Systèmes Embarqués Hétérogènes

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Systèmes Embarqués Hétérogènes MCA Mohamed FEREDJ Master 2 --- RSD --- République Algérienne Démocratique et Populaire Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene Faculté d’Électronique et d’Informatique Laboratoire de Recherche en Intelligence Artificielle 1

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République Algérienne Démocratique et Populaire Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene Faculté d’Électronique et d’Informatique Laboratoire de Recherche en Intelligence Artificielle. Systèmes Embarqués Hétérogènes. MCA Mohamed FEREDJ Master 2 --- RSD ---. Introduction. - PowerPoint PPT Presentation

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Systèmes Embarqués Hétérogènes

MCA Mohamed FEREDJ

Master 2 --- RSD ---

République Algérienne Démocratique et Populaire

Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene

Faculté d’Électronique et d’InformatiqueLaboratoire de Recherche en Intelligence Artificielle

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Systèmes Personnels Systèmes Collectifs

+ 95% de CPU

Principaux axes d’explosion du marché

Baisse des coûts des processeurs et l’augmentation des performances.

Digitalisation: Équipements analogiques numériques, programmables.

Positionnement du Marché des Systèmes Embarqués

Introduction

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Définitions & Concepts (1)

Dispositif matériel comportant des parties logicielles.

Utilisé pour contrôler et agir sur son environnement.

Observe les variations de son environnement grâce à

des capteurs et agit sur lui grâce à des actionneurs

Varie de simple contrôleur de lave vaisselle au système

complexe de guidage de missiles.

SystèmeEmbarqué

Environnement Contrôlé

Capteurs Actionneurs

Acquisition Réponses

ON/OFF

Régulateurde vitesse

Vitesse

Accélérer

Ralentir

V Cible

Paramètre

C’est quoi un système embarqué

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Définitions & Concepts (2)

Microphone embarqué avec la sonde Mars Surveyor 98Stimulateur cardiaque

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Travaux Scientifiques Définitions & Concepts (2)

Système hétérogène

Sous systèmes

Communications

+ Système à concevoir

2/ Construction du modèle du système.

3/ Validation à priori σ ╞ (ε1 /\ ε2) ou

1/ Décomposition & spécification

4/ Implémentation +

11001100110100101110

Co

rrection

Étapes de conception

5/ Validation à posteriori

+Apparition du problème d’hétérogénéité:1/ Lors de la spécification des comportements.2/ Lors de la construction du modèle du système.

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Définitions & Concepts (3)

Domaines techniques Hétérogénéité Modèles de Calcul (MoC)

• Chaque domaine technique obéit à un ensemble de lois physiques. Ces lois sont dites lois

d’interaction, qui gouvernent les interactions entre les composants du système.

Ces lois sont appelées : « Modèles de Calcul (Model of Computation) – MoC »

• Exemples de MoCs généralement utilisés:

- CT (Continuous Time) : Système à dynamique continue.

- DE (Discrete Events) : Réseaux de communication, circuit

digital

- FSM (Finite State Machines) : Systèmes transitant par

plusieurs états

- SDF (Synchronous Data Flow) : Traitement du signal

- SR (Synchronous Reactive) : Systèmes réactifs, logique de

contrôle

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IHM

Exemple d’Hétérogénéité : Téléphone cellulaire multimédia 3G

Acquisitionimage

AcquisitionSon

Compression et décompression son

Compression et décompression Images vidéos

Interfaces

Contrôle et Accès réseaumultiple

Radio

Micro-Onde

Amplification Charge et décharge

InterfaceHommeMachine

Définitions & Concepts (4)

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Construction du modèle du système

une mise en communication des composants

obéissants à des MoCs différents.

Problème posé par la coexistence de plusieurs MoCs

Sémantiques différentes:

- Protocoles de communication différents

- Formats des données différents. Comment faire communiquer des composants hétérogènes?

Utiliser les approches hétérogènes Existantes:

Approche Amorphe

Approche Hiérarchique

Approche Non Hiérarchique

Approche Composant Domaine Polymorphe

Problématique & Solutions (1)

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Approche hétérogène amorphe

Elle permet la coexistence des MoCs au même niveau.

Composants obéissants aux MoCs différents peuvent communiquer directement car:

ils incorporent les caractéristiques des MoCs.

Elle ne concentre que sur un nombre réduit de MoCs:

+ Temps Continu & Temps Discret pour les syst mixant le signal analogique et le signal discret.

+ CT et FSM pour les syst hybrides.

Puisque le nombre de MoCs est connu à l’avance, elle fait leur union pour avoir la conjonction entre

eux.

Exemple d’environnements basés sur cette approche: VHDL-AMS et Simulink.

Avantages

Permet l’intégration complète des MoCs

Pas de frontières entre MoCs.

Permet l’utilisation des boucles

hétérogènes.

Désavantages

Pas nécessairement de séparation claire entre flot de données & flot de contrôle Évolution et validation difficiles.

Pas de possibilité d’ajouter de nouveaux MoCs.

Problématique & Solutions(2)

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Structure le système en un ensemble de niveaux

hiérarchiques.

Approche hétérogène hiérarchique (1)

Il faut changer de niveau hiérarchique pour passer

d’un MoC à un autre.

Les changements de MoCs ne peuvent s’opérer qu’à la frontière des

niveaux hiérarchiques.

Chaque niveau hiérarchique

ne contient que les composants obéissant au même MoC.

DE

DE

CT

FSM

Les niveaux hiérarchiques sont imbriqués l’un dans l’autre.

Exemple d’environnements basés sur cette approche:

Ptolemy II, POLIS, DYMOLA, MODELICA, SystemC, SpecC, OMOLA.

Problématique & Solutions(3)

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DE

modèle

voitu

re

contrôleur

A CE

FSMD

détente explosion

admission compression

RTOS

tâches

CT

moteur corpsvoitu

re

Exemple d’Hétérogénéité Hiérarchique

Conducteur

Corps dela voiture

contrôleur Réseau

Capteurmoteur

Air

Car

bura

nt

Etin

celle

s

A

D

E

C

Moteur

Couple

Capteurs

- Dans chaque couche, le MoC est bien défini. - L'interface entre les couches est prise en compte par les concepteurs de plate-formes.

Problématique & Solutions(4)

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Avantages Ens. de MoC ouvert Possibilité d’ajout de

nouveaux MoCs.

2 MoCs au plus sont en contact

Limiter la complexité de l’interface entre

MoCs.

La hiérarchie permet

de maîtriser la complexité des systèmes

d’abstraire un réseau de composants

obéissant au même MoC dans un seul

composant composite.

de raffiner un composant en décrivant son

comportement à l’aide d’un MoC différent.

Désavantages

Approche hétérogène hiérarchique (2)

Introduction de niveaux hiérarchiques

artificiels créés uniquement pour changer de

MoC.

Les composants ayant des entrées et des

sorties qui obéissent à des MoCs différents ne

sont pas autorisés dans les modèles.

Le passage des données et du contrôle entre

les MoCs est effectué de manière implicite

pas d’intervention des concepteurs

Problématique & Solutions(4)

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Approche Hétérogène Non Hiérarchique« Gestion de l’hétérogénéité entre composant»

Elle permet de faire coexister des MoCs au même

niveau

MoC1

Elle repose sur l’utilisation de HIC (Composant à Interface

Hétérogène) et Modèle d’Exécution Hétérogène.

MoC2

Système original

Système plat

MoC1 MoC2

Changement de sémantique - Conversion du protocole - transformation format de donnés

Modèle d’exécution hétérogène

MoC1 MoC2

Sous système1 Sous système2

- Partitionnement du système en sous systèmes homogènes isolement des MoCs.- Projection du HIC sur les sous systèmes qui l’utilisent.- Délégation du calcul du comportement des sous systèmes à leurs MoCs.- Ordonnancement des sous systèmes.

- Permet l’utilisation des composants

possédant des E/S hétérogènes.- Permet l’utilisation de plusieurs MoCs au

même niveau hiérarchique.- Permet d’expliciter le passage des données

entre les MoCs.

Avantages

- La projection du HIC augmente le nombre

de composants utilisés par le système.

- Pas de boucles hétérogènes.

Désavantages

HIC

Problématique & Solutions(5)

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Composant Domaine Polymorphe

Le Composant Domaine Polymorphe (CDP) :

1/ Capable de s’adapter aux différentes sémantiques des environnements

2/ Garantir un comportement interne suivant la sémantique de spécification.

Domaine CT

Domaine SDF

Domaine DE

Composant domaine-polymorphe

Problématique & Solutions(6)

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Couches du CDP

Au niveau abstrait, le CDP est composé de 4 couches :

- Couche Noyau.

- Couche Conservateur.

- Couche frontière.

- Couche Adaptateur.

Problématique & Solutions(7)

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Exemple : Mélange de SDF et DE

Avec le modèle du système utilisant le CDP

1- CDP est un acteur spécifique à DE

2- Il est toujours possible d’activer le noyau NB,

en utilisant le mode SDF Relaxé

Avec le modèle du système utilisant l’app.

hiérarchique

1- CC apparaît comme un bloc DE sans retard.

2- Il n’est pas toujours possible d’activer l’acteur B.

A NB

Modèle du système utilisant le CDP

C

A

Modèle du système utilisant l’approche hiérarchique

CCC

B

DESDF

DE

SDF

A CB

Système Réel

DE DESDF

Exemples

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Atelier de production automatisé (proposé par FZI: Forschungszentrum Informatik de Karlsruhe)

Zones Critiques

Pièce métallique

Exemple de Conception basée sur CDP et App. Hétérogène Hiérarchique

Exemples

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Conception de l’atelier sous Ptolemy II

Acteur composite

CDP représentantControllerFB

Acteur composite représentant la partie opérationnelle du FB

CDP représentantle Contrôleur

principal de l’atelier

Acteur composite représentantun dispositifde l’atelier

Acteur composite représentant une

pièce

CDP représentant un capteur

Exemples

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Simulation du fonctionnement de l’atelier sous Ptolemy II

Exemples

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