F22의 미션컴퓨터 (CIP)의 파워PC 칩 관련하여
래드탑 | 2007-08-20 01:57:16
조회 1544 | 추천 0 | 다운로드 0
논쟁이 있어서 파워PC 칩 관련, 글을 올립니다.
프리스케일에서 발표한 최근 자료를 보면, 도움이 됩니다.
오늘날 방위산업과 항공우주시스템(A&D 시스템) 디자이너들은 차세대 DSP시스템 아키텍쳐로,
폭넓은 선택이 가능하며 DSP와 범용 프로세서시장은 전용 DSP와 x86, MIPS, ARM, Power
아키텍쳐로 넘쳐 난다. 그렇다면, 파워 아키텍쳐 (PowerPC 계열) 가 지속적으로 군사용,
항공우주시스템에서 소수의 지배자로 남을수 있을까?
답은 역사적인 아키텍쳐의 혁신에 있는데, 임베디드 응용을 목표로 한 저전력, 고성능제품의
결과이다.
원래 파워아키텍쳐는 IBM, 애플, 모토롤라에 합작에 의해 만들어진 것으로, IBM의 향상된 RISC
아키텍쳐로부터 나온다 (참고로, x86은 CISC 아키텍처임)
비록 초기에는 데스크탑으로 초점을 두었으나, 다양한 응용을 위해 명령어 세트 아키텍처
(ISA)를 향상시켰다. Book E는 임베디드 시장에 초점을 두고 개발되었다.
이 프로세서들은 많은 A&D 시스템에 적용되었는데, 혁신적인 벡터프로세싱, 전원관리로
디자이너들에게 오랫동안 성능과 저전력의 균형을 제공했다.
먼저, Altivec SIMD 명령어세트는 전용 DSP의 대안으로, 코어 프로세서내부에서 벡터프로세싱을
위한 것이었다. 많은 군사용 응용에서는 부동소수점 연산이 필요한데, Altivec 기술은 칩의 추가
없이도 이를 효과적으로 해냈고 이는 비용절감의 효과를 가져왔다.
오늘날 이 기술은 A&D 시스템에 표준이 되었고 다양한 실시간운영체계(RTOS)를 지원한다.
표준 RTOS를 지원하지 못하면, 전용 DSP를 사용해야 하고 프로그래밍이 매우 어려위지며 또
다른 업체로부터의 툴지원을 받아야 한다.
다른 하나는 저전력 소비로, VME/VPX 시스템은 제한된 공간에 많은 프로세서를 요구하는데,
파워아키텍쳐 벤더는 상대적으로 적은 전원소요량으로 단일 다이에 멀티코어를 올리기 시작했다.
이는 적은 수의 칩 개수, 작은 보드공간 그리고 성능향상을 가져다 준다.
파워아키텍쳐는 끊임없는 혁신으로 레이더나 시그널 프로세싱 응용에서 증가하는 공간, 무게,
전원 문제를 위해 통합에 초점을 두고 있다. 즉 내장형 메모리 제어기로서 낮은 지연시간과
고속의 대역폭을 제공하여 시스템 성능향상을 가져다 준다. 이는 DSP시스템에 큰 이익을
주는데, 내부 코어 속도와 메모리로부터 데이타 로딩시간의 차이로 발생하는 지연(Stall)을
줄인다.
또한, 멀티프로세서 시스템 응용을 위해 RapidIO를 내장함으로서, 65536 노드까지 지원한다.
요약하면, 저전력, 고성능, 벡터프로세싱, 복수의 메모리 제어기, RapidIO 내장 등으로 미래에도
지배자가 될 것이다.
<물론, 이 글에는 언급이 안되지만 수 십년간 쌓아온 소프트웨어 환경과 결과물이 가장 강력한
PowerPC의 지원세력임을 부인할 수 없을 것이다.>
참고자료 :
[Power architecture's evolution provides DSP advantsges, katie butler, Freescale]
------------------------------------------------
작성자 : 래드탑
[F22의 미션컴퓨터 (CIP)]
>
>(1) 개인적인 흥미로, 글을 올려봅니다.
>
> - 아시다시피, F22는 스텔스 전투기로서의 성능뿐 만 아니라 항공전자시스템 (에비오닉스)의 결정체이기도 하다. 따라서, 기존 전투기보다 훨씬 뛰어난 기능들을 보유하고 있다.
>AESA 레이더를 이용한 LPI, 전자기만, 전자방해, 그리고 향상된 탐지기능과 분석,
>IFF, 데이타링크 정보획득 등...
>이러한 기능들은 스텔스, 슈퍼크루징, 높은 기동력을 바탕으로 한 기체를 보다 지능적인 전투기로 바꿔놓았다.
>
> 여기에 내부 미션컴퓨터의 역활이 매우 크다. 일반적으로 미션컴퓨터는 비행제어 프로그램, 무장시스템, 레이더 정보 등을 제공한다. 구조상 분산 배치되어 있으며, 제각기 독립적으로 운용되며 일부 데이타만 공유함으로서, 파일럿은 분산된 정보를 취합하여 쓰쓰로 미션에 맞게 적용해야 하는 형편이었다.
>
> 기술의 발전에 따라, 미션컴퓨터는 통합형으로 바뀌어 가는데, 가장 앞선 기술이 바로 F22의 CIP인 셈이다. 향후 모든 전투기의 모델이 될 정도로 잘 만든 시스템이며, 실제 모의훈련에서 엄청난 결과를 보임으로서 그 가치를 입증하였다.
>
>
>(2) 인터넷 자료
>[The F/A-22 Common Integrated Processor is the first fully integrated avionics processing system.]
>
>- F22에서는 미션컴퓨터가 아니라 CIP (Common Integrated Processor )라고 한다.
>이는 에비오닉스 슈트가 통합된 것으로서, APG-77 레이더, 전자전 슈트 ,TRW 통신장비/네비게이션/IFF 서브시스템 등이 포함된다.
>
>F-22의 에비오닉스 슈트는 고가의 고속IC 기술, 상용 모듈, 고속 데이타 버스를 특징으로 한다. 이것들은 최상의 성능을 가진 통합시스템으로 파일럿에게 센서의 제어보다는 미션에 집중하게 한다.
>CIP는 F22 통합된 에비오닉스 시스템의 두뇌로서 2대의 크레이컴퓨터와 비슷한 성능을 가졌다. 또한, 중앙집중식, 네트워크 컴퓨터로서 레이더 통합, 전자전, 센서 데이타 식별 뿐만 아니라 통신, 네비게이션, 무기, 시스템 상태 데이타를 수집, 융합된 정보로 다기능 디스플레이를 통해 파일럿에게 전달한다.
>CIP는 모든 센서들과 미션 에비오닉스에 대한 모든 신호와 데이타처리를 지원한다.
>
>CIP 모듈은 자동 재프로그래밍을 통하여 전자기능의 어느 부분을 에뮬레이션 하는 능력을 가지고 있다. 예를 들면, 만일 레디오로 동작중인 CIP 모듈이 죽으면 나머지 어떤 모듈중 하나가 자동적으로 레디오 프로그램을 리로드하고 레디오기능을 넘겨 받아(take-over) 수행한다.
>이 방법은 컴벳 데미지에서도 에비오닉스 장치의 극단적인 톨러런트 제공할 뿐만 아니라 디자인 업그레이드 측면에서도 유연성을 가져다 준다.
>
>F22는 2개의 CIP를 가지며, CIP당 66 모듈슬롯이 있다. CIP는 액체냉각식 에비오닉스 랙에 시그널프로세싱과 데이타프로세싱 모듈이 공통의 백플레인에 삽입된다.
>그들은 일련의 백플레인을 가지며, F22의 모든 프로세싱 요청는 7개의 다른 종류의 프로세서들에 의해 운용되어질수 있다. 33개 시그널 프로세서들과 43개 데이타 프로세서들은 폴트-톨러런트 네트워크을 통하여 상호접속된다. 각각의 프로세싱 엘리먼트는 쉬운 유지보수를 위해 6x7x3/8 인치 라인 교체 모듈(LRM)로 제작, 패키징되었다.
>
>각 모듈은 수용능력의 75 퍼센트로만 제한하여 디자인 되었고 그래서 F22는 기존 장치 변화없이도 30 퍼센트의 향상 수용능력을 가진다.
>.......
>F22 CIP 메인미션컴퓨터는 초당 105억개의 명령어를 수행하며 300 MB 메모리를 가진다.
>
>
>
>(3) 인터넷자료
>[Analysis-JSF-May-04-P]
>
>F22 의 JIAWG 코어 에비오닉스 시스템으로, 이는 3개의 액체냉각 무결점(FT) 레이시온 CIP가 설치되었으며, 각각 SEM-E 형태의 모듈상에 DoD VHSIC 커스텀 프로세서와 i960 칩의 조합을 사용한다. 이 시스템은 모든 프로세싱 테스크들을 예전부터 분산된 레이다, EW 장치, 통신/네비게이션 장치, 메인미션컴퓨터와 콕핏 디스플레이가 있는 곳으로 박스들을 가로질러 효과적으로 합병시킨다.
>.....
>이 모델의 지향점은 표준 프로세싱 모듈을 교체하거나 추가함으로서 프로세싱 파워를 급속히 업그레이드 할수 있게 하는 것이다. 물론, 제공되는 유연하게 프로세싱 파워를 할당하는 능력은 특별한 시스템기능의 요구로서 모두 소프트웨어상에 구현되었다. 250만라인의 소프트웨어소스를 예로 든다.
>저속의 MIL-STD-1553B를 버리고 고속의 FC-AE 시리얼버스를 내부 인터커넥션으로 사용한다.
>.....
>최근의 CIP2000 구성에서는 IBM PowerPC 와 인텔 i960MX를 사용함으로서 비용절감과 공급성을 높이고 컴퓨팅 파워를 향상시킬 계획이다.PowerPC는 기본적으로 Altivec 작은 벡터프로세서가 내장되어 신호프로세싱 작업에 매우 적합하다.
>JSF의 에비오닉스 슈트에서는 F22 모델을 근거로 하지만 보다 덜 복잡하게 구현할 것이다.
>
>
>(4) 결론
>
>먼저, CIP의 사양을 요약해보면 다음과 같다.
>
>
>- 2개의 랙구조로 하나의 CIP당 66 CIP 모듈 슬롯
>- 33개의 시그널 프로세서와 43개의 데이타프로세서로 구성
>- 라인 교체형 모듈
>- FC-AE 시리얼 버스 인터커넥션
>- 무결점 (폴트-톨러런트) 하드웨어 지원
>
>- 통합형 소프트웨어 (레이다, 통신/네비게이션/IFF)
>- 통합형 HUD
>- 마이크로 커널 방식의 멀티프로세서용 OS?
>- 데이타베이스 탑재?
>- 소프트웨어 제어 레이다
>- 무결점 (폴트-톨러런트) 소프트웨어 지원
>
>
>여기서, 음미해 볼 부분은 기존의 F16 미션컴퓨터와는 다른급의 시스템임을 알수 있다.
>프로세서 갯수로 보면 메인프레임급으로, 멀티프로세서와 멀티쓰레드 OS가 탑재됨을
>추측해 볼수 있고, DB를 이용한 광범위한 자료수집, 분석능력을 가진 것으로 보인다.
>
>이러한 시스템은 오랜시간 축적된 경험(노하우)과 새로운 기술의 접목으로 이루어진다고
>볼때 한번쯤 고민해 볼 필요가 있지 않을까 생각된다.
>우리 기술수준으로 볼때, 일부는 구현가능하고 일부는 부족하다고 할수 있겠다.
>당장은 아니더라도, 미래에 어떤 시점에 필요하다면 지금부터 차분히 준비하는 것도
>좋을것 같다.
>
>
>PS) 해석이 미흡한 부분이 있습니다. 원문을 참조하시기 바랍니다.
>
>
>
프리스케일에서 발표한 최근 자료를 보면, 도움이 됩니다.
오늘날 방위산업과 항공우주시스템(A&D 시스템) 디자이너들은 차세대 DSP시스템 아키텍쳐로,
폭넓은 선택이 가능하며 DSP와 범용 프로세서시장은 전용 DSP와 x86, MIPS, ARM, Power
아키텍쳐로 넘쳐 난다. 그렇다면, 파워 아키텍쳐 (PowerPC 계열) 가 지속적으로 군사용,
항공우주시스템에서 소수의 지배자로 남을수 있을까?
답은 역사적인 아키텍쳐의 혁신에 있는데, 임베디드 응용을 목표로 한 저전력, 고성능제품의
결과이다.
원래 파워아키텍쳐는 IBM, 애플, 모토롤라에 합작에 의해 만들어진 것으로, IBM의 향상된 RISC
아키텍쳐로부터 나온다 (참고로, x86은 CISC 아키텍처임)
비록 초기에는 데스크탑으로 초점을 두었으나, 다양한 응용을 위해 명령어 세트 아키텍처
(ISA)를 향상시켰다. Book E는 임베디드 시장에 초점을 두고 개발되었다.
이 프로세서들은 많은 A&D 시스템에 적용되었는데, 혁신적인 벡터프로세싱, 전원관리로
디자이너들에게 오랫동안 성능과 저전력의 균형을 제공했다.
먼저, Altivec SIMD 명령어세트는 전용 DSP의 대안으로, 코어 프로세서내부에서 벡터프로세싱을
위한 것이었다. 많은 군사용 응용에서는 부동소수점 연산이 필요한데, Altivec 기술은 칩의 추가
없이도 이를 효과적으로 해냈고 이는 비용절감의 효과를 가져왔다.
오늘날 이 기술은 A&D 시스템에 표준이 되었고 다양한 실시간운영체계(RTOS)를 지원한다.
표준 RTOS를 지원하지 못하면, 전용 DSP를 사용해야 하고 프로그래밍이 매우 어려위지며 또
다른 업체로부터의 툴지원을 받아야 한다.
다른 하나는 저전력 소비로, VME/VPX 시스템은 제한된 공간에 많은 프로세서를 요구하는데,
파워아키텍쳐 벤더는 상대적으로 적은 전원소요량으로 단일 다이에 멀티코어를 올리기 시작했다.
이는 적은 수의 칩 개수, 작은 보드공간 그리고 성능향상을 가져다 준다.
파워아키텍쳐는 끊임없는 혁신으로 레이더나 시그널 프로세싱 응용에서 증가하는 공간, 무게,
전원 문제를 위해 통합에 초점을 두고 있다. 즉 내장형 메모리 제어기로서 낮은 지연시간과
고속의 대역폭을 제공하여 시스템 성능향상을 가져다 준다. 이는 DSP시스템에 큰 이익을
주는데, 내부 코어 속도와 메모리로부터 데이타 로딩시간의 차이로 발생하는 지연(Stall)을
줄인다.
또한, 멀티프로세서 시스템 응용을 위해 RapidIO를 내장함으로서, 65536 노드까지 지원한다.
요약하면, 저전력, 고성능, 벡터프로세싱, 복수의 메모리 제어기, RapidIO 내장 등으로 미래에도
지배자가 될 것이다.
<물론, 이 글에는 언급이 안되지만 수 십년간 쌓아온 소프트웨어 환경과 결과물이 가장 강력한
PowerPC의 지원세력임을 부인할 수 없을 것이다.>
참고자료 :
[Power architecture's evolution provides DSP advantsges, katie butler, Freescale]
------------------------------------------------
작성자 : 래드탑
[F22의 미션컴퓨터 (CIP)]
>
>(1) 개인적인 흥미로, 글을 올려봅니다.
>
> - 아시다시피, F22는 스텔스 전투기로서의 성능뿐 만 아니라 항공전자시스템 (에비오닉스)의 결정체이기도 하다. 따라서, 기존 전투기보다 훨씬 뛰어난 기능들을 보유하고 있다.
>AESA 레이더를 이용한 LPI, 전자기만, 전자방해, 그리고 향상된 탐지기능과 분석,
>IFF, 데이타링크 정보획득 등...
>이러한 기능들은 스텔스, 슈퍼크루징, 높은 기동력을 바탕으로 한 기체를 보다 지능적인 전투기로 바꿔놓았다.
>
> 여기에 내부 미션컴퓨터의 역활이 매우 크다. 일반적으로 미션컴퓨터는 비행제어 프로그램, 무장시스템, 레이더 정보 등을 제공한다. 구조상 분산 배치되어 있으며, 제각기 독립적으로 운용되며 일부 데이타만 공유함으로서, 파일럿은 분산된 정보를 취합하여 쓰쓰로 미션에 맞게 적용해야 하는 형편이었다.
>
> 기술의 발전에 따라, 미션컴퓨터는 통합형으로 바뀌어 가는데, 가장 앞선 기술이 바로 F22의 CIP인 셈이다. 향후 모든 전투기의 모델이 될 정도로 잘 만든 시스템이며, 실제 모의훈련에서 엄청난 결과를 보임으로서 그 가치를 입증하였다.
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>
>(2) 인터넷 자료
>[The F/A-22 Common Integrated Processor is the first fully integrated avionics processing system.]
>
>- F22에서는 미션컴퓨터가 아니라 CIP (Common Integrated Processor )라고 한다.
>이는 에비오닉스 슈트가 통합된 것으로서, APG-77 레이더, 전자전 슈트 ,TRW 통신장비/네비게이션/IFF 서브시스템 등이 포함된다.
>
>F-22의 에비오닉스 슈트는 고가의 고속IC 기술, 상용 모듈, 고속 데이타 버스를 특징으로 한다. 이것들은 최상의 성능을 가진 통합시스템으로 파일럿에게 센서의 제어보다는 미션에 집중하게 한다.
>CIP는 F22 통합된 에비오닉스 시스템의 두뇌로서 2대의 크레이컴퓨터와 비슷한 성능을 가졌다. 또한, 중앙집중식, 네트워크 컴퓨터로서 레이더 통합, 전자전, 센서 데이타 식별 뿐만 아니라 통신, 네비게이션, 무기, 시스템 상태 데이타를 수집, 융합된 정보로 다기능 디스플레이를 통해 파일럿에게 전달한다.
>CIP는 모든 센서들과 미션 에비오닉스에 대한 모든 신호와 데이타처리를 지원한다.
>
>CIP 모듈은 자동 재프로그래밍을 통하여 전자기능의 어느 부분을 에뮬레이션 하는 능력을 가지고 있다. 예를 들면, 만일 레디오로 동작중인 CIP 모듈이 죽으면 나머지 어떤 모듈중 하나가 자동적으로 레디오 프로그램을 리로드하고 레디오기능을 넘겨 받아(take-over) 수행한다.
>이 방법은 컴벳 데미지에서도 에비오닉스 장치의 극단적인 톨러런트 제공할 뿐만 아니라 디자인 업그레이드 측면에서도 유연성을 가져다 준다.
>
>F22는 2개의 CIP를 가지며, CIP당 66 모듈슬롯이 있다. CIP는 액체냉각식 에비오닉스 랙에 시그널프로세싱과 데이타프로세싱 모듈이 공통의 백플레인에 삽입된다.
>그들은 일련의 백플레인을 가지며, F22의 모든 프로세싱 요청는 7개의 다른 종류의 프로세서들에 의해 운용되어질수 있다. 33개 시그널 프로세서들과 43개 데이타 프로세서들은 폴트-톨러런트 네트워크을 통하여 상호접속된다. 각각의 프로세싱 엘리먼트는 쉬운 유지보수를 위해 6x7x3/8 인치 라인 교체 모듈(LRM)로 제작, 패키징되었다.
>
>각 모듈은 수용능력의 75 퍼센트로만 제한하여 디자인 되었고 그래서 F22는 기존 장치 변화없이도 30 퍼센트의 향상 수용능력을 가진다.
>.......
>F22 CIP 메인미션컴퓨터는 초당 105억개의 명령어를 수행하며 300 MB 메모리를 가진다.
>
>
>
>(3) 인터넷자료
>[Analysis-JSF-May-04-P]
>
>F22 의 JIAWG 코어 에비오닉스 시스템으로, 이는 3개의 액체냉각 무결점(FT) 레이시온 CIP가 설치되었으며, 각각 SEM-E 형태의 모듈상에 DoD VHSIC 커스텀 프로세서와 i960 칩의 조합을 사용한다. 이 시스템은 모든 프로세싱 테스크들을 예전부터 분산된 레이다, EW 장치, 통신/네비게이션 장치, 메인미션컴퓨터와 콕핏 디스플레이가 있는 곳으로 박스들을 가로질러 효과적으로 합병시킨다.
>.....
>이 모델의 지향점은 표준 프로세싱 모듈을 교체하거나 추가함으로서 프로세싱 파워를 급속히 업그레이드 할수 있게 하는 것이다. 물론, 제공되는 유연하게 프로세싱 파워를 할당하는 능력은 특별한 시스템기능의 요구로서 모두 소프트웨어상에 구현되었다. 250만라인의 소프트웨어소스를 예로 든다.
>저속의 MIL-STD-1553B를 버리고 고속의 FC-AE 시리얼버스를 내부 인터커넥션으로 사용한다.
>.....
>최근의 CIP2000 구성에서는 IBM PowerPC 와 인텔 i960MX를 사용함으로서 비용절감과 공급성을 높이고 컴퓨팅 파워를 향상시킬 계획이다.PowerPC는 기본적으로 Altivec 작은 벡터프로세서가 내장되어 신호프로세싱 작업에 매우 적합하다.
>JSF의 에비오닉스 슈트에서는 F22 모델을 근거로 하지만 보다 덜 복잡하게 구현할 것이다.
>
>
>(4) 결론
>
>먼저, CIP의 사양을 요약해보면 다음과 같다.
>
>
>- 2개의 랙구조로 하나의 CIP당 66 CIP 모듈 슬롯
>- 33개의 시그널 프로세서와 43개의 데이타프로세서로 구성
>- 라인 교체형 모듈
>- FC-AE 시리얼 버스 인터커넥션
>- 무결점 (폴트-톨러런트) 하드웨어 지원
>
>- 통합형 소프트웨어 (레이다, 통신/네비게이션/IFF)
>- 통합형 HUD
>- 마이크로 커널 방식의 멀티프로세서용 OS?
>- 데이타베이스 탑재?
>- 소프트웨어 제어 레이다
>- 무결점 (폴트-톨러런트) 소프트웨어 지원
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>
>여기서, 음미해 볼 부분은 기존의 F16 미션컴퓨터와는 다른급의 시스템임을 알수 있다.
>프로세서 갯수로 보면 메인프레임급으로, 멀티프로세서와 멀티쓰레드 OS가 탑재됨을
>추측해 볼수 있고, DB를 이용한 광범위한 자료수집, 분석능력을 가진 것으로 보인다.
>
>이러한 시스템은 오랜시간 축적된 경험(노하우)과 새로운 기술의 접목으로 이루어진다고
>볼때 한번쯤 고민해 볼 필요가 있지 않을까 생각된다.
>우리 기술수준으로 볼때, 일부는 구현가능하고 일부는 부족하다고 할수 있겠다.
>당장은 아니더라도, 미래에 어떤 시점에 필요하다면 지금부터 차분히 준비하는 것도
>좋을것 같다.
>
>
>PS) 해석이 미흡한 부분이 있습니다. 원문을 참조하시기 바랍니다.
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