如何在多核嵌入式系统上开发软件

多核嵌入式系统的软件可能非常复杂。一个经常讨论的主题是如何在每个内核上实现代码，以便最佳地利用它。在这篇简短的文章中，有一个不同的观点：关注可以跨多个内核运行的软件。

多核硬件架构

从硬件的角度来看，多核设备大致有两种类型：同构多核，其中有多个相同类型的内核，以及异构多核，其中内核是不同类型的。异构设备可能包括一些相同的内核。

要跨多个内核运行单个软件，内核必须相同（无论如何从指令集的角度来看）。因此，需要一个同质的多核设备或异构设备中的同质“孤岛”。

对称多处理

构建多核系统的一个原因是以节能的方式最大化计算能力。这是个人电脑设计者采用的方法；多核处理器在笔记本电脑和台式机系统中几乎无处不在。嵌入式开发人员可能有相同的目标。最好的方法是使用支持对称多处理 (SMP) 的操作系统。

SMP OS 将进程分布在可用内核上。这通常是自动的，但嵌入式开发人员可能需要进行一些控制，并可能将某些应用程序锁定到特定内核。这些进程并不“知道”它们在不同的内核上运行；操作系统提供它们之间的通信和同步。提供多个实时操作系统 (RTOS) 的 SMP 版本；Linux 还提供 SMP 变体。

管理程序

尽管嵌入式 SMP OS 提供了某种程度的控制，但嵌入式开发人员通常希望确保资源的分配完全符合他们的喜好。因此，另一种选择是为每个内核配置自己的操作系统实例——所有内核不必运行相同的操作系统——和应用程序代码。然后，在所有可以控制其操作（引导顺序等）并提供内核间（或操作系统间）通信的内核上运行管理程序。

为了获得更大的灵活性……

到目前为止，我们通过从系统中的单个 (SMP) 操作系统迁移到多个可能不同的操作系统实例来提高灵活性。但是，如果需要更大的灵活性而需要使用不同架构的内核呢？这消除了跨多个内核运行代码的选项——SMP OS 或管理程序都需要同构多核环境。但是，还有另一种选择：在每个内核上运行一个多核框架（可能是基于 OpenAMP 的产品）。这种方法提供内核间通信和生命周期管理。此外，还可以选择在“裸机”（即没有操作系统）上运行应用程序。

结论

在多核嵌入式系统上开发软件是一项复杂的工作。了解一些选项至关重要——在相对简单性和完全灵活性之间进行权衡。

审核编辑：汤梓红