Mentor Graphics針對異構多核嵌入式軟件開發推出全面解決方案

本刊記者 蘆瀟靜

隨著半導體工藝技術的飛速進步和計算機體系結構的不斷發展，多核處理器系統（簡稱多核系統）成為大勢所趨。多核系統分為同構和異構兩種體系結構架構。其中，異構架構是一種結合兩種或多種不同類型的微處理器或微控制器的架構。這種架構促成了整合功能性和連通性的高級嵌入式系統開發，可用于生產高性能的嵌入式設備。但這種架構在開發時面臨著眾多挑戰，比如如何根據實際需求設計架構，如何進行配置和快速啟動，以及如何實現各系統間的通信等等。采用傳統的開發方式很難解決這些問題，這也導致異構系統強大的計算能力無法得到有效的利用。而軟件解決方案能夠為硬件公司的高性能產品提供更多的可能，從而使得用戶可以更為充分地利用豐富的硬件資源，打造出更為完整的解決方案。

近日，Mentor Graphics公司率先推出了嵌入式軟件行業針對異構多核芯片（SoC）開發的全面解決方案。該方案可為包括Linux平臺、實時操作系統（RTOS）和裸機系統應用的多操作系統設備進行設備配置、部署和系統優化。

Mentor Graphics異構多核方案的獨到之處

Mentor Graphics的異構多核系統嵌入式開發方案具備一些新特征，可本地運行或基于Hypervisor（虛擬化）運行。這些特征包括：支持 Mentor嵌入式Linux、Nucleus RTOS和裸機系統應用的remoteproc機制，有助于整個異構SoC多核操作系統和應用程序的配置、開發、部署和管理。

“Mentor Graphics的嵌入式軟件技術在市場上遙遙領先，加之從Texas Instruments引進的先進多核器件，二者的結合創建了一個理想的生態系統，便于客戶輕松開發出尖端的產品，”Texas Instruments公司營銷總監 Adrian Valenzuela表示，“對于復雜的多核異構開發，Mentor有一套獨特而全面的解決方案。”

異構多核SoC結合多核微處理器和多核微控制器，該系統的成功應用超越了傳統的對稱多處理器（SMP）和非對稱多處理器（AMP）方法。Mentor Graphics最新集成解決方案可以幫助開發者應對異構系統設計時面臨的諸多挑戰，具體包括：在處理器上配置和部署多個操作系統和應用程序；協調使用微處理器和微控制器，高效啟動多個操作系統；多核處理器中或異構處理器間獨立子系統之間的通信；多個操作系統間的可視化交互。

實際應用案例分析

如圖1所示，硬件平臺基于TI公司的OMAP5432。本應用中，僅僅用到一顆Cortex-M4內核。虛擬化在這里起到隔離和控制中心的作用，由它對Mentor嵌入式Linux和Nucleus RTOS進行管理。這種“異構處理器＋虛擬化”的實現方式，目前僅適用于ARM架構處理器，但對同構和異構并無限制。

圖1

Hypervisor虛擬化實現有2種工作方式：TYPE 1，虛擬化軟件運行在硬件上，可直接啟動（啟動時間為ms級），之后再啟動OS；TYPE 2，虛擬化軟件運行在OS上，因此需要先啟動一個OS。Mentor解決方案采用的是TYPE 1方式，虛擬化軟件直接管理OMAP5432平臺的裸機資源，嵌入式Linux的啟動順序由用戶進行設置。

在對該案例有了詳盡的了解后，嵌入式系統聯誼會秘書長何小慶先生表示，多核處理器是計算機產業發展應對高性能、低功耗挑戰的最佳選擇。Mentor Graphics的異構多核軟件解決方案是目前商業嵌入式多核軟件傳統的SMP/AMP解決方案的一種擴展和補充。Mentor Graphics的Hypervisor（虛擬化）軟件設計更加靈活和高效，在支持ARM TrustZone和OS引導管理方式等方面有一定的特色。

下一代SoC將通過異構核來擴展目前的多核同構架構，促成獨特的嵌入式系統的發展。Mentor Graphics對嵌入式軟件和集成的異構多核開發解決方案的持續投資，將便于嵌入式開發人員在研發過程中充分利用這些復雜的異構SoC。