lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded...

13
1 Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ! " # Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf $ % % & Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ! " Motorola Siemens BMW Apple Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf " " ’()* + " , - %

Transcript of lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded...

Page 1: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

1

�������������� ��

�������������

������������������

������������������������������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

�������

� ����������������� ��������

� ��������������������� ����������

� ���� ������������ ��� ����������� ���

� ������������������� ���� ���� �������������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����� ������

� ������������������������!

� "���������� ��������������� ������������� ���

� #�� ���������� ���

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����������

� $����������������������% �������� �������������������������������� ����� ����������������������������

� �������%����������� ��� ����������� �� ������ � &��������� ��

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

��������� � �

��������!��"�����

Motorola Siemens

BMW

Apple

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

���"�������"

� ����� ���������� ������������������ ������������������ ��� ��'()*+��� "���������,� ��� -��������� ���� � ��������

� ���� �������������� �������������� ����� ����� �� ��������

� ��% ����������� �� ������������������� � �����

Page 2: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

2

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

# ��������������$��������

� � ����������� ��������.,/���% ������������������

� # � ����� ������������0#��1�� ���������� � &������� � ����� ���������� ���

� �� ������������������ &����2�� ���'3�� ���45�� ��

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

As vendas dos microprocessadores Pentium da Intel representam apenas cerca de 2% do mercado de processadores:

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

A grande diversidade de aplicações justifica a grande variedade de processadores para sistemas embarcados existentes.

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

%������������ ������

� � ������������������������ ����%��%��������

� "����$/��4������������ ����������� 45�� ��6.�"�"�7������������� ����������������������

� �������8���������������� �������

� # � �����8�������������"�7��9������ ������ ��

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

%����������� ������&����� �

� ��������� � ������� ������0�#�1�

� �� �����

� "��������

� ����� ������� ����������������������

� ����% � ��

� :��������� ������

� �"���������0����������1�

Page 3: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

3

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

#���������������"�����'��'

�����

� 6���������� ��������������� �� �����������������������

� 7����������������������� �������� "�7���#���������

� :���� ����������������

� � -���� ��������������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

(��������������������

����!�����

')�5';�;2'5�3''5�(3�"�0'5*$31

*�4<'*�34*�'5*�5*������.�������

5�<35�)5�<45�'#8#

*�;<*�'2*�;)*�'<#86�0<*$31

='�2(='�<2='�'5='�'2������ ����8

5**<5**45**55**'

Wall Street Journal/EIA

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

(��������������������

������

Best Buy November 2003:

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

(������������������

��� � ��"�����

�8����� ���������������� �� ����������� ��� ����8 � ��9������� ��9�������9������� �������������������������

����� ���������������������

�6����� ���

�/������������

�: �������� ������.��������� ����%����<������������"��%��������

�#�� �������� ��������� �������������������

�>������������ �������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

)���'��������������

� ������ � ������� ����������� ����� :���������� ���� �� �������� ������������ �����

� ���������� ���� �� �������� ����������� ���������������������

� ��������������������� ����������������������� ������� �����%��� ���������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

#� !� �������# �����

�������������!

� ?�������� ����������� ����������� � ��

� "���������

� �������������� ���

� �� ������ ��� ���0��� �������1�

� 6�@� ����'3-�5�A:&����� ���<�

� ������������������-�����);�� �� ��������;B��������� ��%��������������

Page 4: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

4

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

#� !� �������*�����������

���� ������ ��+��������������

0.1

1

10

100

1000

10000

i386 i486 Pentium Pentium Pro Pentium II Pentium III Pentium 4 One Gen Two Gen Three Gen

Per

form

ance

(S

PE

CIn

t200

0)

Technology (relative FO4 delay)

Pipelining (relative FO4 gates/stage)ILP (relative SPECInt/Mhz)

Performance

Moore's Law Speedup

Performance Gap

10k SPECInt2000

0.1

1

10

100

1000

10000

i386 i486 Pentium Pentium Pro Pentium II Pentium III Pentium 4 One Gen Two Gen Three Gen

Per

form

ance

(S

PE

CIn

t200

0)

Technology (relative FO4 delay)

Pipelining (relative FO4 gates/stage)ILP (relative SPECInt/Mhz)

Performance

Moore's Law Speedup

Performance Gap

10k SPECInt2000

Moore's Law Speedup

Performance Gap

10k SPECInt2000

© 2004 IEEE Computer SocietyEmbedded Computing © 2005 Wayne Wolf

#� !� �������*�� ������� ������

��+��������������

0.1

1

10

100

1000

i386 i486 Pentium Pentium Pro Pentium II Pentium III Pentium 4 One Gen Two Gen Three Gen

Pow

er (W

)

Total Power (W)Dynamic Power (W)

Static Power (W)

75 mW Peak Power

Power Gap

0.1

1

10

100

1000

i386 i486 Pentium Pentium Pro Pentium II Pentium III Pentium 4 One Gen Two Gen Three Gen

Pow

er (W

)

Total Power (W)Dynamic Power (W)

Static Power (W)

75 mW Peak Power

Power Gap

© 2004 IEEE Computer Society

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

,��'�����������

��-���������

� �������������������������������������� �����������������%��������������� ��������� > � ������������ ������������������

� ����������� �� ���� � ���� ������������������% ����� $-���� %������������ �� ���������������������%��� ���������������% ����

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����!�������

� /�������� �������������������������� ������

� /���������������� ��������� ����� 3�������������� ���� �������

� "��+��� ���������������� �����������������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

(������!��������� � �

�"����� ���!�

� :�������������������������!� :��� �� ������"�7!������!

� :�������������������� ���!� ?��������������������%������������!

� :�������� � � &�����!� ���������������������� �!�6��������������������!

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

(������!��&�����

� #��� ������������!� .��������� � ��� ��������!

� #������� ��������� ��������������!

� :��������������������� ������������ �� ��!

� :�����������������������!

� :�����������������������!� /����%�� � ������������ � ��!

� ���� �������%�������������!

Page 5: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

5

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����!������� ���!���

� ���������������� �� ������������

� 7��������� ����������������������������������� ��+���� ������ ���

� "� ����������������� ���� ���������������� ������� ���0"�#1��������������������������� �������������������������C

� ������������������������� ������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����!��!����

� ������������ /%����������������� ����

� ?���� ��� ������������ ���������

� ���������� �������

� ����������� ��

� /�������@� ��������0��� ����� &�������1

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

.�$�����������������

requirements

specification

architecture

componentdesign

systemintegration

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

/��' ����$��������'��

� ��������� ���� ���������������������������� � �C

� �������������� ����

� D��������� ���� ������������������������� ���������

� 6������� ����������������� @����

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����� ��������������

� ����������%������������� ������������ �����&� ������� ����������� ������������ �� �������������������������������� ��C

� ��� �� ������� ������������� ��

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

)�-���������

� ��� ���������������� � �����������������������������-�����������

� ���������%����� ����%����������� ���� ���� �����������������C

� ���� ����������� ������������� %��C

� �% � ����������������������������

Page 6: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

6

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

�����������$������'

�������������-���������

� ?���� ������@� ��������� ��������������� ���� ����

� E������� ������@� ��������� � �����@� ����������������C

� � &����� ���������C

� ���������� �C

� ��� �� � ��C

� ����

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

0*����$��!�������� �

� ?���� ��� ����?������� %�������������F���������������������

� 7���� �������������������<**�-�3**� -��������������������������-�����������

� �����������������������������������E����������'������������>������A���� �� ��';��������

� "����=;**��������� ���G���-��='**���������������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

0*����$��!�������� �&�

����1 �

� ���� ����� &�,�� ������������ �� �������

� ����������� ����������������2��������������������� ���

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

�������������

� ��������� �������� � ���������������� ��������� ��������� ���������� �������C

� �% ���� �������������� ����������� ���������

� ���� ������������ ���������������� �������������

� ��������-������������������ ���������� ���������������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

0*���������������

� ������ �������� ���� ������ %�������A��C

� �������C

� ����� ��������C

� ���� �����@� ��������� �����������@�����C

� �������������� ������������������������������� ���

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

%������������ ���!�

� ������F��������������� ��� ���������� � ��� �!

� :����������������� "�7����� ������������

� ����������������� ��F���������������� ������ ���

� ���������� ��������������� ���������������� ������� � ��� ���

Page 7: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

7

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

0*����$��!��������+�

��!���

GPSreceiver

searchengine renderer

userinterfacedatabase

display

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

0*����$��!�������� �����

������������

GPSreceiver

CPU

panel I/O

display framebuffer

memory

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

0*����$��!��������������

������������

position databasesearch renderer

timeruserinterface

pixels

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����!���!���� ������� �

�������������������

� ����������� ������� ���� ������������������������������� ���

� ������������������������������������������ � ��������- �� ������ ���������������������� �����������������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

�"���������!������

� ������������������������� ������������������������ ��������

� :�%����������� ������� ����������������%��������@� ������������������������ ��� ����������������� ����

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

������"

� $���������������������������������� ���������������%������-�������������������������������

� $��������������������������� ������������������ ���� ��������� ��������������

� #�� ���������� ������������������������ ���������

Page 8: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

8

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

*��������

� ������� ������������� ����� ������������� ��� ����� ��� "����������� ����%������������� ����������� &�� ��

� ����������������������� &��������� ������������ �����

� ��������������������%������������%��������������

� ����������������� ������� %������������H

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

2 �"�������������������3

� ������� �����������������

� ������������������������� ��

� ���� � ������������������ �����+��� ��������� �

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

�������4*5678�������+����������

� ������������ ��������������� ��������� ���

� ����������%���������% ������� ��������� �������

Xscale

Securityprocessor

16 microengines

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

/���#%*

� ������������� ��� �������� ��� ��

� ���� �������� ���#����6.�"�

C55x DSP

OMAP 5910:

ARM9

MMU

Memory ctrl

MPUinterface

SystemDMA

control

bridge

I/O

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

�/�,��� �+

� ���������� ������� ��� ��

� ������ ������������� ��������

ARM9

Mem

ory

syst

em

I/O b

ridg

es

Audioaccelerator

Videoaccelerator

heterogeneousmultiprocessors Embedded

Computing © 2005 Wayne Wolf

�/�##��*9

� $������������������������ ������ ����� ��� 6�������');��:&�� '���������� ������� ��� 5���%��� ������� ��������� '3,5<�� ��� -��� ���� 45�� ������ ��� ���� "���������� ?������������ &�����

Page 9: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

9

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

,��� �+ $� ��������������

MMDSP+dataRAM

instrRAM

Xbus

Interruptcontroller

Picturepost

processing

Videocodec

Pictureinput

processing

Localdatabus

MasterAHBDMA

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

%�������$����� � �

�"�����

� ����+��� ������������ ���������%��'**�� ����������� <�� ��� ���������������������������C

� � ���������������������������% ���C

� '3,45�� ��� ������������������� ���

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

:#2 �678����+���� �

�������"����������"����

� ��� ������������������0�D�1����������������������� �� ���

� ������ ������ � ���������0��"9�1����������� ����� ��%������ � ���

� �D��������"9������� ������ �D������ ���������� ��������������� ������������- �� ����D��������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

:#2 �678�&�����1 �

brake

sensor

brake

sensor

brake

sensor

brake

sensor

ABS hydraulicpump

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

/����������������!��

� :������������������������ ��������������� ������� � � ���

� �� ��� ����� ������ ������ � ���

� ������� ���������������������� ���������� ���

architectures

applications

methodologies

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����$��������� �

������������

� ��� �������� ���������������������

� �������� ������������ �������� �������������������� >����������� ������������� ��

� .���������������������������������������� "�� ��������.����������� ���� �������0�� ����������1������������������

Page 10: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

10

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

���������������������

�$�����;�/<

� ��������� �����������0#�������4������1�

� ������% �������������0��$A�5��#8������1�

� '�� �� ��� ����������

� 5�� �� ��� ������������������ ���

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����� ������ �# *��( ���!�

� �������"��������������� ��� ��� #�� ���%�� � ��� ������� ����������������������� ������������������

� ����������������� �������������� ���� ���� > � ������ ������������ &�� ��

� ������% ��������� �����% �������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

#*��(� �� ����� �� �

� �������������������������������� ���"� ���������������������F��� ����� ���%������������������������������ ���%�������

� ���"� �% �������� ���� >������� : �������������

� ���� ������������������@� ����������� ���������������������� ��� ��������� ���� ��������� ������-������������ ��������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����!���������!������

���� �� �' ��$������+���

� #�� �������%�� ����������� �� ���������������� ���������������� ������� �� ��

� #�� �������%�� ������������� ���������������+������� 7���� ��������������

� #�� �������%�� ��� ����������� �� ������������������ �����-����������������������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

���� �� �'��� ��"�����

� 6��������� ��������� ������������ ������������ �������������

� $���������������������������

� ������� � � &������������������������������������

� ������������������������������������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

(����������������������������

���������������

� ������� � ��� �������������� ����������������������� �������� �� ��������� ����� ���������� ��������

� #�� ���������������������������� ���� .�� � ���������� �������������% ��� � ������������ > � ���������� �������% ��

� �����-�������������� �������������������������� ���� $��������� ���� D�����������������

Page 11: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

11

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

��5=>������������������&�

����1 �

� ���� �������������������� ������������������� :������������ ��

� /������� ������� %��� ����������-�

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

2 �"��������� �� �����

������ 3

����� ������� ������� �������� ������� ������������������������-�

������������� ������������������ ��� ���������� ����� ����� ������������

MPEG Tamperemeeting

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

����!������������

� D��������� ������������������������ ���������������� ��

� A�������� ����- �� ������ �������������������������&����������� ����

�������������� ���������

������������������ �������������������

��������� ���!�"#

Bluetooth.com

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

������"�������������

� ���� ���������� #�+��� ��������� ���

� #�+���������������������- ����

� ������������� #�+��� ������������

� :������������� ����������������

� #�+�������� ��� ����- ���

� ���������� #�+����������� ���

� #�+��������� ���

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

�������#*0'5��� ��

� /���������������������$A�5�������� � �������� �����

� #�� ��������������� ������ ��

� .����������������������������������� > � ����������

� > � ����"�7�

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

#*0'5�������!��������!��

� "������������ -������������� ���������� ���� �������������������� ���������������

� �������������������������������������

� ����������������������������������� ��� .����������������� � �������

� $�����������������7� -��������

Page 12: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

12

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

���������5=>��� ��

� 6���������������� ��)**�***�� ������"������ 7����� �������� �����

� ��������� ������������ # ������ &���

� ?��������

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

��5=>�������!��������!��

� ? ����������������� ���� ��������� >���������������

� ����������������������������������� ��� .����������������� � �������

� D������������������ D������������ ����������%���;*B���"�7�� ���

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

#������������ �� �

� ��������"� ����� ������������ �������������� "���� ��� ���� E����� ���� ���� ��� ��� ����� ���

� 6�@� �������� ����������� ������������������� ������ A������������� �� &�� �������� ������� ��������"�7�������

� E���������������������������������������� �������� � � ���

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

*��������&����� �� �&��� �

#*��(�

� ������������������� ���%�� �� ��������������� ������ ����������������

� ��������� � ��� ������������������������ ���

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

/��� ���!����� ����$��"�

!��

8888

?88?88?88?88

588588588588

@88@88@88@88

>88>88>88>88

788788788788

=88=88=88=88

588?588?588?588? 588@588@588@588@ 588=588=588=588= 588A588A588A588A

��B���B���B���B�

���!� ���!� ���!� ���!�

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

/���������������������'

��� � ���!�

� ��� ���������������� ���������������� 6�@� ���������������������������������������������

� ������������������������������ �������������������� ����������� � ���%� ������

requirements past designs

platform

userneeds

product

Page 13: lad.dsc.ufcg.edu.brlad.dsc.ufcg.edu.br/oc2/intro_es.pdf · 1 ˘ ˇˆˆ˙˙˙ ˘ ˆ˝ Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf ˛˘ ˘ ˇ ˇ

13

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

(������!��������������'��� �

���!�

� #�+����%������������� ��� ��� �������� �������������� �� ����������������� ��� ��

� ����������� ���������� ������%������������� � ���� ��������� � ������������� ������������

� ������% ��������� ������������� ��������� �

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

/����������'��$����� ����!�

�����������!�

� �������"���������������������� ��� ��� .������� ����������� ��� ����������������������� � ����

� �������� ������������ %��������������

� �"� ��%��������������� ��������� E����������������-��� ��������������%����������� ��

Embedded Computing © 2005 Wayne Wolf

������"

� "� ���� ����������������������� ������� ����������� ������������������������

� ����+���� ��� �����������-�� 6��������� ��������� ������������ � &�����-�������

� ������������������������������� :����������� ����������������� &�� ���� � &�� ��

� ����������� �����������������,�����%����� ��������� ���