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满足多媒体应用需求,便携电子风行多处理器架构

作者: 时间:2009-12-14 来源:DigiTimes 收藏

  兼具效能、节能要求的异质核心设计

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/101144.htm

  相对的,若要达到多线程的最佳化设计,其实多重处理器的系统将是一大关键。多重处理器的实践方式,有分同质多核心(homogenous multi-core)与异质多核心(heterogeneous multi-core)两类,同质多核心是将数个相同的核心整合到单一晶片中,而异质多核心则是将不同设计的核心整合在单一晶片裡,理论上,两种设置,都不影响其功能,但在表现特性上却有显著的差异。

  以同质多核心为例,若因多线程处理出问题,可以关闭部分核心,让单一核心继续完成工作任务,但若是异质核心,则是将不同工作负荷分散到各重点核心进行处理,因为该核心为针对该项特殊任务的最佳化,在处理效能、功耗将会达到最佳化表现,异质核心的代表就如同德州仪器的OMAP,OMAP为通用处理器 (General-Purpose Preprocessor:GPP)、数位讯号处理器(Digital signal processing:DSP)与几个加速器架构而成,另还有搭配特殊目的的处理核心、加密运算的处理核心不同架构设计。

  但若从效率角度检视,异质核心处理器相较PC或伺服器应用而言,更适合用于运算资源相对较少的行动装置平台,例如,针对加密需求所设置的核心,或是针对特殊数位信号处理的核心,其若採取一般运算用途的核心完成运算,所耗费的时间将是DSP或HSP的10~20倍,而这类特定用途的核心,随时没有使用都可以指定关闭其功能,节省整体晶片的功耗。

  多数高阶设计中,为了提升GPP的运算效能,导入多核心设计是热门的选项,例如,以双处理器SMP再搭配ARM处理器的协同运作方式,对于智慧型手机的一般运算而言其效能提升会是相当明显的效果,当使用者运算需求较高,可同时用双处理器全速运行,若需求仅为一般应用,则可减少一个核心,採单核心运作,而ARM的角色则为控制核心工作分配与唤醒核心、关闭核心的进阶任务仲裁角色。

  异质多核心的架构设计挑战

  多核心系统程式必须直接面对许多难解议题,例如包括演算任务、处理资源管理、通讯服务、资料同步...等,多核心所架构的嵌入式系统可能已经不能再仅以单一作业系统来进行系统架构,可能必须有一个以上的系统针对专精领域协同运作,为系统提供上述的多项运算服务。而异质多核心系统,在多组核心的运用,也会用到RTOS的多作业系统资源,此状况就会产生无法由单组作业系统管理嵌入式装置的相关资源,这个状况尤其会在运用如DSP之类的专用处理核心后,态势进一步恶化!因为在异质核心架构中,DSP这类硬体加速器不会去执行任何样式的作业系统,却又得与各个不同核心的多作业系统处理程序交互应用,运算与协同複杂度将大幅提升。

  常见的开发模式,可以建构针对丛集内运算、除错、资源、通讯、等不同目的的沟通标准,如丛集内通讯而制订的通讯(TIPC)、多核心除错机制、资源管理应用程式介面(RAPI)、通讯应用程式介面(CAPI)。RAPI的应用目标是为针对多线程运算资源的管理与同步,提供标准化API介面。CAPI则是一个API规格,目的在处理嵌入式系统的讯息传递与同步需求。此外,多核心的系统平台,除运算效能的增加与功耗问题的相关挑战外,其实多核心系统设计人员所面临挑战还有如何分割程式码等问题要解决,并非换了硬体整体设计就全面提升。


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