隨著越來越多的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有多個 CPU（最常見的是芯片上的多個內(nèi)核），多核設(shè)計仍然是一個熱門話題。理解多核的一個挑戰(zhàn)是該術(shù)語被廣泛用于描述許多設(shè)計方法和架構(gòu)。需要一些明確性。

弄清楚術(shù)語是第一個挑戰(zhàn)。..。..

“多核”一詞讓許多人想到臺式電腦、平板電腦、智能手機(jī)等中使用的微處理器芯片。這些設(shè)備由許多（有時是大量！）相同的 CPU 構(gòu)成，它們提供了巨大的計算能力和運行并行算法的機(jī)會，這對某些應(yīng)用程序非常有益。這些設(shè)備被正確地稱為“同質(zhì)多核”，因為所有 CPU 都是相同的。該軟件的架構(gòu)是對稱多處理 （SMP），它是通過在所有 CPU 上運行操作系統(tǒng)（Windows、Linux 或 MacOS）來實現(xiàn)的。（使用操作系統(tǒng)的單個副本。）

在嵌入式系統(tǒng)中，SMP 也占有一席之地。它用于需要在經(jīng)濟(jì)和節(jié)能配置中提供大量計算能力的地方。因此，可以使用許多實時操作系統(tǒng)的 SMP 版本。

可以預(yù)見，同構(gòu)的替代多核架構(gòu)是異構(gòu)的，其中各種內(nèi)核具有不同的架構(gòu)。這對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員很有吸引力，因為 CPU 可以部署到應(yīng)用程序中最適合它們的部分。這種系統(tǒng)的軟件架構(gòu)必然是非對稱多處理 （AMP），其中每個 CPU 運行自己的操作系統(tǒng)（或者可能根本沒有操作系統(tǒng)）。這意味著可以酌情為每個 CPU 部署不同的操作系統(tǒng)。例如，一些 CPU 可能運行 RTOS，而其他 CPU，考慮到不需要實時行為，可能運行 Linux。

多核設(shè)計的一些其他方面：

如果需要，您可以在同構(gòu)多核設(shè)備上實施 AMP。

在復(fù)雜的系統(tǒng)中，可能存在 SMP 和 AMP 的組合。由于運行 SMP 的 CPU 集群看起來有點像單個 CPU，因此它可以是 AMP 系統(tǒng)的一部分。

AMP 設(shè)計方法提供了以各種方式對軟件進(jìn)行細(xì)分的絕佳機(jī)會。不僅實時軟件和其他軟件可以分離，而且安全關(guān)鍵軟件組件可以很容易地與其他軟件子系統(tǒng)分離（和保護(hù)）。

SMP 系統(tǒng)中的 CPU 間通信由 OS 提供；可以使用正常的任務(wù)間通信。對于 AMP 系統(tǒng)，需要選擇合適的機(jī)制和協(xié)議。

多核系統(tǒng)設(shè)計具有挑戰(zhàn)性，我認(rèn)為有兩個方面特別麻煩：

配置——構(gòu)建一個系統(tǒng)涉及到讓所有部分——操作系統(tǒng)、內(nèi)核間通信等——很好地協(xié)同工作。隨著內(nèi)核的種類越來越廣泛，這一挑戰(zhàn)變得越來越關(guān)鍵。一個好的方法是考慮一些異構(gòu)多核基礎(chǔ)設(shè)施軟件——一個框架或管理程序——它提供了經(jīng)過充分驗證的“粘合劑”。

調(diào)試——通常，調(diào)試比編碼花費更多的時間（即使開發(fā)人員會否認(rèn)這一點?。?。如果您使用 RTOS，調(diào)試多線程代碼很困難，因為顯然同時執(zhí)行的線程之間的交互是微妙的。在具有真正同時性的多核系統(tǒng)中，情況只會變得更糟。傳統(tǒng)的“停止和凝視”調(diào)試不會破解它。需要更復(fù)雜的工具來捕獲完整系統(tǒng)的操作并使開發(fā)人員能夠根據(jù)需要放大以查看細(xì)節(jié)。

毫無疑問，多核將很快從普遍走向無處不在。設(shè)計和開發(fā)挑戰(zhàn)仍將存在，需要認(rèn)識到思考和解決問題的新方法。

審核編輯：郭婷