软件问题会拖多内核IC后腿,专家倡导新型编程模型

日前参加GSPx 2005研讨会的嘉宾指出,多内核IC虽挟效率和性能的双重优势,但它们需要隐藏软硬件细节的新型编程模型。

Gartner Dataquest首席分析师Daya Nadamuni指出,在多内核IC中,“软件是问题和机遇并存”。她表示,系统级芯片(SOC)不仅仅是硬件,而且是硬件/软件相连的层、实时操作系统(RTOS)、中间件和应用软件。缺少其中任何一部分,产品上市都会出现问题。

Nadamuni表示,SoC在2004年占据了16%的ASIC市场,31%的ASSP市场,预计将呈现快速增长。她认为,最大的消费市场是手持应用,而汽车电子也有望在未来成为一大增长领域。但成功取决于管理“软件爆炸”。失败的代价可能非常高昂,Nadamuni警告道。据她称,2004年中国65%的100美元以下的DVD播放机被返修,许多都是因为软件问题产生的。

此外,德州仪器核心IP架构师Steve Kreuger讨论了其公司的OMAP 2420多处理器SoC。该SoC包含一片ARM

11通用处理器、一片可编程DSP、许多特殊用途——比如视频和图形任务的处理器。他指出,特殊用途处理器的效率可能比通用处理器高10倍至20倍,而且能以较低的MHz提供所需的性能。

但不是没有代价。IP集成就是一个重大问题,Krueger表示。另一大挑战是异步IP接口和严格实时要求之间的冲突,后者倾向于与异步行为发生冲突。功率管理也是一大挑战,并导致TI将芯片划分为大量的带不对等电源电压的功率域。最后一大挑战是存储性能和一致性。

“多内核的主要问题是你如何将软件应用映射到日益复杂的硬件内,”Ignios公司首席技术官(CTO) Mark Lippett说道。“挑战是编程模型和它所提供的效率。”

Lippett表示,一个优良的编程模型就是透明度的问题,即对程序员隐藏硬件细节。他认为,程序员不应该担心可伸缩性、性能、存取、定位、失效、迁移或一致性。而且他指出,“我们不能牺牲实时效率以达至抽象级。”Lippett认为,所需要的是“平台抽象层(platform abstraction layer)”,用于将软件应用映射到硬件。Ignios在其SystemWeaver产品内提供这种层。

Imperas公司CEO Simon Davidmann指出,当软件成为功能的一大部分时,与ASIC配合默契的芯片设计方法就捉襟见肘。他说道,多内核设计正在推动我们朝向“处理器海洋”结构,可能包含成百上千个处理器。

然而当今,为一个处理器编写的软件几乎无法与另一个端接。编程模型瞄准的是单一处理器和单一线程。Davidmann认为,需要的是能够提炼出硬件和软件细节的编程模型,及将平台应用编译实现自动化的途径。

Polycore Software公司CEO Sven Brehmer表示,他已在嵌入编程领域驰骋20年,多内核IC是他在此期间所目睹的最具破坏力的东西。设计师突然之间就得担忧将数据在内核之间移动,管理不同类型的连接,对付共享及局部资源,也许还要跳跃于多个操作系统之间。

“我们需要找到将这些问题引入到应用开发内的途径,并保持相对简单,不用牺牲性能。”他表示,Polycore具有能提供这种抽象的“通信基础设施”。

一位观众问道,假定RTOS具有硬件知识,程序员也了解RTOS,为何需要抽象层？对此,Ignios的Lippett回答道,一个RTOS基于处理器,所需要的是与处理器级别对话的方式。他表示,需要一个抽象层来管理并行机制,允许重新定向应用、分配负载并管理功率。

“现实是如果你拿掉抽象,你能够发现任何问题的有效解决方案。但问题是我们没有那么奢侈。”