Microprocesseurs 64 bits pour l’avènement d’une nouvelle ère de « Space Computing » autonome
23 juillet 2024
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Depuis le lancement du vaisseau spatial « Deep Impact », chasseur de comètes, et du rover martien « Curiosity », tous deux dotés d'un processeur révolutionnaire adapté au contexte spatial, le monde a subi des transformations majeures au cours des deux dernières décennies.
Un rapport du Forum économique mondial prévoit que le secteur du matériel et des services spatiaux devrait connaître une croissance de 7 % en TCAC, passant de 344 milliards de dollars en 2023 à 755 milliards de dollars d'ici 2035. Pour soutenir un marché spatial mondial diversifié et en expansion, face à une gamme de besoins informatiques de plus en plus large, y compris des applications plus autonomes, Microchip Technology a introduit les premiers dispositifs de sa future série de microprocesseurs (MPU) PIC64 High-Performance Spaceflight Computing (PIC64-HPSC).
Les MPU PIC64-HPSC sont des dispositifs résistants aux radiations et aux pannes. Ils représentent une avancée technologique significative par rapport aux générations précédentes pour les solutions de « Space Computing » embarquées pour les vols spatiaux. Cette solution que Microchip propose à la NASA, ainsi qu'à l'ensemble de l'industrie aérospatiale et de défense, intègre des processeurs RISC-V largement adoptés, améliorés en performance grâce à un ensemble d'instructions étendu pour le traitement vectoriel prenant en charge les applications d'intelligence artificielle/apprentissage automatique (IA/ML).
Les PIC64-HPSC offrent également une gamme de fonctionnalités ainsi qu'une interface de protocoles standard de l'industrie qui n'étaient pas disponibles auparavant pour les applications spatiales. Un écosystème composé d'un nombre croissant de partenaires est en cours de formation pour accélérer le développement de solutions intégrées au niveau du système. Cet écosystème comprend des ordinateurs spatiaux « Single-Board » (SBCs), des composants auxiliaires de qualité spatiale et un réseau de partenaires logiciels commerciaux et open source.
« Il ne s’agit d’un pas de géant dans l’avancement et la modernisation de l’écosystème technologique de l’avionique spatiale et des charges utiles », a déclaré Maher Fahmi, vice-président de la division communications de Microchip Technology. « La famille PIC64-HPSC témoigne de l'héritage de longue date de Microchip en matière de vols spatiaux et de notre engagement à fournir des solutions fondées sur des technologies de pointe et une approche système globale pour accélérer le processus de développement de nos clients. »
Il existe deux variantes du PIC64-HPSC :
Les cartes-mères PIC64-HPSC offrent une variété de fonctionnalités, dont beaucoup n'étaient pas disponibles auparavant pour les applications informatiques spatiales, notamment :
• Architecture MPU 64 bits de qualité spatiale : comprend huit cœurs de processeur SiFive RISC-V X280 64 bits prenant en charge la virtualisation et le fonctionnement en temps réel, avec des extensions vectorielles pouvant fournir jusqu'à 2 TOPS (int8) ou 1 TFLOPS (bfloat16) de performances vectorielles pour la mise en œuvre du traitement AI/ML pour les missions autonomes.
• Connectivité réseau haut débit : comprend un switch Ethernet Time Sensitive Networking (TSN) 240 Gbit/s pour une connectivité 10 GbE. Prend également en charge les PCIe Gen 3 et Compute Express Link (CXL) 2.0 évolutifs et extensibles avec des configurations x4 ou x8 et comprend des ports SpaceWire compatibles RMAP avec des routeurs internes.
• Transferts de données à faible latence : inclut des accélérateurs matériels d'accès direct à la mémoire à distance (RDMA) sur Ethernet convergé (RoCEv2) pour faciliter les transferts de données à faible latence à partir de capteurs distants sans alourdir les performances de calcul, ce qui maximise les capacités de calcul en rapprochant les données du processeur.
• Sécurité de niveau défense au niveau de la plate-forme : met en œuvre une sécurité de défense en profondeur avec prise en charge de la cryptographie post-quantique et des fonctionnalités anti-falsification.
• Capacités de tolérance aux pannes élevées : prend en charge le fonctionnement Dual-Core Lockstep (DCLS), l'architecture matérielle WorldGuard pour le partitionnement et l'isolation de bout en bout, et un contrôleur système intégré pour la surveillance et l'atténuation des pannes.
• Réglage flexible de la puissance : inclut des commandes dynamiques pour équilibrer les demandes de calcul requises par les multiples phases des missions spatiales avec une activation sur mesure des fonctions et des interfaces.
Les cartes-mères PIC64-HPSC présentent une gamme de fonctionnalités, dont nombreuses étaient auparavant inaccessibles pour les applications de calcul spatial, y compris :
« La famille PIC64-HPSC de Microchip remplace les solutions du passé spécialement conçues et sujettes à l'obsolescence par une plate-forme de processeurs de calcul de qualité spatiale hautes performances et évolutive, soutenue par l'écosystème de développement dynamique et en pleine croissance de l'entreprise », a déclaré Kevin Kinsella, architecte - Système. Ingénierie de sécurité avec Northrop Grumman.« Cette architecture innovante et tournée vers l’avenir intègre le meilleur des progrès technologiques de plus de 40 ans. En abordant de manière unique les trois domaines critiques que sont la fiabilité, la sûreté et la sécurité, nous espérons pleinement que le PIC64-HPSC sera largement adopté dans les applications aériennes, terrestres et maritimes. »
En 2022, Microchip a été choisi par la NASA pour concevoir un processeur de calcul spatial haute performance capable de fournir une capacité de calcul au moins 100 fois supérieure à celle des ordinateurs de vol spatiaux actuels. Cette capacité essentielle contribuerait à faire avancer les futures missions spatiales, de l’exploration planétaire aux missions lunaires et martiennes. Le PIC64-HPSC est le fruit de ce partenariat.
Les premiers MPU PIC64-HPSC de Microchip ont été lancés en parallèle avec les MPU PIC64GX de l’entreprise, qui permettent des conceptions intelligentes de pointe dans les secteurs de l’industrie, de l’automobile, des communications, de l’IoT, de l’aérospatiale et de la défense. Avec le lancement de sa série de MPU PIC64GX, Microchip est devenu le seul fournisseur de solutions embarquées à développer activement une gamme complète de solutions 8, 16, 32 et 64 bits.
Microchip offre un large éventail de solutions destinées au marché de l’aérospatiale et de la défense, y compris le traitement avec des microcontrôleurs résistants aux radiations (RH) et tolérants aux radiations (RT), des FPGA et des PHY Ethernet, des dispositifs d’alimentation, des produits RF, une synchronisation, ainsi que des composants discrets, de la puce nue aux modules système. De plus, Microchip propose une vaste gamme de composants figurant sur la liste des produits de qualité (QPL) pour mieux servir ses clients.
Écosystème complet
Les nouveaux MPU PIC64-HPSC de Microchip seront soutenus par un écosystème complet de qualité spatiale et un moteur d’innovation qui comprend des SBC prêts à voler et conformes aux normes de l’industrie, une communauté de partenaires logiciels open source et commerciaux et l’implémentation de normes commerciales communes pour aider à simplifier et accélérer le développement de solutions intégrées au niveau système. Les premiers membres de l’écosystème incluent : SiFive, Moog, IDEAS-TEK, Ibeos, 3D PLUS, Micropac, Wind River, Linux Foundation, RTEMS, Xen, Lauterbach, Entrust et bien d’autres.
Microchip Technology
Un rapport du Forum économique mondial prévoit que le secteur du matériel et des services spatiaux devrait connaître une croissance de 7 % en TCAC, passant de 344 milliards de dollars en 2023 à 755 milliards de dollars d'ici 2035. Pour soutenir un marché spatial mondial diversifié et en expansion, face à une gamme de besoins informatiques de plus en plus large, y compris des applications plus autonomes, Microchip Technology a introduit les premiers dispositifs de sa future série de microprocesseurs (MPU) PIC64 High-Performance Spaceflight Computing (PIC64-HPSC).
Les MPU PIC64-HPSC sont des dispositifs résistants aux radiations et aux pannes. Ils représentent une avancée technologique significative par rapport aux générations précédentes pour les solutions de « Space Computing » embarquées pour les vols spatiaux. Cette solution que Microchip propose à la NASA, ainsi qu'à l'ensemble de l'industrie aérospatiale et de défense, intègre des processeurs RISC-V largement adoptés, améliorés en performance grâce à un ensemble d'instructions étendu pour le traitement vectoriel prenant en charge les applications d'intelligence artificielle/apprentissage automatique (IA/ML).
Les PIC64-HPSC offrent également une gamme de fonctionnalités ainsi qu'une interface de protocoles standard de l'industrie qui n'étaient pas disponibles auparavant pour les applications spatiales. Un écosystème composé d'un nombre croissant de partenaires est en cours de formation pour accélérer le développement de solutions intégrées au niveau du système. Cet écosystème comprend des ordinateurs spatiaux « Single-Board » (SBCs), des composants auxiliaires de qualité spatiale et un réseau de partenaires logiciels commerciaux et open source.
« Il ne s’agit d’un pas de géant dans l’avancement et la modernisation de l’écosystème technologique de l’avionique spatiale et des charges utiles », a déclaré Maher Fahmi, vice-président de la division communications de Microchip Technology. « La famille PIC64-HPSC témoigne de l'héritage de longue date de Microchip en matière de vols spatiaux et de notre engagement à fournir des solutions fondées sur des technologies de pointe et une approche système globale pour accélérer le processus de développement de nos clients. »
Il existe deux variantes du PIC64-HPSC :
- Le PIC64-HPSC RH, résistant aux radiations, est conçu pour fournir aux missions autonomes la puissance de traitement locale nécessaire pour accomplir des tâches en temps réel et gérer l’énergie de manière optimale dans des conditions spatiales extrêmement difficiles, comme le déplacement d’un rover sur la surface lunaire. Cela permet des missions de longue durée dans l’espace profond, comme les expéditions sur Mars, qui nécessitent une consommation d’énergie extrêmement faible tout en résistant à des conditions spatiales ardues.
- Le PIC64-HPSC RT, tolérant aux radiations, est conçu pour le secteur spatial commercial pour répondre aux besoins des constellations en orbite terrestre basse (LEO) où les fournisseurs de systèmes privilégient le faible coût plutôt que la longévité. Il offre également une tolérance élevée aux pannes, ce qui est essentiel pour la fiabilité des services 24/7 et la cybersécurité des actifs spatiaux.
Les cartes-mères PIC64-HPSC offrent une variété de fonctionnalités, dont beaucoup n'étaient pas disponibles auparavant pour les applications informatiques spatiales, notamment :
• Architecture MPU 64 bits de qualité spatiale : comprend huit cœurs de processeur SiFive RISC-V X280 64 bits prenant en charge la virtualisation et le fonctionnement en temps réel, avec des extensions vectorielles pouvant fournir jusqu'à 2 TOPS (int8) ou 1 TFLOPS (bfloat16) de performances vectorielles pour la mise en œuvre du traitement AI/ML pour les missions autonomes.
• Connectivité réseau haut débit : comprend un switch Ethernet Time Sensitive Networking (TSN) 240 Gbit/s pour une connectivité 10 GbE. Prend également en charge les PCIe Gen 3 et Compute Express Link (CXL) 2.0 évolutifs et extensibles avec des configurations x4 ou x8 et comprend des ports SpaceWire compatibles RMAP avec des routeurs internes.
• Transferts de données à faible latence : inclut des accélérateurs matériels d'accès direct à la mémoire à distance (RDMA) sur Ethernet convergé (RoCEv2) pour faciliter les transferts de données à faible latence à partir de capteurs distants sans alourdir les performances de calcul, ce qui maximise les capacités de calcul en rapprochant les données du processeur.
• Sécurité de niveau défense au niveau de la plate-forme : met en œuvre une sécurité de défense en profondeur avec prise en charge de la cryptographie post-quantique et des fonctionnalités anti-falsification.
• Capacités de tolérance aux pannes élevées : prend en charge le fonctionnement Dual-Core Lockstep (DCLS), l'architecture matérielle WorldGuard pour le partitionnement et l'isolation de bout en bout, et un contrôleur système intégré pour la surveillance et l'atténuation des pannes.
• Réglage flexible de la puissance : inclut des commandes dynamiques pour équilibrer les demandes de calcul requises par les multiples phases des missions spatiales avec une activation sur mesure des fonctions et des interfaces.
Les cartes-mères PIC64-HPSC présentent une gamme de fonctionnalités, dont nombreuses étaient auparavant inaccessibles pour les applications de calcul spatial, y compris :
- Architecture MPU 64 bits de niveau spatial : elle intègre huit cœurs de processeur SiFive RISC-V X280 64 bits qui supportent la virtualisation et le fonctionnement en temps réel, avec des extensions vectorielles capables de fournir jusqu’à 2 TOPS (int8) ou 1 TFLOPS (bfloat16) de performances vectorielles pour l’implémentation du traitement AI/ML pour les missions autonomes.
- Connectivité réseau à haut débit : elle comprend un switch Ethernet Time Sensitive Networking (TSN) de 240 Gbit/s pour une connectivité 10 GbE. Elle supporte également les PCIe Gen 3 et Compute Express Link (CXL) 2.0 évolutifs et extensibles avec des configurations x4 ou x8 et comprend des ports SpaceWire compatibles RMAP avec des routeurs internes.
- Transferts de données à faible latence : elle inclut des accélérateurs matériels d’accès direct à la mémoire à distance (RDMA) sur Ethernet convergé (RoCEv2) pour faciliter les transferts de données à faible latence à partir de capteurs distants sans surcharger les performances de calcul, ce qui maximise les capacités de calcul en rapprochant les données du processeur.
- Sécurité de niveau défense au niveau de la plate-forme : elle met en œuvre une sécurité de défense en profondeur avec prise en charge de la cryptographie post-quantique et des fonctionnalités anti-falsification.
- Capacités de tolérance aux pannes élevées : elle prend en charge le fonctionnement Dual-Core Lockstep (DCLS), l’architecture matérielle WorldGuard pour le partitionnement et l’isolation de bout en bout, et un contrôleur système intégré pour la surveillance et l’atténuation des pannes.
- Réglage flexible de la puissance : elle inclut des commandes dynamiques pour équilibrer les demandes de calcul requises par les multiples phases des missions spatiales avec une activation sur mesure des fonctions et des interfaces.
« La famille PIC64-HPSC de Microchip remplace les solutions du passé spécialement conçues et sujettes à l'obsolescence par une plate-forme de processeurs de calcul de qualité spatiale hautes performances et évolutive, soutenue par l'écosystème de développement dynamique et en pleine croissance de l'entreprise », a déclaré Kevin Kinsella, architecte - Système. Ingénierie de sécurité avec Northrop Grumman.« Cette architecture innovante et tournée vers l’avenir intègre le meilleur des progrès technologiques de plus de 40 ans. En abordant de manière unique les trois domaines critiques que sont la fiabilité, la sûreté et la sécurité, nous espérons pleinement que le PIC64-HPSC sera largement adopté dans les applications aériennes, terrestres et maritimes. »
En 2022, Microchip a été choisi par la NASA pour concevoir un processeur de calcul spatial haute performance capable de fournir une capacité de calcul au moins 100 fois supérieure à celle des ordinateurs de vol spatiaux actuels. Cette capacité essentielle contribuerait à faire avancer les futures missions spatiales, de l’exploration planétaire aux missions lunaires et martiennes. Le PIC64-HPSC est le fruit de ce partenariat.
Les premiers MPU PIC64-HPSC de Microchip ont été lancés en parallèle avec les MPU PIC64GX de l’entreprise, qui permettent des conceptions intelligentes de pointe dans les secteurs de l’industrie, de l’automobile, des communications, de l’IoT, de l’aérospatiale et de la défense. Avec le lancement de sa série de MPU PIC64GX, Microchip est devenu le seul fournisseur de solutions embarquées à développer activement une gamme complète de solutions 8, 16, 32 et 64 bits.
Microchip offre un large éventail de solutions destinées au marché de l’aérospatiale et de la défense, y compris le traitement avec des microcontrôleurs résistants aux radiations (RH) et tolérants aux radiations (RT), des FPGA et des PHY Ethernet, des dispositifs d’alimentation, des produits RF, une synchronisation, ainsi que des composants discrets, de la puce nue aux modules système. De plus, Microchip propose une vaste gamme de composants figurant sur la liste des produits de qualité (QPL) pour mieux servir ses clients.
Écosystème complet
Les nouveaux MPU PIC64-HPSC de Microchip seront soutenus par un écosystème complet de qualité spatiale et un moteur d’innovation qui comprend des SBC prêts à voler et conformes aux normes de l’industrie, une communauté de partenaires logiciels open source et commerciaux et l’implémentation de normes commerciales communes pour aider à simplifier et accélérer le développement de solutions intégrées au niveau système. Les premiers membres de l’écosystème incluent : SiFive, Moog, IDEAS-TEK, Ibeos, 3D PLUS, Micropac, Wind River, Linux Foundation, RTEMS, Xen, Lauterbach, Entrust et bien d’autres.
Microchip Technology
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