Computing Cluster dans les applications spatiales contraints

Aujourd'hui, les applications informatiques embarqués sont beaucoup plus sophistiqués que ceux du passé récent. Les industries telles que l'imagerie médicale, la patrie appel de la défense de la sécurité et militaires pour les systèmes montés en rack qui peut exécuter un nombre croissant d'applications logicielles complexes. Dans beaucoup de ces industries, le traitement fiable et en temps opportun de l'information peut signifier la différence entre la vie et la mort. Ces industries ont également besoin d'équipement qui peuvent passer dans des espaces fortement contraints et, dans certains cas, satisfaire aux exigences de faible poids. Fournir la capacité nécessaire de calcul à l'intérieur de cet espace et l'enveloppe de poids est un défi considérable.

Dans le domaine de l'imagerie médicale, les applications varient de simples simples tranche machines à rayons X à trois dimensions, machines multi-image de tranche CAT scan. Bien que ces applications ont des exigences très différentes de calcul, ils partagent un besoin pour une clarté d'image accrue. Cela génère une quête pour les systèmes de montage en rack plus performants. Dans le même temps, la taille globale de la machine d'imagerie se rétrécit.

Dans le domaine de la sécurité intérieure, l'analyse cryptographie est un élément clé dans la compréhension de ce que les méchants sont la planification. Cryptographie systèmes d'analyse doit traiter une quantité extraordinaire de données entrantes à partir d'un large éventail de sources. Ces systèmes nécessitent un logiciel de pointe qui peuvent trier les données entrantes afin de permettre aux spécialistes du renseignement à se concentrer sur les informations les plus importantes. Pour répondre à ces besoins, les systèmes de montage en rack doit fournir des performances évolutives dans des enclos relativement petites.

Les aéronefs de surveillance représentent une petite part de marché de la défense militaire globale, mais ils illustrent bon nombre des défis auxquels fait face le concepteur du système de montage en rack. Les aéronefs de surveillance fournissent des informations de localisation et quasi-temps réel l'analyse de la situation, un rôle essentiel dans l'armée d'aujourd'hui, où l'information est aussi essentielle que la puissance de feu. L'accomplissement de cette mission nécessite une énorme quantité de puissance de calcul.

Un avion de type peuvent avoir des systèmes informatiques 70 consacrées à différents aspects de la mission de surveillance. Les systèmes informatiques doivent également être suffisamment souple pour gérer les configurations multiples utilisées dans l'avion. Les ordinateurs doivent avoir une durée de vie longue et une configuration système stable pour répondre à long déploiement de l'avion et les horaires de rénovation. Utilisateurs finaux militaires exigent l'utilisation de commercial off-the-shelf (COTS) la technologie la mesure du possible.

Dans cet article, nous allons utiliser un avion de surveillance comme un exemple de montage en rack défis de conception du système et de montrer comment les concepteurs peuvent répondre à ces défis de taille à l'aide d'ordinateurs en grappe, dont les ordinateurs du groupe de bord unique ensemble dans un châssis commun. Nous allons décrire les caractéristiques et les avantages d'un ordinateur en cluster qui intègre quad-core des processeurs Intel ® Architecture, PCI Express ® ordinateurs de bord unique et multi-segments, fonds de panier passifs.

Chassis & Design de fond de panier

Poids et l'encombrement sont à une prime sur un avion de surveillance. Matériel informatique supplémentaire a un effet exponentiel sur le coût de fonctionnement de l'appareil. En plus d'augmenter les coûts de carburant, le poids de l'équipement supplémentaire entraîne des retards de mission en raison de la nécessité d'une plus fréquents ravitaillement en vol. La fois l'espace et des problèmes de poids peut être traité par l'élaboration d'un châssis peu profonde approfondies faites en aluminium léger.

Le châssis de montage en rack le plus couramment utilisé sur l'avion a une profondeur de 18 "(45,72 cm) et une hauteur de châssis 5U. Chaque système a un segment PICMG ® 1.3 multi-fond de panier qui permet à plusieurs ordinateurs de bord unique (CPE) ou les conseils d'hôte du système ( SHBs) pour fonctionner dans un seul châssis. Autres éléments de conception du châssis comprennent le contrôle individuel SBC alimentation secteur, les unités de stockage rapide d'accès, à la corrosion travail en métal résistant, un système de refroidissement haute performance et manchons de câble blindé pour protection contre les vibrations.

Le fond de panier est souvent un élément souvent négligé d'un système informatique intégré, mais il est un élément essentiel d'une conception haute performance intégré. Aujourd'hui, plus de bande passante de carte à carte interfaces telles qu'un ® PCI Express (PCIe) exiger conceptions de fond de panier robustes afin de maintenir un débit optimal du système.

Le fond de panier PICMG 1.3 prend en charge un ou plusieurs SHBs, ainsi que l'industrie des cartes standards d'options COTS pour des fonctions telles que les communications, la vidéo, du son et de stockage des données. Cette conception permet aux concepteurs de mélanger et assortir les simples capacités informatiques embarqués basés sur les besoins de l'application.

Conseils du système hôte

Comme indiqué plus haut, jusqu'à quatre SHBs peut être utilisé dans un seul châssis. Les SHBs peuvent fonctionner ensemble comme une grappe d'ordinateurs, où tous les conseils travailler ensemble sur la même application. Alternativement, chaque SHB dans le châssis peut agir comme un ordinateur en soi. Technologie de virtualisation Intel ® prend ce concept plus loin en permettant une SHB simple pour exécuter plusieurs systèmes d'exploitation et des applications indépendantes. La combinaison du châssis multi-SHB et Intel ® VT permet d'économiser l'espace rack en permettant à un seul châssis d'exécuter de nombreuses applications indépendantes.

Un châssis avec quatre processeurs dual-SHBs peut fonctionner jusqu'à 32 applications différentes, une pour chaque cœur de processeur dans le châssis. Cela signifie que l'on 5U rackable ordinateur, avec quatre processeurs dual-SHBs, peut prendre la place de seize 1U systèmes à double processeur carte mère. L'utilisation d'un seul et même boîtier 5U au lieu de boîtiers 1U d'espace rack seize réduit par 19.25 ", soit une économie de près de% 70.

Rappelez-vous qu'un avion peut avoir jusqu'à 70 systèmes, c'est pourquoi ce gain d'espace est répété de nombreuses fois tout au long de l'avion. Les économies d'espace est également livré avec un poids économies avantage cumulatif parce que la solution nécessite moins de câbles, boîtiers et les alimentations informatiques.

Hôte de la carte système (SHB)

L'utilisation d'un seul processeur, carte graphique de classe PICMG 1.3 carte d'hôte du système. Entre autres responsabilités, le SHB permet de rendre l'information pour l'analyse par des spécialistes du renseignement. Comme une carte graphique de classe le lien PCIe x16 est une interface arête commune connecteur de la carte sur de nombreuses cartes graphiques haut de gamme. Ce lien est utile pour les systèmes de bord qui nécessitent une vidéo ou d'autres graphiques hautes performances.

Conception d'un système Cluster Computing - Résumé et conclusion

Les objectifs de conception pour avions de surveillance sont difficiles, mais ne sont certainement pas unique. Équipement des contraintes d'espace existent également dans les systèmes d'imagerie médicale, l'analyse de cryptographie, des télécommunications, de l'automatisation industrielle et de nombreuses autres applications.

Serveur ordinateurs monocarte de classe et multi-segments fonds de panier apporter le même espace et avantages de l'efficacité vu dans l'avion de surveillance à une grande variété d'applications d'informatique embarquée. De nombreuses applications ont besoin pour exécuter différentes applications sur une seule plate-forme, et les ordinateurs de bord unique et fonds de panier ont depuis longtemps rendu cela possible. Cet avantage architecture de base de conception est maintenant couplé avec la technologie de virtualisation Intel ®. Cette combinaison puissante permet aux concepteurs système la possibilité de tirer parti de l'avantage de l'informatique en grappe dans un large éventail d'applications industrielles.

PICMG est une marque déposée du groupe PCI Industrial Computer Manufacturers. Intel, Intel Xeon, Intel Core 2 sont des marques commerciales ou des marques déposées d'Intel Corporation. Tous les autres produits et / ou des noms de sociétés sont des marques commerciales ou des marques déposées de leurs propriétaires respectifs....