嵌入式也多核 浅析ARM-Cortex_TM_A9MPCore_TM_多核处理器

多核技术在嵌入式实时系统中的应用分类：专业杂坛2011-07-26 14:44 290人阅读评论(0) 收藏举报摘要多核处理器也称为片上多处理器(chip multi-processor，CMP)。

自1996年美国斯坦福大学首次提出片上多处理器(CMP)思想和首个多核结构原型，到2001年mM推出第一个商用多核处理器POWER4，再到2005年Intel和AMD多核处理器的大规模应用，最后到现在多核成为市场主流，多核处理器经历了十几年的发展。

在这个过程中，多核处理器的应用范围已覆盖了多媒体计算、嵌入式设备、个人计算机、商用服务器和高性能计算机等众多领域，多核技术及其相关研究也迅速发展，比如多核结构设计方法、片上互连技术、可重构技术、下一代众核技术等。

随着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式处理需求也在快速增长，在集成电路技术飞速发展的今天，单核处理器的性能已经发展到一个相对比较高的高度，单纯依靠提高单核处理器的性能来提高系统的实时性已经不足够，系统架构正朝着多处理器设计的方向发展，以解决单处理器系统复杂度太高和计算能力不足的问题。

本文主要讨论多核技术在嵌入式系统中的应用，在嵌入式系统中使用多处理器来共同协作完成任务，当数据到达时，由数据包分发处理器分发给处理数据包处理器，多个处理数据包处理器是对称的均可平等的处理数据，以达到提高系统的实时性的目的。

本文主要讨论多核技术在提高嵌入式系统实时性方面的应用。

前言近几年来，处理器的速度遭遇到了瓶颈。

摩尔定律表明，每隔18到24个月芯片中晶体管的数量就会增加一倍，而芯片性能也随之线性增长，过去的四十年里，芯片生产厂商通过增加处理器的时钟速度来提高芯片的性能，如从100MHz到200MHz，再到最近的数GHz的范围。

但是在今天，由于功耗和散热的限制，提高时钟速度来增加性能的方法行不通了。

于是，芯片厂商开始转向另一种全新的芯片构架，就是使单独的芯片具有多个处理器器核心，使之能够直接插入单一的处理器插槽中，同时操作系统会利用所有相关的资源，将它的每个执行内核作为分立的逻辑处理器。

嵌⼊式多核技术⽅案解析（⼆）　前⾯已经为您介绍了嵌⼊式多核技术⽅案解析，接下来由卓跃教育继续为您介绍。

认识多核调试⽅法 对于多核架构来说，单⼀调试器的主流选项仍然是JTAG多路技术。

这种技术对IEEEJTAG技术规范进⾏了拓展，以便为通过共享JTAG接⼝连接起来的每个内核提供独⽴的调试器。

在多路技术的⽀持下，通过对希望调试的内核进⾏注册登记（Registering），开发⼈员可经由单⼀JTAG接⼝访问多个离散状态的内核。

这种解决⽅案的最⼤优势在于它的连接和调试性能。

多路技术（Muxing）⽅法所存在的主要问题是在多内核调试过程中⽆法同时启动和停⽌内核来同步应⽤。

如果要停⽌全部内核，开发⼈员只能顺序地逐个进⾏，这就导致了调⽤延迟问题。

在调试过程中的延迟问题，会导致很难在内核之间的操作系统、中间件和应⽤中找到发⽣问题的确切位置，特别是当运⾏在不同内核之中的应⽤存在相互依赖性的时候，这个问题就更为突出。

例如，某个产品包含DSP功能和ARM9内核，其中DSP⽤来处理视频流，ARM9内核提供⽂件系统，那么内核的启动与停⽌同步将会⼗分关键。

另外，如果在有多个⼚商产品组成的异构多核环境中进⾏调试⼯作，例如处理器来⾃⼀个⼚商，⽽DSP器件来⾃另⼀个⼚商，还会有更复杂的问题需要处理。

因为这种情况下的多路（Muxing）机制更为复杂，如果各部分之间的兼容性没有得到保证，也就很难保证系统正常运⾏。

此时，仅仅依靠多路技术是⽆法解决问题的，开发⼈员就需要采⽤可编址扫描端⼝（addressablescanport），这也可能是最后仅有的⽅法了。

拥有先进多核调试⼯具 WindRiver拥有的JTAG加速器和服务器技术可以显着降低JTAG序列包之间的空闲时间，完全充分地利⽤了可⽤的JTAG 带宽。

与JTAG有关的另⼀个问题涉及到调试能⼒，例如⽤停⽌请求信号来⽴即停⽌某个内核，或者⽤停⽌指⽰信号来停⽌某个内核并同步其他的内核的停⽌。

嵌入式系统中的多核处理器架构选择与应用优化在当今嵌入式系统领域，随着应用和需求的不断增加，多核处理器架构逐渐成为一种普遍选择。

多核处理器的使用不仅可以提高系统的性能和并行计算能力，还可以实现功耗的优化和资源的合理利用。

然而，在选择多核处理器架构以及进行应用优化时，开发者需要考虑多个因素，包括应用需求、硬件性能以及功耗等因素。

首先，选择适合的多核处理器架构是一个重要的决策。

在多核处理器中，可以选择不同的架构，如对称多处理（SMP）、异构多核处理（AMP）和混合多核处理（HMP）等。

对于一些对称应用，即相同的任务在每个核心上执行，SMP架构是一个理想的选择。

它可以通过简单的任务划分实现负载均衡，提高系统整体性能。

对于一些异构应用，即不同的任务在不同的核心上执行，AMP架构更加适合。

它可以充分利用每个核心的特定能力，提供更好的性能和功耗平衡。

而混合多核处理器则可以在不同的核心上同时执行对称和异构应用，提供更高的灵活性和效率。

因此，在选择多核处理器架构时，需要根据应用的特点和需求进行综合考虑。

其次，在进行应用优化时，开发者需要考虑性能和功耗之间的平衡。

在嵌入式系统中，功耗是一个非常重要的指标，特别是对于一些移动设备和无线传感器网络等资源受限的应用。

为了降低功耗，开发者可以采用以下方法进行优化。

首先，可以通过任务划分和调度来提高系统的并行性和任务执行效率。

对于一些并行可行的任务，可以将其划分为多个子任务，并在不同的核心上进行并行执行。

通过合理的调度策略，可以实现负载均衡和任务并行度的最大化，从而提高系统整体性能。

其次，可以采用功耗管理技术来降低系统功耗。

多核处理器提供了多个工作模式，如睡眠模式、低功耗模式等。

开发者可以根据系统的实际需求，在任务不繁忙的时候将空闲核心置于睡眠或低功耗状态，从而降低系统功耗。

此外，还可以通过动态电压和频率调节（DVFS）技术来根据实际需求调整核心的运行频率和电压，以达到功耗和性能之间的平衡。

浅谈ARM Cortex系列处理器之区别市面上ARM Cortex系列包括3个系列，包括ARM Cortex-A, ARM Cortex-R, ARM Cortex-M,Z这三种系列，并且每个系列又分多种子版本，每个子版本都有各自的特点。

很好的为设计人员提供非常广泛的具有可扩展性的性能选项，从而有机会在多种选项中选择最适合自身应用的内核，而非千篇一律的采用同一方案。

其中，1，Cortex-A—面向性能密集型系统的应用处理器内核2， Cortex-R—面向实时应用的高性能内核3， Cortex-M—面向各类嵌入式应用的微控制器内核Cortex-A处理器为利用操作系统（例如Linux或者Android ，IOS）的设备提供了一系列解决方案，这些设备被用于各类应用，从低成本手持设备到智能手机、平板电脑、机顶盒以及企业网络设备等。

早期的Cortex-A系列处理器（A5、A7、A8、A9、A12、A15和A17）基于ARMv7-A架构。

每种内核都共享相同的功能集，例如NEON媒体处理引擎、Trustzone安全扩展、单精度和双精度浮点支持、以及对多种指令集（ARM、Thumb-2、Thumb、Jazelle 和DSP）的支持。

与此同时，这些处理器也具有极高的设计灵活性，能够提供所需的最佳性能和预期的功效。

介绍过Cortex-A，下面介绍Cortex-R系列——衍生产品中体积最小的ARM处理器，这一点也最不为人所知。

Cortex-R处理器针对高性能实时应用，例如硬盘控制器（或固态驱动控制器）、企业中的网络设备和打印机、消费电子设备（例如蓝光播放器和媒体播放器）、以及汽车应用（例如安全气囊、制动系统和发动机管理）。

Cortex-R系列在某些方面与高端微控制器（MCU）类似，但是，针对的是比通常使用标准MCU的系统还要大型的系统。

例如，Cortex-R4就非常适合汽车应用。

Cortex-R4主频可以高达600MHz（具有2.45DMIPS/MHz），配有8级流水线，具有双发送、预取和分支预测功能、以及低延迟中断系统，可以中断多周期操作而快速进入中断服务程序。

关于Cortex-A9芯片的解读Cortex-A9处理器能与其他Cortex系列处理器以及广受欢迎的ARM MPCore技术兼容，因此能够很好延用包括操作系统/实时操作系统（OS/RTOS）、中间件及应用在内的丰富生态系统，从而减少采用全新处理器所需的成本。

ARM Cortex-9处理器架构图[1]通过首次利用关键微体系架构方面的改进，Cortex-A9 处理器提供了具有高扩展性和高功耗效率的解决方案。

利用动态长度、八级超标量结构、多事件管道及推断性乱序执行（ Speculative out-of-order execution），它能在频率超过1GHz的设备中，在每个循环中执行多达四条指令，同时还能减少目前主流八级处理器的成本并提高效率。

ARM MPCore技术被广泛选用的对ARM MPCore技术提升了性能的可拓展性以及对功耗的控制，从而在性能上突破了目前类似的高性能设备，同时继续满足了苛刻的手机功耗要求。

迄今为止，ARM MPCore技术已被包括日电电子、NVIDIA、瑞萨科技和萨诺夫公司（Sarnoff Corporation）在内的超过十家公司授权使用，并从2005年起实现芯片量产。

通过对MPCore技术作进一步优化和扩展，Cortex-A9 MPCore多核处理器的开发为许多全新应用市场提供了下一代的MPCore技术。

此外，为简化和扩大对多核解决方案的使用，Cortex-A9 MPCore处理器还支持与加速器和DMA的系统级相关性，进一步提高性能，并降低系统级功耗㋛刻的250mW 移动功耗预算条件下为当今的手机提供显著的性能提升的可综合ARM处理器。

在采用TSMC 65纳米普通工艺、性能达到2000 DMIPS时，核逻辑硅芯片将小于1.5平方毫米。

从2000 DMIPS到8000 DMIPS的可扩展性能，比当今高端手机或机顶盒高出4-16倍，将使终端用户能够即时地浏览复杂的、加载多媒体内容的网页，并最大程度地利用Web 2.0应用程序，享受高度真实感的图片和游戏，快速打开复杂的附件或编辑媒体文件。

浅谈ARM Cortex系列处理器之区别市面上ARM Cortex系列包括3个系列，包括ARM Cortex—A, ARM Cortex-R，ARM Cortex-M,Z这三种系列,并且每个系列又分多种子版本，每个子版本都有各自的特点.很好的为设计人员提供非常广泛的具有可扩展性的性能选项,从而有机会在多种选项中选择最适合自身应用的内核,而非千篇一律的采用同一方案。

其中，1，Cortex—A-面向性能密集型系统的应用处理器内核2， Cortex—R—面向实时应用的高性能内核3， Cortex-M—面向各类嵌入式应用的微控制器内核Cortex-A处理器为利用操作系统（例如Linux或者Android ，IOS)的设备提供了一系列解决方案，这些设备被用于各类应用,从低成本手持设备到智能手机、平板电脑、机顶盒以及企业网络设备等。

早期的Cortex—A系列处理器（A5、A7、A8、A9、A12、A15和A17）基于ARMv7—A架构。

每种内核都共享相同的功能集,例如NEON媒体处理引擎、Trustzone 安全扩展、单精度和双精度浮点支持、以及对多种指令集（ARM、Thumb-2、Thumb、Jazelle 和DSP）的支持。

与此同时，这些处理器也具有极高的设计灵活性，能够提供所需的最佳性能和预期的功效。

介绍过Cortex-A，下面介绍Cortex-R系列-—衍生产品中体积最小的ARM处理器,这一点也最不为人所知。

Cortex-R处理器针对高性能实时应用，例如硬盘控制器（或固态驱动控制器）、企业中的网络设备和打印机、消费电子设备（例如蓝光播放器和媒体播放器）、以及汽车应用（例如安全气囊、制动系统和发动机管理）。

Cortex-R系列在某些方面与高端微控制器(MCU）类似，但是,针对的是比通常使用标准MCU的系统还要大型的系统。

例如,Cortex-R4就非常适合汽车应用。

Cortex-R4主频可以高达600MHz（具有2。

arm cortex-a9参数ARM Cortex-A9是英国ARM公司设计的一款高性能处理器，属于ARM 的第9代应用处理器。

它在功耗和性能之间取得了良好的平衡，适用于广泛的应用领域。

Cortex-A9采用了一种叫做“超标量乱序执行”的架构，具有双发射乱序执行引擎和两个整数单元，使得它能够同时执行多条指令，提高了处理器的整体性能。

此外，Cortex-A9还具备了高度可配置的内部和外部总线接口，可与其他外设和存储器进行高效的数据交换。

Cortex-A9的主要特点之一是它的多核处理能力。

它支持双核和四核配置，可实现更高的处理性能和更好的多任务处理能力。

多核技术可以将任务分配给不同的核心进行处理，提高系统的响应速度和并行处理能力，适用于高性能计算、嵌入式系统、网络设备等领域。

在性能方面，Cortex-A9具备了高达2GHz的主频，并且支持NEON 技术，可以提供类似于SSE指令集的高级SIMD(Single Instruction Multiple Data)功能。

NEON技术能够在同一时钟周期内执行多个相同类型的数据操作，提高了图像处理、多媒体应用和信号处理等领域的运算效率。

Cortex-A9还支持硬件浮点运算，拥有一个32位浮点单元，可以加速浮点运算的执行。

这对于需要进行大量浮点运算的应用程序来说，如科学计算和图形处理等，具有重要的意义。

在功耗方面，Cortex-A9采用了低功耗设计，可以根据实际需要进行动态电压调整和频率调整，以实现更好的功耗控制。

这使得它在移动设备和嵌入式系统中得到了广泛应用，能够提供高性能的同时，延长设备的电池寿命。

总的来说，ARM Cortex-A9是一款高性能处理器，具有多核处理能力、高频率运算、NEON技术支持和低功耗设计等特点。

它适用于各种应用领域，如智能手机、平板电脑、网络设备和工业控制等。

随着技术的不断发展，Cortex-A9的性能还将进一步提升，为各种应用带来更好的体验和更高的效率。

arm cortex-a9参数ARM Cortex-A9是一款强大的处理器，被广泛应用于各类移动设备和嵌入式系统中。

它具有出色的性能和低功耗特性，为用户提供了流畅的使用体验。

本文将从架构、特性、性能和应用等方面对ARM Cortex-A9进行详细介绍。

ARM Cortex-A9采用了先进的乱序执行架构，这意味着它可以同时执行多个指令，并按照最优的顺序进行处理，从而提高了处理器的效率。

与此同时，它还支持Thumb-2指令集，这是一种高效的指令集，可以在不降低性能的情况下减小代码的大小，提高系统的存储效率。

ARM Cortex-A9具有多核处理能力，可以支持双核、四核甚至八核的配置。

多核处理器可以更好地发挥并行计算的优势，提高系统的整体性能。

此外，ARM Cortex-A9还支持硬件虚拟化技术，可以将一个处理器核心划分为多个虚拟的执行环境，从而实现多个操作系统或应用程序的同时运行。

ARM Cortex-A9还具有较高的时钟频率和低的功耗特性。

它采用了先进的制程工艺，可以在较低的工作电压下实现更高的时钟频率，从而提供更快的计算速度。

与此同时，它还采用了智能功耗管理技术，可以根据系统的需求动态地调整处理器的工作频率和电压，从而降低功耗，延长电池续航时间。

在性能方面，ARM Cortex-A9具有出色的浮点运算能力和高效的内存访问机制。

它内置了NEON浮点单元，可以加速图像处理、多媒体编解码等计算密集型任务。

同时，ARM Cortex-A9还支持高带宽的双通道内存控制器，可以提供更快的内存读写速度，加快系统的响应速度。

由于ARM Cortex-A9具备强大的性能和低功耗特性，因此被广泛应用于各类移动设备和嵌入式系统中。

它可以用于智能手机、平板电脑、车载导航系统等移动设备，提供流畅的用户体验。

同时，它还可以用于网络路由器、智能电视、工业控制系统等嵌入式系统，提供可靠的计算和通信能力。

ARM Cortex-A9是一款强大的处理器，具有先进的架构、低功耗特性和出色的性能。

嵌入式图形处理器的多核并行计算研究嵌入式图形处理器（Embedded Graphics Processing Unit，简称eGPU）是一种专门用于处理图形计算任务的处理器。

随着科技的不断发展，嵌入式图形处理器在移动设备、游戏主机和智能家居等领域得到了广泛应用。

然而，随着计算任务的复杂化和对实时性能要求的提高，单核的嵌入式图形处理器已经无法满足需求。

因此，研究人员开始探索多核并行计算在嵌入式图形处理器中的应用。

多核并行计算是指将一个计算任务分解成多个子任务，并通过多个处理核心同时执行这些子任务，以提高计算效率。

在嵌入式图形处理器中，多核并行计算可以用于加速图形渲染、物理模拟和图像处理等任务。

例如，在游戏中，多核并行计算可以实现更加逼真的光影效果和物理碰撞模拟；在智能家居中，多核并行计算可以提高图像识别和人脸识别的速度。

然而，多核并行计算在嵌入式图形处理器中的应用也面临一些挑战。

首先，多核并行计算需要合理的任务划分和负载均衡，以充分利用每个核心的计算能力。

其次，多核并行计算需要高效的数据通信和同步机制，以确保各个核心之间的数据一致性和计算结果的正确性。

最后，多核并行计算还需要考虑功耗和散热等问题，以保证嵌入式设备的稳定性和长时间运行。

为了解决这些挑战，研究人员提出了一些优化策略和技术。

首先，他们通过任务划分和负载均衡算法，将计算任务合理地分配给各个处理核心，以充分发挥每个核心的计算能力。

其次，他们设计了高效的数据通信和同步机制，如共享内存和消息传递机制，以确保各个核心之间的数据一致性和计算结果的正确性。

最后，他们还提出了一些节能和散热技术，如动态电压调节和热管散热，以减少功耗和保持设备的稳定性。

通过这些优化策略和技术，多核并行计算在嵌入式图形处理器中的应用取得了一些成果。

例如，英伟达的Tegra X1芯片采用了256个CUDA核心，可以实现高效的图形渲染和物理模拟；苹果的A14芯片采用了6个核心的GPU，可以实现更快速的图像处理和机器学习。

嵌入式也多核作者：祝祺斌来源：《硅谷》2010年第18期摘要：Cortex—A9 MPCore拥有比普通单核Cortex—A9kh器更为先进的电源管理功能，在提高性能的同时能够进一步降低功耗，达到甚至超过市场和应用对性能和功耗日益增长的要求。

关键词：嵌入式；ARM；Cortex—A9：MPCore；多核中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671-7597(2010)09201-78－01在提倡效率优先的当今社会，人们对各类移动终端的性能的要求在不断的提高，用以实现更多的媒体服务、更快的数据速率以及更多其他新功能。

然而，消费者的需求是促进此类应用产品开发的最主要动力。

因此如何降低终端产品成本，提高终端产品性能成了制造商面临的最大挑战。

在应用领域，既要求低成本又要求高性能的例子占据了绝大多数，例如：笔记本电脑、智能手机、PDA、手持GPS、便携式游戏机以及车载信息娱乐终端等等，不胜枚举。

人们不但希望便携式产品功能强大，同时也要求电池使用时间足够长。

因此，能够全天候使用已经成为人们对移动电子设备的品低要求。

为达到这一要求，便携式产品生产厂商们必须着眼于如何在降低产品功耗同时提升产品性能以及增加产品的功能。

在各类嵌入式应用对效能需求持续增加的情况下，作为“大脑”的嵌入式处理器也“无奈”走上了多核之路。

众所周知，采用多核处理器架构的处理器不但能够解决峰值性能的要求，而且能够大大降低功耗。

多核设备不仅性能强大可扩展性高，而且功耗低，还为能够为设计者提供极大的灵活性及便利性。

而ARM公司的Cortex-A9多核处理器，除了最高可达到8000DMIPS 的效能之外，还同时兼具了低功耗的特点，使得新一代的移动运算装置在较低能耗之下也能获得极好的性能。

Cortex A9处理器是ARM公司在已经投产的商用嵌入式处理器系列中性能最优秀的一款产品。

该款处理器不仅采用了被广泛支持的ARMy7架构，还是基于最先进的推测型八级流水线所设计的。