看看今天的嵌入式設備，我們就會意識到在過去的 5 到 10 年里我們經(jīng)歷了多么巨大的變化。這些設備變得更加強大，擁有漂亮的屏幕、驚人的電池壽命，當然還有連接性。

進化將繼續(xù)。我們將獲得更好的電池、更好的屏幕和更多的連接性。但是，未來五年設備和應用程序數(shù)量的增長將是什么?答案很明顯：多核。

多核處理器以更小的芯片尺寸提供更高的每瓦性能，使其能夠為未來的設備供電。多核處理器已經(jīng)在當今的許多嵌入式設備中占據(jù)主導地位，尤其是那些為我們的電信連接提供動力的設備。多核將從這些設備遷移到所有其他設備，包括手機、打印機、汽車娛樂和工業(yè)控制設備。多核每秒提供更多指令。這種處理能力的提高為下一代嵌入式系統(tǒng)提供了兩個主要好處：

更好的性能：以每秒指令數(shù)、每秒事務數(shù)、每秒處理的調用數(shù)、每秒測量值和總體吞吐量計算

整合：多個不同功能的組合，通常由單個芯片上的多個不同操作系統(tǒng)實例提供服務

多核對利用這種處理能力提出了挑戰(zhàn)。要了解這一挑戰(zhàn)，請考慮一個電信交換機，該交換機過去使用多個不同的處理器構建。在這個系統(tǒng)中，任何處理器的崩潰都不是有害的;處理器將簡單地重新啟動。另一方面，下一代電信系統(tǒng)有 12 個或更多內核。導致該處理器崩潰的崩潰可能會嚴重損壞交換機。因此，分離和故障隔離是必要的。

再舉一個例子，考慮一個醫(yī)療系統(tǒng)，它過去是用 PC 構建的，用于人機交互和與辦公室后端的集成。該系統(tǒng)使用 Microsoft Windows 和在其上運行的生產(chǎn)力套件以及提供控制和數(shù)據(jù)采集的嵌入式系統(tǒng)。相比之下，下一代醫(yī)療系統(tǒng)使用單個多核設備，同時運行 Microsoft Windows 和控制和測量功能——同一多核芯片上的不同操作系統(tǒng)，這需要操作系統(tǒng)實例之間的分離、故障控制和協(xié)作來傳遞數(shù)據(jù).

正確管理這些多核設備的最佳方法是使用虛擬化。虛擬化允許設計人員對多核芯片進行分區(qū)。每個分區(qū)在空間(內存、設備)和時間(處理器核心使用)上都與下一個分區(qū)分開，并提供故障控制，這意味著一個分區(qū)不會對另一個分區(qū)產(chǎn)生負面影響。虛擬化允許稱為虛擬機的多個分區(qū)共享一個內核并跨越多個內核。例如，虛擬機可以將一個八核多核芯片拆分為三個運行 Wind River Linux 對稱多處理 (SMP) 的兩核分區(qū)和兩個運行 VxWorks 的單核分區(qū)。圖 1 顯示了 Wind River Hypervisor，它是 Wind River 多核軟件解決方案的一部分。

圖 1： Wind River Hypervisor 允許將內核劃分為可在單個處理器內核或每個處理器內核上運行一個虛擬板的虛擬板。

虛擬化技術已經(jīng)存在很多年了。它最初在 IBM 的大型機上開始，然后進入 IT 領域，現(xiàn)在正在嵌入式行業(yè)迅速采用。這些部門中的每一個都有略微不同的要求。在嵌入式行業(yè)中，占用空間很重要，確定性和中斷延遲等實時特性也很重要。嵌入式虛擬化可在新的、強大的多核芯片上實現(xiàn)，例如采用 VT-x 虛擬化技術的英特爾處理器和飛思卡爾的 e500mc，后者用于 QorIQ 系列的一些片上系統(tǒng) (SoC)。飛思卡爾的 e500 內核也提供虛擬化，這些內核用于嵌入式設計以及多個 ARM 變體。

多核和虛擬化正在改變人們設計嵌入式系統(tǒng)的方式。這種新技術的結合有可能將嵌入式演變變成一場革命。

審核編輯：郭婷