面對下一波消費電子熱浪，軟件開發(fā)環(huán)境該何去何從?

你是否覺得“軟件開發(fā)環(huán)境”這個詞匯聽著就如podcast（即“播客”，是iPod和Broadcast合成新造的時髦詞匯，這里指代新奇的詞匯）一樣新奇？軟件開發(fā)環(huán)境這個詞曾經用在手機上，而現(xiàn)在正成為多功能集成的“犧牲品”。你是否對消費電子下一波的功能集成心存疑慮呢?

低廉，高速，高功效，高可靠性的芯片一直以來推動著消費電子的增長，然而目前的設計方法在研發(fā)更為高性能的芯片時失效，人們擔心電子產業(yè)會止步于發(fā)展下一代平臺的門檻前，于是迫切需要創(chuàng)新的思維來指導多個層次的設計和驗證－包括硬件、軟件、架構以及驗證。

消費電子市場上第一代平臺的典型產品有飛利浦（Phillip）的nExperia，德州儀器（Texas Instrument）的OMAP，意法半導體（STMicroelectronics）的Nomadik。nExperia平臺構架下的芯片硅片上集成了3個處理器以及約20個專用硬件模塊。一個平臺的研發(fā)需要大約200億到1000億美元的巨額投資，除上市時間外，市場上產品的生存周期也需要優(yōu)化以獲得滿意的投資回報。這反過來促進了在處理器上更為靈活地使用軟件的趨勢。

然而，功耗成為重要的制約的因素。桌面處理器停留在4GHz，嵌入式處理器同樣由于功耗和時鐘頻率的限制而止步在1GHz。如果使用10個功耗只有原來單個處理器1/100的處理器來做代替，我們可以得到相同的處理性能卻只擁有原先1/10的功耗。但現(xiàn)實是，產業(yè)界仍然缺少在多個處理器上高效分配和執(zhí)行軟件的方法。

這樣的狀況可能意味著電子產業(yè)短期發(fā)展會受阻，同時也為積極把握它的人們提供了長遠的機遇。隨著產業(yè)向前推進，開發(fā)和設計多處理器系統(tǒng)級芯片（MPSoC）將需要軟件、硬件乃至設計流程無縫接合的開發(fā)環(huán)境所提供的統(tǒng)一的系統(tǒng)設計自動化手段。

這樣的改變也將對電子產業(yè)進行重構。就如nExperia變成了軟件公司，公司內軟件研發(fā)人員的數(shù)量超過了硬件設計人員。隨著每個MPSoC中平均使用的處理器的數(shù)量的增長，以及編程者發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的工具無法勝任新的多處理器或多核芯片，這種趨勢變得愈發(fā)顯著。

誰將抓住這個發(fā)展機遇呢？這需要認識MPSoC對軟件開發(fā)環(huán)境的提出的基本要求。軟件開發(fā)者不能等待芯片來調試軟件，因為芯片本身也融入了軟件。硬件開發(fā)者意識到MPSoC結構的定義和劃分已經成為了軟件問題的一部分。

花費了大量的精力卻沒能滿足目標應用市場的需求實在是不幸的結果。多處理器和多核因此更需要靈活性。處理器的數(shù)量以及相應的配置需要依據(jù)應用軟件要求而定。首先，為了評估不同的配置選項，設計團隊需要使用超越現(xiàn)有工具能力的工具進行軟硬件協(xié)同的快速仿真。目前，基于單芯片的指令集仿真器的軟件能以數(shù)百萬指令每秒（MIPS）的速度進行仿真。當目標為10個、20個甚至50個處理器并試圖跑一個重要的應用部分（如30秒的多媒體音視頻）時，目前方法所能提供的仿真能力并不能有效地同比提升以滿足需求。

其次，現(xiàn)在的嵌入式調試方案都是基于單處理器，沒有考慮應用程序分配到10、20甚至50個處理器時的并行調試的要求。

最后，現(xiàn)在的公司都在開發(fā)面向單處理器的應用。缺少現(xiàn)實的實踐使得應用編程中并行設計的描述，以及如何在MPSoC平臺上映射和分配軟件仍然存在很大的未知性。

誰來面對這個挑戰(zhàn)? 硬件一方還是軟件一方? 誰來進行投資? 誰愿意承擔風險?

硬件設計師習慣于花錢進行快速的仿真和調試，而軟件設計者在開源的時代里用著幾乎免費的工具如GCC和GDB。軟件研發(fā)人員希望得到芯片的同時得到軟件開發(fā)環(huán)境，這種期望使得這樣的趨勢愈加明顯。垂直集成半導體廠商如德州儀器和飛利浦深知這點，因此最近雇傭了比硬件研發(fā)更多的軟件研發(fā)人員來為他們的芯片提供支持。

需求以及未來趨勢的關鍵點就在于新的系統(tǒng)設計自動化模式唯有軟硬件設計者的合作才可行。硬件廠商支持著這一切，在提供芯片的同時向用戶——軟件開發(fā)者提供支持他們芯片平臺的軟件開發(fā)環(huán)境。否則軟件開發(fā)者將會依據(jù)自己的應用需求而轉向使用別的編程更加便捷的MPSoC。

為這樣的系統(tǒng)設計提供新的方法學就成為另一個巨大的挑戰(zhàn)，尤其需要打破EDA與嵌入式軟件間的陳規(guī)舊律。當一個設計團隊能夠為一系列不同的處理器設計功能，順暢地調試并同時驗證軟硬件，這樣的設計模式將帶來極大的好處。新的設計方式所提供更為低廉、高效、高功耗以及高穩(wěn)定度的芯片，也將加速消費電子的增長。

當且僅當系統(tǒng)設計自動化成為現(xiàn)實，消費電子下一波的集成才能成為可能。當我們僅僅用一個設備如手中的PDA，在與孩子通話的同時正確地計算出方位，我們會回想現(xiàn)在并欣然微笑。

那么，我們可以決定何去何從了吧？