Pmc riconfigurabili – La sfida Cots

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Il Managing Director di EuroLink Systems analizza, in parallelo con il proprio Partner BittWare Inc negli Stati Uniti, la prossima sfida del settore Cots con una carrellata dei moduli Pmc offerti nel mercato Italiano dalla stessa EuroLink Systems. L’utilizzo di Fpga su moduli Pmc (Pci Mezzanine Card), oltre a rappresentare un concetto estremamente avanzato e cost-effective nel settore Cots, permette di riconfigurare lo stesso Pmc al fine di ottimizzare applicazioni e necessità di sistema. Gli sviluppi nel mondo “reale” richiedono dei compromessi che coinvolgono l’architettura, le interfacce e gli aspetti di sviluppo. Con l’aumentare della complessità dei sistemi, la modularità e la riutilizzabilità dei sub-sistemi (ed i software loro associati) sono diventati i punti più importanti. Questi sono i benefici portati dallo standard Pmc. Il valore della flessibilità portato dall’utilizzo di carte periferiche e d’interfaccia, quali i moduli Pmc, è ovvio: una scheda Single Board Computer (Sbc), inserendo semplicemente un Pmc, può essere interfacciata a qualunque segnale/applicazione. Grazie all’avvento dei Processori Pmc (PrPmc), è possibile estendere le capacità di processing di qualsiasi scheda con alloggiamenti Pmc, aggiungendo degli elementi di calcolo complessi. Infatti, sistemi basati su bus standard possono essere costruiti, o lo sono stati, utilizzando schede “carrier”, ad esempio in formato cPci, Vme, Pci, che hanno solamente la funzione di interfacciare multipli Pmc. Paradossalmente, mentre l’idea originale era di semplificare l’espandibilità di periferiche su schede per bus standard, il Pmc è diventato di fatto un nuovo standard per bus di schede. La flessibilità è persa, perciò, una volta che il sistema è stato progettato e sviluppato utilizzando moduli Pmc.

Aggiornare o aggiungere un Pmc su una scheda in un sistema, per esempio per interfacciarsi ad un differente standard di comunicazione o ad un nuovo segnale, non risulta essere un’operazione più semplice rispetto a quella di sostituire o aggiungere un’altra scheda al sistema stesso. Una soluzione “quasi ideale” consisterebbe nell’utilizzo di un modulo Pmc completamente riconfigurabile che potrebbe avere funzioni di calcolo, interfacciamento segnali, comunicazione digitale o una combinazione di tutto ciò. Nell’eventualità si abbia la necessità di una variazione di sistema, il Pmc potrebbe semplicemente essere riconfigurato per soddisfare le nuove esigenze di progetto, con un impatto irrilevante sul resto dell’implementazione del sistema originario. L’utilizzo di Pmc riconfigurabili è particolarmente indicato per applicazioni basate su Dsp come ad esempio telecomunicazioni, radar, sonar, imaging, test, misura e strumentazione. L’interfaccia e le eventuali richieste specifiche di processing di questo tipo di sistemi possono essere complicate e critiche e sono, spesso, specifici per applicazioni o clienti e quindi soggetti a cambiamenti. In questo tipo di utilizzo, un modulo Pmc riconfigurabile potrebbe essere utilizzato al posto di un Pmc customizzato con la possibilità di una modifica in qualsiasi momento. Un altro vantaggio, meno ovvio, di un Pmc riconfigurabile, è costituito dalla possibilità di effettuare modifiche staticamente, al boot-up, o dinamicamente, durante il funzionamento del sistema. Per esempio, un sistema di test potrebbe avere l’esigenza di effettuare il boot del Pmc in una delle molteplici configurazioni dipendenti dagli specifici test; un altro caso può essere rappresentato da un sistema per telecomunicazioni che richiede un Pmc dinamicamente riconfigurabile per trattare differenti protocolli in arrivo.

Gli sviluppi degli Fpga e i Pmc riconfigurabili

Nessuna soluzione, sfortunatamente, nel mondo reale può essere infinitamente flessibile. Proprio a causa di ciò, i costruttori di Pmc hanno utilizzato, quale punto di forza, alcuni recenti progressi fatti dagli Fpga in termini di opzioni per i progettisti di sistemi basati su bus standard. L’unica area che sembra fuori delle possibilità attuali dei Pmc riconfigurabili è quella dell’interfacciamento e condizionamento dei segnali analogici nella fascia ad alte prestazioni. Gli Fpga basati su Sram prodotti da Altera e Xilinx, in particolare, hanno consentito ai costruttori di Pmc di essere “creativi”: i prodotti più recenti sono di dimensioni e complessità tali da permettere di implementare architetture di processori standard come Power Pc o Mips. Inoltre, le famiglie Apex II della Altera e la Virtex II della Xilinx offrono opzioni di interfaccia estremamente versatili, includendo sia le modalità single ended che differenziali nel trasferimento dei segnali, incluso Lvds, a vari livelli e nel caso della Virtex II, un’impedenza programmabile e terminazioni di linea. Questa combinazione di flessibilità d’interfaccia e di numero di gate ha consentito di definire tali soluzioni, secondo Altera, come “sistema su chip programmabile (Sopc)”. Le implementazioni riutilizzabili di un cospicuo numero di funzioni e di interfacce sono disponibili dai costruttori di Fpga e da aziende terze parti. Tali implementazioni, chiamate core, macro o moduli a seconda dei vari fornitori, spaziano in complessità da un semplice sommatore o un transceiver ad una piena interfaccia compatibile Pci e Pos/Phy o un già menzionato processore embedded. Ancora, sono disponibili tool di sintesi a livello chip che permettono teoricamente al progettista di utilizzare Ip esistenti a livello di blocchi funzionali e sviluppare una soluzione completa.

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