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專家觀點：在多核軟件設計中提供協(xié)同性

時間：2007-08-23 09:55:34

關鍵字：軟件設計 BSP RTOS 節(jié)點

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[導讀] 多核處理器給傳統(tǒng)的嵌入式軟件設計領域添加了新的性能尺度。為了利用多核處理器的優(yōu)勢，開發(fā)商必須掌握協(xié)同和并行代碼編寫的詳情。在自頂向下的順序編程方法中，當映射到并行硬件時，控制模型存在固有的局

多核處理器給傳統(tǒng)的嵌入式軟件設計領域添加了新的性能尺度。為了利用多核處理器的優(yōu)勢，開發(fā)商必須掌握協(xié)同和并行代碼編寫的詳情。

在自頂向下的順序編程方法中，當映射到并行硬件時，控制模型存在固有的局限性。相比之下，利用數(shù)據(jù)流模型，在方框圖上的節(jié)點被連接到另一個節(jié)點，以表達邏輯執(zhí)行流，并且它們能被方便地用于表達并行處理。當一個方框圖節(jié)點接收所有需要的輸入時，它產生輸出數(shù)據(jù)并把那個輸出傳遞到數(shù)據(jù)流路徑上的下一個節(jié)點。數(shù)據(jù)通過節(jié)點的運動確定在方框圖上的各個功能的執(zhí)行順序。

數(shù)據(jù)流語言的固有并行特性非常適合于對協(xié)同系統(tǒng)進行編程。

在多核設計中，選擇正確的方法來表達并行處理是至關重要的；然而，僅僅那樣并不足以確保一個項目的成功。在開發(fā)為多核處理器準備的軟件的過程中，檢查完整的軟件堆棧有助于評估關鍵的問題。

實時軟件堆棧由開發(fā)工具、庫、設備驅動器和實時操作系統(tǒng)等組成。大多數(shù)公司在實時軟件堆棧上構建的上一代應用都是針對單處理器設計的。把這種軟件移植到多核處理器的公司體驗了不同級別的可擴展性。

除錯工具是開發(fā)商用來深入分析代碼在多核硬件上運行過程的關鍵軟件堆棧要素之一。在調試多核系統(tǒng)的過程中，可視化發(fā)揮特別關鍵的作用，因為它有助于開發(fā)商查看多個核心在同一時間的運行情況。

在軟件堆棧的底層—上面的每一層都依賴它—是RTOS。多核系統(tǒng)以對稱多處理(SMP)或不對稱多處理(ASMP)為基礎實現(xiàn)了一個架構方案。RTOS至少要支持一種處理。

在SMP系統(tǒng)中，處理器安裝在同一電路板或芯片上，并共享全局資源，如存儲器、總線和外設。通用操作系統(tǒng)—如Windows、Mac和LinuxOS—多年來就支持SMP。然而，一個RTOS的確定性行為必須被保護，以滿足硬實時時序約束的要求，與此同時，在不同的處理器之間分配任務，因此，對于要實現(xiàn)的RTOS供應商來說，SMP是一項附加的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上，非常少的商用RTOS支持這種功能，盡管在過去的幾年中，確實一窩蜂地添加這種支持。QNX的Neutrino和NI的LabVIEWReal-TimeOS就是支持SMP的兩個例子。SMP的優(yōu)勢在于操作系統(tǒng)在可用的處理器核心上處理自動加載的平衡任務。

在不對稱多處理系統(tǒng)中，各個處理器彼此之間不共享資源。每一個處理器都需要一個操作系統(tǒng)(與此相反，SMP僅僅需要一個操作系統(tǒng))，因此，就招致了更多的開發(fā)開銷。處理器必須被獨立的編程，并且要實現(xiàn)在各個處理器之間傳輸數(shù)據(jù)的通信方案。

對于多核開發(fā)來說，選擇具有SMP支持的操作系統(tǒng)是推薦的實現(xiàn)方案，因為它能夠發(fā)揮自動加載平衡的優(yōu)勢。

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