隨著智能科技飛速發展及廣泛應用,高性能嵌入式系統已深度融入各領域,如消費電子、智能家居、醫療以及工業控制等,無數嵌入式設備悄然改變著我們的日常生活與工作。然而,單核系統在性能提升上遭遇瓶頸,難以滿足應用不斷增長的需求。邊緣智能同樣呼喚嵌入式系統進行架構性創新,以滿足其對性能、功耗、實時性及成本等多方面的嚴苛要求。在此背景下,多核系統及產品應運而生,引領嵌入式系統發展新潮流。
多核系統即在單個芯片上集成多個處理器內核,每個內核均能獨立執行數據處理與控制任務,從而大幅提升系統整體性能,滿足各類應用特殊需求。在多核系統中,各內核可依據特性與需求進行優化,適應多樣化應用場景。例如,Arm Cortex-A系列內核專攻計算密集型任務,滿足高性能需求;Arm Cortex-R或Cortex-M系列內核則主打控制密集型任務,滿足高實時性需求。
如今,端側設備或用戶設備中的嵌入式系統需應對更為復雜的處理任務,并通過并行計算或特定運算模式,提高運算效率,滿足特定場景需求。例如,眾多嵌入式系統需具備高性能以完成圖像處理、模式識別、數據分析等任務,同時需保持高實時性或在規定時間內完成任務。多核系統在確保整體性能的基礎上,滿足各類復雜應用需求。
多核系統應用場景
當前,多核嵌入式系統應用范圍極為廣泛。以我國為例,作為全球最大汽車產銷國,汽車應用集成了大量嵌入式系統,用于控制發動機、剎車、導航、娛樂系統等功能,其中的多核系統不僅滿足上述功能單元對高性能、低功耗及實時性的要求,還借助鎖步等模式,運用多核技術支持先進安全功能。
在工業控制系統中,多核系統可并行處理多項任務,如數據采集、處理、控制輸出等,從而提高生產效率、降低能耗、保障生產安全。在醫療設備中,多核系統為復雜信息處理提供強大算力,支持復雜圖像處理、數據分析及實時控制等功能。嵌入式多核系統憑借提升系統實時性、安全性、多任務處理能力、精準度及可靠性,助力嵌入式系統完成更復雜任務,邁入新興智能化應用領域。
多核系統:多樣分類及開發之路
根據應用特點和架構差異,嵌入式多核系統可細分成兩種主要類型:硬件層面的同構多核和異構多核;軟件層面則有對稱多處理(SMP)與非對稱多處理(AMP)。不同類別反映了嵌入式領域內的獨特技術優勢,同時也決定了其應用場所的局限性。當前,隨著RISC-V的崛起,多核系統亦迎來新的契機——組合式內核,為芯片設計及應用賦予了更大空間。
相比單核系統,多核嵌入式系統的開發與調試難度更高,開發者需借助新型解決方案和工具以提升開發速度,充分利用多核系統的優勢。如全球知名嵌入式系統開發工具和服務商IAR所提供的強大工具集,能全方位支持多核嵌入式系統的開發與調試。
據IAR近期舉辦的在線培訓顯示,該公司不僅提供了先進的多核系統開發與調試產品,更致力于幫助開發者深入理解多核系統,將應用需求、架構定義、IAR工具的創新優勢以及實用技巧融匯貫通,助力客戶打造行業領先的多核嵌入式系統,并協助開發者應對多核嵌入式系統帶來的挑戰。
作為全球領先的嵌入式系統開發工具和服務提供商,IAR為開發者提供了功能強大的集成開發環境IAR Embedded Workbench,支持包括Arm、RISC-V在內的多種處理器架構,配備C/C++編譯器、鏈接器、調試器等開發工具,讓開發者在統一平臺上完成嵌入式系統開發。
多核系統開發調試是開發者面臨的難題之一。IAR Embedded Workbench集成開發環境便于在單個工作區內創建多核工程,提高開發效率。此外,IAR還提供了功能強大的調試器,支持SMP和AMP多核調試,助開發者更有效地查找和解決多核系統中的潛在問題。值得注意的是,IAR Embedded Workbench的多核調試支持Arm+Arm、RISC-V+RISC-V以及Arm+RISC-V三種模式,盡管目前在中國市場尚不常見,但預計未來將逐漸普及且重要性日益凸顯。
隨著多核嵌入式系統軟件日趨復雜,開發者應更加重視代碼質量。IAR為此推出了相應的代碼分析工具,包括靜態代碼分析工具C-STAT和動態代碼分析工具C-RUN。在日常開發中,使用IAR靜態代碼分析工具C-STAT和動態代碼分析工具C-RUN有助于及早發現代碼中可能存在的問題,保障程序穩定運行,進一步提升代碼質量與性能。
總結與展望
隨著嵌入式領域智能化為核心的快速發展,新質生產力及新型架構體系的引入將持續驅動各行各業如汽車、工業、醫療等高端應用創新迭代,提升產品性能、數據處理能力及智能水平,迎來更廣闊市場機遇。企業需緊跟技術革新步伐,實現產業升級以滿足消費者日益增長的需求。
作為創新引領者,IAR憑借深厚經驗、尖端技術以及Arm/RISC-V等跨架構產品組合,為嵌入式領域提供多樣化工具及解決方案,其產品已在國內外客戶長期廣泛使用中得到充分驗證。IAR將持續優化工具及解決方案,發揮在多核嵌入式系統開發調試中的重要角色,攜手業界同仁共推多核系統技術及應用模式發展,開拓嵌入式系統更為廣闊的高價值市場。
在中國市場,IAR將與合作伙伴及客戶共同推進嵌入式多核系統研發及應用。除此前舉辦的《多核系統開發和調試》在線培訓課程(可在IAR愛亞系統微信公眾號查看回放)外,IAR還將舉辦并參加各類活動及行業盛會,其中將于6月12日至14日在上海舉行的第二屆上海國際嵌入式展(Embedded World China)上,IAR愛亞系統將再度展示全球領先的嵌入式開發與嵌入式安全解決方案(展位號:638),同時IAR專家團隊將與觀眾深度交流探討包括多核系統在內的眾多嵌入式技術與行業發展趨勢。
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