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Linux內(nèi)核的維護(hù)

開發(fā)人員在決定將選擇哪種OS時(shí)，重要的是選擇一個(gè)完全支持其特定處理器的操作系統(tǒng)，并能夠降低總成本和縮短上市時(shí)間。

從處理器供應(yīng)商的角度來看，積極參與與其內(nèi)核相關(guān)的Linux內(nèi)核的維護(hù)非常重要。

作為處理器 IP 公司，MIPS科技公司必須確保其新的處理器內(nèi)核正確集成到Linux源代碼樹，而且所有的改變都通過對舊內(nèi)核和平臺的回歸測試進(jìn)行正確驗(yàn)證。

由于MIPS IP內(nèi)核是專有內(nèi)核，對于MIPS和Linux社區(qū)來說最有益的，是確保MIPS內(nèi)核的所有性能和電源管理特性能夠在Linux內(nèi)核中完全實(shí)現(xiàn)。

對新內(nèi)核設(shè)計(jì)的支持不能破壞現(xiàn)有內(nèi)核支持結(jié)構(gòu)或降低其性能，而且還必須允許現(xiàn)有客戶快速轉(zhuǎn)移到新內(nèi)核技術(shù)。MIPS內(nèi)核的可配置性使得對Linux內(nèi)核代碼庫的維護(hù)更富挑戰(zhàn)，因?yàn)樵S多內(nèi)核配置組合必須經(jīng)過測試，以確保新增加的功能在所有組合中操作正常。

內(nèi)核優(yōu)化1：多核支持

現(xiàn)在，為了實(shí)現(xiàn)最佳單位面積計(jì)算能力(MIPS/每平方毫米)和最佳單位功耗計(jì)算能力(MIPS/mW)，許多處理器都利用了多核技術(shù)，在幾個(gè)以較低時(shí)鐘頻率運(yùn)行的內(nèi)核間分配處理負(fù)載。這些應(yīng)用能夠以對稱多處理(SMP)的方式進(jìn)行分配，其中一項(xiàng)任務(wù)是內(nèi)核間的基本平分；或者采用非對稱多處理(AMP)，在這里特定任務(wù)被分配給一個(gè)特定內(nèi)核。不論是哪種方式，Linux內(nèi)核中必須有適當(dāng)?shù)闹С衷试S實(shí)現(xiàn)這些編程模型，同時(shí)對應(yīng)用開發(fā)者盡可能的透明。

MIPS科技的多線程34K內(nèi)核和多線程/多處理1004K內(nèi)核所要求的方式，與內(nèi)核內(nèi)的多核管理方法略微不同，因?yàn)?4K內(nèi)核能夠在單一內(nèi)核的物理實(shí)例中提供多個(gè)虛擬內(nèi)核或虛擬處理單元(VPE)，而1004K內(nèi)核則可提供多核器件的一致執(zhí)行。

對于每個(gè)內(nèi)核，我們執(zhí)行的Linux內(nèi)核多核支持和優(yōu)化都必須能夠正確識別所使用的內(nèi)核，并妥善初始化和無縫實(shí)現(xiàn)特定的多核功能。必須明白，執(zhí)行基于34K器件的任務(wù)共享模型時(shí)，一個(gè)物理內(nèi)核實(shí)際上是以多于一個(gè)虛擬內(nèi)核的形式出現(xiàn)的，這些內(nèi)核并不會自動進(jìn)行一致性管理。這種多核環(huán)境在某些情況下比較適合AMP環(huán)境，如每個(gè)VPE 運(yùn)行一個(gè)獨(dú)立操作系統(tǒng)。1004K 內(nèi)核真正的一致性多核設(shè)計(jì)使傳統(tǒng)的SMP模式更具吸引力，在這里一個(gè)操作系統(tǒng)可以完全控制兩個(gè)內(nèi)核。

內(nèi)核優(yōu)化2：電源管理

在今天的綠色計(jì)算環(huán)境中，電源管理日漸重要，不僅體現(xiàn)在要求最大限度延長電池壽命的便攜式設(shè)備方面，而且體現(xiàn)在需要盡量減少能源浪費(fèi)和熱量的AC 供電系統(tǒng)中。目前Linux內(nèi)核電源管理支持主要集中在通過ACPI的標(biāo)準(zhǔn) PC。但是ACPI 接口并不適合先進(jìn)的多核SoC，因?yàn)楹笳弑仨殞⒁恢滦噪娫垂芾矸桨笖U(kuò)展至多個(gè)內(nèi)核、內(nèi)部SoC外設(shè)以及最后的外部系統(tǒng)外設(shè)(如 RF 功率放大器)。

在MIPS，我們執(zhí)行了一個(gè)先進(jìn)的電源管理IP塊，稱為組群電源控制器(CPC)，在具體的1004K執(zhí)行中，它允許對每個(gè)內(nèi)核的單獨(dú)控制，使內(nèi)核可以進(jìn)入或離開一致性操作，并在需要的情況下徹底關(guān)掉電源。這樣的電源管理模式能夠進(jìn)一步擴(kuò)展，使內(nèi)核電壓和頻率調(diào)制處于操作系統(tǒng)本身的控制之下。這個(gè)CPC塊的功能還必須擴(kuò)展至Linux內(nèi)核。我們現(xiàn)在正在構(gòu)建這個(gè)電源管理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)針對 Linux內(nèi)核本身及在標(biāo)準(zhǔn)Linux應(yīng)用領(lǐng)域下運(yùn)行的其他應(yīng)用的全面API。

F2: 組群電源控制器允許在特定的多核實(shí)現(xiàn)中對每個(gè)內(nèi)核進(jìn)行單獨(dú)控制

Linux 開發(fā)工具

當(dāng)考慮處理器對OS的支持時(shí)，開發(fā)工具很重要。

備受稱贊的內(nèi)核評測工具是Linux事件分析器，能夠剖析整個(gè)系統(tǒng)。通常這些工具可捕獲目標(biāo)內(nèi)發(fā)生的用戶選擇的 Linux 事件，然后根據(jù)時(shí)間通過圖形顯示這些事件。這些捕獲有時(shí)能夠收集高達(dá)20秒的 Linux系統(tǒng)活動。

不管應(yīng)用如何，開發(fā)者都應(yīng)該確保他們選擇的處理器架構(gòu)包含一個(gè)無縫的開發(fā)環(huán)境，包括編譯器、調(diào)試器、性能和剖析工具。這種性質(zhì)的工具必須滿足上市時(shí)間要求，并從一個(gè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中獲取最大的性能。