如何在多核嵌入式系統(tǒng)上開發(fā)軟件

多核嵌入式系統(tǒng)的軟件可能非常復(fù)雜。一個(gè)經(jīng)常討論的主題是如何在每個(gè)內(nèi)核上實(shí)現(xiàn)代碼，以便最佳地利用它。在這篇簡(jiǎn)短的文章中，有一個(gè)不同的觀點(diǎn)：關(guān)注可以跨多個(gè)內(nèi)核運(yùn)行的軟件。

多核硬件架構(gòu)

從硬件的角度來看，多核設(shè)備大致有兩種類型：同構(gòu)多核，其中有多個(gè)相同類型的內(nèi)核，以及異構(gòu)多核，其中內(nèi)核是不同類型的。異構(gòu)設(shè)備可能包括一些相同的內(nèi)核。

要跨多個(gè)內(nèi)核運(yùn)行單個(gè)軟件，內(nèi)核必須相同（無論如何從指令集的角度來看）。因此，需要一個(gè)同質(zhì)的多核設(shè)備或異構(gòu)設(shè)備中的同質(zhì)“孤島”。

對(duì)稱多處理

構(gòu)建多核系統(tǒng)的一個(gè)原因是以節(jié)能的方式最大化計(jì)算能力。這是個(gè)人電腦設(shè)計(jì)者采用的方法；多核處理器在筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)系統(tǒng)中幾乎無處不在。嵌入式開發(fā)人員可能有相同的目標(biāo)。最好的方法是使用支持對(duì)稱多處理 (SMP) 的操作系統(tǒng)。

SMP OS 將進(jìn)程分布在可用內(nèi)核上。這通常是自動(dòng)的，但嵌入式開發(fā)人員可能需要進(jìn)行一些控制，并可能將某些應(yīng)用程序鎖定到特定內(nèi)核。這些進(jìn)程并不“知道”它們?cè)诓煌膬?nèi)核上運(yùn)行；操作系統(tǒng)提供它們之間的通信和同步。提供多個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS) 的 SMP 版本；Linux 還提供 SMP 變體。

管理程序

盡管嵌入式 SMP OS 提供了某種程度的控制，但嵌入式開發(fā)人員通常希望確保資源的分配完全符合他們的喜好。因此，另一種選擇是為每個(gè)內(nèi)核配置自己的操作系統(tǒng)實(shí)例——所有內(nèi)核不必運(yùn)行相同的操作系統(tǒng)——和應(yīng)用程序代碼。然后，在所有可以控制其操作（引導(dǎo)順序等）并提供內(nèi)核間（或操作系統(tǒng)間）通信的內(nèi)核上運(yùn)行管理程序。

為了獲得更大的靈活性……

到目前為止，我們通過從系統(tǒng)中的單個(gè) (SMP) 操作系統(tǒng)遷移到多個(gè)可能不同的操作系統(tǒng)實(shí)例來提高靈活性。但是，如果需要更大的靈活性而需要使用不同架構(gòu)的內(nèi)核呢？這消除了跨多個(gè)內(nèi)核運(yùn)行代碼的選項(xiàng)——SMP OS 或管理程序都需要同構(gòu)多核環(huán)境。但是，還有另一種選擇：在每個(gè)內(nèi)核上運(yùn)行一個(gè)多核框架（可能是基于 OpenAMP 的產(chǎn)品）。這種方法提供內(nèi)核間通信和生命周期管理。此外，還可以選擇在“裸機(jī)”（即沒有操作系統(tǒng)）上運(yùn)行應(yīng)用程序。

結(jié)論

在多核嵌入式系統(tǒng)上開發(fā)軟件是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。了解一些選項(xiàng)至關(guān)重要——在相對(duì)簡(jiǎn)單性和完全靈活性之間進(jìn)行權(quán)衡。

審核編輯：湯梓紅