嵌入式工作中为什么要用多处理器?
大规模的并行运算;想利用多个CPU的特点,如DM642这样的方案,应用于复杂的视频方案。想利用DSP的浮点计算能力,同时也使用ARM的事务计算能力;
单纯的提高系统的性能:对于普通的应用,提高系统性能是基本出发点。但嵌入式系统应用多处理器并不是一个简单的事情。多处理器的软件设计难度很大,调试也是很大的问题。
如果不采用操作系统处理,采用前后台系统。那么自己还要设计一个通信算法,还要设计一个结果整合系统。这样的系统自己设计很多东西,其中总线的可靠和容错设计至关重要。
所以可能的话,利用成熟稳定的操作系统来支持多处理器可以减少不少的开发难度。然而,寻找这样的一个操作系统并非易事。
首先要明确自己的应用,需要线程进程迁移吗?需要处理器平衡吗? 对于多处理器,如果不支持线程进程迁移,那也就谈不上处理器任务的动态平衡,不然只能事前指定好线程进程运行于哪个处理器。对于异构型多处理器,线程迁移和进程迁移并没有多大的实际意义。对于追求利益的公司来说,目前还谈不上实用价值。所以,迁移只限于对称处理器。
然而,对称处理器也不是什么进程可迁移。对于对称处理器,操作系统封装好底层,让用户开发起来像是对一个CPU再做开发,当然不可能与单个CPU完全一致,但起码减轻了许多难度。
很多朋友问我RTEMS可以跑在x86这样的CMP的多处理器上吗?当然。但是,设计起来又不同于普通的对称多处理器。因为,CMP处理器上的CPU共享了许多东西,中断,内存,总线,他们的编址空间基本上都是一致的。对于RTEMS这样的RTOS来说,它采用的是异构型的方式支持对称处理器,即有几个CPU就得跑几个RTEMS。
那么通讯显得尤为重要,多个RTEMS需要多个系统的TICK,那么TICK从哪里来,CMP共享着很多资源,那么就要求,使用者必须为RTEMS手动的指定中断源,划分内存空间,这就造成了,CMP上的多个CPU虽然都是跑RTEMS,但是想关于CPU的驱动很多都是不一样的。这种紧耦合的系统是非常难办的。
相对于CMP,同 种CPU组成的P就要简单一些,因为全部驱动都是一样的,可能会因为通信方式的问题,通信驱动要特殊处理一下,但这会极大的减轻了开发的压力和调试的难度。总好比每个CPU一个Core,那是要崩溃了。特别是调试问题,所以从经济角度的问题考虑,还是比较喜欢这种多个相同的单个CPU组成的多处理器系统。
很多时候,对于那个异构型的处理器,当然用RTEMS也可以轻松摆平,但是还是一个问题,多个核心需要自己的RTEMS支持,开发多有不便。况且,操作系统的调试还是比较复杂的。所以现实版的方案都是,异构型处理器当中负责事务运算的处理器跑操作系统,而负责计算的处理器采用前后台系统,简单的通过共享内存通讯,响应操作系统的计算请求。
这样大大的减小了开发难度,反正操作系统把DSP当作了个硬件的寄存器,写几个寄存器就能得到结果,或者是输入一组天文一样的数据,得到一个复杂的结果。Anyway,总之这样的反应式的处理方式是绝大部分工程中采用的方式。就是简单、可靠、实用。
看来,嵌入式系统中的多处理器还是与应用高度的相关。
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