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L'année vue par Élisabeth Feder

C. Martini

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L'année vue par Élisabeth Feder

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Toujours plus ! La course à la performance et à la miniaturisation exigées par des applications nomades grand public comme le radiotéléphone et, plus récemment, les terminaux Internet mobiles (MID) trouve son pendant dans la montée en puissance des solutions offertes pour les systèmes embarqués. L'actualité de ces derniers mois montre ainsi que les avancées architecturales des multicoeurs, la connectivité, notamment USB, et, choc pétrolier aidant, l'efficacité énergétique sont, là aussi, plus que jamais des dénominateurs communs, notamment dans les microcontrôleurs et les circuits programmables.

Après les microprocesseurs classiques, la multiplication du nombre de coeurs de processeur sur la même puce fait aussi sa percée pour l'embarqué avec pour objectif d'augmenter la puissance de calcul sans faire grimper la fréquence de fonctionnement et donc la consommation d'énergie. En témoigne l'introduction en production par la jeune pousse américaine Tilera de ce qu'elle revendique être le processeur le plus puissant pour l'embarqué. Le Tile64 est un processeur à 64 coeurs et 20 Gops (giga-opérations par seconde) décliné en trois versions, dont une à basse tension faible consommation cadencée à 500 MHz, dédiées à des applications télécoms et vidéo grand public.

Combiner puissance et faible consommation

Déjà principal fournisseur de coeurs de processeur pour l'embarqué, la société britannique ARM a introduit le Cortex A9 pour viser résolument le haut de gamme des applications du type équipements de réseaux, smartphones et autres terminaux grand public. Occupant une surface de moins de 1,5 mm2 dans une technologie 65 nm (par TSMC), ce coeur Risc 32 bits synthétisable peu gourmand, susceptible d'opérer à 1 GHz, peut fournir jusqu'à 8 000 Mips Dhrystone.

Dans le même secteur, Mips Technologies a, quant à lui, ajouté à son catalogue le coeur 1004k, compatible non seulement avec des architectures multicoeurs mais aussi avec le traitement en parallèle multithread pour les processus légers (30 à 50 % de puissance en plus pour une solution bicoeur, par exemple). Il se distingue par une cadence maximale de 800 MHz ; sa performance atteint 1,6 DMips/MHz.

Parallèlement, les fournisseurs de microcontrôleurs innovent côté performances autour de plates-formes IP existantes, notamment ARM, surtout vers le 32 bits. Ils vont même jusqu'à réorienter une famille conçue pour la télépho- nie mobile afin de couvrir une plus large gamme d'applications embarquées dans l'automobile, le grand public ou encore le médical. La famille OMAP35x de Texas Instruments, construite autour d'un ARM Cortex-A8 cadencé jusqu'à 600 MHz et intégrant DSP, moteur 2D/3D et/ou bloc de traitement vidéo, s'inscrit dans cette tendance. Atmel a, lui, intégré le coeur ARM7TDMI dans sa famille AT81SAM7L optimisée à très faible consommation (0,5 mW/MHz). Chez Toshiba, le coeur ARM926EJ-S se trouve dans un modèle 32 bits équipé d'un contrôleur d'écran LCD et d'un contrôleur USB, visant des applications allant du dictionnaire électronique au jouet, en passant par le médical, la navigation et autres applications industrielles.

Tout en combinant puissance (1,25 DMips/MHz) et faible consommation (0,19 mW/MHz), l'ARM Cortex-M3 peut concurrencer les 16 bits au plan du prix : ainsi, un modèle avec 32 Ko de mémoire Flash de la gamme Access de STMicroelectronics conçue autour du M3 se vend pour quelque 1,8 dollar en volume. Enfin, Luminary Micro a agrandi sa famille Stellaris bâtie autour du M3 en visant les applications temps réel dans les automatismes, l'industrie et les réseaux, notamment avec des modèles avec une connectivité USB On-The-Go.

La connectivité USB est devenue un passage obligé

Picochip propose, lui, une mouture 32 bits de son offre pour laquelle il n'a pas développé une extension de son coeur 16 bits ni suivi l'engouement général en faveur d'ARM mais fait appel au coeur M4K de Mips Technologies. La raison : gagner du temps et profiter des avantages en termes de performance et de consommation - 1,53 Mips/MHz et 0,024 à 0,05 mW/MHz. Avec plusieurs versions, cadencées jusqu'à 72 MHz, et des capacités mémoires Ram et Flash variées pour des coûts s'étendant de moins de 3 dollars à quelque 6 dollars en volume, la famille PIC32 reste compatible avec son offre 16 bits. Les derniers ajouts de cette famille intègrent, eux aussi, la connectivité USB On-The-Go.

Utilisée dans de nombreux équipements, du grand public à l'industriel, la connectivité USB est en effet devenue un passage quasi obligé pour les communications série. C'est pourquoi elle se retrouve aussi dans la famille 8-32 bits Flexis à architecture propriétaire de Freescale avec laquelle l'américain se propose de faciliter la migration depuis les 8 bits (coeur S08) vers les 32 bits (coeur ColdFire V1), grâce à une compatibilité au niveau du brochage, du code logiciel, des blocs périphériques et des outils de développement.

La faible consommation est aussi au coeur de (presque) toutes les annonces dans les circuits programmables. C'est le cas de la famille Cyclone III d'Altera qui s'est agrandie d'un FPGA complexe de 120 000 blocs logiques, présentant une consommation de moins de 2 W à 100 MHz (600 mW max à 20 MHz). Mais aussi des Spartan 3A DSP de Xilinx qui affichent 25 % plus d'efficacité énergétique que ses concurrents, et de la famille tolérante aux radiations RTAX-SL d'Actel dédiée aux applications spatiales, qui se distingue par un courant de veille de 250 mA à 125 °C, soit 50 % de moins que sa meilleure offre jusqu'ici.

- Les FPGA sont de moins en moins gourmands. - Les multicoeurs s'attaquent à l'embarqué. - La connectivité USB facilitée pour les applications industrielles.

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