隨著智能科技的飛速發(fā)展和廣泛應用，高性能嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到各個領域，從消費電子、智能家居、智能醫(yī)療到工業(yè)控制、汽車應用等，無處不在的嵌入式設備正改變著我們的工作和生活。然而，傳統(tǒng)單核系統(tǒng)的性能提升遇到瓶頸，無法滿足這些應用日益增長的需求。此外，邊緣智能也要求嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)架構(gòu)性創(chuàng)新，以滿足其對性能、功耗、實時性和成本等方面的要求。在這些需求推動下，多核系統(tǒng)和產(chǎn)品應運而生，成為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢。
多核系統(tǒng)是指在單顆芯片上集成多個處理器內(nèi)核，每個內(nèi)核能夠獨立地執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和控制任務，以提高系統(tǒng)的整體性能和滿足應用的特定需求。在多核系統(tǒng)中，不同的內(nèi)核可以根據(jù)其特性和需求進行優(yōu)化，以滿足不同的應用場景。例如，高性能內(nèi)核專注于進行計算密集型任務，比如Arm Cortex-A系列內(nèi)核，以滿足高性能需求;而高實時性內(nèi)核則可以專注于控制密集型任務，比如Arm Cortex-R或Cortex-M系列內(nèi)核，以滿足高實時性需求。
今天，端側(cè)設備或者用戶設備中的嵌入式系統(tǒng)不僅要面臨更加復雜的處理任務，還要能夠通過并行計算或特定運算模式，來提高運算效率和滿足特定場景的需求。例如，許多嵌入式系統(tǒng)需要高性能來完成圖像處理、模式識別、數(shù)據(jù)分析等任務，同時需要高實時性或者在確定時間內(nèi)完成任務。多核系統(tǒng)可以在保證整體性能的同時，滿足各種復雜的應用需求。
多核系統(tǒng)的應用場景
目前，多核嵌入式系統(tǒng)的應用場景非常廣泛。例如我國已經(jīng)連續(xù)15年成為全球最大的汽車產(chǎn)銷國，而汽車應用集成了大量的嵌入式系統(tǒng)，用于控制發(fā)動機、剎車、導航、娛樂系統(tǒng)等功能，其中的多核系統(tǒng)不僅能夠滿足這些功能單元對高性能、低功耗和實時性的要求，而且還通過鎖步等模式利用多核支持先進的安全功能。
多核系統(tǒng)可以在工業(yè)控制系統(tǒng)中并行處理多個和多種任務，如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)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(yī)療設備中，多核系統(tǒng)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(shù)據(jù)分析和實時控制等功能。嵌入式多核系統(tǒng)通過提高系統(tǒng)的實時性、系統(tǒng)安全性、多任務處理能力、精確性和可靠性，推動了嵌入式系統(tǒng)完成更復雜的任務和進入新興的智能化應用。
多核系統(tǒng)的分類和開發(fā)
由于應用和架構(gòu)的差異性較大，因此用于嵌入式的多核系統(tǒng)可以采用多種分類方式，從硬件上可以分為同構(gòu)多核和異構(gòu)多核，從軟件上可以分為對稱多處理(SMP)和非對稱多處理(AMP)。不同的分類不僅代表了它們在嵌入式系統(tǒng)中的差異化技術(shù)，也說明了其針對應用場景所具有的特定優(yōu)勢。今天，隨著RISC-V的廣泛興起，多核系統(tǒng)也帶來了新的可組合內(nèi)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(tǒng)，多核嵌入式系統(tǒng)在開發(fā)和調(diào)試等方面也更為復雜，開發(fā)人員也面臨著更多挑戰(zhàn)，因而需要借助一系列新的解決方案和工具，來支持開發(fā)人員更好、更快地完成開發(fā)并充分發(fā)揮多核嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢，例如來自全球領先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務供應商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(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試。
從IAR近期開展的系列線上培訓來看，該公司不僅提供了全球領先的、可應用于多核系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試的系列產(chǎn)品，而且更重要的是幫助開發(fā)工程師們更全面地了解多核系統(tǒng)，并最終將應用場景與需求、架構(gòu)與功能定義、IAR工具的創(chuàng)新優(yōu)勢和實用技巧全面地融合在一起，從而幫助客戶開發(fā)出領先業(yè)界的多核嵌入式系統(tǒng)，并幫助開發(fā)人員從容應對多核嵌入式系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)。
作為全球領先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務供應商，IAR為開發(fā)人員提供了一個功能強大的集成開發(fā)環(huán)境IAR Embedded Workbench，它支持Arm、RISC-V等多種處理器架構(gòu)，并提供了C/C++編譯器、鏈接器、調(diào)試器和其他開發(fā)工具，支持開發(fā)人員在一個統(tǒng)一的平臺上完成嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。
多核系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試是多核系統(tǒng)開發(fā)人員面臨的挑戰(zhàn)之一。IAR Embedded Workbench集成開發(fā)環(huán)境非常方便在一個workspace里面創(chuàng)建多核工程，提高多核系統(tǒng)開發(fā)效率。同時，IAR還提供了功能強大的調(diào)試器，支持SMP和AMP多核調(diào)試，幫助開發(fā)人員更高效地找到和解決多核系統(tǒng)中的潛在問題。值得關注的是，IAR Embedded Workbench的多核調(diào)試不僅支持Arm + Arm和RISC-V + RISC-V的多核調(diào)試，還支持Arm + RISC-V的多核調(diào)試，這雖然在當前市場尤其是在中國市場還比較少見，但是預計會變得越來越普及和重要。
多核嵌入式系統(tǒng)的軟件變得更加復雜，因而開發(fā)人員更應該大幅度提高對多核系統(tǒng)代碼質(zhì)量的關注度。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和動態(tài)代碼分析工具C-RUN。在日常開發(fā)過程中，使用IAR靜態(tài)代碼分析工具C-STAT和動態(tài)代碼分析工具C-RUN可以幫助開發(fā)人員盡早發(fā)現(xiàn)代碼中跟實現(xiàn)相關的潛在問題，確保程序的穩(wěn)定性和性能，從而更好地保證代碼的質(zhì)量和性能。
總結(jié)與展望
嵌入式領域的智能化發(fā)展也將加快引入新質(zhì)生產(chǎn)力和新的架構(gòu)體系，這將帶來在汽車、工業(yè)、醫(yī)療和其他高端應用的不斷創(chuàng)新，提高其產(chǎn)品性能、數(shù)據(jù)處理能力和智能化程度，為這些應用市場帶來廣泛的機會和發(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，滿足消費者日益增長的需求。
作為積極擁抱創(chuàng)新的企業(yè)，IAR憑借豐富的經(jīng)驗、先進的技術(shù)和Arm/RISC-V等跨架構(gòu)的產(chǎn)品組合，為嵌入式領域提供了多種工具和解決方案，其產(chǎn)品在國內(nèi)外客戶長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(tǒng)開發(fā)調(diào)試中的關鍵作用，攜手業(yè)界合作伙伴共同推動多核系統(tǒng)技術(shù)和應用模式的發(fā)展，為嵌入式系統(tǒng)打開更加廣闊的高價值市場。
在中國市場上，IAR也將與合作伙伴和客戶攜手，共同推動嵌入式多核系統(tǒng)的開發(fā)和應用。除了前期舉辦的《多核系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試》線上培訓課(可以在IAR愛亞系統(tǒng)微信公眾號上找到回放)，IAR還將舉辦和參與系列活動和行業(yè)活動，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愛亞系統(tǒng)除了再次展出全球領先的嵌入式開發(fā)與嵌入式安全解決方案(展位號：638)，IAR專家團隊將與觀眾一起交流和深入探討包括多核系統(tǒng)等更多嵌入式技術(shù)與行業(yè)發(fā)展趨勢。（作者：IAR愛亞系統(tǒng)）
（來源：IAR）
