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多處理器內(nèi)核的三種設(shè)計(jì)方案分析介紹

作者: 時(shí)間:2012-04-12 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

一個(gè)SMP模式系統(tǒng)要求具備兩樣條件:一個(gè)是對(duì)稱的共享存儲(chǔ)器的多平臺(tái),另一個(gè)是具有SMP功能的操作系統(tǒng)。今天眾多的系列都支持SMP功能,也有多種渠道可以得到SMP操作系統(tǒng)。SMP系統(tǒng)的兩個(gè)更為突出的優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)人員比較熟悉,以及可以快速啟動(dòng)。理論上來(lái)說(shuō),開發(fā)人員可以較為容易地啟動(dòng)具有SMP功能的操作系統(tǒng),并將現(xiàn)有的應(yīng)用進(jìn)行移植,開發(fā)人員可以快速地利用多硬件的性能。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/149243.htm

  現(xiàn)實(shí)的情況基本如此,但是有幾個(gè)問(wèn)題需要牢記。第一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題是硬實(shí)時(shí)性要求,一個(gè)支持SMP功能的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)不會(huì)犧牲實(shí)時(shí)性能,但是,當(dāng)使用SMP時(shí),不具有硬實(shí)時(shí)性功能的操作系統(tǒng)將缺少判決性以及缺少更高級(jí)的和更可變的中斷反應(yīng)時(shí)間。對(duì)一個(gè)良好的SMP RTOS而言無(wú)需擔(dān)心此點(diǎn),但需牢記的是,通用的操作系統(tǒng)在SMP硬件上和它運(yùn)行在單系統(tǒng)上比較也許會(huì)有不同的表現(xiàn)。

  第二個(gè)潛在問(wèn)題是資源競(jìng)爭(zhēng)。SMP系統(tǒng)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是很多資源都是共享的,這使得SMP系統(tǒng)更具有靈活性和適應(yīng)性。然而,該優(yōu)點(diǎn)也是一個(gè)缺點(diǎn),由于所有的資源是共享的,將會(huì)由于資源競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生無(wú)法預(yù)期的性能改變。在每個(gè)系統(tǒng)中這是不會(huì)發(fā)生的,但如果開發(fā)人員想要系統(tǒng)按其的性能運(yùn)行的話,還是要將此點(diǎn)牢記于心。

  實(shí)現(xiàn)與調(diào)試

  正如嵌入式開發(fā)一樣,在硬件設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要首先考慮軟件的開發(fā)和調(diào)試。確保設(shè)計(jì)具有片上調(diào)試(OCD)的功能將會(huì)極大地加快系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)程,而且為編程和系統(tǒng)提供了一套可靠的工具。在平面設(shè)計(jì)模式和柵格設(shè)計(jì)模式中,單個(gè)OCD端口可讓開發(fā)人員對(duì)系統(tǒng)的單個(gè)進(jìn)行調(diào)試,就好像他們擁有一個(gè)更為傳統(tǒng)的單內(nèi)核系統(tǒng)一樣。

  實(shí)時(shí)跟蹤端口是另外一個(gè)調(diào)試特性,這一特性隨著系統(tǒng)中內(nèi)核數(shù)目的不斷增長(zhǎng)而變得越來(lái)越重要。實(shí)時(shí)跟蹤提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法去觀察內(nèi)核之間的相互作用,而不會(huì)破壞對(duì)再現(xiàn)問(wèn)題起關(guān)鍵作用的敏感時(shí)序。如果多內(nèi)核設(shè)備包含有一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)跟蹤端口,這將會(huì)使的系統(tǒng)開發(fā)更容易。

  有一個(gè)常常被提及但并不符合實(shí)際的說(shuō)法:盡管許多開發(fā)人員成功采用了這三種設(shè)計(jì)模式,但是軟件開發(fā)工具并不是針對(duì)多內(nèi)核應(yīng)用設(shè)計(jì)的。現(xiàn)在,已經(jīng)有支持SMP功能的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提供,且可以為開發(fā)人員提供不損耗實(shí)時(shí)判決的靈活的SMP模式。對(duì)于使用平面模式和柵格模式的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),開發(fā)人員可以充分利用現(xiàn)有熟悉的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的單內(nèi)核設(shè)計(jì)工具和方法。多內(nèi)核設(shè)計(jì)可使系統(tǒng)變得更為復(fù)雜,但是已開發(fā)出來(lái)的工具和方法可以為開發(fā)人員在管理多內(nèi)核硬件的復(fù)雜性、實(shí)現(xiàn)其強(qiáng)大的功能及成本等方面助上一臂之力。
總結(jié)

合并是嵌入式領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的一個(gè)趨勢(shì),它使得性能更優(yōu)良的嵌入式設(shè)備采用更少的元器件,從而降低了成本及功耗預(yù)算。這一趨勢(shì)的最新進(jìn)展是在單個(gè)封裝內(nèi)提供多個(gè)處理器內(nèi)核的多內(nèi)核嵌入式微處理器的增加,而且與同等的單內(nèi)核處理器相比具有低功耗和低成本的優(yōu)點(diǎn)。


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