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作者：IAR愛(ài)亞系統 隨著(zhù)智能科技的飛速發(fā)展和廣泛應用，高性能嵌入式系統已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，從消費電子、智能家居、智能醫療到工業(yè)控制、汽車(chē)應用等，無(wú)處不在的嵌入式設備正改變著(zhù)我們的工作和生活。然而，傳統單核系統的性能提升遇到瓶頸，無(wú)法滿(mǎn)足這些應用日益增長(cháng)的需求。此外，邊緣智能也要求嵌入式系統實(shí)現架構性創(chuàng )新，以滿(mǎn)足其對性能、功耗、實(shí)時(shí)性和成本等方面的要求。在這些需求推動(dòng)下，多核系統和產(chǎn)品應運而生，成為嵌入式系統發(fā)展的新趨勢。 多核系統是指在單顆芯片上集成多個(gè)處理器內核，每個(gè)內核能夠獨立地執行數據處理和控制任務(wù)，以提高系統的整體性能和滿(mǎn)足應用的特定需求。在多核系統中，不同的內核可以根據其特性和需求進(jìn)行優(yōu)化，以滿(mǎn)足不同的應用場(chǎng)景。例如，高性能內核專(zhuān)注于進(jìn)行計算密集型任務(wù)，比如Arm Cortex-A系列內核，以滿(mǎn)足高性能需求；而高實(shí)時(shí)性?xún)群藙t可以專(zhuān)注于控制密集型任務(wù)，比如Arm Cortex-R或Cortex-M系列內核，以滿(mǎn)足高實(shí)時(shí)性需求。 今天，端側設備或者用戶(hù)設備中的嵌入式系統不僅要面臨更加復雜的處理任務(wù)，還要能夠通過(guò)并行計算或特定運算模式，來(lái)提高運算效率和滿(mǎn)足特定場(chǎng)景的需求。例如，許多嵌入式系統需要高性能來(lái)完成圖像處理、模式識別、數據分析等任務(wù)，同時(shí)需要高實(shí)時(shí)性或者在確定時(shí)間內完成任務(wù)。多核系統可以在保證整體性能的同時(shí)，滿(mǎn)足各種復雜的應用需求。 多核系統的應用場(chǎng)景 目前，多核嵌入式系統的應用場(chǎng)景非常廣泛。例如我國已經(jīng)連續15年成為全球最大的汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)國，而汽車(chē)應用集成了大量的嵌入式系統，用于控制發(fā)動(dòng)機、剎車(chē)、導航、娛樂(lè )系統等功能，其中的多核系統不僅能夠滿(mǎn)足這些功能單元對高性能、低功耗和實(shí)時(shí)性的要求，而且還通過(guò)鎖步等模式利用多核支持先進(jìn)的安全功能。 多核系統可以在工業(yè)控制系統中并行處理多個(gè)和多種任務(wù)，如數據采集、數據處理、控制輸出等，從而提高生產(chǎn)效率、降低能耗和保證生產(chǎn)安全。在醫療設備中，多核系統能夠為復雜的信息處理提供高性能的計算能力，支持復雜的圖像處理、數據分析和實(shí)時(shí)控制等功能。嵌入式多核系統通過(guò)提高系統的實(shí)時(shí)性、系統安全性、多任務(wù)處理能力、精確性和可靠性，推動(dòng)了嵌入式系統完成更復雜的任務(wù)和進(jìn)入新興的智能化應用。 多核系統的分類(lèi)和開(kāi)發(fā) 由于應用和架構的差異性較大，因此用于嵌入式的多核系統可以采用多種分類(lèi)方式，從硬件上可以分為同構多核和異構多核，從軟件上可以分為對稱(chēng)多處理（SMP）和非對稱(chēng)多處理（AMP）。不同的分類(lèi)不僅代表了它們在嵌入式系統中的差異化技術(shù)，也說(shuō)明了其針對應用場(chǎng)景所具有的特定優(yōu)勢。今天，隨著(zhù)RISC-V的廣泛興起，多核系統也帶來(lái)了新的可組合內核，使芯片設計和應用有了更多選擇。 相較于單核嵌入式系統，多核嵌入式系統在開(kāi)發(fā)和調試等方面也更為復雜，開(kāi)發(fā)人員也面臨著(zhù)更多挑戰，因而需要借助一系列新的解決方案和工具，來(lái)支持開(kāi)發(fā)人員更好、更快地完成開(kāi)發(fā)并充分發(fā)揮多核嵌入式系統的優(yōu)勢，例如來(lái)自全球領(lǐng)先的嵌入式系統開(kāi)發(fā)工具和服務(wù)供應商IAR提供的功能強大的工具集，可以全面支持嵌入式多核系統的開(kāi)發(fā)和調試。 從IAR近期開(kāi)展的系列線(xiàn)上培訓來(lái)看，該公司不僅提供了全球領(lǐng)先的、可應用于多核系統開(kāi)發(fā)和調試的系列產(chǎn)品，而且更重要的是幫助開(kāi)發(fā)工程師們更全面地了解多核系統，并最終將應用場(chǎng)景與需求、架構與功能定義、IAR工具的創(chuàng )新優(yōu)勢和實(shí)用技巧全面地融合在一起，從而幫助客戶(hù)開(kāi)發(fā)出領(lǐng)先業(yè)界的多核嵌入式系統，并幫助開(kāi)發(fā)人員從容應對多核嵌入式系統帶來(lái)的挑戰。 作為全球領(lǐng)先的嵌入式系統開(kāi)發(fā)工具和服務(wù)供應商，IAR為開(kāi)發(fā)人員提供了一個(gè)功能強大的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IAR Embedded Workbench，它支持Arm、RISC-V等多種處理器架構，并提供了C/C++編譯器、鏈接器、調試器和其他開(kāi)發(fā)工具，支持開(kāi)發(fā)人員在一個(gè)統一的平臺上完成嵌入式系統的開(kāi)發(fā)。 多核系統開(kāi)發(fā)調試是多核系統開(kāi)發(fā)人員面臨的挑戰之一。IAR Embedded Workbench集成開(kāi)發(fā)環(huán)境非常方便在一個(gè)workspace里面創(chuàng )建多核工程，提高多核系統開(kāi)發(fā)效率。同時(shí)，IAR還提供了功能強大的調試器，支持SMP和AMP多核調試，幫助開(kāi)發(fā)人員更高效地找到和解決多核系統中的潛在問(wèn)題。值得關(guān)注的是，IAR Embedded Workbench的多核調試不僅支持Arm + Arm和RISC-V + RISC-V的多核調試，還支持Arm + RISC-V的多核調試，這雖然在當前市場(chǎng)尤其是在中國市場(chǎng)還比較少見(jiàn)，但是預計會(huì )變得越來(lái)越普及和重要。 多核嵌入式系統的軟件變得更加復雜，因而開(kāi)發(fā)人員更應該大幅度提高對多核系統代碼質(zhì)量的關(guān)注度。IAR為此推出了對應的代碼分析工具，包含靜態(tài)代碼分析工具C-STAT和動(dòng)態(tài)代碼分析工具C-RUN。在日常開(kāi)發(fā)過(guò)程中，使用IAR靜態(tài)代碼分析工具C-STAT和動(dòng)態(tài)代碼分析工具C-RUN可以幫助開(kāi)發(fā)人員盡早發(fā)現代碼中跟實(shí)現相關(guān)的潛在問(wèn)題，確保程序的穩定性和性能，從而更好地保證代碼的質(zhì)量和性能。 總結與展望 嵌入式領(lǐng)域的智能化發(fā)展也將加快引入新質(zhì)生產(chǎn)力和新的架構體系，這將帶來(lái)在汽車(chē)、工業(yè)、醫療和其他高端應用的不斷創(chuàng )新，提高其產(chǎn)品性能、數據處理能力和智能化程度，為這些應用市場(chǎng)帶來(lái)廣泛的機會(huì )和發(fā)展空間。企業(yè)也需要加強技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)升級，滿(mǎn)足消費者日益增長(cháng)的需求。 作為積極擁抱創(chuàng )新的企業(yè)，IAR憑借豐富的經(jīng)驗、先進(jìn)的技術(shù)和Arm/RISC-V等跨架構的產(chǎn)品組合，為嵌入式領(lǐng)域提供了多種工具和解決方案，其產(chǎn)品在國內外客戶(hù)長(cháng)期而廣泛的應用中得到了充分驗證。IAR將不斷優(yōu)化工具和解決方案，發(fā)揮其在多核嵌入式系統開(kāi)發(fā)調試中的關(guān)鍵作用，攜手業(yè)界合作伙伴共同推動(dòng)多核系統技術(shù)和應用模式的發(fā)展，為嵌入式系統打開(kāi)更加廣闊的高價(jià)值市場(chǎng)。 在中國市場(chǎng)上，IAR也將與合作伙伴和客戶(hù)攜手，共同推動(dòng)嵌入式多核系統的開(kāi)發(fā)和應用。除了前期舉辦的《多核系統開(kāi)發(fā)和調試》線(xiàn)上培訓課（可以在IAR愛(ài)亞系統微信公眾號上找到回放），IAR還將舉辦和參與系列活動(dòng)和行業(yè)活動(dòng)，包括在即將于6月12日-14日在上海舉辦的第二屆上海國際嵌入式展（embedded world China）上，IAR愛(ài)亞系統除了再次展出全球領(lǐng)先的嵌入式開(kāi)發(fā)與嵌入式安全解決方案（展位號：638），IAR專(zhuān)家團隊將與觀(guān)眾一起交流和深入探討包括多核系統等更多嵌入式技術(shù)與行業(yè)發(fā)展趨勢。 |
