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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 à l'université Paris Sud
INTRODUCTION
Cet article est une introduction aux systèmes enfouis et embarqués, 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 (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 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 fera l'objet d'un ou plusieurs articles de la rubrique « Systèmes embarqués »
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- Version courante de août 2016 par Daniel ETIEMBLE
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4. Matériel des systèmes embarqués
Comme nous l'avons vu avec les exemples simples des 2 et 3, un système embarqué comprend un processeur, sa mémoire, ses interfaces d'entrée-sortie interconnectés par des bus. Cette partie correspond à l'architecture matérielle classique d'un ordinateur et est plus ou moins sophistiquée en fonction des besoins de performance du système. Dans les versions les plus simples, on retrouve des architectures matérielles proches de celles des systèmes à microprocesseur des années 1980, avec néanmoins souvent la présence d'accélérateurs matériels spécialisés pour une fonction donnée. Nous ne développons pas les aspects traités dans des articles généraux sur l'architecture des processeurs, notamment dans la rubrique Architecture du traité « Technologies logicielles – Architecture des systèmes » des Techniques de l'Ingénieur. Nous n'abordons ici que les aspects spécifiques aux circuits intégrés, liés aux contraintes déjà précisées de coût, énergie, taille, etc.
4.1 Technologie des circuits intégrés
Comme pour n'importe quel type de composants, les circuits intégrés utilisés dans les systèmes embarqués pourront être conçus avec l'un des trois types de circuits intégrés suivants :
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les circuits VLSI à la demande (full custom). Tous les aspects de la conception (placement et dimensionnement des transistors, placement et routage des connexions) sont optimisés pour obtenir le meilleur circuit pour l'application visée. C'est le type de circuits qui fournit la performance maximale, la surface minimale et la consommation minimale. Cette approche n'est rentable que pour de très gros volumes de fabrication et a le temps de conception (et le time to market) le plus long ;
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les circuits précaractérisés quidisposent de bibliothèques de circuits élémentaires fournies par le fondeur avec...
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Syntec Informatique : Le livre blanc des systèmes embarqués [ http://www.syntec-informatique.fr/import/Embarque/ Livre_blanc_Embarque_090609.pdf]
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