СТА 3/2010

кации, призванных защитить системы от нежелательных взаимодействий ПО и внешних атак. Также растёт норма тивное давление со стороны стандартов на приложения повышенной безопас ности (МЭК 61508, CENELEC EN 50128, ISO 26262, МЭК 60880/62138) и дополнительных отраслевых стандартов в энергетике, на транспорте и в сфере управления промышленными техноло гическими процессами. Сочетание технологий многоядер ности и виртуализации может помочь производителям устройств для про мышленной автоматизации, энергети ки и транспорта защитить свои инвес тиции в разработку. Эти технологии позволяют вычислительным системам исполнять больше приложений одно временно в безопасной среде, что, в свою очередь, предоставляет существу ющей многоядерной платформе гиб кую расширяемость для достижения большей производительности, безопас ности, масштабируемости, сертифици руемости и удобства использования. Повышенная производительность многоядерных процессоров Intel может также быть использована для объеди нения задач диспетчерского контроля и сбора данных, визуализации и сете вой безопасности в едином аппарат ном блоке без модификации ПО. Более того, виртуализация помогает защи тить инвестиции в разработку ПО пу тём уменьшения прямых зависимостей от применяемого оборудования – это упрощает разработчикам портирова ние и миграцию на новые архитектуры. Далее описывается, как многоядер ные технологии Intel в сочетании с тех нологиями виртуализации Wind River меняют подход разработчиков к про мышленным приложениям и системам повышенной безопасности. М АСШТАБИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОРОВ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕШЕНИЙ VxWorks, Wind River Linux и гиперви зор Wind River могут выполняться на широком спектре процессоров Intel и поддерживаются мощным инструмен тарием на основе открытых стандар тов, который привносит новую меру эффективности в процесс разработки систем, использующих многоядерные процессоры и несколько ОС одновре менно. Эти возможности могут быть распространены на несколько типов промышленного оборудования, пред ставленных различными уровнями «пирамиды автоматизации» (рис. 2). На серверах и рабочих станциях сети масштаба предприятия выполняются приложения коллективного управле ния производством (Collaborative Production Management – CPM), фи нансовые приложения, а также под держиваются БД управления активами. Процессоры Intel Xeon предоставляют необходимую вычислительную мощ ность, чтобы бизнес приложения ра ботали бесперебойно и эффективно. Они могут выполнять большое число приложений масштаба предприятия за счёт поддержки конфигураций с 8 и более ядрами, а также за счёт увеличе ния эффективности параллельных вы числений (это достигается применени ем кэш памяти большого объёма, что ускоряет переключение контекста). Цеховой уровень содержит оборудо вание, которое сочетает в себе функции управления в реальном времени и чело веко машинного интерфейса (ЧМИ), обладающие разными степенями кри тичности. Эти устройства – идеальные кандидаты для гипервизора Wind River и многоядерных процессоров Intel, спо собных обеспечить одновременно и производительность вычислений, и разграничение программных модулей, и надёжность, требуемую для приложений повышенной безопасности. Процессор Intel Core 2 Duo, обладающий 2 ядрами, может реализовывать критичные по вре мени управляющие функции на выде ленном ядре, и при этом выполнять ос тальные функции (например, отображе ние операторских панелей) на другом. Этот многоядерный процессор имеет рекордно высокую производительность на ватт, что позволяет размещать его в ограниченных пространствах. Нижний (полевой) уровень непосред ственно управляет производственным процессом, связывая датчики и испол нительные устройства с контроллера ми и производственным оборудовани ем. Обычно здесь требуются устройства с очень низким энергопотреблением, поэтому сюда хорошо подходит Intel Atom серии Z5xx для встраиваемых применений. Данный процессор опти мизирован для минимизации выделяе мой мощности, которая составляет всего 2 Вт, и обеспечивает преимущест ва архитектуры Intel для встраиваемых устройств управления, выполненных в компактном форм факторе. От уровня управления предприятием до уровня управления технологически ми процессами разработчики могут строить различные платформы с разны ми уровнями производительности, ис пользуя один и тот же код и встраивае мые процессоры Intel с длительным жизненным циклом. В дополнение к этим преимуществам производители оборудования обычно находят, что под держка программного кода для процес соров общего назначения (таких как процессоры архитектуры Intel) проще, чем для специализированных процессо ров. Причиной тому служит наличие у процессоров Intel богатой экосистемы, предлагающей широкий спектр разви тых средств разработки. Например, ком пания Wind River, являясь членом Сооб щества встраиваемых и телекоммуника ционных решений Intel (Intel Embedded and Communications Alliance), тесно ра ботает с компанией Intel, реализуя в сво ей продукции поддержку преимуществ новейших процессоров, как только они появляются на рынке. В ИРТУАЛИЗАЦИЯ ПРИ ПОМОЩИ ГИПЕРВИЗОРА W IND R IVER Гипервизор Wind River предоставляет возможность разбиения ресурсов одной физической платы на несколько вирту альных плат (рис. 3). Каждая виртуаль ная плата может либо работать под уп равлением операционной системы (ОС), называемой гостевой ОС (guest OS), либо выполнять минимальный би нарный модуль. Для распределения про цессорных ядер, памяти и периферий ных устройств по виртуальным платам гипервизором предоставляются сред ства конфигурации. Ядра процессора могут быть либо жёстко привязаны к ОБ ЗОР / Т Е Х НОЛОГ ИИ 21 СТА 3/2010 www.cta.ru Уровень 3 (управление предприятием) • решения масштаба предприятия: управление финансами и активами Уровень 2 (цеховой) • интегрированные платформы: управление + ЧМИ • интегрированные полевые устройства (soft PLC эмулятор ПЛК, ЧМИ и шлюзы) • концепция безопасности • гипервизор Wind River, VxWorks, VxWorks Cert, Wind River Linux Уровень 1 (полевой) • специализированные ПЛК • интеллектуальные датчики и исполнительные устройства • гипервизор Wind River, VxWorks, VxWorks Cert Уровень 3 Уровень 2 Уровень 1 Рис. 2. «Пирамида автоматизации» © СТА-ПРЕСС