Processorfamiljer idag och i framtiden

Transkript

1 Processorfamiljer idag och i framtiden Håkan Forsberg SESAM 31 maj

2 Agenda 1. Kommande generations processorfamiljer 2. Opredikterbara roadmaps 3. Certifieringsproblematik kring CPUer 4. Nya miljödirektiv - RoHS 5. Processorprestanda i HP inbyggda system 6. Påverkan på modulär elektronik/avionik 7. Slutsatser 2

3 Kommande generations processorfamiljer (del 1) Det positiva som alla talar om! Några exempel Prestanda ökar. Mycket hög integrering av kommunikationsgränssnitt. Energin per beräkning minskar fortfarande i hög takt. On-chip prestandamonitorer för debugging samt stöd för optimering av programvara. Felinjiceringsmoder för testning av on-chip cacheminnen. 3

4 Kommande generations processorfamiljer (del 2) Det negativa som ingen talar om! Några exempel Processorns arkitekturella uppbyggnad kan medföra oväntade flaskhalsar på chipet, gäller speciellt kommunikationsdelarna. Processorer med hög integration av kommunikation kan dra mycket ström hotspots. Derating - inte lika enkelt med olika typer av kommunikation med olika hastigheter på samma chip. 4

5 Kommande generations processorfamiljer (del 3) Det negativa - forts! Exempel 1 En känd mikroprocessorleverantör ger ut samples på en av deras nästkommande processorer lämpliga för inbyggda system. Samtidigt går de ut med en rekommendation på att använda deras flyttalsbibliotek som är framtidssäkert. Orsak: Flyttalsdelen är redan obsolete. Exempel 2 En känd mikroprocessorleverantör ger ut en processor avsett för kommunikation (men som mycket väl lämpar sig för andra inbyggda ändamål). Samtidigt går de ut med speciella användningsrekommendationer för den hjälpprocessor som sköter all kommunikation. Orsak: Hjälpprocessorn kommer att genomgå stora förändringar inom kort. 5

6 Avsaknad av predikterbara roadmaps Bara för tio år sedan kunde vi lita på processortillverkarnas roadmaps i flera år. Idag pratar vi om månader (även under NDA). Två huvudorsaker: 1) prioriterade kunder (consumer dollar) 2) System on a chip (SoC)-tekniken SoC-tekniken har medfört att processortillverkarna mycket snabbt kan förändra och anpassa processorerna. Anpassningen sker mot prioriterade kunder inom den kommersiella marknaden vilket medför ännu kortare livslängder på enskilda processorer. En stor flygplanstillverkares erfarenhet är att enskilda COTS mikroprocessorer för deras ändamål har en beräknad livslängd på 18 mån! 6

7 Certifieringsproblematik kring CPUer Inom den civila avioniken diskuteras ständigt CPUerna vid certifiering Några exempel Vid val av nya processorer saknas service history och då måste man åberopa andra additional design assurance -aktiviteter för att försäkra sig om att det inte finns några designfel. Certifieringsmyndigheten kan även ha orimliga krav på konfigurationsstyrning av mikroprocessorer. Positivt är att man har börjat att diskutera service history på processorfamiljer istället för på enskilda processorer. Militära säkerhetskritiska projekt har börjat att snegla på civila flygstandarder allteftersom de börjar tillämpas. 7

8 Nya miljödirektiv - RoHS RoHS = Reduction of Hazardous Substances Militära och flygburna projekt tvingas in i blyfritt vare sig de vill eller inte och oavsett om de är undantagna eller inte. Blyfria komponenter påverkar uppbyggnadstypen på processorerna och begränsar antalet uppbyggnadstyper. Om en blyfri process används kan man i vissa fall tvingas att visa att processen är tillräckligt tillförlitlig. 8

9 Processorprestanda i HP inbyggda system I vilken grad kommer multipla beräkningsenheter på samma chip att slå igenom för inbyggda system? Vinnare i Microprocessor Reports årliga Best High-Performance Embedded Microprocessor Flera vinnare. Bland annat Motorola MPC IBM PowerPC 440GX (1 CPU-kärna) Motorola MPC8560 (1+1 CPU-kärnor) Broadcom SiByte BCM1480 (4 CPU-kärnor) 2005 STI Alliance STI CELL BE (1+8 CPU-kärnor) Multi core-processorer är en utmaning för programmerare och verktygstillverkare. 9

10 Modulär elektronik/avionik IMA Multi Cluster Satt i samband med processortrenden del 1. Återanvändbarhet är ett av nyckelorden i modulära system. Om återanvändbarhet används på rätt sätt blir inte föråldringsproblematiken lika påtalig. Ett modulärt tänkande bygger i stor utsträckning på användandet av realtidsoperativsystem (RTOS). RTOS minskar beroendet mellan SW/HW och på så vis blir den kortare livslängden på processorer inte lika akut längre. Nya processorer med många höghastighets-i/o är i linje med IMA-tänkandet. Dock måste man vara observant på att militära & flygburna system även fortsättningsvis kommer att använda sig av egna kommunikationslänkar (AFDX, HyPer-1553 TM osv). 10

11 Modulär elektronik/avionik IMA Multi Cluster Satt i samband med processortrenden del 2. Högre prestanda, bättre integration och lägre effektförbrukning underlättar vid spridandet av processorkraft i distribuerade MOEL-system (storlek, vikt & värme). Man måste vara observant på att trenden med att flytta ut intelligensen i RDCer och smarta aktuatorer/sensorer i distribuerade IMA-system kan stöta på problem när nya kompositmaterial ersätter metallen i flygplansvingar osv. Vi pratar om mycket strängare strålningskrav. 11

12 Slutsatser IMA Multi Cluster Avsaknaden av predikterbara roadmaps, icke prioriterade kunder och krympande livslängder kräver ett nytt tänkande för underleverantörer av långlivade militära och flygburna projekt. Detta i kombination med nya miljödirektiv, certifieringskrav och föränderliga omgivningsmiljöer kräver ett tänkande som är: Multidimensionellt Baserat på uppgraderbarhet Modulärt m.a.p. HW & SW men även på underliggande processer & metoder 12

13 Frågor? Håkan Forsberg: 13 SAAB