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如何利用嵌入式软件设计SoC

来源:电子产品世界?? 2007年08月07日 ?? 收藏0

  多处理器的软件设计

  Tensilica公司市场行销副总裁Steve Roddy

  软件的重要性到底有多高?有人认为市场规模尚小,有些人认为它很重要,另一些人则主张我们处在一个临界阶段,许多软件都实现了移植。

  3种观点也许都是正确的,具体取决于其市场。但我想退一步思考一下处理器也许倒也无妨。一个有趣的问题是,如今和未来的应用应该需要多少个处理器?这里借用ITRS(国际半导体技术发展路线图),来展示在每个工艺节点对应着的、每个SoC上平均使用的处理器的数量(图2)。当前,ITRS宣称每个SoC上平均有32个可编程器件。我们知道,有些可能数量会多些,有些则少些。Tensilica与Cisco合作,推出了基于130nm节点的、采用192个处理器的设计。所以处理器的数量会出现迅速增长。而软件正是在此之上运行的。

2005 IRTS MPSoC 发展图可看出,多核设计时代来到了

图2 2005 IRTS MPSoC 发展图可看出,多核设计时代来到了

  是的,软件的复杂程度和架构的复杂程度都正在增加。即便处理器的数量在增长,它们并不全都一模一样。这些器件上将出现多样化的处理器。

  关于嵌入式的设计,很明显的一点是,软件的形式必然迥异于普通的通用型软件。事实上,嵌入式世界迥异于与通用型软件世界。在通用型应用的世界中,如Intel和AMD,在处理器上运行的软件在器件开始推出时尚不为人所知。因此一般采用通用型的计算,对于通用型的计算,人们采用通用的SMP Die Bucket 架构。在嵌入式世界中,如果你设计用于路由器的芯片的话,它

就是供路由器专用的。优点就在于你知道器件的用途,所以其设计会针对具体应用进行优化,让人们能利用专用的处理器,如可重构的和可扩展的处理器,以节省面积、成本和功耗。因此两者的设计之道大相径庭。拥有许多可重编程的处理器,并不意味着你有一个全新的世界。系统架构和硬件架构研发者努力解决这个问题已经有几十年了。他们将其称为SoC,现在人们以处理器为单位进行设计,而不是硬件模块,他们在系统中引入了许多软件的东西。但这并不意味着在设计这些东西的方式上会遇到什么危机。

  设计这些系统的风格,仍然具有一个SoC只有一个处理器的年代的SoC设计、架构所具备的那种多样性。你可以让处理器间具有一个看起来非常传统的联系,采用SMP通用型架构,你可以让处理器之间根据具体应用来建立互动关系,你可以在处理器间建立硬件风格的数据流。事实上,某些处理器甚至根本都不清楚芯片上有其他处理器的存在。这些东西的实现有多种多样的途径,成功的关键是功能划分,人们可以在功能模块中放入标准、API,事实上,在这些系统上运行的软件,可以造成复杂性极大增长,而我们在实现上仍然感受不到危机的存在,通过功能划分,经过优化的处理器、经过优化的API将通用型的程序与软件的所有复杂性隔离开来。

随着处理器复杂度上升软件比例上升

图3? 随着处理器复杂度上升软件比例上升

  设计者完全可以利用直截了当的设计方法来掌握如此复杂的,设计数百万行程序的软件工作。

  软件发挥至关重要的作用

  Wipro公司半导体/消费事业单位副总裁Siby Abraham

  今天,推动半导体业发展的仍然是摩尔定律。对我来说,在设计中如何放入更多的逻辑、在一定的芯片面积上能放入多少个晶体管这一问题所带来的痛苦和挑战—这是技术经理和工程师们关心的问题,倒还比不上呈指数化增长的IC设计成本。源程序的复杂性的日益增长,而成本的上涨幅度超过了硬件的。

  如今,逻辑电路的80%都被复用。这意味着SoC上只有20%的逻辑是用来体现其不同之处的。这也就是利用软件来实现SoC鲜明特色的地方。我们所看到的趋势是,根据我们过去4年所从事的项目,我们在软件和半导体业摸爬滚打了多年,SoC的未来在于多核架构方面的改进,而这正是软件发挥其效用的地方。

  如今,我们的软件还不能有效而自然地利用好多架构带来的优势。挑战在于,软件工程师如何能利用众多核架构带来的优点。我们已经看到了在SoC中对软件的多方面的应用。软件的挑战,可以认为与硬件工程师们所面临的挑战是一样的。

  我们今天所看到的更重要的一点是,现在需要那些不仅仅把自己划入硬件工程师或软件工程师等类别的工程师们,他们了解更多的专业,从而能利用众多领域的知识。我们看到一个大挑战,有的客户要求在产品供货时就能提供软件。

  我们所看到的技术上的挑战,价格、性能、功耗,而如今软件团队也将承担相应的责任。如果没有可调试性,硬件团队将困难重重。

  注1:关于此次讨论的详细报道及记者问答,将刊登在10月出版的专刊—《嵌入式系统开发》上;

  注2:迎九根据此次会议的录音整理


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