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多核及虚拟化技术在工业和安全领域的应用
来源:本站整理  作者:佚名  2009-05-18 09:00:26




在单元与控制层(Cell/Control Layer)包含了实时控制与人机交互(HMI)功能,设备的安全可靠性要求十分关键。在这里,Wind River Hypervisor和Intel多核处理器拥有极佳的用武之地,既可以提供足够高的性能,而且确保了工业和高安全应用所要求的相互隔离性和可靠性。例如,The Intel Core 2 Duo处理器有两个处理器内核,一个内核可用来专门运行关键性的实时控制功能,另一个内核则用来运行HMI和其他操作控制台等普通的功能。这种多核处理器拥有革命性的性能功耗比,非常适合用于体积受限的环境。


现场/数据层(field /data)对车间生产线进行控制,连接传感器和控制机制,实现生产制造流程。在这一层最典型的要求就是节能,而Intel Atom处理器则非常适合于嵌入式应用。其特别的节能设计使功耗降到了2W,为小型控制器和嵌入式控制装置提供了Intel architecture架构的独特功能。


利用这样的“自动化金字塔”架构,工业控制系统的开发人员可以建立各种不同的平台,选择不同的性能水平,却采用相同的软件代码基础,从而获得长期生命周期内的支持。设备制造商也会发现,维护通用处理器中的软件比那些针对不同应用专门设计的硬件系统容易得多,因为Intel处理器是由广泛的生态体系来提供丰富而且成熟的开发工具。例如,作为Intel嵌入式和通信联盟(Intel Embedded and Communications Alliance)的成员之一,Wind River和Intel携手合作,确保两家公司提供的解决方案可以在最短时间内充分发挥Intel处理器中的全部性能特性。

以Wind River Hypervisor实现虚拟化
Wind River hypervisor提供了将一个物理板划分成多个虚拟板的分区(partition)能力(如图3所示)。每个虚拟板既可以运行一个操作系统,也可以运行一个最小执行。你可以用配置工具来对板上的处理器内核、内存和外设进行分区。处理器内核可以被排他性地分配给一个虚拟板,或者通过适当的调度算法来由多个虚拟板来共享。内存也可以进行分区,以便每个虚拟板拥有其专用的内存空间,从而不会打扰或影响其他的虚拟板。为了实现各个虚拟板之间的通信,可以分配一定数量的共享内存空间。串行通信接口和以太网接口也都可以指定给某个虚拟板或者由多个虚拟板共享。

图3 Wind River hypervisor的分区功能


有了Hypervisor,就可以利用其中的虚拟板机制为那些现有的私有操作系统分配专门的虚拟板,而其他的虚拟板则运行通用的商业化操作系统,这就为企业从私有平台向商业化平台的迁移提供了一种平滑过渡的途径,也为企业更顺畅地从旧的硬件环境升级到新的硬件环境提供了途径。


Wind River Hypervisor是风河多核软件解决方案中的组成部分,其中提供了许多工业设备制造商充分利用多核潜力所必需的技术。Wind River Hypervisor既可用于Intel单核处理器,也可用于多核处理器,从而在保持应用隔离的前提下提供了极高的性能。

应对未来安全与性能的需求
多核和虚拟化的组合运用为工业设备和交通运输设备制造商应对未来的安全与计算性能需求提供了绝佳的途径。也正是通过这个途径,来自Intel和风河两家公司的硬件和软件技术合为一体,共同帮助设备开发厂商,采用标准化的方法来实现硬件资源在时间和空间的分隔管理和使用。Intel独特的多核处理器性能和Intel Virtualization 技术为应用提供了虚拟化的硬件环境,而风河则提供了软件框架,其中包括了经过权威机构认证的VxWorks for DO-178B 或 IEC61508操作系统和先进的Wind River hypervisor。OEM厂商在争取获得IEC61508-Part 3或者其他行业标准认证时,也将从Wind River与Intel Architecture处理器的组合中受益匪浅。这样的组合为实时虚拟环境的安全性和可靠性提供了坚实的保证。

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