projet CDT (C/ C++ development tools) dont l'objectif est de proposer sous Eclipse, écrit en Java, un environnement de développement pour les applications en C/C++. Pour les applications qui ont besoin de sécurité, l'allemand Sysgo montrait sur le salon sa solution de virtualisation PikeOS, qui permet à plusieurs API de systèmes d'exploitation de tourner en même temps sur un seul processeur. La solution autorise notamment la cohabitation d'applications temps réel critiques avec un système Linux, qui fonctionne dans la solution en mode utilisateur. Sysgo annonçait dans le même temps le rachat de la société AP Embedded Systems, qui représentait jusque-là en France ses solutions PikeOs et Elinos (distribution Linux adaptée aux systèmes embarqués) et qui devient ainsi sa filiale dans l'Hexagone. Le français Trango Systems, fournisseur lui aussi d'une solution de virtualisation avec son « hyperviseur » temps réel Trango, poursuit son développement. En effet, avec sa technologie capable de faire tourner plusieurs systèmes Linux, OS temps réel et applications sécurisées en mode utilisateur sur diverses architectures, dont l'Arm9, Trango vise désormais clairement le domaine de la téléphonie mobile. Enfin, Green Hills Software lançait sur le salon son micronoyau temps réel µ-velOSity qui requiert un emplacement mémoire de 1 600 octets en Rom et 1 000 octets de Ram seulement. Quant à Microsoft, il faisait la promotion de la version 5.0 de son système Windows CE, dédié aux appareils multimédias en réseau (lecteurs TV portables, smart-phones…) et qui intègre de nombreux middlewares adaptés au domaine (codecs spécifiques, support des standards de compression Mpeg-2 et 4, intégration d'un enregistreur vidéo numérique…). Ce marché des appareils numériques grand public est très important pour le géant américain car, selon la société d'étude de marché VDC, ce type d'équipement consomme d'ores et déjà plus de 40 % des OS temps réel vendus dans le monde.

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