多核技术在嵌入式上的应用

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1、多核技术在嵌入式实时系统中的应用分类：专业杂坛2011-07-2614:44290人阅读评论(0)收藏举报 摘要多核处理器也称为片上多处理器(chipmulti-processor，CMP)。自1996年美国斯坦福大学首次提出片上多处理器(CMP)思想和首个多核结构原型，到2001年mM推出第一个商用多核处理器POWER4，再到2005年Intel和AMD多核处理器的大规模应用，最后到现在多核成为市场主流，多核处理器经历了十几年的发展。在这个过程中，多核处理器的应用范围已覆盖了多媒体计算、嵌入式设备、个人计算机、商用服务器和高性能计算机等众多领域，多核技术及

2、其相关研究也迅速发展，比如多核结构设计方法、片上互连技术、可重构技术、下一代众核技术等。随着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式处理需求也在快速增长，在集成电路技术飞速发展的今天，单核处理器的性能已经发展到一个相对比较高的高度，单纯依靠提高单核处理器的性能来提高系统的实时性已经不足够，系统架构正朝着多处理器设计的方向发展，以解决单处理器系统复杂度太高和计算能力不足的问题。本文主要讨论多核技术在嵌入式系统中的应用，在嵌入式系统中使用多处理器来共同协作完成任务，当数据到达时，由数据包分发处理器分发给处理数据包处理器，多个处理数据包处理器是对称的均可平等的处理数据，以达到

3、提高系统的实时性的目的。 本文主要讨论多核技术在提高嵌入式系统实时性方面的应用。前言近几年来，处理器的速度遭遇到了瓶颈。摩尔定律表明，每隔18到24个月芯片中晶体管的数量就会增加一倍，而芯片性能也随之线性增长，过去的四十年里，芯片生产厂商通过增加处理器的时钟速度来提高芯片的性能，如从100MHz到200MHz，再到最近的数GHz的范围。但是在今天，由于功耗和散热的限制，提高时钟速度来增加性能的方法行不通了。于是，芯片厂商开始转向另一种全新的芯片构架，就是使单独的芯片具有多个处理器器核心，使之能够直接插入单一的处理器插槽中，同时操作系统会利用所有相关的资源，将

4、它的每个执行内核作为分立的逻辑处理器。通过在两个执行内核之间划分任务，多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。多核架构能够使目前的软件更出色地运行，并创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。多处理器的常见用途有：1.        多个独立功能。设计可能需要应对多个独立的处理任务，解决这个问题的最好的方法是为每个处理任务创建独立的专用处理模块，并为每个处理模块分配专用处理器和外设集。2.        接口处理。对于作为多接口之间的桥梁或开关的系统，可以分配一个从处理器用于处理每个接口上的数据，而用一个或者多个主处理器处理更高级的桥接或者开关任务。3.

5、        数据流处理。对于数据流计算问题，可以安排多个处理器以流水线的方式处理数据流，多处理器流水线的每一级都要在将数据传到下一个处理器之前完成一部分计算任务，这是提高系统吞吐量的一种有效方式。4.        可靠性和冗余度。可以多次复制处理系统以提高可靠性和冗余度。5.        对称处理。传统的对称处理(SMP)是一种十分有用的解决方案，可以通过它提升那些不存在明确划分边界的应用性能。一个具体SMP功能的OS层可以管理并行任务，并且在多处理器之间自动调度这些任务。 国内外发展现状嵌入式实时技术是近年来发展最为迅猛、最受人们关注的一门新兴技术

6、，也是当今中国IT领域最为热门的话题。随着计算机应用的普及、互联网技术的发展，全过程自动化产品制造、大范围电子商务活动、高度协同科学实验以及数字化家庭的兴起，大量的嵌入式设备被嵌入到人们的工作、生活空间中。面对嵌入式系统功能的复杂化，对性能要求、功耗要求的不断提高，越来越多的嵌入式应用需要基于多核处理器的硬件环境。嵌入式系统也不可避免的遇到了功耗和散热方面的问题，对于嵌入式系统而言，多核技术可以提供更高的处理器性能、更有效的电源利用率，并且占用更少的物理空间，因而具有许多单核处理器无法具备的优势。以往嵌入式系统的实时性研究主要集中于任务调度和切换、实时任务的

7、通信和容错性等，未涉及到实时任务本身的改造。而当前多核的优化更关注于系统的吞吐量，而非针对某一实时任务的优化。目前多核处理器已成为服务器和桌面的主流，不久将广泛地运用在高端嵌入式领域。在嵌入式实时系统中的应用情况一．嵌入式系统以及实时系统简介嵌入式系统(EmbeddedSystem)即是嵌入式计算机系统的简称，它是相对于通用计算机系统而言的。IEEE(国际电气和电子工程协会)的定义：嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间的装置”。而目前国内比较认同的定义从技术的角度来讲，是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性

8、、成本、体积及功耗严格要求的专用计算机系统。从系统的