ניו-טק פורטל ההיי-טק הישראלי

Posts Tagged ‘Military Embedded’

תוכנת מערכות הפעלה בזמן-אמת רוכשת חשיבות ותופסת מקום מרכזי בפיתוח אלקטרוניקה ביטחונית

יום שני, 27 יוני 2011 11:06

מאת: Courtney Howard

לפני זמן לא רב, מערכת ההפעלה בתוכנה הבסיסית – הטכנולוגיה המאפשרת לא רק להעניק ערך מוסף לחומרה, אלא גם לאמץ מגוון תוכניות בתוכנה – נחשבה למובנת מאליה. מערכת הפעלה בזמן-אמת (real-time operating system – RTOS) היא בעלת חשיבות מכרעת עבור תכנוני האלקטרוניקה הביטחונית של היום, המסתמכת על ה-RTOS כדי לבצע משימות מיוחדות-ליישום בצורה אמינה, עקבית וניתנת לחיזוי.
מערכת הפעלה (operating system – OS) מספקת כלי האמור לסייע למפתחי התוכנה לבנות את היישום שלהם, מסביר Tim King, מנהל שיווק טכני ב-DDC-I Inc. מ-Phoenix. ככל שמגוון התכונות עשיר יותר, כך משתפרת תוכנת היישום, הוא אומר.
מאפייני התוכנה ותפקודה הם חשובים. “מערכות צבאיות ואוויריות דורשות יותר ויותר תפקוד הטמון לעתים קרובות במערכות הפעלה משרדיות מסורתיות יותר מאשר מערכות הפעלה בזמן-אמת מסורתיות, הכוללות ממשקי משתמש גראפיים (graphical user interfaces (GUIs) וגרפים, רישום מתקדם ואחסון בדיסק וב-SSD”, מסביר Robert Day, סגן-נשיא לשיווק ב-Lynux Works Inc. מ-San Jose, Calif.
גם אילן היוחסין הוא חיוני, מוסיף Day. מהנדסי תוכנה צריכים לשאול: אילו תוכניות שימשו ל-RTOS לפני כן? מה הייתה הצלחת התוכנית? מהם הבשלות ובסיס הקודים של ה-RTOS?
האמינות – המוכחת דרך מספר רב של פריסות בשדה – היא שיקול חשוב, אומר John Carbone, סגן נשיא לשיווק ב-Express Logic Inc. ב-San Diego. היא מוכיחה את היכולת של ה-RTOS לטפל בדרישות שונות בצורה אמינה, תוך צמצום הסיכונים”.
הצלחה מוכחת בעמידה בלוחות הזמנים היא שיקול נוסף, מציין Carbone. “ישנם מחקרים המראים את היתרונות של RTOSs אחדים לעומת אחרים באשר להשלמת הפרויקט במועד או לפני המועד”.
“כל לקוח בטחוני איתו שוחחתי בחמש השנים האחרונות שאל על רישוי ה-DO-178”. ביטחון ואימון נכללים בוודאי גם בהחלטות אנשי המקצוע בתעשייה הביטחונית. עבור מפתחי ציוד בטחוני, הקשר עם ספק ה-RTOS הוא יותר מאשר עם ספק של חומרה בלבד”, אומר Carbone. “לעתים קרובות, דרושים שירותים או תכונות נוספים, דבר המחייב קשר עבודה הדוק יותר ואימון בספק ה-RTOS”.
אבטחה היא גורם עיקרי עבור תכניות ממשלתיות חדשות רבות, מעיר Day. “אבטחת הרשת, אבטחת המידע והנתונים ובקרי הכניסה והסיסמאות המאובטחות מצוינות עתה לעתים קרובות על חלק מתפקוד ה-RTOS והאביזרים הכרוכים שלו. קרנלים להפרדה, מערכות הפעלה מופרדות ומערכות הפעלה מאובטחות הן כיום דרישה מחייבת של התוכניות”.

הפרדה
“ראינו התפתחות מארכיטקטורות מאוחדות (יישום, מערכת הפעלה וחומרה יחידות) לארכיטקטורות של אוויוניקה משולבת מודולרית (Integrated Modular Avionics –IMA) (יישומים רבים, CPU יחיד ומערכת הפעלה מופרדת בזמן/מרחב) במהלך 10 השנים האחרונות”, מאשר Joe Wlad, מנהל בכיר לתכניות חלל והגנה ב-Wind River, חברה-בת מלאה של Intel Corp. ב-Alameda, Calif.. ה-VxWorks 653 של Wind River היא מערכת הפעלה מבוססת-IMA אשר אומצה עבור מערכות צבאיות ותעופה מסחרית.
הפרדה בזמן ובמרחב היא תחום תכונות מכריע, מסכים King. ההפרדה בזמן מבטיחה שכל קטע תוכנה נהנה מפרק זמן מסוים ב-CPU, ללא תלות במה שיתר התוכנה מבצעת. בדומה, הפרדה במרחב מבטיחה שתוכנה בקטע אחד לא תוכל להזיק לזיכרון התוכנה בקטע אחר, הוא מסביר.
“אתה יכול לדמיין שמערכות תוכנה קריטיות-לביטחון, בהן לא קיימת הפרדה, יכולות לגרום שקטע תוכנה מסוים יפריע בשגגה או בזדון על הפעולה הנכונה של קטע תוכנה אחר וימנע ממנו לבצע את תפקידו”, אומר King. “בתרחיש של המקרה הגרוע ביותר, זה יכול לגרום לאיבוד המטוס וחיי הטסים בו”.
אמינות היא סוגיית הליבה. “הבט בה בתור ביצוע מובטח וזמינות המשאבים”, מציין Greg Rose, סגן נשיא לשיווק ב-DDC-I. “דבר נוסף שאתה מקבל מההפרדה בזמן ובמרחב היא היכולת להריץ יישומים בעלי קריטיקליות מעורבת. אתה יכול להפעיל משימות מסוימות הפועלות ברמה גבוהה יותר של חשיבות ומשימות אחרות ברמות חשיבות נמוכות יותר באותה היחידה, ועדיין לוודא שהמשימות מתבצעות. ביסודה של Deos מונחת הפרדה בזמן ובמרחב, הביצוע המובטח”.


סביבה מעורבת
ההפרדה בזמן ובמרחב הפכה ליותר ויותר חשובה, אומר King. “מטעמי ממדים, משקל והספק (size, weight and power SwaP), יצרני האוויוניקה כללו פונקציות יותר מורכבות; במקום להוסיף יחידה חדשה במטוס כל פעם שהם הוסיפו דבר כזה, הם רצו לשלב סוגים שונים של יישומים בתוך אותה יחידה לעיבוד מרכזי (central processing unit – CPU).
“הם יכולים לחסוך ביחידות של SwaP על המטוס, אבל עם קטעי התוכנה השונים הללו באותו CPU, יש לנו סכסוך פוטנציאלי היכן קטע תוכנה מסוים עשוי לכלול שגיאה, בשגגה או בזדון, ולהשפיע על פעולת תוכנות אחרות. כאן ההפרדה בזמן ובמרחב מצליחה בתפקידה”, מוסיף King.
“יתכן שקטע תוכנה זה שהוא באמת קריטי עבר תהליך של רישוי פיתוח מאוד מחמיר, אשר גזל הרבה מאוד זמן וכסף”, מציע King, “ואולי יש לי קטע תוכנה לא-קריטית אשר עבר דרך תהליך הרבה פחות מחמיר והעלול להכיל שגיאות. עתה אני יכול לערב אותו על אותו CPU מאחר שמערכת ההפעלה שלהם, ה-RTOS שמתחתיהם, מבטיח בעזרת ההפרדה בזמן ובמרחב שקטע התוכנה הפחות קריטי עליו אני פחות סומך איננו יכול להשפיע על הפעולה הנכונה של קטע התוכנה הקריטי יותר”.
הטכנולוגיה החדשה ביותר של RTOS מ-Green Hills Software ב-Santa Barbara, Calif., משלבת את היתרונות של הפרדה ווירטואליזציה, ומציע יכולת להמיר בצורה וירטואלית את Microsoft Windows או Linux, אשר הביטחון שלהן מאושר רק להגנה בפני ניסיונות מקריים ובלתי-רצויים להפר את ביטחון המערכת, לתוך כל יישום ביטחוני החשוף לסכנה לחיים ולביטחון הלאומי”, אומר Dan O’Dowd, מנכ”ל של Green Hills Software.
“הדרך היחידה בה מערכות הפעלה אלו יכולות להיות מאובטחות ומובטחות היא להפוך אותן לוירטואליות בתוך “תא מרופד” אשר הבטיחות והביטחון שלו מספיקים כדי להגן על מידע מסווג ובעל ערך גבוה אחר נגד גורמי איום מתוחכמים, דוגמת ה-SKPP EAL6+/High Robustness וה-DO-178B ברמה A של RTCA”, מסביר O’Dowd. טכנולוגיית הוירטואליזציה של התא המרופד שלנו היא טכנולוגיית הוירטואליזציה היחידה המציעה DO-178B ברמה A של RTCA ו-EAL6+/High Robustness הדרושים כדי למנוע מ-Windows ומ-Linux להזיק לביטחון ולאבטחה של המערכת”.

ביצועים
אם כי RTOS עשיר בתכונות עשוי להוות יתרון, “ככלל, רצוי למנוע תכונות-יתר”, אומר Carbone. “במילים אחרות, אל תבחר RTOS בעל יותר צעצועים מאשר אתה זקוק; הדבר רק יוסיף מורכבות, יקשה על הלימוד והשימוש, יאט את הפיתוח ולעתים קרובות יעלה יותר. במקום זאת, זהה את הטכנולוגיה המתאימה למשימה הקרובה”.
“אתה רוצה מערכת הפעלה המחייבת כמה שפחות תקורה משלה”, אומר King, “כך שתוכל להקדיש כמה שיותר רוחב פס של ה-CPU עבור תוכנה בעלת ערך נוסף אמיתי, אם מדובר במערכת בקרת טיסה, מערכת אזהרה בפני קירבת הקרקע, או כל דבר אחר. האנשים הם רגישים ביותר לביצועי מערכת ההפעלה וקיימים הבדלים נרחבים במוצרי commercial off-the-shelf – COTS בהקשר זה.
שקול באיזו מידה יכול ה-RTOS להגיב לאירועים, ממליץ Day. “יישומים בתעשייה הביטחונית חייבים לעתים קרובות לענות להרבה יותר אירועים בפרקי זמן קצרים יותר מאשר מערכות מסחריות, וההשלכות של היעדר תגובה לאירועים במועד יכולות להיות קריטיות לחיים”.
מעבדים מרובי-ליבה מביאים לעתים קרובות ליתרונות בביצועים, וספקי ה-RTOS מציפים מערכות הפעלה בטכנולוגיות ויכולות שנועדו לנצל את היתרונות של הליבות המרובות. “VxWorks 653 תומך עתה בארכיטקטורות מרובות-ליבה, אשר יאפשרו למתכננים בעתיד להוסיף אף יותר יישומים לפלטפורמת חומרה יחידה”, אומר Wlad. “מצוידים ביכולת וירטואליזציה, הלקוחות שלנו יכולים להוסיף יישומים קודמים המבוססים על Linux לסביבת ARINC 653 המורשית לפי DO-178C. הטכנולוגיה של VxWorks תומכת ב-APIs בתקנים פתוחים, דוגמת ה-ARINC 653 ו-POSIX, ובמגוון רחב של ארכיטקטורות מרובות-ליבה חדשות הנמצאות בשוק”.
“אנחנו עקבנו מזה זמן אחר הנטיה לכיוון מעבדים מרובי-ליבה”, אומר King  מ-DDC-I, הפועל כדי להפוך את מערכת ההפעלה Deos לפתוחה ועונה לטכנולוגיה מרובת-ליבות. “מנקודת ראות של מפתח מערכת קריטית-לבטיחות, שבבים אלה מציגים אתגרים אחדים רבי-עניין –במיוחד בנוגע לתחרות במשאבים. יש לי תוכנה הרצה על שתי ליבות המתחרה בתת-מערכת זיכרון אחת – זוהי תחרות במשאבים. כאשר ליבה אחת נכנסת, השנייה חייבת להמתין.
“מה קורה אם ליבת האפס אוחזת בהם וליבת האחד זקוקה לגישה לערך כלשהו של נתונים קריטיים מאחר שעליה לבצע איזה חישוב קריטי? לפתע, אני חייב להמתין. זהו דבר גרוע”, ממשיך King. “אנחנו מביאים טכנולוגיה פטנטית יחידה במינה אשר תטפל באתגרים אלה ותאפשר ללקוחותינו לנצל את כל הכוח המוענק על-ידי המעבדים מרובי-הליבה הללו. ללא זאת, אתה אמור לכתוב תוכנה, להריץ אותה על ליבה אחת, ולנתק את כל יתר הליבות, כך שאתה מוותר על כמות משמעותית של כושר עיבוד. אנחנו רוצים להפעיל טכנולוגיה חדשה זו כך שתוכל לנצל את כל הכושר הזה”.

רישוי
“ביישומים ביטחוניים, אבטחה וביטחון הם תמיד מכריעים”, אומר O’Dowd. “לפני שאתה בוחן RTOS עבור כל יישום קשור לאבטחה, עליך לבדוק את הרישוי לאבטחה ולביטחון שלו.
“תקן הזהב עבור רישוי ביטחון הוא RTCA DO-178B רמה A, הדרוש עבור תוכנה קריטית-לתעופה במטוס. שום תוכנה כזו לא גונתה אי-פעם בגין אסון תעופתי. מטוסים הם המוצרים בעלי תוכנה מהותית עבורם התוכנה היא הסיבה הכי פחות סבירה לתקלות. זהו ביטחון על-פי כל הגדרה אפשרית”.
Rose  של DDC-I מדגיש גם את החשיבות של RTOS מספק אחד בעל היסטוריה מוכחת של פעולה ורישוי קריטיים-לביטחון, הכוללים DO-178B. הקהילה הצבאית מכירה את ה-DO-178B ומתחילה לאמץ אותו”, הוא אומר. “הרבה לקוחות אינם זקוקים לרישוי של   DO-178 כיום, אך הם יכולים לראות את המגמה ואת הדרך בה מתנהלים הדברים. הם רוצים לדעת של-RTOS שבחרו יש העזרים האלה כך שכאשר הם יזדקקו להם כעבור שנה אולי, הם יהיו זמינים ולא יהיה צורך לתכנן מחדש את המערכת שלהם”.
“זוהי מגמה שאנחנו רואים אצל כמעט כל לקוח בטחוני”, מוסיף King. “כל לקוח בטחוני איתו דיברתי בחמש השנים האחרונות שאל על הרישוי ל-DO-178”.
הרישוי של RTOS עשוי להיות מכריע. “יישומי אוויר רבים דורשים רישוי של DO-178B”, מאשר Carbone, “כך שה-RTOS שאתה בוחר צריך להיות מורשה על-ידי לקוחות קודמים, צריך להיות זמין עם קוד המקור המלא, וזמין עם העזרים שהרישוי שלך צריך”.
“המאפיינים החשובים ביותר של מערכת הפעלה עבור הלקוחות הביטחוניים שלנו הם היכולת לתמוך בדרישות הביטחון לפי DO-178B ו-DO-178C של RTCA, והיכולת הטבעית לתמוך בדרישות הביטחון עבור מערכות קריטיות-למשימה על-פי קריטריונים משותפים גבוהים”, מתאר Wlad.
“בסופו של דבר, ספקי התוכנה הללו חייבים להיות מסוגלים לאשר את התוכניות שלהם. הם רוצים רמת נאמנות גבוהה כאשר ספק מערכת ההפעלה לא אמור להכניס כל סיכון לתוך הרישוי שלהם. היכולת להסמיך מערכת הפעלה ביישומים צבאיים הופכת ליותר חשובה מידי שבוע; היא גדלה להיות חלק גדול מההחלטה מצד הרשויות הצבאיות”.
מלבד תוכנת האוויוניקה, תקן הזהב עבור רישוי ביטחוני הוא ה-Separation Kernel Protection Profile (SKPP) Evaluation Assurance Level (EAL) 6+/High Robustness , לפי O’Dowd. “תקן זה קובע שיש להגן על מידע מסווג ומידע אחר בעל ערך גבוה בפני גורמי איום מתוחכמים. זהו דבר בטוח לפי כל הגדרה”, הוא אומר. “מאידך, Microsoft Windows ו-Linux מורשים להגן רק בפני “ניסיונות מקריים ושוגגים לפרוץ את ביטחון המערכת”. זה איננו בטוח על-פי שום הגדרה. כל RTOS שאינו יכול למלא אחר תקני ביטחון ובטיחות ברמה גבוהה אלה, אין לו מה לחפש ביישומים ביטחוניים קריטיים-לחיים או קריטיים לביטחון האומה”.

טכנולוגיית ביטול ריטוט חדשה עבור שרתי תקשורת מותקנים בכוננים, מבטיחה אמינות מרבית ושמירה על ביצועים גבוהים

יום שני, 25 אוקטובר 2010 11:29

Keith Taylor, Kontron

כנראה יותר מאשר בכל ענף תעשייה אחר, יישומי רישות עבור השוק הצבאי דורשים זמן של פעולה תקינה, ביצועים ואמינות גבוהים. כדי להישאר תחרותיים, יצרני פתרונות שרתים (servers) צריכים להעריך, לפתח ולתגבר בהתמדה טכנולוגיות ורכיבים משולבים כדי לענות לצורכי תעשייה תובענית זו. בנוסף לאתגר זה, ספקי פתרונות שרתים חייבים לספק מוצרים העונים לדרישות של אריכות-החיים של המערכת במשך חמש שנים או יותר.
אם כי הדבר לא נדרש במיוחד עבור יישומים צבאיים, מתכנני המערכות עשויים לבחור בפתרונות שרת carrier-grade העונים לדרישות המחמירות של NEBS (Network Equipment Building Systems) אשר נקבעו עבור שוק הטלקומוניקציה או הcentral office. תכונות בcarrier-grade בשרתים אלה ישימות מאוד עבור מערכות הנפרשות בסביבות קיצוניות ומוגבלות-מרחב של המטוסים והספינות הצבאיים ומרכזי הנתונים בשדה. שרתים המיועדים לדרישות מחמירות אלה מסייעים להבטחת פעולה אמינה ביותר בתנאים קשים כגון שינויי טמפרטורה נרחבים, גובה רב וחשיפה מוגברת להלם וריטוט (vibration).
בצירוף היכולת לשמש כאבני בניין תקניות עבור תחום נרחב של יישומים בשווקים צבאיים, תעופתיים וממשלתיים, שרתי תקשורת מותקנים בכוננים הוכיחו בהתמדה אמינות ארוכת-חיים תחת תנאים קשים. שרתים תואמי NEBS-3 אלה עשויים להוות פיתרון מיטבי עבור מגוון מערכות תשתית רשת צבאיות הכוללות מיתוג, אכסון, הספקת תוכן, גילוי ומניעת פריצות, VPN/firewall (חומת אש/רשת פרטית מדומה)  וניהול איומים מאוחד. החשיבות הקריטית של תשתית התקשורת לשוק הצבאי של היום מחייבת רכיבים בעלי איכות עליונה.

אמינות מובטחת בעזרת בדיקה וניתוח
שרתים העונים לתקני NEBS הם בחירה מצוינת עבור יישומים צבאיים רבים, מאחר שהם מתוכננים לעמוד בתנאי סביבה קיצוניים הרבה מעבר לדרוש מציוד תקני ברמת-מפעל. בעוד מערכות אלו אינן מתאימות לתנאי סביבה קיצוניים ביותר כגון טנקים או מטוסי-קרב, ישנם הרבה מתקנים קרקעיים, מושטים או אף מבוססי-מטוסים גדולים אשר תנאי הסביבה שלהם דומים לאלה המוגדרים על-ידי מפרטי NEBS. מפרטים אלה מתייחסים גם לסוגיות קריטיות עבור ציוד צבאי כולל טמפרטורה ולחות, הלם וריטוט, כיבוי שריפות, אבטחה ופליטות ומזהמים אוויריים.
חיוני שקבלני מערכות צבאיות יקחו דוגמה מספקי שרתים מנוסים, אמינים עבור ציוד המתוכנן מתחילתו לעמוד בתנאי סביבה מחמירים אלה. קבלנים המנסים להשתמש בציוד שנבנה במקור עבור מתקנים מסחריים רגילים אך עבר “הקשחה” בהיבטים מסוימים של התכנון, יגלו ככלל שאלה אינם עומדים בדרישות המלאות ויגרמו לעתים קרובות לעלויות נוספות והשהיות בתכנית שלהם בשעה שמגרעות אלו מתגלות. תחת זאת, הם ייהנו מספקים המסוגלים להוכיח את תכונות הקשיחות של השרתים שלהם באמצעות תהליך בדיקה וניתוח מדוקדק.
הקבלנים יכולים להיות סמוכים שהיכולות המוכרזות על-ידי מערכות התואמות-NEBS הן מוצדקות מאחר שהן מגובות על-ידי בדיקות מעמיקות המנוהלות בידי מעבדת בדיקות עצמאית ומתועדות בדו”ח בדיקות מפורט.
ריטוט משפיע על אמינות וביצועי המערכות
מתכנני מערכות רבים גילו רק לאחרונה שהריטוט יכול להשפיע משמעותית על אמינות וביצועי המערכת. בעבר, ריטוט נחשב לבעיה הבאה לידי ביטוי בחלקים המכניים של המערכת בלבד: מהדקים מתרופפים, קטיעות כבלים או ניתוקים, כרטיסים מתנתקים וכד’. אך עתה צץ גורם אשמה חדש בצורת כונן דיסקים וביצועי מערכת כלליים מצומצמים. מאחר שהלם וריטוט הם חלק כה צפוי של רוב המתקנים הצבאיים, הקבלנים צריכים לוודא שהציוד שהם מגדירים יכול לעמוד בריטוט ממקורות כגון ציוד כבד, כלי רכב, גנרטורים, מנועים או סוגי מכונות אחרים הפועלים במתקני הרשת או בסביבתו.
אם כן, האם לריטוט יכולה להיות השפעה בולטת על ביצועי המערכת? כחלק מניתוח מתמשך ובאמצעות בדיקה פנימית על-ידי ספק שרתים, Kontron, נמצא שהמערכות סובלות מהפסד ביצועים בלתי-צפוי כאשר חושפים אותן לטמפרטורות קיצוניות. לאחר בדיקה מדוקדקת, הסיבה צומצמה להפעלת הכונן הקשיח, אשר נחשף לסנכרון חוזר מופרז של ראשי הכוננים בשל הריטוט הנוסף שנגרם על-ידי העלאת מהירות המאווררים כתגובה לשינויי הטמפרטורה. Kontron יזמה מיד הערכה נרחבת של הדרך בה הריטוט משפיע על כוננים קשיחים, במטרה לגלות את מקורות הריטוט ולמצוא את הפתרונות הטובים ביותר כדי להקטין את ההשפעה השלילית שיש לריטוט על ביצועי המערכת. אם הריטוט בתוך המערכת הפריע לביצועי הכונן הרגישים, קל לדמיין כיצד ריטוט חיצוני השכיח במתקנים צבאיים עלול לסכן מערכות.

הסיבה והתוצאות המזיקות
מאווררי מערכות המשמשים לניהול התרמי הם המקור העיקרי של ריטוט הנוצר-בפנים. מאחר שהמערכות בעלות ההספקים הגבוהים יותר של היום דורשות ניהול תרמי מוגבר המתבצע לרוב באמצעות זרימת אוויר מוגברת, על המאווררים היה להגביר משמעותית את מהירות הסיבוב שלהם, כאשר מאווררים מסוימים מסתובבים עתה ביותר מ-18,000 סל”ד. מהירויות מאוורר גבוהות יותר גרמו לעליית האמפליטודה והתדר של ריטוט המערכת כדי לשמור על מפרטי קירור המערכת.
כיום כונני דיסקים הם יותר רגישים מאשר אי-פעם לריטוט, דבר שגרם לקשיי ביצועים יותר חמורים. הרגישות של כונני דיסקים נובעת ממהירויות הסיבוב המוגברות שלהם וצפיפויות הביט הגבוהות יותר, אשר גרמו לרגישות וחשיפה מוגברות להלם וריטוט. כאשר אתה מצרף את הפגיעוּת של כונן דיסקים עם ניהול תרמי של מאווררי מערכת במהירויות גבוהות יותר, ברור שכיום ציוד הרישות חייב להתייחס לריטוט כלאיום ממשי על ביצועי המערכת.
סוגיות ביצועים הנובעות מריטוט מוגבר לא חייבות להיות בולטות מידית. ירידה בביצועי המערכת יכולה להיגרם על-ידי רשימה ארוכה של בעיות חומרה או תוכנה אחרות. מה שמצביע על סיבת הריטוט היא המידה שהירידה נוצרת כאשר המאווררים מסתובבים במהירויות גבוהות, כמו כאשר המערכת מגיבה לטמפרטורות סביבה עולות. המשתמש יכול לבחון שכאשר טמפרטורת הסביבה עולה, ביצועי המערכת נופלים. או ניתן לעמוד על קשר בין איבוד הביצועים עם הפעולה של ציוד סמוך היוצר ריטוט משמעותי. אפשר לבחון בהמשך שבגבולות מסוימים, המערכת יכולה להידרדר עד לנקודה בה הכונן עובר למצב “לא-מקוון” או גרוע מזה, המערכת קורסת. זוהי בוודאי לא תגובה סבירה עבור מערכת קריטית-למשימה.

התקדמות בטכנולוגיות ביטול הריטוט
מסיבה זו, טכנולוגיות ביטול הריטוט חדשות וחדשניות משולבות עתה בתוך שרתי התקשורת המותקנים בכוננים אשר מפחיתים בצורה משמעותית את השפעות הריטוט בתוך האושיה. טכניקות חדשות אלה מעניקות למשתמשים את היתרון להפעיל מערכות צפופות יותר בטמפרטורות גבוהות יותר או באזורים החשופים לרטט חיצוני, כך שהמשתמשים יכולים לפרוס את הפתרונות שלהם בסביבות שהיו בלתי-נגישות בעבר. בנוסף, הם נהנים מהיכולת להשתמש במגוון רחב יותר של סוגים וגדלים של דיסקים קשיחים, במקום להיות מוגבלים למעט התקנים “קשוחים ביותר”. צפוי שהדיסקים הקשוחים מהדור הבא יהיו עוד יותר רגישים לריטוט בשל העלייה בצפיפות הביט האזורית והורדת משקל הכונן הכולל. על-ידי שימוש בטכנולוגיות ביטול הריטוט הללו, לשרתים יש כעת יותר מרווח כדי למקם את הכוננים החדשים.
Kontron היא אחת החברות אשר פיתחה טכנולוגיות ביטול ריטוט קנייניות עבור קו השרתים לתקשורת המותקנים בכוננים של החברה. הגישה של Kontron הייתה כפולה: להקטין משמעותית את כמות הריטוט על-ידי בידוד הן של ההתקנים היוצרים ריטוט והן של ההתקנים הרגישים לריטוט. על-ידי שימוש בחומר בולע ריטוט, ניתן לבודד הן את המאווררים והן את הכוננים ממגע ישיר עם התשתית המתכתית של המערכת, כך שהם ממש “צפים” בתוך האושיה. לשם יעילות מלאה, ביטול הריטוט חייב להוות דרישת-מפתח במתודולוגיית התכנון הראשונית. לדוגמה, התכנון של שרת חברה טיפוסי משלב בצמידות “כלוב” כונן קשיח אל הדפנות של האושיה הראשית ו/או הרצפות. מבחינת התכנון והעלות, דבר זה עשוי להיראות יעיל, אולם הוא מאפשר לריטוט לעבור ישירות מהאושיה לכוננים. כדי לבטל בעיית ריטוט מיוחדת זאת, עדיף ליצור כלוב כונן עצמאי. הוכח שהבידוד של כל הכלוב מהאושיה יקטין בהרבה את הפסדי הביצועים הנגרמים על-ידי ריטוט של הכוננים לעומת בידוד הכוננים בלבד.

אמינות: יותר מאשר סכום המרכיבים שלה
אמינות המערכת היא משוואה דינמית העשויה להשתנות תחת נסיבות תפעוליות משתנות. איתור תקלות של תכנון שרת הוא יותר מסכום המרכיבים שלו, והסרתו הפשוטה מהמדף בכל מקום לא תבטיח פיתרון מיטבי. הגודל, הצורה, המספר, המיקום והחשוב ביותר, סוג החומר שנבחר, ישפיעו כולם על ממדי ביטול הריטוט. למעשה, האתגר הוא ניחות תדרים מסוימים בהם הדיסקים הקשיחים רגישים במיוחד במקום לבטל כליל את הריטוט. בנוסף, התדרים המשפיעים על ביצועי המערכת משתנים מדיסק לדיסק, כך שלא קיימת הדמיה טכנית אשר תייצג בצורה מדויקת את תבניות הריטוט של מערכת.
Kontron פיתחה תוכניות תוכנה קנייניות המודדות במדויק את ביצועי הדיסק הקשיח לפי סוג ההנע, מהירות המאוורר, תצורת המערכת ומקורות הריטוט החיצוניים. תוך שימוש בתוכנה זו, ניתן לנתח תכנוני שרתים על-פי טכניקות ביטול ריטוט שונות, ולעקוב אחר השפעות מאווררי המערכת והשפעות הריטוט הנובע מסיבוב דיסקים קשיחים מסביב לעצמם ולדיסקים סמוכים. התוכנה גם מאפשרת למתכננים לנתח ריטוט ממקורות חיצוניים למערכת כגון זה המצוי לעתים קרובות במתקנים צבאיים.

ניתוח מרכיבים נוספים
פיתרון של הסוגיות הקשורות לריטוט איננו מצטמצם לבידוד המרכיבים הבעייתיים. למעשה, בידוד עלול לעתים לא להיות הפיתרון הטוב ביותר. הפיתרון הטוב ביותר עשוי להיות שינוי המסה של מבנה לשם ניחות טוב יותר של הריטוט. אם לתכנון יש מבנים רבים יותר קטנים, יותר קלים, בלתי-תלויים, הוא עשוי להיות רגיש יותר לריטוט מאשר מבנה מונוליתי יחיד. רק עריכת ניסויים ובדיקה קפדנית מסוגלות לזהות את הפיתרון הטוב ביותר.
שימוש במאווררים איכותיים בעלי להבים מאוזנים בקפידה ומסבים איכותיים הוא צעד נוסף בהשגת גבולות ריטוט ספציפיים. ככל שמערכת היא יותר עוצמתית, חשוב לקיים תהליך הערכה מתמיד של מוצרי מאווררים ודיסקים קשיחים חדשים בשוק כדי להבטיח שהמערכות מוסיפות לספק את הביצועים והאמינות הטובים ביותר האפשריים.

לפני ואחרי: יישום טכנולוגיות לביטול הריטוט
הדיאגרמות להלן מראות את תוצאות הבדיקה של ריטוט מערכת שרת לפני ואחרי שילוב טכנולוגיה לביטול הריטוט בתכנון שלה.
פיתרון בעיות כיום ובעתיד
בשל השפעתו על הביצועים והאמינות של יישומי רישות צבאיים חיוניים, ריטוט הוא בוודאי סוגיה הדורשת תשומת-לב מרובה מהקבלנים המגדירים ציוד הכולל כונני דיסקים קשיחים. מתודולוגיות של בדיקה, ניתוח מעמיק ותכנון טוב המשמשים את ספקי השרתים אפשרו פיתוח טכנולוגיות חדשניות לביטול הריטוט כדי להקל על סוגיות אלה. מערכות צבאיות המשלבות שרתים בעלי טכנולוגיות אלה יכולות להציע מערכות הפועלות בצורה אמינה בסביבות תובעניות וקשוחות.

בשעה שכונני דיסקים קשיחים מוסיפים להציע צפיפויות הנע גבוהות יותר, ועלות לגיגה-בייט שימושי של הנעים סיבוביים  בהשוואה להנעים במצב מוצק צפויה להישאר נמוכה יותר בעתיד הנראה לעין, ספקי שרתים יידרשו להישאר ערניים בפיתוח של טכנולוגיות חדשות לביטול הורדת הביצועים של הדיסק הקשיח הנגרמות על-ידי הריטוט. לתכנונים עתידיים, יידרשו מאווררים עם פחות ריטוט וכונני דיסקים קשיחים בעלי רגישות מופחתת, בתוספת חומרים חדשים לבידוד ותמיכה, כך שהמערכות הצבאיות יוסיפו ליהנות מההתקדמות המתמדת של טכנולוגיית השרתים.

מחשוב משובץ מונע על ידי שלדות כטב”מים ומשימותיהם

יום ראשון, 15 אוגוסט 2010 23:35

David French, Kontronמחשוב משובץ

לכל זרוע צבאית נדרשות היכולות המסופקות על ידי פלטפורמות כטב”ם (כלי טיס בלתי מאוישים). כלי רכב בלתי מאוישים אלו חיוניים לשיפור הערנות במצבי ביון ואיסוף נתונים, בתקשורת בזמן אמת ואפילו בפריסה של כוחות צבא. כתוצאה מהגישה הטכנולוגית של צבאות, המעניקה חשיבות בשדה הקרב המודרני, הרעיונות החדשים לגבי השימוש במערכות כטב”ם ולגבי הפריסה שלהן, מדרבנים את הפיתוח המורחב שלהן כבעלי עדיפות. מערכות משופרות נדרשות כדי לאפשר פונקציונליות מתוחכמת יותר, חימוש וזמני טיסה ממושכים יותר ולגבהים גבוהים יותר. על המערכות להיות גם רב תכליתיות, על מנת לתמוך בטווח גדלים גדול יותר של מערכות כטב”ם, החל בכלים בגודל מכלית ועד לציוד בגודל מיקרו. דרישות מגוונות אלו בהחלט מעמידות אתגרים בפני המתכננים שחייבים להבטיח אמינות גבוהה בעת ההפעלה בתנאי הסביבה הקשוחים של שדה הקרב.

המשך...

יכולת תקשור ופעולה ביישומים משובצים

יום שני, 26 אפריל 2010 14:27

עם הופעתם של מארגי תקשורת (fabric) טוריים, הוכח שהאפיק המקבילי VME אינו מספיק לצרכים של מערכות משובצות בעלות ביצועים ברמה הגבוהה. אפיק VPX, שנודע גם בשם VITA 46, הוא היורש של מפרט VME המיועד לדור הבא של חיבורים פנימיים המשמשים בתנאי סביבה קשים. אפיק VPX מספק תאימות לאחור לאפיק VMEbus המסורתי דרך שימוש בגישורים ייעודיים.

המשך...

חדשנות בתעשייה המשובצת

יום שני, 26 אפריל 2010 14:14

ההכרח של התעשייה להשיג יותר בפחות בכלכלה המאתגרת מחייב חברות מחשוב משובץ צבאי לספק פונקציונליות מוגברת בזיווד יותר קטן, יותר קל ופחות יקד. רבות מהן ממלאות או אף חורגות ממטלה זו בעזרת טכנולוגיות commercial off-the-shelf (COTS).
“מעבדים משובצים עוקבים אחר המסלול של המחשוב המקובל”, אומר Mark Snyder, סמנכ”ל לניהול המוצר ב-Alt Software מ-Phoenix. מערכות צבאיות ומוטסות “שואפות ליותר קטן, יותר זול, פחות הספק וביצועים יותר גבוהים. הן נעות לעבר ארכיטקטורות מיתכנתות מרובות-ליבה או מקבילות עם נקודה צפה, כגון ה-GPUs (graphics processing units), והרחק מארכיטקטורות בעלות מעבד יחיד סטנדרטי ו-ASIC (application-specific integrated circuit) מיוחד. העתיד מבטיח הרבה יותר מאלה”.

המשך...

תפקיד ה-MicroTCA מתרחב בשדה הקרב המודרני

יום חמישי, 18 פברואר 2010 10:29

מאת David Pursley. בעימות נגד עמודי התווך המשובצים הצבאיים CompactPCI ו-VME וה-VPX העתידי, MicroTCA הוכיח את עצמו כחלופת תכנון מועדפת בסביבות קשות, בזכות רוחב-פס גבוה, גורם צורה נמוך וקשיחות מוכחת, תמיכה רבת-ליבות וזמינות גבוהה. בנוסף, פיתוח התקנים מדרבן את הקידום המהיר של MicroTCA כבחירת התכנון הצבאי החל ממרכזי בקרה ועד למִ¬קלטים ובשדה הקרב עצמו.

המשך...

נמשך שת"פ נאס"א-ווינד ריבר: מערכת ההפעלה VxWorks תשמש את מחשבי הטיסה והבקרה בטיסות החלל הקרובות

יום ראשון, 20 דצמבר 2009 11:03

השת"פ ארוך הימים בין ווינד ריבר, המובילה העולמית במיטוב תוכנת התקנים ונאס"א, סוכנות החלל האמריקנית, יימשך גם בפרוייקטים עתידיים. נאס"א הודיעה כי בחרה במערכת ההפעלה VxWorks 653 של ווינד ריבר, כמערכת ההפעלה בזמן אמת עבור מחשבי הטיסה והבקרה ב-ארס I ובארס V, ספינות החלל שישמשו במשימת החלל המאויישת הבאה. 

 

פרוייקט ארס מייצג 4 שנים של עבודה חדשנית בבניית סביבת עבודה מורכבת של חומרה ותוכנה. טיל הארס I ישמש כחלק ממערכת התובלה של צוותי אסטרונאוטים לירח ולמערכת השמש ואילו ה- ארס V הוא טיל ה'משא' שישמש בעיקר להובלת מטענים לחלל. על פי נאס"א, הבחירה בווינד ריבר נבעה מהנסיון הרב וההצלחות שצברה החברה בתעשיות התעופה והחלל. ווינד ריבר אף שולבה בפרוייקטים קודמים של נאס"א דוגמת חללית ה- ST8 הלא מאויישת ושני רכבי החלל הרובוטיים שהונחתו על המאדים למשימת מחקר. "אנו בטוחים שה- VxWorks 653 תשרת את המערכות שלנו עד יומן האחרון, תוך אמינות גבוהה, ההכרחית לתפעול מערכות קריטיות למשימה המעורבות בטיסה לחלל", אומרים בנאס"א.

 

"מערכות 'קריטיות למשימה' דורשות כלי תוכנה אמינים, יעילים וגמישים שיעמדו בהצלחה בדרישות התקן המאוד מחמירות", אומר יובל צוק, מנכ"ל ווינד ריבר ישראל והמזה"ת. "ווינד ריבר עובדת עם נאס"א מזה למעלה משני עשורים והשילוב של מערכת ההפעלה שלנו בפרוייקט הנוכחי רק מוכיח את המחוייבות שלנו לספק ללקוחות בתעשיית התעופה והחלל מערכת תוכנה חזקה שעונה על הדרישות ומתמודדת בהצלחה עם הקשיים שבמסע לחלל".

 

Wind River, חברה בבעלות מלאה של אינטל, הינה מובילה עולמית בתחום מיטוב תוכנת התקנים (DSO), מאפשרת לחברות לפתח ולהפעיל תוכנות טוב יותר, מהר יותר, בעלויות נמוכות יותר ובאמינות גבוהה יותר. הפלטפורמות של Wind River הן פתרונות פיתוח משולבות ומתוקננות לכל צורכי החברה. הן מפחיתות את המאמץ, העלות והסיכון הנדרשים וממטבות את האיכות והאמינות בכל שלבי תהליך פיתוח התוכנה החל מהרעיון וכלה במוצר המוטמע.Wind River נוסדה בשנת 1981. מטה החברה נמצא באלמדה, קליפורניה, ויש לה סניפים ברחבי העולם כולו. לפרטים נוספים, בקרו באתר החברה www.windriver.co.il.

 

גרסה חדשה של ערכת פיתוח תוכנה 3.7 MDK-ARM.

יום ראשון, 20 דצמבר 2009 10:21

חברת Keil, המיוצגת בארץ אל ידי פיניקס טכנולוגיות בע"מ, הוציאה גרסה חדשה של ערכת פיתוח תוכנה 3.7 MDK-ARM.

העדכון כולל שיפורים כלליים והוספת תמיכה ברכיבים חדשים שלNXP  ו- ST ותמיכה בליבה החדשה של ARM – ARM Cortex M0.

Keil הינה חברה מובילה לכלים לפתוח תוכנת Embedded לרכיבים מבוססי ARM ו- 8051.

לעדכון גרסה: www.keil.com/update

לפרטים נוספים:

אלכס שוורץ – 052-3581666, alexshw@phnx.co.il

שרון גלבר – 052-88893831, sharon_g@phnx.co.il

ווינד ריבר תפעיל מערכות בחיל האוויר הצרפתי

יום שני, 14 דצמבר 2009 11:37

מערכת ההפעלה, VxWorks 653 של חברת ווינד ריבר, תפעיל מערכות בקרה ושליטה במטוסי חיל האוויר הצרפתי. המערכת תשולב במערכות הויזואליזציה של המטוסים, מתוצרת ענקית מוצרי התצוגה הבלגית, ברקו (Barco). מערכת ההפעלה, Wind River VxWorks 653, היא מערכת הפעלה זמן-אמת, המאפשרת להריץ תוכנות ויישומים על מכשירים חכמים ומוצרי צריכה אלקטרוניים למיניהם כגון: טלפונים סלולריים, מכשירי כף יד, טילים ואף מערכות במטוסים. 

המשך...