Renesas开发构建采用多核处理器的分布式功能系统的支持技术

　　瑞萨科技宣布为采用多核处理器的分布式功能系统开发出了两种新的支持技术：EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor。这些新技术结合了EXREAL Platform，可以为覆盖从瑞萨的系统级芯片（SoC）器件开发，到客户的系统开发全过程提供集成解决方案。

　　在一个分布式功能系统中，多核处理器独立的CPU内核需要分配到不同的功能或子系统。独立的CPU内核互操作可为整个系统提供所需的集成化操作。新开发的技术可用来简化这种分布式功能系统的构建。它们将加速现有嵌入式系统和多样化子系统集成开发的新功能的增加。此外，在单个多核处理器运行不同操作系统时，新技术还可以提供高水平的可靠性。

　　EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor是与日立有限公司合作开发的。

　　背景

　　最近几年，嵌入式设备领域的功能和性能出现了显著的增长。与此同时，对通过减少元器件数量来降低成本，以及出于环境原因的降低功耗、延长移动设备电池寿命的需求也在与日俱增。采用多核处理器的解决方案对这一需求做出了重要响应。这些方法旨在通过用一个单芯片来实现多CPU内核，同时对它们进
行配置以提供并行或分布式处理，从而实现出众的性能和低功耗。

　　虽然随着先进功能和复杂性的增加，单内核系统的软件代码量也在显著增长，但是多核系统所需的开发工时和时间更长。不仅必须单独为每个独立的CPU内核开发软件，而且CPU内核的互操作和性能优化还需要增加其他元件所需的调试过程。

　　此外，当为多媒体处理和需要实时操作的控制子系统构建一个集成了数据子系统的分布式功能系统时，最重要的是能够避免两个子系统之间的相互干扰，以保证整个集成系统的可靠性。

　　新开发的EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor是支持构建采用多核处理器的分布式功能系统的技术。这些技术可以解决上述问题，有助于减少构建分布式功能系统所需的工时，缩短开发所需的时间，同时有助于实现集成系统的高水平可靠性。

　　技术特点

　　在采用多核处理器的分布式功能系统中，每一个具有不同特性或功能的独立子系统被称为一个域。新开发的EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor技术可用于瑞萨的EXREAL Platform™，而且还可以嵌入在客户开发的系统当中。

　　EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor的特点概括如下。

　　（1）EXREAL-ExARIA：操作系统（OS）间通信接口（域互操作）技术有助于实现多个操作系统的集成。

　　使用多核处理器实现分布式功能系统需要同时运行一个以上的操作系统。EXREAL-ExARIA是一种操作系统间的通信接口技术，有助于实现多个操作系统之间的互操作。

　　这种接口技术可以作为一个常用的应用编程接口（API），而不需要对嵌入式操作系统现有的核进行任何更改。它可以嵌入在程序当中，并用于同样类型的操作系统或不同类型的操作系统。因此，即使不进行系统扩展，也不会损失兼容性，还可以缩短开发分布式功能系统所需的时间。

　　（2）EXREAL-ExVisor：操作系统间干扰预防（域分离）技术可防止多个操作系统之间的冲突。

　　当存储器等不同域使用的共用硬件资源发生冲突时，所有子系统的操作都会受到影响。这样的冲突可能降低整个系统的可靠性。EXREAL-ExVisor是一种专门为解决这个问题开发的操作系统间的干扰预防技术。

　　当增加现有系统的功能或集成子系统时，就可能出现冲突，EXREAL-ExVisor可以发现与共用硬件资源有关的冲突，防止对关键OS区域的安全性和可靠性的干扰。它可与硬件互操作，以实现冲突检测、抑制和设备驱动程序。该技术不需要对现有的OS核做任何改变，提供了一种提高整个系统可靠性的简单方法。

　　过去，开发人员需要维护采用不同操作系统的子系统的巨大资源。不过，利用EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor，就可以在开发采用多核处理器的分布式功能系统时，重复利用为单个OS开发的大多数现有软件资源，进而缩短所需的开发时间。

　　瑞萨科技通过构建这种采用SH-4A CPU内核的原型多核处理器系统，证实了EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor在开发采用功能丰富的操作系统和实时操作系统的分布式功能系统方面的有效性。该公司的对比显示，新技术能够将系统开发工时减少30%至40%，而且具备为客户有效降低系统开发成本的潜力。

　　EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor可用于瑞萨的EXREAL Platform™，将帮助开发人员降低构建分布式功能系统的难度，包括从芯片开发阶段到最终系统完成的整个过程。