2,208 matches
-
Board Computer de performanțe medii este pe 32 de biți și dispune de unitate de management a memoriei (MMU - Memory Management Unit) permițând astfel rularea de sisteme de operare performanțe cu suport pentru memorie virtuală. Exemple tipice de astfel de procesoare sunt versiunile embedded ale procesoarelor pe 32 de biți Intel (386, 486, Pentium...) sau AMD (familia Elană, procesoarele IBM/Motorola PowerPC 850, 860, sau procesoarele bazate pe arhitecturi ARM (StrongARM, X-Scale, Cortex). Toate aceste procesoare dispun de funcții de management
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
este pe 32 de biți și dispune de unitate de management a memoriei (MMU - Memory Management Unit) permițând astfel rularea de sisteme de operare performanțe cu suport pentru memorie virtuală. Exemple tipice de astfel de procesoare sunt versiunile embedded ale procesoarelor pe 32 de biți Intel (386, 486, Pentium...) sau AMD (familia Elană, procesoarele IBM/Motorola PowerPC 850, 860, sau procesoarele bazate pe arhitecturi ARM (StrongARM, X-Scale, Cortex). Toate aceste procesoare dispun de funcții de management al consumului de energie, reducând
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
MMU - Memory Management Unit) permițând astfel rularea de sisteme de operare performanțe cu suport pentru memorie virtuală. Exemple tipice de astfel de procesoare sunt versiunile embedded ale procesoarelor pe 32 de biți Intel (386, 486, Pentium...) sau AMD (familia Elană, procesoarele IBM/Motorola PowerPC 850, 860, sau procesoarele bazate pe arhitecturi ARM (StrongARM, X-Scale, Cortex). Toate aceste procesoare dispun de funcții de management al consumului de energie, reducând frecvența de funcționare în perioadele de inactivitate sau de activitate scăzută. Frecvențele de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
de sisteme de operare performanțe cu suport pentru memorie virtuală. Exemple tipice de astfel de procesoare sunt versiunile embedded ale procesoarelor pe 32 de biți Intel (386, 486, Pentium...) sau AMD (familia Elană, procesoarele IBM/Motorola PowerPC 850, 860, sau procesoarele bazate pe arhitecturi ARM (StrongARM, X-Scale, Cortex). Toate aceste procesoare dispun de funcții de management al consumului de energie, reducând frecvența de funcționare în perioadele de inactivitate sau de activitate scăzută. Frecvențele de lucru sunt de ordinul zecilor sau sutelor
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
Exemple tipice de astfel de procesoare sunt versiunile embedded ale procesoarelor pe 32 de biți Intel (386, 486, Pentium...) sau AMD (familia Elană, procesoarele IBM/Motorola PowerPC 850, 860, sau procesoarele bazate pe arhitecturi ARM (StrongARM, X-Scale, Cortex). Toate aceste procesoare dispun de funcții de management al consumului de energie, reducând frecvența de funcționare în perioadele de inactivitate sau de activitate scăzută. Frecvențele de lucru sunt de ordinul zecilor sau sutelor de MHz. Memoria RAM este de obicei de tip static
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
monoplacă RaspberryPi este prezentat în figura 1.8 cu evidențierea tuturor interfețelor disponibile. Există o serie de carcase pentru aceste module precum și plăci de extensie și aplicații software variate. O critică adusă de anumiți utilizatori ai acestor sisteme este alegerea procesorului sistemului. Ambele modele dispun de un dispozitiv integrat de tip System-on-Chip (SoC) BCM2835 produs de firma Broadcom, a cărui structură este prezentată în figura 1.9. Acest dispozitiv include și un cip de memorie RAM atașat peste cipul procesor în
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
alegerea procesorului sistemului. Ambele modele dispun de un dispozitiv integrat de tip System-on-Chip (SoC) BCM2835 produs de firma Broadcom, a cărui structură este prezentată în figura 1.9. Acest dispozitiv include și un cip de memorie RAM atașat peste cipul procesor în tehnologia Package on Package (PoP). Această soluție asigură reducerea dimensiunilor sistemului de calcul și contribuie la reducerea prețului total. Sistemul rulează rapid aplicațiile Linux, dar producătorul evită să colaboreze cu comunitatea dezvoltatorilor de soft open-source și liber pentru a
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
microcontrolerului necesară acestei aplicații este foarte mică, cerința principală impusă acestui sistem embedded fiind un consum cât mai redus pentru a avea o durată de viață a bateriei cât mai mare. Un sistem embedded poate fi realizat și cu ajutorul unui procesor digital de semnal DSP (Digital Signal Processoră atunci când sunt necesare performanțe deosebite în ceea ce privește procesarea unor semnale audio sau video (filtrări, convoluții, anularea ecoului etc.) . Procesorul digital de semnal este practic un microcontroler cu performanțe deosebite iar cerința principală impusă acestui
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
viață a bateriei cât mai mare. Un sistem embedded poate fi realizat și cu ajutorul unui procesor digital de semnal DSP (Digital Signal Processoră atunci când sunt necesare performanțe deosebite în ceea ce privește procesarea unor semnale audio sau video (filtrări, convoluții, anularea ecoului etc.) . Procesorul digital de semnal este practic un microcontroler cu performanțe deosebite iar cerința principală impusă acestui sistem embedded este execuția cât mai rapidă a algoritmilor de procesare digitală. Un alt exemplu de dispozitiv complex System on Chip (sistem într-un cip
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
două tipuri de componente sunt sisteme cu microcontroler, iar dispozitivul gateway este un calculator monoplacă ce rulează sistemul de operare Linux. Unitatea centrală de prelucrare a datelor dintr-un sistem embedded modern este realizată fizic sub forma unui microcontroler sau procesor. Acesta din urmă poate fi un microprocesor sau un sistem complex de tip SoC (system on chipă sau SoP (system on packageă ce integrează în aceeași capsulă partea de procesare a datelor, memorie și, eventual, anumite dispozitive de intrare ieșire
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
au crescut spectaculos, ajungându-se în ziua de azi la microprocesoare pe 64 biți, cum ar fi Intel Core i7 sau AMD Opteron, ce realizează miliarde de operații pe secundă. În paralel, unități de procesare paralelă a datelor, cum sunt procesoarele video GPU de ultimă generație de la firmele nVidia și AMD, realizează deja viteze de ordinul zecilor de miliarde de operații pe secundă, prin utilizarea în paralel a sute de procesoare elementare ce execută aceleași operații asupra unui set mare de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
În paralel, unități de procesare paralelă a datelor, cum sunt procesoarele video GPU de ultimă generație de la firmele nVidia și AMD, realizează deja viteze de ordinul zecilor de miliarde de operații pe secundă, prin utilizarea în paralel a sute de procesoare elementare ce execută aceleași operații asupra unui set mare de date organizate matriceal. În figura 2.1 se prezintă evoluția în timp a performanțelor unităților centrale de prelucrare. Din grafic se constată că în ultimii zece ani ritmul de creștere
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
în ultimii zece ani ritmul de creștere a performanțelor s-a mai diminuat, una din cauze fiind imposibilitatea creșterii nelimitate a frecvențelor de lucru (lungimea de undă începe să fie la un ordin de mărime comparabil cu dimensiunile fizice ale procesorului și intervin fenomene noiă iar cealaltă cauză este creșterea dramatică a puterii disipate, depășindu-se 100W per capsulă la procesoarele cu performanțe de top. CISC-RISC Printre caracteristicile specifice unei arhitecturi RISC, inexistente la arhitectura cu set complex de instrucțiuni, pot
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
a frecvențelor de lucru (lungimea de undă începe să fie la un ordin de mărime comparabil cu dimensiunile fizice ale procesorului și intervin fenomene noiă iar cealaltă cauză este creșterea dramatică a puterii disipate, depășindu-se 100W per capsulă la procesoarele cu performanțe de top. CISC-RISC Printre caracteristicile specifice unei arhitecturi RISC, inexistente la arhitectura cu set complex de instrucțiuni, pot fi menționate: Număr redus de instrucțiuni generale - este caracteristica definitorie a arhitecturii RISC, în opoziție cu numărul foarte mare de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
unei arhitecturi RISC, inexistente la arhitectura cu set complex de instrucțiuni, pot fi menționate: Număr redus de instrucțiuni generale - este caracteristica definitorie a arhitecturii RISC, în opoziție cu numărul foarte mare de instrucțiuni cu formate diferite la CISC - de exemplu, procesorul Freescale HCS08 are peste 250 de instrucțiuni, iar ultimele modele din arhitectura Intel x86 au un număr record de peste 1000 de instrucțiuni, număr uriaș, dacă Ținem cont că s-a plecat de la sub 100 de instrucțiuni (Intel8080Ă. Figura 2.2
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
ultimele modele din arhitectura Intel x86 au un număr record de peste 1000 de instrucțiuni, număr uriaș, dacă Ținem cont că s-a plecat de la sub 100 de instrucțiuni (Intel8080Ă. Figura 2.2 Evoluția în timp a numărului de instrucțiuni la procesoarele Intel x86 Instrucțiuni executate direct de către hardware fără interpretare prin microinstrucțiuni, mecanism specific procesoarelor CISC. Maximizarea ratei de lansare în execuție a instrucțiunilor - pentru a crește Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
număr uriaș, dacă Ținem cont că s-a plecat de la sub 100 de instrucțiuni (Intel8080Ă. Figura 2.2 Evoluția în timp a numărului de instrucțiuni la procesoarele Intel x86 Instrucțiuni executate direct de către hardware fără interpretare prin microinstrucțiuni, mecanism specific procesoarelor CISC. Maximizarea ratei de lansare în execuție a instrucțiunilor - pentru a crește Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 29 cât mai mult viteza procesorului trebuie să se lanseze în execuție cât mai
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
de către hardware fără interpretare prin microinstrucțiuni, mecanism specific procesoarelor CISC. Maximizarea ratei de lansare în execuție a instrucțiunilor - pentru a crește Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 29 cât mai mult viteza procesorului trebuie să se lanseze în execuție cât mai multe instrucțiuni în unitatea de timp. Principiul este aparent banal dar sugerează că paralelismul poate juca un rol semnificativ în creșterea performanțelor, pentru că lansarea un număr mare de instrucțiuni mai lente într-
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
contribuie la creșterea vitezei - instrucțiuni de lungime fixă, cu număr redus de câmpuri, cu cât mai puține formate. Set larg de registre de uz general - utilizabile atât pentru date cât și pentru adrese, în contrast cu numărul redus de registre ale unui procesor CISC (Intel 8080 are un registru acumulator și 6 registre de uz general, plus registrele dedicate indicator de stivă și numărător de program Ă. Procesoarele RISC moderne dispun de seturi de peste 32 de registre de uz general. Arhitectură de tip
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
utilizabile atât pentru date cât și pentru adrese, în contrast cu numărul redus de registre ale unui procesor CISC (Intel 8080 are un registru acumulator și 6 registre de uz general, plus registrele dedicate indicator de stivă și numărător de program Ă. Procesoarele RISC moderne dispun de seturi de peste 32 de registre de uz general. Arhitectură de tip load-store - instrucțiunile care procesează date pot utiliza doar registre interne ale procesorului și nu operează direct cu memoria. Există instrucțiuni separate care accesează memoria, respectiv
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
uz general, plus registrele dedicate indicator de stivă și numărător de program Ă. Procesoarele RISC moderne dispun de seturi de peste 32 de registre de uz general. Arhitectură de tip load-store - instrucțiunile care procesează date pot utiliza doar registre interne ale procesorului și nu operează direct cu memoria. Există instrucțiuni separate care accesează memoria, respectiv load pentru citirea datelor din memorie în registrele interne și store pentru scrierea în memorie din registrele procesorului. Execuția instrucțiunilor într-un singur ciclu de tact - spre deosebire de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
care procesează date pot utiliza doar registre interne ale procesorului și nu operează direct cu memoria. Există instrucțiuni separate care accesează memoria, respectiv load pentru citirea datelor din memorie în registrele interne și store pentru scrierea în memorie din registrele procesorului. Execuția instrucțiunilor într-un singur ciclu de tact - spre deosebire de numărul variabil de cicli de tact necesari executării instrucțiunilor unui procesor CISC. Harvard-von Neumann Accelerarea execuției programelor se obține și prin utilizarea de magistrale separate pentru date și instrucțiuni, arhitectură Harvard
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
accesează memoria, respectiv load pentru citirea datelor din memorie în registrele interne și store pentru scrierea în memorie din registrele procesorului. Execuția instrucțiunilor într-un singur ciclu de tact - spre deosebire de numărul variabil de cicli de tact necesari executării instrucțiunilor unui procesor CISC. Harvard-von Neumann Accelerarea execuției programelor se obține și prin utilizarea de magistrale separate pentru date și instrucțiuni, arhitectură Harvard, care evită blocajele unei magistrale unice de acces la memorie, specifică arhitecturii von Neumann (fig. 2.3). Cache Procesorul accesează
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
unui procesor CISC. Harvard-von Neumann Accelerarea execuției programelor se obține și prin utilizarea de magistrale separate pentru date și instrucțiuni, arhitectură Harvard, care evită blocajele unei magistrale unice de acces la memorie, specifică arhitecturii von Neumann (fig. 2.3). Cache Procesorul accesează memoria în cursul fiecărei instrucțiuni măcar o dată, pentru aducerea instrucțiunii în registrul instrucțiune, și în multe cazuri apar accese suplimentare dacă instrucțiunea implică aducerea de operanzi sau rezultatul său trebuie stocat. Acest lucru arată că viteza de execuție a
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
suplimentare dacă instrucțiunea implică aducerea de operanzi sau rezultatul său trebuie stocat. Acest lucru arată că viteza de execuție a instrucțiunilor este strâns legată de timpul de acces la memorie. De-a lungul timpului, decalajul dintre viteza mai mare a procesorului și cea a accesului la memorie s-a accentuat, astfel că trebuie imaginate mecanisme de acces la memorie care să evite frânarea procesorului. Soluția este de a folosi o memorie de dimensiuni reduse, dar foarte rapidă, numită memorie cache, ca
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]