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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 ».
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- Version archivée 1 de août 2010 par Daniel ETIEMBLE
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7. Réseaux de capteurs, systèmes cyber-physiques et Internet des objets
Dans les chapitres précédents de cette introduction, nous avons considéré les systèmes enfouis, embarqués et mobiles comme des systèmes individuels, inclus dans un téléphone portable, un appareil photo, une automobile ou un avion. Mais ces systèmes ne sont pas simplement des objets individuels, ils sont interconnectés. Certains le sont intrinsèquement : un téléphone portable n’a pas pour fonction première de permettre de prendre des photos, mais de communiquer oralement, via son interconnexion « sans fil » qui permet par ailleurs aussi d’envoyer et de recevoir des photos. Mais, de même que l’ordinateur individuel des années 1980 s’est transformé, avec le développement d’Internet en un accessoire connecté au réseau mondial, l’aspect fondamental devenant le réseau (communication) et le contenu associé au réseau (Web), le même phénomène est intervenu pour les systèmes embarqués.
Les technologies de transmission « sans fil » ont permis le déploiement de réseaux de capteurs. Ces réseaux ad hoc sont constitués d’un grand nombre de nœuds qui sont des micro-capteurs capables de récolter et transmettre des données d’une manière autonome. La position de ces capteurs n’est pas forcément prédéterminée : ils peuvent être mobiles. Compte tenu des caractéristiques de transmission des signaux, avec notamment l’atténuation due à la distance, les données sont transmises via un routage multi-saut jusqu’à un nœud de collecte connecté à l’utilisateur du réseau. Les micro-capteurs ont un double rôle :
-
capter les grandeurs physiques mesurées et les transformer en valeurs numériques (traitement physique) ;
-
traiter et stocker les données (traitement informatique) et les transmettre (transmission sans fil).
Le lecteur intéressé trouvera toutes les informations sur les réseaux de capteurs dans l’article [H 8 500].
La combinaison de l’aspect composant embarqué et de l’aspect réseau a conduit au concept...
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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
-
(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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