Contrôle de système avec un réseau de micros PC

Contrôle de système avec un réseau de micros PC
La technologie du micro PC
Le chip ZFx86
Environnement et applications typiques
Une application en physique des particules pour LHCB
Le détecteur de muons de LHCB
Segmentation du détecteur
L'algorithme de sélection
L'ensemble du processeur de sélection
Les cartes de sélection du trigger
La supervision et le monitorage du processeur
L'interface du microPC avec la carte
Une architecture répartie
Les fonctions à implanter
Scénario du démarrage
Scénario du monitoring
Conclusion
Principaux avantages
Conclusions
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Le processeur Zfx86
Implante toutes les fonctions de l'architecture
PC du PC-AT
Noyau x86 (8kcache et FPU)
"16/64/128 Mb SDRAM
"Pont pour bus PCI intégré
"Bus ISA
"Controleur IDE
"Interface USB
"Super I/O
"
Controleur de floppy
"
2 ports série et 1 parallèle
"
Interface clavier 102 et souris
"Gestion de la puissance
"
33Mhz (627mW)
"
128Mhz(1789mW)
"ROM de boot intégrée (Failsafe)
"Phoenix BIOS
"Linux , VXWORKS et tout OS compatible PC
"
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Environnement et applications typiques
Développement sur un PC standard
Applications
"
"
Appareils connectés à Internet (Internet appliances)
Systèmes embarqués industriels
MZ104 (TRI-M)
http://www.zlinux.com
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Le détecteur de muons de LHCB
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
L'algorithme de sélection
1 Trouver un pad touché en M3
2 Définir un axe de recherche passant par le
point d'interaction et le centre du pad de M3
3 Ouvrir une route de largeur L dans M2,4,5 le
long de cet axe
4 Retenir une trace de muon centrée en M3 si un
pad est touché à la fois dans M2,4,5
5 Le point de passage dans M1 est extrapolé en
prolongeant la droite entre les pads de M3 et M2
jusqu'à l'intersection avec M1
M1
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
M5
M4
M3
M2
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Segmentation du détecteur
PU
SPROC
ODE(192)
Optical link
LU
Chaque station de ¼ de détecteur est
découpée en « pad virtuels » zones
minimum de détection.
Il y a 5 stations M(1,2,3,4,5)
"Chaque station est découpée en 4
quarts
"L'analyse des trajectoires repose sur
les pads touchés
8 8
8
8
8
8
8 8
8
8
8
8
3
6
8
8
8
8
"
8
8
8
8
8
8
8
8
3
6
8
8
3
6
8
8
3
6
Pads en gris
Niveau de segmentation d'un quart de station
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
L'ensemble du processeur de sélection
Processeur de sélection des muons
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Recherche des traces et calcul
de l'impulsion transverse
correspondante
S? lection des deux meilleurs
candidats d'une carte
"
Il existe une carte contrôleur
par chassis pour la sélection
finale des deux meilleurs
candidats du détecteur
"
24 fibres optiques
"
PU
PU
PU
PU
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
PU
Fond de panier de bus
Les cartes de sélection du processeur
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
La supervision et le monitorage du processeur de sélection
Le processeur de sélection doit être initialisé
Programmation des FPGA
Initialisation des paramètres de fonctionnement
Le processeur de sélection doit pouvoir être testé
Le processeur de sélection peut devenir défaillant il faut donc le surveiller
Echantillonage des données relues et résultats produits
Vérification par le calcul de la justesse de la sélection
Il doit pouvoir fonctionner dans différents modes
Trigger normal
Dégradé
Test
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Une architecture répartie
Hub
On utilise TCP/IP sur
ETHERNET
Montage NFS des disques du
serveur
Envois des commandes aux système
et cartes
10Mbs
s
ue
tiq
op
res
Fib
Remote boot des micros PC
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Zmach
Réseau local
ETHERNET
Hub
10Mbs
Switch
1Gbs
Collecte des informations de
supervision
Supervision
LHCB
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Serveur du trigger à muons
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
L'interface du microPC avec la carte
JTAG
adaptator
PU
Le système de supervision
repose sur un micro PC embarqué
(Zfx86) sur chaque carte.
Le micro PC boote par le réseau dès sa mise
sous tension
Le micro PC monte NFS les disques du serveur
associ? au processeur de sélection (PC musclé sous
LINUX)
BUS LOCAL 40Mhz
Zfx86
BUS PCI
Ce micro PC tourne sous
LINUX
Pont
PCI
PU
LAN
ETHERNET
Connecteur ETHERNET
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
PU
PU
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Les fonctions à implanter (use case UML)
Contrôle local
Opérateur local
<<uses>>
Contrôle général
Le même use case
s'applique aux
deux modes:
PU
<<uses>>
Supervision
<<uses>>
Normal
Test
Initialisation
<<uses>>
DB configuration
Téléchargement
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Opérateur serveur
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Boot des Zfx86
Scénario du démarrage
PU
Zfx86
ROM boot
Serveur
DB config
User
GetFTP()
GetLinux()
GetNFS()
GetConfiguration()
CheckAlive()
GetPrograms()
LoadPU()
Pour 4 PU
Initialisation du trigger à muons
InitTrigger()
Register()
Checksum()
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
CartePrête()
Attente des 64 confirmations
TriggerPr êt()
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Scénario du monitoring
PU
Zfx86
Serveur
DB config
User
LancementMonitoring()
LancementMonitoring()
EnvoiEchantillons()
Contrôle
Attente de tous les échantillons
LectureEtat()
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Contrôle
Boucle quasi périodique
Echantillonnage()
PublicationEtats()
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Principaux avantages
Modularité
Physique -
Le contrôleur est intégré sur la carte controlée
La fonction est interfacée par un seul connecteur réseau
Logique - L'interface est un protocole standard.
L'interface applicative est à base de messages (objet)
Identité entre limites physiques et logiques (composant autonome complet)
Efficacité
Observation - Grande bande passante entre le contrôleur et le hard (bus local)
=> une observation très fine à haute fréquence
Intelligence - Une puissance de calcul local importante
Outils et un environment de développement riches
=> Fonction de contrôle locale très élaborée (algo, IA ...)
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001
Contrôle de système avec un réseau de micros PC
Conclusions
La technologie permet aujourd'hui d'intégrer facilement sur une carte
des fonctions mat? rielles pures interfacées localement avec du logiciel
très élaboré.
On peut construire ainsi des sous-systèmes aux fonctions complexes,
très modulaires par assemblage de cartes intelligentes et autotestables.
On peut ainsi assembler des grands systèmes d'acquisition et de
supervision plus modulaires, plus fiables et controlables.
Journées d'informatique Cargèse 22-28/7/2001