嵌入式系统/ARM技术中的多核与多执行绪的嵌入式系统解决方案
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2020-12-08
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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的多核与多执行绪的嵌入式系统解决技术中的多核与多执行绪的嵌入式系统解决
方案方案
在嵌入式装置中建置多核心（包含同质或异质）以及多执行绪技术，的确能带来诸多效益，尤其是改进系统效
能方面最为明显。 尽管RISC嵌入式技术所面临的挑战越来越多，但是在维持以往嵌入式软件资源兼容性的
前提之下，能够改善其未来适用性，并且有效提升新系统的效能表现，使其不失为良好的解决方案。 应用
决定多核或多绪 多核心与多执行绪在效能表现上有其帮助，但是效能与这些技术的内建其实并没有绝对关
系，会造成这样的原因主要是应用环境的需求。以手机为例，整合于手机内的SoC芯片虽然是属于多核心架构
的一环，但是手机采用的SoC芯片多为应用处理器，其整合的核心并非完全属于同性质架构，同质多核心在嵌
入
在嵌入式装置中建置多核心（包含同质或异质）以及多执行绪技术，的确能带来诸多效益，尤其是改进系统效能方面最为
明显。
尽管RISC嵌入式技术所面临的挑战越来越多，但是在维持以往嵌入式软件资源兼容性的前提之下，能够改善其未来适用
性，并且有效提升新系统的效能表现，使其不失为良好的解决方案。
应用决定多核或多绪 应用决定多核或多绪
多核心与多执行绪在效能表现上有其帮助，但是效能与这些技术的内建其实并没有绝对关系，会造成这样的原因主要是应
用环境的需求。以手机为例，整合于手机内的SoC芯片虽然是属于多核心架构的一环，但是手机采用的SoC芯片多为应用处理
器，其整合的核心并非完全属于同性质架构，同质多核心在嵌入式系统实际应用上的案例其实非常少。
而多执行绪处理器在汽车电子或者是嵌入式网络环境中扮演着重要的角色，但是也有厂商利用数颗多执行绪芯片组成多核
心与多执行绪兼备的运算架构，换句话说，两者并不是单纯选边站而已，根据实际应用的需求，自行搭配或开发最终解决方案
也成了许多厂商面对问题时的态度。这也代表着，在选择嵌入式系统的基础架构时，处理器本身只是应用的1个环节，如何能
够针对应用将所需的效能最大化，必须依照产品的不同而有各种考虑。
不只是意气的技术之争 不只是意气的技术之争
真正的同质多核心架构－ 真正的同质多核心架构－ARM11 MPCore
在嵌入式多核心应用处理器这方面的领域，目前以ARM为技术领导者，虽然该公司本身并无晶圆厂，而纯粹以IP的形
式出售处理器架构，由于定位正确，在短短的数年间取得了极大的市场地位，全世界绝大多数的手持式装置都嵌入了ARM的
处理器技术。
以其技术的发展历程来看，早期的ARM7架构本身能够满足一些音效编译码应用。而在增加16位饱和运算指令和提高
ARM9核心速度后，不仅能完成音效编译码工作，以及以大约80 MHz、15 画格/秒速度下的MPEG-4 QCIF（4分之1 CIF分辨
率）编码。在ARM11 V6指令集架构上增加速度和SIMD指令后，就可以实现VGA分辨率的 H.264 编码。再进一步到最新的
Cortex A8与其基于64位SIMD架构的Neon加速器搭配工作之下，就可以完成 30 画格/秒的 MPEG-4 VGA 编码，所花周期只
有 ARM11 的一半。在实际情况下，该工作需要大约 300 MHz。为了使这些选项对使用者更加可行，ARM 正在开发一个并行
编译器原型，它可以提取资料并行机制，并用 SIMD 硬件来使用它。
图说：ARM11 MPCore的结构示意图。
ARM11 MPCore乃是在ARM11核心的基础组成，架构上属于V6指令体系。根据不同应用的需要，MPCore可以被配置为
1～4个处理器的组合方式，根据官方表示，其最高性能约可达到2600 Dhrystone MIPS的程度。MPCore是标准的同质多核心
处理器，，组成MPCore的是4个基于ARM11架构的处理器核心，由于多核心设计的优点是在频率不变的情况下让处理器的性
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