LISI3 Chapitre 1: Systèmes Embarqués
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Questions and Answers

Quels sont les deux types d'architectures de systèmes embarqués ?

  • Systèmes embarqués analogiques et systèmes embarqués numériques
  • Systèmes embarqués ouverts et systèmes embarqués fermés
  • Systèmes embarqués à base de microcontrôleurs et systèmes embarqués à base de microprocesseurs
  • Systèmes embarqués à usage général et systèmes embarqués spécifiques (correct)
  • Les systèmes embarqués spécifiques sont conçus pour effectuer une tâche particulière ou un ensemble restreint de tâches.

    True (A)

    Donnez trois exemples de systèmes embarqués à usage général.

    Smartphones, ordinateurs de bord dans les voitures, routeurs

    Quel type d'architecture est le plus répandu aujourd'hui ?

    <p>Architecture Harvard modifiée (A)</p> Signup and view all the answers

    Expliquez le principe de l'architecture RISC.

    <p>L'architecture RISC repose sur une simplification maximale des instructions processeur pour optimiser la vitesse d'exécution.</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les avantages de l'architecture RISC ?

    <p>Vitesse d'exécution élevée et faible consommation d'énergie (B)</p> Signup and view all the answers

    L'architecture CISC est conçue pour simplifier la programmation en utilisant un jeu d'instructions complexe.

    <p>True (A)</p> Signup and view all the answers

    Faites correspondre les caractéristiques aux architectures RISC et CISC.

    <p>Jeu d'instructions = Complexe, large Pipeline = Moins efficace Décodage = Complexe Performance = Excellente pour les tâches complexes Consommation d'énergie = Élevée Taille du code = Petite</p> Signup and view all the answers

    Donnez deux exemples de processeurs CISC.

    <p>Intel x86, Motorola 68000</p> Signup and view all the answers

    Les systèmes embarqués à usage général sont souvent plus flexibles que les systèmes embarqués spécifiques.

    <p>True (A)</p> Signup and view all the answers

    Les architectures IoT sont souvent utilisées dans les ______ pour traiter les données collectées par les appareils connectés.

    <p>centres de données</p> Signup and view all the answers

    L'architecture des systèmes embarqués est optimisée pour la consommation d'énergie.

    <p>True (A)</p> Signup and view all the answers

    Les systèmes embarqués sont souvent utilisés dans des environnements critiques où les pannes sont tolérées.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Expliquez le concept de "System on Chip" (SoC).

    <p>Un SoC intègre un processeur, de la mémoire, des interfaces de communication et parfois des périphériques spécifiques sur une seule puce.</p> Signup and view all the answers

    L'Internet des objets (IoT) est un réseau d'objets physiques connectés à Internet et capables de collecter, échanger et traiter des données.

    <p>True (A)</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les trois principaux défis liés aux architectures IoT ?

    <p>Sécurité, gestion de l'énergie, évolutivité</p> Signup and view all the answers

    L'edge computing est une approche où le traitement des données est centralisé au plus près des capteurs.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que le cloud computing dans le contexte de l'IoT ?

    <p>Une approche de traitement des données IoT à grande échelle (C)</p> Signup and view all the answers

    Expliquez en quelques mots les architectures hybrides dans l'IoT.

    <p>Les architectures hybrides combinent Edge computing et Cloud computing pour optimiser la réactivité et les analyses.</p> Signup and view all the answers

    Les systèmes embarqués sont généralement plus adaptés aux applications nécessitant une connectivité massive que les systèmes IoT.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les deux principales différences entre les systèmes embarqués et les systèmes IoT ?

    <p>Tâche vs. Connectivité, Centralisé vs. Distribué (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'avantage principal des architectures des systèmes embarqués et des IoT ?

    <p>Ils permettent de répondre aux exigences spécifiques de leurs domaines respectifs.</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Définition d'un SE (Système Embarqué)

    Un système électronique et informatique autonome qui ne possède pas d'entrées/sorties standards comme un clavier ou un écran d'ordinateur (PC). Le système matériel et l'application sont étroitement liés et intégrés au matériel, et ils ne sont pas aussi facilement reconnaissables que dans un environnement de travail classique de type PC.

    Système de traitement de l'information réactif

    Un système de traitement de l'information qui répond aux stimuli externes dans un délai bien défini.

    Importance du Temps de Réponse d'un SE

    La précision de la réponse d'un SE dépend non seulement du résultat logique, mais également du temps de réponse.

    Composants d'un SE

    Un SE est un système mixte qui combine le matériel (Hw) et le logiciel (Sw) pour accomplir une fonction particulière.

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    Fonctionnement d'un SE dans un système plus large

    Un SE fait partie d'un système plus complexe qui n'est pas nécessairement un 'ordinateur'. Il travaille dans un environnement réactif et sous contrainte temporelle.

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    Système intelligent et défini

    Un SE est un (sous) système intelligent capable d'exécuter un ensemble prédéfini de tâches.

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    Acquisition d'informations par un SE

    Un SE utilise des capteurs pour acquérir des informations du monde qui l'entoure.

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    Interaction d'un SE avec l'environnement

    Un SE peut inclure des actionneurs ou des interfaces associées aux capteurs, lui permettant d'interagir avec l'environnement.

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    Communication entre SE

    Un SE peut communiquer avec d'autres SE via des liens de communication.

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    SE dans l'avionique

    L'avionique utilise des SE pour gérer des systèmes critiques comme le pilotage et la navigation des avions.

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    SE dans la robotique

    La robotique utilise des SE pour contrôler les mouvements et les actions des robots.

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    SE dans l'automobile

    L'industrie automobile utilise des SE pour gérer des fonctions variées, comme le système de freinage ABS, le contrôle de stabilité et le système de navigation.

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    SE dans le domaine militaire

    Le domaine militaire utilise des SE pour développer des systèmes d'armes, des drones et des systèmes de surveillance.

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    SE dans les jeux et loisirs

    Les jeux et loisirs utilisent des SE pour créer des consoles de jeux, des jeux vidéo et des dispositifs interactifs.

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    SE dans la téléphonie et l'internet mobile

    La téléphonie et l'internet mobile utilisent des SE pour développer des smartphones, des tablettes et des réseaux de communication.

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    SE dans les implants médicaux

    Les implants médicaux utilisent des SE pour surveiller les fonctions corporelles et fournir des traitements thérapeutiques.

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    SE dans les immeubles intelligents

    Les immeubles intelligents utilisent des SE pour contrôler l'éclairage, la température, la sécurité et d'autres fonctions du bâtiment.

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    SE dans les villes intelligentes

    Les villes intelligentes utilisent des SE pour gérer les transports, les infrastructures, l'énergie et les services publics.

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    SE dans les vêtements intelligents

    Des SE sont utilisés pour développer des vêtements intelligents dotés de fonctionnalités connectées.

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    Microprocesseur

    Un microprocesseur est un composant électronique qui gère l'exécution des instructions d'un programme.

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    Microcontrôleur

    Un microcontrôleur est un circuit intégré qui combine un microprocesseur, de la mémoire et des interfaces d'entrée/sortie sur un seul circuit.

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    Mémoire de masse

    Une mémoire de masse est utilisée pour stocker de grandes quantités de données de manière permanente.

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    Système sur puce (SoC)

    Un système sur puce (SoC) regroupe plusieurs composants électroniques sur une seule puce, incluant un processeur, de la mémoire et des périphériques.

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    Mémoire volatile

    La mémoire volatile perd son contenu lorsqu'elle est éteinte, comme la mémoire vive (RAM).

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    Mémoire non volatile

    La mémoire non volatile conserve son contenu même après l'arrêt, comme la mémoire morte (ROM).

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    GPIO (General Purpose Input/Output)

    Un GPIO est une patte d'un circuit intégré ou d'un connecteur qui peut être utilisée comme une entrée ou une sortie numérique.

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    UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)

    Un UART est un périphérique qui gère la communication série asynchrone entre des appareils. Les bits d'un mot sont envoyés les uns après les autres sur un seul fil, sans besoin d'une horloge synchronisée.

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    Bus

    Un bus est un ensemble de lignes de communication qui relie plusieurs composants dans un SE.

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    Architecture von Neumann

    L'architecture von Neumann utilise un seul espace mémoire pour le code et les données, ce qui signifie que le processeur peut accéder aux deux à partir du même emplacement.

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    Architecture Harvard

    L'architecture Harvard utilise deux espaces mémoires distincts, un pour le code et un pour les données, permettant un accès simultané aux deux.

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    Architecture Harvard modifiée

    L'architecture Harvard modifiée offre les avantages de l'architecture Harvard, mais avec la possibilité d'utiliser le même espace mémoire pour le code et les données à certaines conditions.

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    Types de SE : Général vs. Spécialisé

    Les systèmes embarqués à usage général sont conçus pour exécuter une variété de tâches, tandis que les systèmes embarqués spécifiques sont optimisés pour accomplir une tâche particulière.

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    Architecture RISC

    L'architecture RISC utilise un jeu d'instructions simplifié et réduit, ce qui permet d'exécuter chaque instruction plus rapidement.

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    Architecture CISC

    L'architecture CISC utilise un jeu d'instructions complexe, où chaque instruction peut effectuer plusieurs opérations, ce qui rend la programmation plus facile.

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    SE et IoT

    Les systèmes embarqués sont souvent utilisés dans les appareils de l'Internet des objets (IoT) pour collecter, échanger et traiter des données.

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    Edge computing dans l'IoT

    L'edge computing dans l'IoT désigne le traitement des données au plus près des capteurs, ce qui réduit la latence et la consommation de bande passante.

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    Cloud computing dans l'IoT

    Le cloud computing dans l'IoT permet de centraliser le stockage et le traitement des données provenant des capteurs.

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    Study Notes

    Chapitre 1: Introduction aux architectures à usage général et spécifiques

    • Ce chapitre introduit les architectures à usage général et spécifiques.
    • LISI3 est le nom du cours.

    SE - Définitions

    • Un système embarqué (SE) est un système électronique et informatique autonome.
    • Il ne possède pas d'entrées/sorties standards comme un clavier ou un écran d'ordinateur.
    • Le matériel et l'application sont intimement liés et difficiles à distinguer.
    • Un SE traite l'information en répondant à des stimuli externes dans un délai précis.
    • L'exactitude d'une réponse dépend du résultat logique et du temps de réponse, un retard étant aussi mauvais qu'une réponse erronée.

    Un SE est un système mixte

    • Il combine matériel (Hw) et logiciel (Sw) pour une fonction spécifique.
    • Il fonctionne dans un environnement réactif et sous contrainte temporelle.
    • Le Sw assure la flexibilité, tandis que le Hw améliore les performances et la sécurité.
    • Un SE est un (sous) système intelligent capable d'exécuter des tâches prédéfinies.
    • Il contient des capteurs pour acquérir l'information de son environnement.
    • Il peut contenir des actionneurs ou des interfaces liées aux capteurs.
    • Des liens de communication avec d'autres SE peuvent aussi exister.

    Domaines d'application des systèmes embarqués

    • Les domaines "traditionnels": avionique, robotique, automobile, et militaire.
    • Les domaines "nouveaux": jeux et loisirs, téléphonie, Internet mobile, implants médicaux, immeubles et villes intelligentes, et vêtements.

    Modèle générique de système embarqué et relation avec l'environnement

    • Le système embarqué est connecté à l'environnement via des capteurs et des actionneurs.

    Architecture en couches d'un système embarqué

    • Différents composants d'un système embarqué sont présentés dans l'architecture en couches.
    • Des composants matériels et logiciels comme: FPGA/ASIC, Logiciel d'application, Capteurs, Convertisseur A/D, CPU, Convertisseur D/A, Actionneurs, Logiciel d'exploitation temps réel et le Matériel, Interface utilisateur, Port de diagnostic, Backup/Alimentation et Environnement Extérieur.

    Composants matériels d'un système embarqué

    • Traitement de données: processeur.
    • Stockage de données: volatile (registres, cache, mémoire vive) et non-volatile (mémoire morte, ROM, flash).
    • Interaction avec le monde extérieur: périphériques de communication (I2C, SPI, CAN, Ethernet, WiFi, ZigBee, LoRaWAN).
    • Acquisition et sortie de données.
    • Interconnexion: bus.
    • Alimentation.

    Vue matérielle (très) schématique

    • Schéma de différents composants: processeur, RAM, Ctrl CAN, Transceiver CAN, Bus CAN, GPIO, LED, Switch, CAN, Capteur, et Bus.

    Vocabulaire et périphériques courants

    • GPIO: entrées/sorties générales, configurables dynamiquement.
    • UART: communication série asynchrone.

    Interface processeur/monde extérieur

    • Le processeur communique avec les mémoires et les périphériques.
    • Type d'opération (lecture ou écriture).
    • Adresse mémoire.
    • Transmission de données (processeur vers mémoire ou mémoire vers processeur).

    Mémoires

    • RAM (Mémoire vive): rapide, volatile, stocke données en cours d'exécution.
    • ROM (Mémoire morte): non-volatile, stocke données en permanence (initialisations).
    • Flash memory: forme de mémoire non-volatile et réinscriptible.

    Architectures Von Neumann et Harvard

    • Architecture Von Neumann: un seul espace mémoire pour le code et les données. Les instructions et les données sont dans le même emplacement de mémoire.
    • Architecture Harvard: des espaces mémoire distincts pour le code et les données. Cela permet souvent une exécution plus rapide, car l'accès aux instructions et aux données peut s'effectuer simultanément.
    • Architecture Harvard modifiée: plus répandue que Harvard mais avec un acheminement commun.

    Types d'architectures à usage général (RISC et CISC)

    • Architecture RISC (Reduced Instruction Set Computer): jeu d'instructions réduit, instructions simples, pipeline efficace et décodage simplifié, donc vitesse d'exécution élevée et consommation d'énergie réduite.
    • Architecture CISC (Complex Instruction Set Computer): jeu d'instructions complexe, instructions plus larges, décodage plus complexe, réduction de la taille du code grâce à des instructions multiples.

    Systèmes embarqués à usage général

    • Flexibilité: reprogrammables pour différentes tâches.
    • Puissance de calcul: suffisante pour gérer divers logiciels, y compris des systèmes d'exploitation comme Linux.
    • Exemples: smartphones, ordinateurs de bord, routeurs.

    Systèmes embarqués spécifiques

    • Optimisation pour une tâche particulière.
    • Faible consommation d'énergie.
    • Exemples: régulateurs de vitesse, pacemakers, capteurs industriels.

    Architecture des Systèmes IoT (Internet des Objets)

    • Connectivité: souvent sans fil (Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, LoRa).
    • Traitement distribué: certains calculs sont effectués sur le dispositif IoT, d'autres sur un serveur central.
    • Sécurité: essentielle, en raison de la nature connectée des dispositifs.
    • Gestion de l'énergie: optimisations pour une faible consommation d'énergie.
    • Évolutivité: capacité d'adaptation pour un nombre croissant de dispositifs.

    Comparaison entre Systèmes Embarqués et IoT

    • Les systèmes embarqués sont optimisés pour des tâches spécifiques, temps réel et économie d'énergie tandis que les systèmes IoT permettent connectivité massive, distributions de données, évolutivité et sécurité.

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    Quiz Team

    Description

    Ce quiz porte sur les architectures à usage général et spécifiques pour les systèmes embarqués. Il couvre les définitions, les caractéristiques des systèmes embarqués et leur fonctionnement dans un environnement réactif. Testez vos connaissances sur le matériel et le logiciel qui composent ces systèmes intelligents.

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