Les petits calculateurs de terrain durcis cherchent leur

20 / L’EMBARQUÉ / N°4 / 2013
ANALYSE Sous-systèmes
Les petits calculateurs de terrain
durcis cherchent leur voie entre
formats propriétaires et standards
Le marché des petits calculateurs embarqués de terrain SFF (Small Form
Factor) utilisés dans les domaines de la Défense et du mil/aéro se structure
autour de plusieurs standards émergents, tous issus des travaux du comité
Vita et soutenus chacun par des groupes d’industriels. En parallèle,
quelques sociétés préfèrent développer leurs propres concepts.
Parmi les standards émergents, le Vita 74 semble prendre du poids
sur le marché avec Themis Computer en avant-poste qui propose
à son catalogue ce modèle dit NanoATR.
S
uivre la norme
ou ne pas la
suivre ? Et si on
s’engage derrière un
standard, faut-il opter
pour celui-ci plutôt que
celui-là ? Shakespeare
n’aurait pas pu mieux
dire face à la situation
qui règne sur le marché
des SFF (Small Form
Factor), ces petits cal-
culateurs de terrain dur-
cis utilisés dans les
domaines du mil/aéro
et de la Défense. Petits
mais costauds, les cal-
culateurs SFF se confor-
ment au slogan du SWaP-C
(Size, Weight and Power – Cost), un
mantra maintes fois répété par les
responsables marketing des secteurs
susnommés. Pour les équipementiers
de la Défense, il s’agit de fournir aux
armées des ordinateurs de terrain
puissants, capables de traiter de
grosses masses de données, dotés
d’interfaces de communication mul-
tiples, affichant les dimensions les
plus faibles possible, un poids plus
que raisonnable, un appétit de moi-
neau en termes de consommation
électrique, le tout pour une bouchée
de pain, tant en termes de coûts
d’achat que de possession. Pour
résoudre cette quadrature du cercle,
les fournisseurs de calculateurs
industriels se rangent depuis deux
ou trois ans dans deux camps diffé-
rents : ceux qui fournissent des sys-
tèmes qui se conforment à des stan-
dards SFF récents, et ceux qui
préfèrent suivent leur propre chemin.
Les produits estampillés Vita
74 arrivent sur le marché
Dans le premier camp, on trouve
notamment la société Themis Com-
puter, pionnier dans la fourniture de
calculateurs SFF conformes au stan-
dard Vita 74, dont la société est un
fervent défenseur… puisqu’elle en
est à l’origine ! Ratifié en 2013, le
Vita 74, soutenu aussi par le suisse
CES et l’américain Curtiss-Wright,
s’appuie sur des stan-
dards existants
comme le PCI
Express, les spécifi-
cations de modules
processeurs ou
d’autres normes Vita
comme le VPX,
l’OpenVPX et le
FMC. Concrète-
ment, la spécifica-
tion définit un
module de base
de 75 x 89 x 12,5 mm,
constitué d’une
carte intégrée dans
un boîtier métal-
lique scellé avec
refroidissement par
conduction. Vient s’y
ajouter un module un peu
plus épais (19 mm) où peut s’in-
sérer une carte de base, porteuse en
sus d’une mezzanine (un COM
Express Mini de 55 x 84 mm par
exemple). Ces modules viennent se
connecter sur un fond de panier via
des connecteurs de type FMC à
grande densité de broches (200 pour
les modules de base, 400 pour les
modules étendus). D’un point de vue
électrique, la répartition des signaux
véhiculés sur le fond de panier reste,
quant à elle, identique à celle des
signaux VPX 3U. Une caractéristique
qui permet de récupérer les logiciels
de bas niveau conçus pour les cartes
VPX et de reprendre en très grande
partie les designs matériels de ces

L’EMBARQUÉ / N°4 / 2013 21
ANALYSESous-systèmes
mêmes cartes. Dans une utilisation
typique, un système NanoATR (c’est
le nom de ce type de système décrit
dans la norme) peut, dans un volume
de 124 x 124 x 111 mm et pour un
poids de 2,5 kg, héberger une carte
processeur, une carte de capture
vidéo ou une seconde carte proces-
seur, une centrale inertielle avec
GPS, une carte d’E/S MIL-STD-1553
et une carte de stockage SSD SATA
de 1 To.
Récemment, Themis (distribué en
France par Techway) a étoffé son
catalogue de produits Vita 74 avec le
NanoPak, une autre implémentation
de référence de cette spécification
qui se présente sous la forme d’un
calculateur autonome, refroidi à la
fois par convection et conduction et
basé sur une carte processeur archi-
tecturée autour d’un CPU Core i7 de
3e génération d’Intel (Ivy Bridge).
Conçu pour équiper des drones, des
véhicules terrestres sans conducteur
ou des équipements portables sur le
terrain, ce calculateur occupe un
volume de 133 x 93 x 37 mm pour un
poids de 0,77 kg.
Le Vita 75 émerge, le Vita 73
semble en difficulté
Autre société à suivre la voie des
standards (mais pas le Vita 74), le
taïwanais ADLink a lancé il y a
quelques semaines le système durci
HPERC-IBR (High Performance
Extreme Rugged Computer), qui est
l’un des premiers ordinateurs indus-
triels de terrain conformes aux spé-
cifications Vita 75 20/21/22, officia-
lisées par le comité Vita en 2012. Ces
spécifications définissent notamment
un facteur de forme de petite taille
qui reprend la connectique du VPX
tout en réduisant la superficie des
cartes de moitié par rapport au tradi-
tionnel VPX 3U (100 x 90 mm). Ces
cartes dites microVPX sont par la
suite intégrées dans des châssis dur-
cis, refroidis par conduction. D’après
les spécifications Vita 75, ces cartes
sont soit insérées dans des châssis de
4 ou 5 emplacements maximum, soit
empilées les unes au-dessus des
autres, un peu à la manière du
PC/104. Concurrent directe du
Vita 74, le Vita 75 se distingue par le
fait que les grands sous-systémiers
américains du secteur de la Défense
et de l’aéronautique, comme Cur-
tiss-Wright Controls Defense Solu-
tions ou GE Intelligent Platforms, se
sont engagés publiquement à soute-
nir ce standard.
Aujourd’hui, ADLink propose donc
une implémentation commerciale
du Vita 75 avec un système de 63,5
(ou 100) x 150 x 203,4 mm basé sur
une carte processeur architecturée
autour du Core i7 d’Intel (1,7 à
2,5 GHz suivant les modèles) et
couplée à un GPGPU (AMD ou
VIA à travers une carte MXM) et
à des E/S dédiées à des caméras
et des bus de terrain. La solution
offre, entre autres, 16 Go de
mémoire DDR3, deux disques
durs RAID 0/1, 4 ports USB
3.0, 4 liens Ethernet et 3 ports
graphiques (HDMI, Display-
Port, DVI). Le système est pro-
posé en version « très » durcie
(- 40°C à + 85°C) avec une
plaque de refroidissement sous
le châssis, ou en version durcie
avec convection naturelle (- 40°C
à + 75°C).
Les choses seraient relativement
simples si on en restait là. Mais un
troisième standard existe sur le mar-
ché, le Vita 73 ! Certes, ce dernier est
porté à bout de bras par une seule
société dans le monde, l’américain
PCI Systems qui est à l’origine de
cette spécification et qui doit se sen-
tir un peu seul. Rappelons briève-
ment que le Vita 73 consiste à
reprendre le format 2,5 pouces
répandu dans le domaine des
disques durs (78 x 101 mm) pour réa-
liser des cartes qui s’insèrent au sein
de petits châssis cubiques dotés d’un
nombre d’emplacements limité à
huit. Le groupe de travail du Vita 73
n’a pas défini, comme pour les spé-
cifications Vita 74 et 75, un format
de châssis, mais seulement la taille
des modules et le fond de panier
(avec l’allocation des broches), lais-
sant entière liberté aux intégrateurs
pour construire des châssis adaptés
aux applications rencontrées. L’ave-
● Le calculateur
Onyx d’Ecrin
Systèmes offre
l’association
originale d’un
processeur et
d’un GPGPU,
couplée à une
fonction unique
sur le marché
de test intégré.
● Le Vita 75,
avec ici une
première
réalisation
signée ADLink,
semble retenir
l’attention
des grands
équipementiers.

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ANALYSE Sous-systèmes
nir de cette troisième voie semble
cependant quelque peu compromis,
tant cette approche manque de sou-
tien affiché de la part des poids
lourds du secteur.
Et si on pensait « format
propriétaire »…
Passant outre les standards, d’autres
fournisseurs, et non des moindres,
ont décidé de poursuivre leur route
avec leurs propres solutions. C’est le
cas par exemple de l’allemand Kon-
tron qui, tout récemment, a doté son
calculateur durci Cobalt d’entrées/
sorties étendues et d’un processeur
Core i7. Destiné lui aussi à une uti-
lisation en environnements sévères
dans les domaines de la Défense, de
l’aéronautique et des transports, le
Cobalt (Computer Brick Alternative)
offre jusqu’à cinq interfaces Gigabit
Ethernet dans un facteur de forme de
139,7 x 215,89 x 88,89 mm, pour un
poids de 2,5 kg. Ce calculateur
industriel aux spécifications proprié-
taires, mais qui rentre clairement
dans la catégorie des systèmes SFF
(Small Form Factor), est architecturé
autour d’un module processeur durci
au standard COM Express Type 6.
Celui-ci est positionné sur une carte
porteuse développée par Kontron et
associée à une carte d’interfaces (SIB
- System Interface Board), elle aussi
conçue par le constructeur alle-
mand. A clé, une offre étendue en
entrées/sorties intégrant, outre les
ports Ethernet, 4 liens RS-422, un
lien RS-232 et deux ports USB 2.0,
disponibles en face avant. Intégré
dans un châssis doté de l’indice de
protection IP 67, ce système sans
ventilateur fonctionne dans la
gamme de température
comprise entre
- 40°C et + 70°C.
Le module proces-
seur au standard
COM Express, lui
aussi durci, intègre
le processeur
double cœur Core
i7 d’Intel, cadencé
à 1,5 GHz et asso-
cié au chipset
QM77 de l’Améri-
cain. Ce module sup-
porte des fonctions ECC (Error
Correction Coding) pour les
mémoires, des solutions de stoc-
kage amovibles SSD et/ou des
disques durs mSATA.
Enfin, le français Ecrin Systèmes mise
beaucoup sur son calculateur embar-
qué Onyx, qui lui aussi ne suit aucun
standard (270 x 250 x 88 mm pour un
poids inférieur à 7 kg) et qui est basé
sur l’association originale d’un pro-
cesseur Intel avec un GPGPU E6760
d’AMD. La firme iséroise a récem-
ment annoncé le passage d’Onyx à
la 4e génération des processeurs
Core i7 d’Intel (connue sous le nom
de code Haswell). Et ce, sans qu’il y
ait besoin de modifier ni l’électro-
nique de base, ni la mécanique,
grâce à la mise en œuvre d’un
module au standard COM Express
pour la partie unité centrale clas-
sique.
Outre un gain en performances gra-
phiques d’environ 25 % pour une
consommation identique, les amé-
liorations de cette nouvelle version
du calculateur SFF Onyx, introduit
dans sa version initiale en 2012,
portent sur la mise à niveau de l’ac-
célérateur matériel d’encodage vidéo
intégré (Intel Quick Sync Video) qui
se dote de nouvelles fonctions
comme la stabilisation d’image. Pour
le GPGPU, le nouveau jeu d’instruc-
tions AVX2 en virgule flottante, dédié
aux applications de traitement du
signal et de traitement d’images,
étend le champ des applications
potentiellement ciblées par le calcu-
lateur Onyx à l’ISR, aux radars, aux
sonars, à la guerre électronique…
Au-delà, Onyx se dote d’un régula-
teur de tension qui autorise de nou-
veaux modes de veille, d’un système
d’économie d’énergie, d’un port
VGA accessible directement depuis
le processeur (utile pour la mise à
niveau de programmes anciens), de
versions de Bios GPGPU configu-
rables selon les besoins (fréquence
d’horloge, bande passante
mémoire…) et d’une interface Dis-
playPort qui peut être adaptée en
sortie d’usine pour fournir également
du DVI-D. Quant aux connecteurs
MIL-DTL-38999, ils sont réservés
pour des sorties de signaux Stanag
3350, RS-343, RGBHV… selon la
demande.
Autre originalité d’Onyx par rapport
à ses petits camarades, la mise à dis-
position pour les utilisateurs d’un
mécanisme innovant de test intégré
(BIT, Built In Test) configurable. Une
technologie qui permet de décider
pour quels composants du système
et pour quel niveau de sévérité, l’uti-
lisateur souhaite analyser le calcula-
teur avant son démarrage. Cette
fonction unique, une première sur ce
type de système selon Ecrin, est
basée sur une couche logicielle
basse qui communique avec l’UEFI
(Unified Extensible Firmware Inter-
face), logiciel intermédiaire entre le
firmware et le système d’exploita-
tion. Indépendante de l’OS utilisé,
cette fonction de test peut être acti-
vée de manière automatique ou inte-
ractive. Elle est évidemment très
importante dans les applications où
le niveau de sûreté de fonctionne-
ment est très élevé, puisqu’elle per-
met avant démarrage de détecter un
problème sur les composants logi-
ciels ou matériels du système
(mémoire, CPU, GPGPU, interface
Ethernet, transceivers, Bios…).
FRANÇOIS GAUTHIER
ET PIERRICK ARLOT
● Malgré son
côté attractif,
avec l’utilisation
de petites
cartes au format
d’un disque dur,
le Vita 73
soutenu
uniquement
par l’américain
PCI Systems,
semble quelque
peu encalminé.
● Le choix d’un format propriétaire, comme ici le
calculateur Cobalt de Kontron basé sur le dernier
processeur Core i7 d’Intel, offre à son concepteur la
liberté de le faire évoluer selon les besoins des
utilisateurs.

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