Сравнительный обзор аппаратных платформ в QNX

Андрей Сеньков, СВД ВС
Сравнительный обзор аппаратных
платформ в QNX
Определение аппаратной платформы
Аппаратная платформа в традиционном «узком»
смысле
Архитектура команд
Режимы адресации, регистры, машинные команды, и пр.
Примеры: ARM, MIPS, PowerPC, x86 …
Архитектура процессорного ядра
Организация конвейеров, кэш, взаимодействие между блоками
(ALU, FPU, …) и пр.
Примеры: ARM Cortex-A8, PowerPC e500, MIPS32, Intel Atom …
Расширенное понятие аппаратной платформы
Контроллеры, системы на кристалле (SoC)
Производители : Freescale, TI, Intel, Atmel, Элвис …
Процессорные модули
Производители: Advantech, Kontron, Fastwel …
Законченные устройства, моноблоки
Примеры: Freescale SABRE, BlackBerry PlayBook, CarPC PCAVTO …
Аппаратные архитектуры в QNX
QNX2 – 1980-e годы, процессоры Intel 286
QNX4 – POSIX ОСРВ для Intel x86 (386 и выше) / ЗОСРВ КПДА.0002-01
QNX Neutrino RTOS
Intel x86 ( SMP, APIC, Fastboot … )
RISC платформы (процессорные ядра с блоком MMU)
ARM ( арх. v4-v6, ARMv7, MPCore … )
MIPS ( MIPS32, MIPS64, BE/LE, SMP … )
PowerPC ( SMP, PPC SPE, … )
SH4 (SMP …)
Поддерживаемые архитектуры:
ARM LE, MIPS LE/BE, PowerPC BE, Intel x86
сертификат соответствия
МО №1740 от 20.12.2011
Поддержка платформы в QNX
Комплект
разработчика
QNX Momentics
Единый инструментарий QNX SDP
Уровень среды исполнения
Ядро и системные сервисы QNX
Уровень QNX BSP
General Embedded
Netcom
Automotive
ARM:
MIPS:
Cavium CN57xx
XLR732 BCM91x80,
BCM91250, BCM91125
ARM:
AT91SAM9260/9261/9263/9RL64/9G45,
DM355,644x,DRA446,DRx459,DRx457,
DRA52XOMAP 2420, 3503, 3515, 3525,
3530, L137OMAP 3505, 3517, L137,
Jacinto3i.MX21, i.MX25, i.MX27, i.MX31,
i.MX35, i.MX51
X86:
SOM6760, PCM 9375,nanoETXexpress-SP
CoreExpress, Crown Beach CRB,
x86 bios, Tolapai, Geode LDXB800,
xw4600, E5500, PowerEdge 840, D820
PowerPC:
QorIQ P2020, P4080
MPC85x0, 8536, 8544DS,
8548, 8572, MPC8313E, 8323E,
8349E, 8360EMPC8641D
Virtex-II Pro ML300, Virtex-4
ML403,Virtex 5 ML507
AMCC 405ex, 460ex, 440EPx
Аппаратура
x86 ARM MIPS PPC
Centrality Atlas II, Centrality Titan,
i.MX21, i.MX25, i.MX31, i.MX35,
i.MX51
Jade, Jade-D, Dove, DM355,
DM644x,DRA446,DRx459,
DRx457,DRA52X, OMAP 2420,
3503, 3515, 3525, 3530
OMAP 3505, 3517, Jacinto3
PowerPC:
Lite5200B, Media5200, MPC5121E,
5125E
Платформа ARM
Advanced RISC Machine

Лицензируемая RISC архитектура с 1983 г.

Лидирующее положение на рынке встраиваемых
RISC-контроллеров.

Классические и высокопроизводительные 32-х
разрядные процессорные ядра с технологиями
Jazelle, VFP, NEON, TrustZone, Thumb …

Широкие линейки контроллеров с низким
энергопотреблением и высокой степенью
интеграции периферии от множества
производителей

Лидирующие позиции в процессорах для
мобильных устройств: смартфонов, планшетных
компьютеров и пр.
Технологии ARM
Платформа ARM в QNX
ARM в QNX Neutrino
 Поддержка классических архитектур ARM v4-v6: ARM7, StrongARM, ARM9, XScale, ARM11
 Оптимизированная поддержка архитектуры ARM v7: Cortex-A8, Cortex-A9 MPCore
Примеры поддерживаемых отладочных ARM-based процессорных модулей
AM3517 EVM
AM3505 EVM
DM355 EVM
DM644x EVM
DRA446 EVM
DRA52x EVM
DRx457/459 EVM
J3 EVM
OMAP 2420 SDP
OMAP 3503 EVM
OMAP 3515 EVM
OMAP 3525 EVM
OMAP 3530 Beagle
OMAP 3530 Mistral
OMAP 5905 OSK
OMAP 5912 OSK
OMAP-L137
OMAP-L138
DBPXA250DP
DBPXA270DP
IXDP2351
IXDP2800
IXDP425
IXDP425
PXA250TMDP
AT91SAM9RL64-EK
AT91SAM9260-EK
AT91SAM9261-EK
AT91SAM9263-EK
AT91SAM9M10-EK
AT91SAM9G45EKES
i.MX21 ADS
i.MX25 3DS (PDK)
i.MX27 ADS
i.MX31 ADS
i.MX35 PDK (3DS)
i.MX51 EVK
i.MX53 EVK
i.MX6Q Sabre
Jade EVB
Jade D
Atlas II EVB
Titan EVB
Tegra2
Мобильные решения на базе ARM в QNX
Планшетный компьютер с QNX BlackBerry PlayBook –
мощное, мобильное, многофункциональное устройство
TI OMAP4430 SoC, - система на кристалле, включающая:
Dual-Core ARM Cortex-A9 1GHz;
Графический акселератор PowerVR SGX540 304 MHz;
IVA3 — мультимедиа акселератор (код./декод. видео Full HD 1080p)
 7’’ Multi-Touch экран с разрешением 1024x600
 1 Гб RAM; 16/32/64 Гб SanDisk NAND Flash
 TI WL1283 GPS/WLAN/Bluetooth/FM модуль;
 Wolfson WM8994 Audio CODEC;
 Акселерометр, Гироскоп, GPS
 Две HD камеры: 5MP и Фронтальная 3
 Разъемы: microHDMI, microUSB, 3.5mm для наушников.
Платформа для мобильных устройств Freescale SABRE
с открытой спецификацией и поддержкой в QNX







Процессор Freescale i.MX53 1ГГц ARM Cortex-A8
Дисплей 10.1” 1024 x 768 LVDS
1Гб DDR3 RAM; 4Гб eMMC Flash
WI-FI, GPS, 3G
HDMI, LVDS (опционально для второго дисплея)
Разъемы: слот SD/MMC, 7-pin SATA, 2 x USB 2.0, Micro USB 2.0 OTG
Отладочные интерфейсы: 10/100BT Ethernet, UART, JTAG
Платформа MIPS







MIPS - Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages
Лицензируемая RISC архитектура MIPS32 и MIPS64.
Раздельные кэш команд и данных, плюс максимальное
использование конвейеров.
Дополнительные наборы инструкций (MIPS-3D, MDMX
(MaDMaX), MIPS16e, MIPS MT)
Поддержка в QNX архитектур MIPS32 и MIPS64 Little-endian /
Big-endian
Высокопроизводительные многоядерные процессоры для
телекоммуникаций (Cavium, Broadcom, RMI)
Отечественные серии процессоров спец. назначения
Решения на платформе MIPS
Высокопроизводительные контроллеры для сферы телекоммуникаций
Отечественная платформа «МУЛЬТИКОР» www.multicore.ru
Система на кристалле, включающая RISC и DSP-ядра
Области применения:

Радиолокационные и гидроакустические системы

Связь и телекоммуникация, промышленный контроль

Цифровое телевидение
QNX BSP для отладочных модулей
Платформа PowerPC

PowerPC (Power Performance Computing.) - RISC
архитектура, разработанная альянсом Apple, IBM и
Motorola (AIM)

Одна из первых архитектур, поддерживаемых QNX
Neutrino

Суперскалярная обработка команд

Поддержка big и little endians

Линейка производительных промышленных
контроллеров Freescale

Решения для Automotive и Netcom
Платформа PowerPC в QNX
Поддерживаемые архитектуры PowerPC : PPC BE, PPC BE SPE
Примеры поддерживаемых отладочных PPC-based процессорных модулей
8260 ADS
8266 ADS
CDS MPC85xx
FADS800
Lite5200 EVB
Media5200
MPC5121E ADS
MPC8313E RDB
MPC8323E RDB
MPC8349E MDS
MPC8360E MDS
MPC8379e RDB
MPC85x0 ADS
MPC8536 DS
MPC8548 CDS
MPC8572 DS
MPC8641D HPCN
P1020RDB-PA
P1013DS
P1021MDS
P1022DS
P2020DS-PA
P2020RDB-PA
P2010RDB-PA
P4080DS-PA
PQ2FADS
Sandpoint
Total5200
PPC405
Virtex-II Pro ML300
PPC440
Virtex-4 ML403
PPC970FX EVB
PPC405EX EVK
PPC440 EP/GR EVK
PPC460EX EVK
Virtex 4 ML410 RD
Virtex 5 ML507 RD
MPC8548, 8543
MPC5200B
MPC8540
MPC8245
MV64460
Платформа Intel x86

Исторически первая платформа для ОСРВ QNX

Стандартизация загрузки и установки ОС обеспечивается BIOS

Большой спектр как высокопроизводительных, так и
бюджетных решений

Проста для разработки демонстрационного проекта под QNX

Удобна для разработчиков, имеющих опыт создания проектов
на x86 и начинающих проект под QNX

Есть возможность полнофункционального тестирования QNX
под x86 в одном из средств виртуализации (VMware
Workstation, Microsoft Virtual PC, QEMU) без необходимости
приобретения специализированной аппаратуры

Технологии SMP, APIC, FastBoot

Простой перенос Open Source проектов
Решения для встраиваемых систем Intel Atom
Intel Atom — линейка микропроцессоров архитектуры x86 с низким
энергопотреблением.

Множество процессорных модулей различного исполнения

Потребляемая мощность от 0.65 до 13 Вт

Серии из двух процессорных ядер и частотой >2 ГГц

Техпроцесс 45 нм, переход к процессу 32 нм

«Северный» и «южный» мосты в одном чипе Intel NM10 или Intel SCH

Конкуренция с ARM-контроллерами на рынке мобильных устройств

Поддержка в QNX серий Z5xx, N4xx, D5xx, E6xx

Технология быстрой загрузки FastBoot в QNX Neutrino
Технология быстрой загрузки FastBoot на модулях с Intel Atom в QNX Neutrino
Оценка и область применения платформ
Общая оценка характеристик
Платформа /
Характеристика
ARM
MIPS
PPC
x86
Производительность
Энергопотребление
Интеграция периферийных устройств
Прототипы BSP для QNX Neutrino
Доступность ПО (open-source, 3-rd party)
Область применения (по данным QNX Software Systems)
General Embedded
Netcom
Automotive
ARM:
MIPS:
ARM:
AT91SAM9260/9261/9263/9RL64/9G45,
DM355,644x,DRA446,DRx459,DRx457,
DRA52XOMAP 2420, 3503, 3515, 3525,
3530, L137OMAP 3505, 3517, L137,
Jacinto3i.MX21, i.MX25, i.MX27, i.MX31,
i.MX35, i.MX51
Cavium CN57xx
XLR732 BCM91x80,
BCM91250, BCM91125
PowerPC:
Centrality Atlas II, Centrality
Titan, i.MX21, i.MX25, i.MX31,
i.MX35, i.MX51
Jade, Jade-D, Dove, DM355,
DM644x,DRA446,DRx459,
DRx457,DRA52X, OMAP 2420,
3503, 3515, 3525, 3530
OMAP 3505, 3517, Jacinto3
X86:
SOM6760, PCM 9375,nanoETXexpress-SP
CoreExpress, Crown Beach CRB,
x86 bios, Tolapai, Geode LDXB800,
xw4600, E5500, PowerEdge 840, D820
QorIQ P2020, P4080
MPC85x0, 8536, 8544DS,
8548, 8572, MPC8313E, 8323E,
8349E, 8360EMPC8641D
Virtex-II Pro ML300, Virtex-4
ML403,Virtex 5 ML507
AMCC 405ex, 460ex, 440EPx
PowerPC:
Lite5200B, Media5200,
MPC5121E, 5125E
Критерии выбора платформы
Условия применения






Функционал
Производительность
Энергопотребление
Температурный диапазон
Исполнение
…
Цена и
доступность
$
Трудоемкость разработки
 Полнота поддержки
аппаратуры
 Наличие прототипа BSP
 Опыт разработчиков
 Спектр разработанного
и портированного ПО
 …
Рекомендации разработчикам

Производительность

Функционал

Энергопотребление

Цена, доступность, …

Доступность BSP

Полнота поддержки
периферии

Обучение

Тех. поддержка

Заказная разработка
Анализ
функциональных
требований к
системе
Выбор и
тестирование
прототипного модуля
Выбор ОС : QNX
Neutrino RTOS /
ЗОСРВ «Нейтрино»
Адаптация ОС на
целевой системе
Проектирование
системного и
функционального ПО
Разработка и
отладка драйверного
ПО

Стресс-тестирование

Оптимизация

Управление обновлениями
Отладка аппаратнонезависимого ПО
(ПК, VMWare …)
Комплексная
отладка ПО на
целевой системе

Программные подсистемы

Требования к надежности

Графический интерфейс

Открытые проекты

Сертификация

Информационная
безопасность

Обучение

Тех. поддержка

Консалтинг

Заказные разработки

QNX SDP

IDE QNX

Консольные средства

Продукты 3-х фирм

Open Source проекты

Профилирование приложений

Расширение функционала

Повышение надежности
Услуги компании «СВД ВС»
Компания «СВД Встраиваемые Системы» оказывает широкий перечень услуг на
этапах проектирования и разработки программно-аппаратного комплекса на
различных процессорных архитектурах и ОСРВ QNX Neutrino / ЗОСРВ
«Нейтрино», в том числе:
 Выбор и тестирование прототипного контроллера и процессорного модуля
 Адаптация пакета поддержки платы (BSP) для целевой системы
 Разработка драйверного программного обеспечения для всего спектра
стандартизованного и специфического оборудования
 Разработка функционального (прикладного, специального) программного
обеспечения включая средства защиты информации
 Техническая поддержка на всех этапах разработки изделия
 Обучение специалистов заказчика и консалтинговые услуги