Renesas開發(fā)構(gòu)建采用多核處理器的分布式功能系統(tǒng)的支持技術(shù)

　　瑞薩科技宣布為采用多核處理器的分布式功能系統(tǒng)開發(fā)出了兩種新的支持技術(shù)：EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor。這些新技術(shù)結(jié)合了EXREAL Platform，可以為覆蓋從瑞薩的系統(tǒng)級芯片(SoC)器件開發(fā)，到客戶的系統(tǒng)開發(fā)全過程提供集成解決方案。

　　在一個分布式功能系統(tǒng)中，多核處理器獨立的CPU內(nèi)核需要分配到不同的功能或子系統(tǒng)。獨立的CPU內(nèi)核互操作可為整個系統(tǒng)提供所需的集成化操作。新開發(fā)的技術(shù)可用來簡化這種分布式功能系統(tǒng)的構(gòu)建。它們將加速現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)和多樣化子系統(tǒng)集成開發(fā)的新功能的增加。此外，在單個多核處理器運行不同操作系統(tǒng)時，新技術(shù)還可以提供高水平的可靠性。

　　EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor是與日立有限公司合作開發(fā)的。

　　<背景>

　　最近幾年，嵌入式設(shè)備領(lǐng)域的功能和性能出現(xiàn)了顯著的增長。與此同時，對通過減少元器件數(shù)量來降低成本，以及出于環(huán)境原因的降低功耗、延長移動設(shè)備電池壽命的需求也在與日俱增。采用多核處理器的解決方案對這一需求做出了重要響應(yīng)。這些方法旨在通過用一個單芯片來實現(xiàn)多CPU內(nèi)核，同時對它們進行配置以提供并行或分布式處理，從而實現(xiàn)出眾的性能和低功耗。

　　雖然隨著先進功能和復(fù)雜性的增加，單內(nèi)核系統(tǒng)的軟件代碼量也在顯著增長，但是多核系統(tǒng)所需的開發(fā)工時和時間更長。不僅必須單獨為每個獨立的CPU內(nèi)核開發(fā)軟件，而且CPU內(nèi)核的互操作和性能優(yōu)化還需要增加其他元件所需的調(diào)試過程。

　　此外，當(dāng)為多媒體處理和需要實時操作的控制子系統(tǒng)構(gòu)建一個集成了數(shù)據(jù)子系統(tǒng)的分布式功能系統(tǒng)時，最重要的是能夠避免兩個子系統(tǒng)之間的相互干擾，以保證整個集成系統(tǒng)的可靠性。

　　新開發(fā)的EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor是支持構(gòu)建采用多核處理器的分布式功能系統(tǒng)的技術(shù)。這些技術(shù)可以解決上述問題，有助于減少構(gòu)建分布式功能系統(tǒng)所需的工時，縮短開發(fā)所需的時間，同時有助于實現(xiàn)集成系統(tǒng)的高水平可靠性。

　　<技術(shù)特點>

　　在采用多核處理器的分布式功能系統(tǒng)中，每一個具有不同特性或功能的獨立子系統(tǒng)被稱為一個域。新開發(fā)的EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor技術(shù)可用于瑞薩的EXREAL Platform™，而且還可以嵌入在客戶開發(fā)的系統(tǒng)當(dāng)中。

　　EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor的特點概括如下。

　　(1)EXREAL-ExARIA：操作系統(tǒng)(OS)間通信接口(域互操作)技術(shù)有助于實現(xiàn)多個操作系統(tǒng)的集成。

　　使用多核處理器實現(xiàn)分布式功能系統(tǒng)需要同時運行一個以上的操作系統(tǒng)。EXREAL-ExARIA是一種操作系統(tǒng)間的通信接口技術(shù)，有助于實現(xiàn)多個操作系統(tǒng)之間的互操作。

　　這種接口技術(shù)可以作為一個常用的應(yīng)用編程接口(API)，而不需要對嵌入式操作系統(tǒng)現(xiàn)有的核進行任何更改。它可以嵌入在程序當(dāng)中，并用于同樣類型的操作系統(tǒng)或不同類型的操作系統(tǒng)。因此，即使不進行系統(tǒng)擴展，也不會損失兼容性，還可以縮短開發(fā)分布式功能系統(tǒng)所需的時間。

　　(2)EXREAL-ExVisor：操作系統(tǒng)間干擾預(yù)防(域分離)技術(shù)可防止多個操作系統(tǒng)之間的沖突。

　　當(dāng)存儲器等不同域使用的共用硬件資源發(fā)生沖突時，所有子系統(tǒng)的操作都會受到影響。這樣的沖突可能降低整個系統(tǒng)的可靠性。EXREAL-ExVisor是一種專門為解決這個問題開發(fā)的操作系統(tǒng)間的干擾預(yù)防技術(shù)。

　　當(dāng)增加現(xiàn)有系統(tǒng)的功能或集成子系統(tǒng)時，就可能出現(xiàn)沖突，EXREAL-ExVisor可以發(fā)現(xiàn)與共用硬件資源有關(guān)的沖突，防止對關(guān)鍵OS區(qū)域的安全性和可靠性的干擾。它可與硬件互操作，以實現(xiàn)沖突檢測、抑制和設(shè)備驅(qū)動程序。該技術(shù)不需要對現(xiàn)有的OS核做任何改變，提供了一種提高整個系統(tǒng)可靠性的簡單方法。

　　過去，開發(fā)人員需要維護采用不同操作系統(tǒng)的子系統(tǒng)的巨大資源。不過，利用EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor，就可以在開發(fā)采用多核處理器的分布式功能系統(tǒng)時，重復(fù)利用為單個OS開發(fā)的大多數(shù)現(xiàn)有軟件資源，進而縮短所需的開發(fā)時間。

　　瑞薩科技通過構(gòu)建這種采用SH-4A CPU內(nèi)核的原型多核處理器系統(tǒng)，證實了EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor在開發(fā)采用功能豐富的操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)的分布式功能系統(tǒng)方面的有效性。該公司的對比顯示，新技術(shù)能夠?qū)⑾到y(tǒng)開發(fā)工時減少30%至40%，而且具備為客戶有效降低系統(tǒng)開發(fā)成本的潛力。

　　EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor可用于瑞薩的EXREAL Platform™，將幫助開發(fā)人員降低構(gòu)建分布式功能系統(tǒng)的難度，包括從芯片開發(fā)階段到最終系統(tǒng)完成的整個過程。