Intel® 处理器凭借高效能功耗比以及与现有硬件平台的向后兼容性,占领了更多的军事/航空市场。快速启动解决方案的需求不断增长,为通过军事和航空电子代码审查而精简代码的进展面临着各种挑战,而且通过传统 BIOS 和 UEFI 固件创建快速启动的难度大、费用高。

最近,Sage Electronic Engineering 通过使用 Intel® Firmware Support Package (Intel® FSP) 这一固件开发组件,演示了半秒级启动,优于 Intel® Atom™ processor E3800 产品系列客户参考主板 (CRB)。该公司通过优化 coreboot* 以及 SeaBIOS 实现了这一效果,coreboot* 是一种开源扩展固件平台,SeaBIOS 是 16 位 X86 BIOS 的开源实现,它可以使用 coreboot 在 X86 硬件上流畅运行。Coreboot 集成 Intel FSP,提供了极简固件框架,它非常适用于启动时优化。这一解决方案是适用于 Intel® Atom™ processor E3800 产品系列的 SageBIOS Board Support Package 自定义版本,它支持多种操作系统,包括 Linux* 和 Microsoft Windows*。

适用于参考主板基于开源启动的免费演示 ROM 含有适用于 Intel Atom processor E3800 产品系列的 SageBIOS Open Source Package,它替代了标准的 UEFI 启动加载。二进制演示图像含有一个安装程序包,它包含一个菜单驱动的环境,以支持系统固件更新和恢复,还有一个内含所有开放源软件的文件夹,用于构建二进制演示图像图 1)。Sage 优于操作系统的 509 毫秒启动在演示开放源码包中禁用。对测试快速启动 BSP 感兴趣的读者请联系 Sage

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1.为使用 SageBIOS 而设计的 Sage 全功能集成开发环境的屏幕截图示例。每个 Sage EDK 包括交叉编译和自定义固件下载的完整工具链,实现了了高效的开发环境。

军事和航空应用(如飞行控制或战斗解决方案)需要快速系统启动,以保证系统的快速可用性。正如我在一篇前面文章中的详细描述,Intel Atom processor E3800 产品系列是 Intel 第一款为智能系统设计的系统芯片 (SoC),是坚固耐用、功耗低、小尺寸应用的绝佳选择与上一代产品相比,Intel Atom processor E3800 产品系列 SoC 提供高达 3 倍的性能、高达 5 倍的低功耗,所以它们具有高效能功耗比。它们还支持扩展温度、安装 BGA 和纠错码 (ECC) - 这可以防止内部数据破坏 - 这使其符合应用(如车辆火灾和武器控制及单人携带应用)规范。处理器系列的改进电源管理功能提供毫瓦级的待机功耗,支持几天的待机时间。

    Sage 还使用了来自 Extreme Engineering SolutionsXPedite7450 Rugged COM Express 主板实现了次秒级壮举,该主板装有第 3 代 Intel® Core™ i7 处理器四核 SKU 以及 4GB DDR3 Error Correcting Code (ECC) SDRAM(图 2)。在 XPedite7450 上,裸机启动共0.98 秒生成 RTOS (VxWorks) 第一条指令。 XPedite7450 可容纳 16GB DDR3 ECC SDRAM,是高带宽、处理密集型军事应用的理想选择。

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2.XPedite7450 是一种基于第 3 代 Intel® Core™ i7 处理器 和 Intel® QM67 芯片组的增强型 Type 6 COM Express* 模块。

通过直接使用 Extreme Engineering,Sage 优化了系统配置,实现所需的启动时间,步骤如下:

  • 原先基于 coreboot 的 SageBIOS board support package (BSP) 代码减少,以支持第 3 代 Intel® Core™ 处理器
  • 编写新的 ECC 初始化算法,减少一半以上的时间
  • 微调整个系统,包括 VxWorks* 版本代码

Sage 认为进一步优化(包括 ECC 存储)可能会进一步减少启动时间。 SageBIOS 解决方案还包括替代启动,包括 Linux 启动,它完全集成在 SPI 启动闪存中。 ECC 解决方案同样适用于装有第 4 代和第 5 代Intel® Core™ 处理器的 SageBIOS 快速启动解决方案。 Sage 也将很快推出适用于 Intel® Xeon® processor D 产品系列 CRB 的快速启动解决方案。基于 Intel 业界领先的 14nm 处理技术,Intel Xeon processor D 产品系列是最好的基于 Intel® Xeon® 处理器 SoC。它将 Intel Xeon 处理器的性能和高级智能与 SoC 尺寸和功耗相结合。该产品系列支持 ECC 内存。 

SageBIOS Custom Board Support Packages 提供带集成构建功能的预建可配置 SageBIOS™,大大加快了面向开源系统固件定制的上市时间。软件包含有所有的构建脚本和 Sage 嵌入式开发套件 (EDK) 的许可,它是 Intel 处理器固件开发唯一的商用集成开发环境。

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Mark Scantlebury    流动记者(英特尔合约记者),英特尔®物联网解决方案联盟    Embedded Innovator杂志副主编