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對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)來(lái)說(shuō)，今年算是比較艱難的一年。數(shù)以百萬(wàn)輛的汽車交付延遲，數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的iPhone 延遲出貨，在這場(chǎng)芯片短缺的危機(jī)中，消費(fèi)者們一遍遍地猜想著芯片去哪兒了，一次次地被教育著芯片的重要性。
?然而，圍繞供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)的噪聲掩蓋了芯片市場(chǎng)中的另一個(gè)重大問(wèn)題。盡管全球各個(gè)主要大國(guó)都在投入時(shí)間和金錢來(lái)解決芯片供需失衡的問(wèn)題，但是，多核芯片架構(gòu)編程的復(fù)雜性日益凸顯，而且實(shí)實(shí)在在，它有可能在硬件供應(yīng)之外，對(duì)軟件創(chuàng)新的供應(yīng)產(chǎn)生類似的影響。
芯片的可編程性是當(dāng)下一個(gè)非常重要的話題。隨著我們的設(shè)備變得更加智能和互聯(lián)，新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)如雨后春筍般涌現(xiàn)，而且每個(gè)機(jī)會(huì)都有自己獨(dú)特的需求。具有異構(gòu)編程環(huán)境的不靈活架構(gòu)不再足以滿足不斷變化的創(chuàng)新需求，因此，迫切需要解決新產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)間、成本和回報(bào)之間的平衡問(wèn)題。
但是，現(xiàn)在有這么多可用的多核架構(gòu)，它需要解決哪些具體的可編程性問(wèn)題呢？
1. 上市時(shí)間延長(zhǎng)和開(kāi)發(fā)成本螺旋式上升
設(shè)計(jì)中的第一個(gè)也是最明顯的挑戰(zhàn)是當(dāng)今 SoC 所涉及的絕對(duì)復(fù)雜性?；诋悩?gòu)多核處理器的應(yīng)用需要復(fù)雜的自定義編程和驗(yàn)證，即使是在最成熟和最前沿的設(shè)計(jì)公司也是如此。這反過(guò)來(lái)又會(huì)導(dǎo)致上市時(shí)間的延長(zhǎng)，從而給芯片制造商帶來(lái)財(cái)務(wù)壓力。
由于芯片行業(yè)現(xiàn)在需要滿足和迎合無(wú)數(shù)的利基應(yīng)用，所以，在編程方面沒(méi)辦法做到“一刀切”，這意味著無(wú)法保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員在一個(gè)一致、可重用和熟悉的工作環(huán)境中工作。
2. 不靈活的架構(gòu)需要您從頭開(kāi)始
也許更加令人沮喪的是，一旦完成了耗時(shí)的編程過(guò)程，最終產(chǎn)品不一定是“面向未來(lái)的”。隨著設(shè)備的演進(jìn)以及變得更加智能化，對(duì)設(shè)備的要求也會(huì)更加精確和明確，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也需要相應(yīng)地改變。突然之間，您會(huì)發(fā)現(xiàn)，自己花費(fèi)了幾個(gè)月定制開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)并無(wú)法轉(zhuǎn)化為 SoC 架構(gòu)的新版本。
由于產(chǎn)品的物理組成有如此多的變量，并且需要最大限度地提高驅(qū)動(dòng)它的處理器的性能，即使是很小的更新也可能需要從頭開(kāi)始重新設(shè)計(jì)。
3. 處理器“家族”的限制
盡管如此，人們?nèi)匀淮嬖谝环N誤解，即留在特定的處理器系列中將帶來(lái)重用優(yōu)勢(shì)，相反地，由于指令集不同，不同處理器系列之間的切換極其困難。Arm 處理器為您提供了靈活性和改變空間，對(duì)吧？
事實(shí)上，這個(gè)理解是錯(cuò)誤的。即使在同一個(gè)處理器家族內(nèi)，每個(gè) SoC 也都是各不相同的；沒(méi)有一個(gè)可供工程師始終使用的真正跨異構(gòu)平臺(tái)的同構(gòu)編程模型。鑒于物聯(lián)網(wǎng)和用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備的定制處理器的特定需求，業(yè)界為著不同的目的部署了不同的工具集和技術(shù)。
在一個(gè)通用參考框架中自由地交換架構(gòu)和概念，是一個(gè)非常罕見(jiàn)的事情——不僅將程序歸因于內(nèi)核并在內(nèi)核之間進(jìn)行跨核心的平衡極其困難，而且，即使是執(zhí)行此操作的接口也通常是很復(fù)雜且無(wú)法訪問(wèn)的。
因此，簡(jiǎn)而言之：基于多核處理器的復(fù)雜 SoC 還需要數(shù)年時(shí)間才能進(jìn)入市場(chǎng)，而且一旦上市后就很難修改，甚至無(wú)法修改，并且缺乏可及性和適應(yīng)性，甚至無(wú)法進(jìn)行修改。所有這些都使得最終用戶更難以將他們的產(chǎn)品塑造成他們的預(yù)期愿景。
創(chuàng)作過(guò)程
是時(shí)候從這些問(wèn)題中后退一步，去看一看更大的圖景了。我們沒(méi)有足夠的時(shí)間或金錢投入在旨在實(shí)現(xiàn)可永久升級(jí)和變更的長(zhǎng)期項(xiàng)目中，我們需要轉(zhuǎn)向更靈活、可及性更強(qiáng)的開(kāi)發(fā)模式。
歸根結(jié)底，我們?cè)谶@里討論的是需要一個(gè)新的設(shè)計(jì)環(huán)境，它可以作為不同產(chǎn)品之間真正通用的參考框架。它需要能夠配置不同類型的處理類型——無(wú)論是通用、數(shù)字信號(hào)處理 (DSP)、人工智能 (AI) 還是輸入/輸出 (IO)——使用相同的工具和相同的語(yǔ)言，并具有穩(wěn)健可靠的功能執(zhí)行特征。
鑒于上述新市場(chǎng)的復(fù)雜性和特殊性，像 FreeRTOS 這樣的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)滿足了很多這些要求。熟悉度和靈活性是工程師武器庫(kù)中的強(qiáng)大武器，像 FreeRTOS 這樣的操作系統(tǒng)旨在使這種靈活性盡可能地易于使用和理解。但是，這里的一個(gè)關(guān)鍵缺失部分是如何能夠?qū)⑦@樣的系統(tǒng)應(yīng)用于多核架構(gòu)。
為了最大限度地提高其通用性和可及性，該環(huán)境需要建立在一眾更加靈活的硬件平臺(tái)之上，允許工程師自行決定使用不同的處理類型。如果工程師可以根據(jù)他們的需要構(gòu)建架構(gòu)，而無(wú)需不斷學(xué)習(xí)新的語(yǔ)言、架構(gòu)或工具，這可以幫助他們構(gòu)建一個(gè)可以開(kāi)發(fā)的解決方案，與市場(chǎng)一起適應(yīng)和成長(zhǎng)，那么，多核芯片編程就不是一項(xiàng)難以實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)。
前進(jìn)的道路
像 FreeRTOS 操作系統(tǒng)這樣，不僅高級(jí)抽象，而且結(jié)合了對(duì)真正具有適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可預(yù)測(cè)性的計(jì)算平臺(tái)的完全控制，將解決我們所看到的芯片行業(yè)固有的障礙。它允許工程師在不進(jìn)行整體架構(gòu)重建的情況下可靠地重新配置的硬件，以及使用基于現(xiàn)有編程技術(shù)的編程環(huán)境，將極大地提高未來(lái)平臺(tái)的可擴(kuò)展性和靈活性。
解決這些障礙為電子工程師提供了環(huán)境和時(shí)間來(lái)專注于他們的工藝的創(chuàng)造性應(yīng)用，旨在沒(méi)有架構(gòu)或編程限制的情況下專門構(gòu)建特定于市場(chǎng)的解決方案。解決方案可以與市場(chǎng)一起成長(zhǎng)和適應(yīng)，而不是以我們行業(yè)不能再依賴的傳統(tǒng)方式被拆除和重新組裝。
無(wú)論是應(yīng)對(duì)智能家居等發(fā)展中市場(chǎng)的挑戰(zhàn)，還是構(gòu)建語(yǔ)音處理等更成熟技術(shù)的更有效實(shí)現(xiàn)，每個(gè)人都能理解的多功能平臺(tái)只會(huì)使工程師受益，進(jìn)而使他們選擇的市場(chǎng)受益。
作者：Mark Lippett
編譯：與非網(wǎng)
