Dodano: środa, 11 czerwca 2025r. Producent: Microchip

Mikroprocesory PIC64 firmy Microchip Technology otwierają nową erę obliczeń dla aplikacji o znaczeniu krytycznym

We współczesnym, połączonym i coraz bardziej autonomicznym świecie definicja „misji krytycznej” ewoluowała. Nie ograniczając się już do kokpitu myśliwca lub kontrolera lotu rakiety nośnej, obliczenia o znaczeniu krytycznym dla misji obejmują teraz autonomiczne satelity, odporne systemy sterowania przemysłowego i bezpieczną komunikację. Konwergencja reakcji w czasie rzeczywistym, deterministycznej sieci i odpornego bezpieczeństwa nie jest listą życzeń - to konieczność.

Jednak tradycyjne architektury wbudowane mają problemy z nadążaniem. Starsze systemy jednordzeniowe nie są w stanie sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na przetwarzanie równoległe o wysokiej przepustowości. Obciążenia o znaczeniu krytycznym dla bezpieczeństwa są zmuszane do dzielenia przestrzeni z silnikami wnioskowania opartymi na sztucznej inteligencji, stosami protokołów sieciowych i złożonym oprogramowaniem pośredniczącym. Tymczasem ewoluujące standardy w deterministycznej sieci opartej na sieci Ethernet i kryptografii postkwantowej zmieniają krajobraz.

Aby sprostać tym wymaganiom firma Microchip wprowadziła do oferty rodziny mikroprocesorów PIC64HX i PIC64-HPSC - 64-bitową platformę obliczeniową nowej generacji stworzoną dla środowisk, w których awaria nie wchodzi w grę. Produkty te na nowo definiują znaczenie bycia krytycznym dla misji.

Zbieżne wymagania na rynkach lotnictwa, obrony, kosmosu i przemysłu

Wymagania w tych domenach są zadziwiająco podobne w duchu, choć różne w implementacji:

  • Lotnictwo i obrona wymagają bezpiecznych, deterministycznych i odizolowanych środowisk obliczeniowych, które mogą obsługiwać wykonywanie misji w czasie rzeczywistym, walkę elektroniczną i zaawansowane aplikacje ISR (wywiad, obserwacja, rozpoznanie) - wszystko to przy jednoczesnym wytrzymywaniu ekstremalnych warunków środowiskowych i przestrzeganiu rygorystycznych reżimów certyfikacji.
  • Systemy kosmiczne, zwłaszcza te przeznaczone do głębokiej przestrzeni lub autonomicznych operacji na LEO/MEO/GEO, muszą działać bezbłędnie bez interwencji naziemnej. Obejmuje to tolerancję błędów, sieć wrażliwą na czas i odporność na promieniowanie, w połączeniu z rosnącymi wymaganiami dotyczącymi przetwarzania AI na pokładzie.
  • Automatyzacja przemysłowa szybko zmierza w kierunku Przemysłu 4.0. Inteligentne fabryki, podstacje energetyczne i autonomiczna robotyka wymagają obecnie sieci uwzględniających czas (takich jak TSN), środowisk oprogramowania o mieszanej krytyczności i brzegowej sztucznej inteligencji - wszystko to z długimi cyklami życia i deterministycznym zachowaniem.

Spełnienie tych przecinających się wymagań wymaga platformy obliczeniowej, która jest skalowalna, podzielona na partycje, bezpieczna, sieciowa oraz inteligentna. Mikroprocesory PIC64HX i PIC64-HPSC stawiają czoła temu wyzwaniu.

Podstawy architektoniczne: 8 rdzeni RISC-V z elastycznymi trybami obliczeniowymi

Sercem zarówno PIC64HX, jak i PIC64-HPSC jest innowacyjna 8-rdzeniowa architektura RISC-V, podzielona na dwa klastry czterordzeniowe. Ta konstrukcja zapewnia maksymalną konfigurowalność dla integratorów systemów:

  • Tryby SMP (Symetryczne przetwarzanie wieloprocesorowe) i AMP (Asymetryczne przetwarzanie wieloprocesorowe) umożliwiają użytkownikom dostosowywanie zachowania obliczeniowego pod kątem wydajności, izolacji lub determinizmu w czasie rzeczywistym.
  • Obsługa hiperwizorów umożliwia hostowanie wielu gościnnych systemów operacyjnych lub środowisk mieszanych systemów operacyjnych, umożliwiając bezpieczeństwo oparte na wirtualizacji i konsolidację obciążeń.
  • W przypadku funkcji krytycznych dla bezpieczeństwa platforma oferuje dwurdzeniowy tryb blokowania - kluczowy dla aplikacji awionicznych i lotów kosmicznych, które wymagają tolerancji błędów na poziomie SIL.

Razem tryby te umożliwiają partycjonowanie czasu i przestrzeni, co jest niezbędne w systemach o mieszanej krytyczności, w których logika sterowania w czasie rzeczywistym musi współistnieć z wnioskowaniem sztucznej inteligencji, oprogramowaniem interfejsu użytkownika i stosami sieciowymi.

Włączanie AI/ML z rozszerzeniami wektorowymi RISC-V

Nowoczesne systemy o znaczeniu krytycznym nie mogą po prostu reagować - muszą postrzegać, analizować i dostosowywać się w czasie rzeczywistym. Oznacza to natywną integrację możliwości AI/ML na krawędzi.

Oba procesory obsługują rozszerzenie wektorowe RISC-V, umożliwiając wysoce równoległe operacje dla:

  • Klasyfikacji obrazu i sygnału
  • Fuzji czujników
  • Konserwacji predykcyjnej
  • Wbudowanego widzenia maszynowego dla systemów autonomicznych

Dzięki zbliżeniu wektoryzowanego wnioskowania AI do czujnika systemy mogą radykalnie zmniejszyć opóźnienia, zużycie energii i zależność od infrastruktury naziemnej lub chmurowej. Potężne silniki AI i wektorowe mogą obsługiwać wnioskowanie do 250 klatek na sekundę przy użyciu MobileNet-V1.

Wbudowany TSN dla deterministycznych sieci

Determinizm sieciowy nie jest już opcjonalny w domenach zależnych od czasu. Urządzenia PIC64HX i PIC64-HPSC zawierają przełącznik sieciowy TSN (Time-Sensitive Networking) zaprojektowany do obsługi:

  • IEEE P802.1DP dla profili lotniczych
  • IEC/IEEE 60802 dla automatyki przemysłowej

Wbudowane funkcje TSN umożliwiają zsynchronizowaną komunikację między rozproszonymi punktami końcowymi, w tym:

  • Systemy awioniki z krótkimi terminami pętli sterowania
  • Roboty przemysłowe z czasami cyklu poniżej milisekundy
  • Ładunki kosmiczne, które muszą być koordynowane przez Ethernet

Dzięki integracji TSN z krzemem te urządzenia eliminują potrzebę zewnętrznych przełączników i zmniejszają złożoność integracji - a jednocześnie są zgodne z powstającym stosem awioniki opartym na Ethernecie.

Kryptografia i zabezpieczenie antysabotażowe klasy obronnej

Bezpieczeństwo jest podstawą - nie funkcją. Dlatego PIC64HX i PIC64-HPSC zawierają silniki kryptograficzne klasy militarnej z pełnym zestawem funkcji ochrony:

  • Solidne mechanizmy antysabotażowe, w tym szyfrowanie pamięci, bezpieczne uruchamianie i reakcja na zdarzenia sabotażowe
  • Odporność na analizę kanałów bocznych i różnicową moc, chroniąca przed wyrafinowaną inżynierią wsteczną i zagrożeniami szpiegostwa
  • Sprzętowe wsparcie dla root of trust, atestacji i izolacji klucza kryptograficznego

Te funkcje zapewniają nie tylko poufność i integralność danych, ale także przetrwanie systemu w środowiskach spornych.

Gotowość na kryptografię postkwantową

Przyszłość kryptografii jest postkwantowa. Aby zaradzić nowym niebezpieczeństwom, najnowsze 64-bitowe platformy Microchip zawierają sprzętową obsługę FIPS 203 (ML-KEM) i FIPS 204 (ML-DSA) - dwóch wiodących algorytmów PQC (Post-Quantum Cryptography) wybranych przez NIST (National Institute of Standards and Technology). Daje to deweloperom jasną ścieżkę do projektów systemów odpornych na kryptografię postkwantową, lata przed wymogami regulacyjnymi i przy minimalnym spadku wydajności dzięki obsłudze odciążenia sprzętowego. Zaprojektowane z myślą o certyfikacji i długowieczności

Niezależnie od tego, czy dążysz do certyfikacji awioniki DO-254/DO-178C, IEC 61508 dla bezpieczeństwa przemysłowego, czy też standardów CCSDS i ECSS dla kosmosu, oba procesory są zaprojektowane z myślą o obsłudze cyklu życia i certyfikacji. Ich długoterminowa dostępność, obsługa deterministycznego zachowania i izolacja funkcji krytycznych dobrze wpisują się w procesy bezpieczeństwa i programy zapewnienia misji.

Wniosek: projektowanie przyszłości systemów o znaczeniu krytycznym dla misji

PIC64HX i PIC64-HPSC to coś więcej niż tylko skok w wydajności - to redefinicja platformy obliczeniowej dla ery misji o znaczeniu krytycznym. Dzięki skalowalnej 64-bitowej architekturze RISC-V, wbudowanej sztucznej inteligencji i TSN, solidnej izolacji i bezpieczeństwu oraz natywnej obsłudze kryptografii postkwantowej urządzenia te zapewniają projektantom narzędzia, których potrzebują, aby sprostać wymaganiom nowej generacji w zakresie lotnictwa, przestrzeni kosmicznej, obrony i przemysłu. W miarę jak granica między kontrolą w czasie rzeczywistym, analizą sztucznej inteligencji i bezpieczną komunikacją nadal się zaciera, platformy PIC64 firmy Microchip są gotowe, aby stać się kręgosłupem systemów misji nowej generacji - wystarczająco elastyczne dla innowacji jutra i wystarczająco niezawodne dla dzisiejszych misji.

Źródło: Microchip Technology Inc. Tłumaczenie: Gamma Sp. z o.o.

Gamma Sp. z o.o. jest autoryzowanym dystrybutorem rozwiązań firmy Microchip Technology Inc. w Polsce. Zachęcamy do kontaktu z naszym działem handlowym.

Pozostałe aktualności:

LPT2400/71DMN niskoprofilowa, wysokowydajna antena WiFi firmy Yageo dla wymagających środowisk

LPT2400/71DMN niskoprofilowa, wysokowydajna antena WiFi firmy Yageo dla...

LPT2400/71DMN firmy YAGEO Group to wytrzymała, wysokowydajna antena zaprojektowana z myślą o bezproblemowej łączności...

piątek, 11 lipca, 2025 Więcej

Microchip rozszerza ofertę układów FPGA przeznaczonych do zastosowań kosmicznych o nowe kwalifikacje urządzeń RT PolarFire® i dostępność układów SoC

Microchip rozszerza ofertę układów FPGA przeznaczonych do zastosowań...

Firma Microchip Technology, ogłosiła dwa nowe kamienie milowe dla swojej technologii wzmocnionej na promieniowanie...

piątek, 11 lipca, 2025 Więcej

EPS-RPR wzmocniony i wydajny system firmy Avalue Technology dla wydajnego przetwarzania w przemysłowych aplikacjach brzegowych AI/ML/MV

EPS-RPR wzmocniony i wydajny system firmy Avalue Technology dla...

Firma Avalue Technology Inc. ogłosiła premierę swojego nowego, bezwentylatorowego, wytrzymałego systemu wbudowanego...

czwartek, 10 lipca, 2025 Więcej

Przegląd produktów Microchip 06/2025

Przegląd produktów Microchip 06/2025

Przegląd produktów firmy Microchip zawiera wybór najnowszych rozwiązań oraz projektów referencyjnych.

czwartek, 10 lipca, 2025 Więcej

MTCH9010 firmy Microchip Technology to kompleksowe rozwiązanie do wykrywania cieczy

MTCH9010 firmy Microchip Technology to kompleksowe rozwiązanie do...

W przeciwieństwie do konwencjonalnych czujników, które wymagają dodatkowego sprzętu lub niestandardowego...

środa, 9 lipca, 2025 Więcej

Trzy kluczowe czynniki przy wyborze zasilaczy AC-DC: sprawność, format i wydajność EMI

Trzy kluczowe czynniki przy wyborze zasilaczy AC-DC: sprawność, format i...

Niniejszy artykuł koncentruje się na trzech kluczowych wyzwaniach, z jakimi inżynierowie mierzą się podczas wyboru:...

środa, 9 lipca, 2025 Więcej