11 Février 2014 Paris nidays.fr

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1 11 Février 2014 Paris nidays.fr 1

2 Comment gérer des systèmes PXI distribués de plus en plus complexes (nombre de voies, synchronisation, streaming et traitement hautes performances) Jérôme HENRION, Ingénieur d Application, National Instruments France NI CONFIDENTIAL

3 Applications hautes performances NI CONFIDENTIAL

4 Test en production Complexité croissante des matériels mobiles Augmentation exponentielle de la densité et de la complexité des systèmes et composants Compétition importante pour réduire le coût du test Améliorer le temps de test à la milliseconde peut réduire grandement le coût du test Dans certaines applications, le temps de test est borné par le temps de calcul L architecture logicielle de la plate-forme PXI est un excellent choix pour tirer parti des dernières technologies de pointe 4

5 Contrôle hautes performances Recherche avancée à des fins commerciales et académiques Exécution d algorithmes complexes en virgule flottante Temps réel et exécution déterministe avec E/S Les temps de boucles sont en général de l ordre du khz La plate-forme PXI fournit un large éventail de modules d E/S pour interfacer de nombreux capteurs et actionneurs 5

6 Renseignement/RADAR RADAR passif Données récupérées par de nombreuses sources de signal RF Démodulation de signal RF et exécution d algorithme de triangularisation à virgule flottante Proche du temps réel Visualisation détaillée La platforme PXI procure la plupart des capacités de mesure et de structures RF requises 6

7 Test temps réel / HIL Simulation d un Iron Bird De nombreux systèmes PXI sont soit des sous-systèmes de simulation soit d interface avec les capteurs et actionneurs Temps réel et exécution déterministe pour simuler l environnement entier d un système La fréquence des boucles est de l ordre du khz 7

8 Exigences courantes Augmenter les ressources de calcul Les temps de test sont directement proportionnels à la vitesse d exécution du code Nécessité d une certaine puissance de calcul pour accomplir le but de l application dans le temps imparti Communication entre châssis PXI Besoin d une grande bande passante et d une faible latence Exigence implicite : Solution clefs en main pour un coût réduit 8

9 Technologies disponibles NI CONFIDENTIAL

10 Technologies de traitement différentes Technologies CPU multi cœurs FPGA Avantages Opérations à virgule flottante Diversité des tâches (calculs généralistes) Parallélisme basé sur n-cœurs Connexion directe aux E/S pour du traitement de signal à la volée Véritable Parallélisme Grande bande passante (opérations à virgule fixe) GP-GPU Grande bande passante disponible et parallélisme (pour tâches spécifiques) 10

11 Comparaison des bus pour le transfert de données Vecteurs de comparaisons: Bande passante : Quantité de données pouvant être transmise durant un temps donné Latence: Durée pour que le premier bit soit transféré de l émetteur au récepteur Ethernet Gigabit Ethernet 10 Gigabit Memoire Réflective Bande passante Bon (60-70Mo/s) Très bon ( Mo/s) Excellent (3 Go/s) Bon (170 Mo/s) Latence Bon (gamme en ms) Bon (gamme en ms) Excellent (gamme en µs) Excellent (gamme en µs) 11

12 Connecter des PC via le e CPU Quelle horloge de référence?? Qui dispose de la mémoire? Qui alloue les ressources? CPU Racine e Quelle racine dispose de la hiérarchie? Racine e e e??? e e e e Domaine 1 Domaine 2 12

13 Ponts Non Transparents (NTB) Les ponts transparents «classiques» permettent les extensions périphériques Les NTB permettent à plusieurs processeurs de communiquer via le e Les ports des NTB apparaissent comme des terminaisons pour les processeurs qui ne voient pas les autres La communication entre différents processeurs se passe au niveau des NTB 13

14 Connecter des PC via le CPU Racine e Domaines temporels indépendants Espaces mémoire indépendants Allocation des ressources indépendantes Domaines indépendants CPU Racine e e Pont Non??? Transparent e e e e Domaine 1 Domaine 2 14

15 Connecter des PC via le Système A Système B CPU Memory CPU Memory e to /-X Bridge e Racine Complèxe e to /-X Bridge e Racine Complèxe Les deux systèmes veulent être le maître 15

16 Utilisation de Ponts Non Transparents System A System B CPU Memory CPU Memory e to /-X Bridge e Racine Complèxe e to /-X Bridge e Racine Complèxe NTB Les Ponts Non Transparents (NTB) apparaissent en tant que end-point dans les deux hiérarchies Permettent une communication Windows entre 2 systèmes Exploitation de la bande passante à plusieurs Go/s avec une latence de l ordre de la microseconde via 16

17 Mécanisme de communication via NTB 0xFFFFFFFF Système A Espace Mémoire Physique Système B Espace Mémoire Physique 0xFFFFFFFF NTB Registre adresse de base NTB Registre adresse de base RAM Système A NTB RAM Système B Mémoire Allouée Pilote Matériel Mémoire Allouée Pilote Matériel 0x x

18 PXI MultiComputing (PXImc) NI CONFIDENTIAL

19 Spécifications Les spécifications du PXI MultiComputing sont publiées par le groupe PXISA Influence les NTB du e pour des connexions intelligentes Spécifications matérielles et logicielles pour définir une solution interopérable entre fournisseurs Matériel o Exigences de base NTB o Connexion électrique Logiciel o API standard 19

20 e Endpoint e PXImc sorti à NIWeek 2013 PXImc Module adaptateur NI PXIe-8383mc Driver NI PXImc 1.0 OS supportés : Windows et LabVIEW RT Support d environnements de développement: LabVIEW, C, C++ Premier produit PXImc de l industrie Spécifications : Interface x8 2.0 Jusqu a 2.7 Go/s de bande passante 5 µs de latence de transfert uni directionnel entre applications 3 m de cable Jusqu a 300 m en fibre optique (sortie plus tard) Interfaces avec les produits NI : Adaptateur Hôte e-8381 x8 2.0 Module cascadé PXIe-8384 x8 2.0 PXIe Prix : 1700 euros e NTB e Endpoint 20

21 System Controller PXIe-8383mc System Controller PXIe-8384 PXIe-8383mc - Configuration des liens NI PXIe-8383mc Module Adaptateur PXImc PXI Système A PXI Système B NI PXIe-8384 Module MXI- Le contrôleur système peut être soit un contrôleur embarqué soit un PC connecté via MXI Cablé Cable (3/5m) 21

22 System Controller PXIe-8383mc PXIe-8383mc - Configuration des liens NI PXIe-8383mc Module Adaptateur PXImc PXI Système A PC NI e-8381 Adaptateur MXI- e-8381 Le contrôleur système peut être soit un contrôleur embarqué ou un PC connecté via MXI Cablé Cable (3/5m) 22

23 Contrôleur sous système Contrôleur sous système Contrôleur sous système Contrôleur sous système Contrôleur sous système Contrôleur Maître MXIe MXIe Contrôleur Maître Topologies des systèmes PXImc Système PXI Maître PXIe-8383mc PXIe-8384 e-8381 Master PXI System Nœud de calcul x86 Nœud de calcul x86 Nœud de calcul x86 Nœud de calcul x86 Système PXI Secondaire Système PXI Secondaire Système PXI Secondaire Système PXI Secondaire Système PXI Secondaire PXIe-8383mc 23

24 Utilisation du PXImc : Détails du driver Système A PXImc PXImc PXImc PXImc Système B Data PXImc PXImc PXImc PXImc 24

25 PXImc : Performances Banc de test / Evaluation des performances d application à application Système A : PXIe-1085 avec PXIe et PXIe-8383mc Système B : PXIe-1085 avec PXIe et PXIe-8384 App Driver App Driver SW OS : Windows 7 64-bit HW HW HW IDE : LabVIEW Résultats (unidirectionnel): Bande passante 2,7 Go/s Latence : 5 µs 25

26 PXImc : exemples de performances Les châssis et contrôleurs PXI offrent des performances e différentes PXIe-8135 e- PXIe8381 Type de liens Performance PXIe-8383mc PXIe-1085 x8 2.0 x8 2.0 x Go/s PXIe-1082 x4 2.0 x4 2.0 x Go/s PXIe-1075 x4 1.0 x4 1.0 x Mo/s PXIe-1065 x4 1.0 x4 1.0 x Mo/s PXIe-1062 x4 1.0 x4 1.0 PXIe-1071 x4 1.0 x4 1.0 PXIe-1078 x1 1.0 x

27 Résumé PXImc est un standard dans l industrie qui permet aux systèmes intelligents de communiquer entre eux via le Le matériel NI PXIe-8383mc est le premier module adaptateur PXImc de l industrie Jusqu a 2,7 Go/s de bande passante avec 5 us de latence unidirectionnelle Des applications de type haut débit AT, contrôle hautes performances et test temps réel peuvent être grandement améliorées en utilisant le PXImc 27

28 NI CONFIDENTIAL Questions?

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