車載環(huán)境趨向于多核化和虛擬化

無論是新型的駕駛輔助系統(tǒng)，還是數(shù)字式儀表、頂部娛樂設(shè)備等，都對車載計算能力要求很高。目前現(xiàn)有的車載CPU過于簡單，不能滿足日益高端的任務(wù)要求。因此，現(xiàn)在是更強(qiáng)大的處理器發(fā)揮作用的時代了。

與此同時，日益增長的硬件元件數(shù)量與汽車工業(yè)所希望的輕便和節(jié)能產(chǎn)生了矛盾。因此，高性能的多核處理器在汽車工業(yè)中越來越受歡迎。然而，為了能使多核處理器的潛能充分發(fā)揮，它們必須要與專用軟件相匹配。在這方面一個已經(jīng)被證明的成功例子就是虛擬化技術(shù)。

計算機(jī)中的多核處理系統(tǒng)

汽車制造者正在不斷尋找一種可以降低體積、重量和復(fù)雜度的車載硬件系統(tǒng)，并且與此同時，這些系統(tǒng)需要提供越來越多的數(shù)字化功能。如何將這兩方面的發(fā)展趨勢結(jié)合起來，業(yè)已成為當(dāng)今汽車業(yè)最緊迫的挑戰(zhàn)之一。

目前，最合適解決上述方案的思路也許存在于數(shù)據(jù)處理和消費(fèi)類電子領(lǐng)域。在這些方面，日益增長的高性能、低成本、高集成度需求越來越多地與多核處理器結(jié)合起來。

車載環(huán)境趨向于多核化和虛擬化

一個多核處理器由包含多個處理單元（內(nèi)核）的芯片組成。最常見的多核處理器系統(tǒng)包括兩個或者四個內(nèi)核，因?yàn)檫@樣的架構(gòu)可以利用同一個存儲空間和外部設(shè)備（就像基于硬件的圖像加速架構(gòu)一樣）。

由于單核處理器的性能已經(jīng)達(dá)到它們的物理極限，因此多核處理器便應(yīng)運(yùn)而生?！霸黾右粋€系統(tǒng)性能的唯一方法不是最大化其單核的計算能力，而是在引入多個獨(dú)立內(nèi)核的前提下增加整體的處理能力?！?(Robert Hilbrich )

在消費(fèi)類電子領(lǐng)域，多核處理器系統(tǒng)隨處可見。越來越多的系統(tǒng)要求大量的計算能力，這些應(yīng)用包括，高分辨率的圖像、三維影像和視頻圖像接口，以及不斷增加的其他復(fù)雜應(yīng)用等。正因?yàn)榇?，多核處理器的發(fā)展在這些年受到了空前的關(guān)注。如今，幾乎所有的平板電腦和智能手機(jī)的架構(gòu)都是基于多核處理器設(shè)計的。

車載多核技術(shù)

由于終端消費(fèi)者現(xiàn)在已經(jīng)越來越熟悉消費(fèi)類電子中的應(yīng)用程序，因此汽車制造商需要向客戶提供同樣的功能。高端的駕駛輔助系統(tǒng)、數(shù)字式儀表、頂部娛樂設(shè)備都需要基于非常強(qiáng)大的處理器架構(gòu)來開發(fā)。

車載平臺的發(fā)展趨勢是應(yīng)用集成了多核處理器的系統(tǒng)芯片（SoC）方案。這種趨勢在未來可能會更加明顯?，F(xiàn)在，強(qiáng)大的計算能力，加上不斷增加的專用車載系統(tǒng)的開發(fā)，使得汽車應(yīng)用領(lǐng)域有了新的發(fā)展方向。對于未來汽車來說，對現(xiàn)有架構(gòu)系統(tǒng)徹底變革的時代即將來臨。

因此，在汽車電子中應(yīng)用多核處理器是發(fā)展的必然趨勢。當(dāng)然，在硬件層面的變革也需要軟件方面的同步發(fā)展。為了能讓多核處理器架構(gòu)在未來的車載系統(tǒng)中工作得更加有效，這里有三個主要的因素需要考慮：

不同級別的應(yīng)用程序分立工作：不同的功能需要在不影響互相的前提下同步工作（也可以稱作并行工作）。如果某些應(yīng)用是關(guān)系到安全的關(guān)鍵功能，那么這些應(yīng)用應(yīng)該比其他非安全功能具有更高的優(yōu)先級，在確保這些應(yīng)用程序工作的情況下，其他應(yīng)用才能運(yùn)行。

多界面操作系統(tǒng)的支持和集成：由于不同的應(yīng)用在不同的操作系統(tǒng)中才能發(fā)揮最大的性能（例如，關(guān)鍵安全功能基于AUTOSAR系統(tǒng)；車載娛樂功能基于GenIVI Linux系統(tǒng)；用戶應(yīng)用程序基于Android系統(tǒng)等）。這些多核系統(tǒng)需要同時運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)。因此，車載系統(tǒng)最主要的考慮在于靈活性，以及運(yùn)行不同操作系統(tǒng)的能力。

有效利用系統(tǒng)芯片資源：不同的功能通常通過同一個專用系統(tǒng)資源來實(shí)現(xiàn)。在這方面的例子包括，針對不同集成功能的圖像加速器，通信信道的共享等。同時，有效的系統(tǒng)資源共享也需要軟件設(shè)計來配合。

作者：Stefaan Sonck Thiebaut and Matthias Gerlach, OpenSynergy
EDN編譯