原创 多核？单核？别急于决定

作者：王小庆 EDN China技术编辑  发表时间：2007-01-10

“双核电脑，双倍动力”——似乎现在市面上已经充满了这样的广告语，好像自己不谈论双核或多核技术就显得非常落伍。真是这样的吗？

　　对于嵌入式系统来说，采用多核还是单核，并不能直接说明产品技术水平的高低，而是要以应用方向为前提。一般来说，密集型重复式计算会使用多核技术，这些场合的计算量属于超级水平，但是计算的方式比较相似，比如电信交换传输或者金融服务信息处理。我们可以称这些为“对称式”应用，系统中的每个核单元结构和性能是相同的，仿佛是“克隆兄弟”一般。它们往往是形成一个矩阵（最小的是1乘2结构），很繁忙但是很重复地完成相似的指令。在这些应用中，采用多核技术十分有利于系统的可扩展性，用户能够依据业务密度、规模和速度的需要，适当地增加或者裁减处理器核的数量，反正这些核“长”的全都一样。

　　然而很多电信或者金融领域以外的系统开发厂商往往面临这样的问题：他们可能要在保证软件、内容和硬件安全的条件下还要确保系统的计算性能；或者是在系统中希望同时突出以太网功能和U 
SB连接；又或者他们想使一个媒体网关无所不包而又绝无缺陷……这些问题表面上各不相同，但我们还是能找到其中的一个共同点 ：他们都是“非对称式”应用系统开发者。之所以这样称呼他们，是因为他们的系统并不执行相似的重复性计算，而是要在差异很大的不同方面同时达到最佳性能。在这样的需求压力下，“非对称式”应用厂商自然而然地也会想到采用多核结构，因为他们觉得一个处理器内核好像很难达到各方面的要求。

　　在这里我想劝告“非对称式”系统开发商，先不要着急一口咬定你就是多核技术的采纳者了。因为多核系统的优势其实在于联合性重复式计算，每个用到系统中的单元内核都能发挥出最大的性能。而如果采用多核结构解决“非对称式”应用，让那些能力相等的“克隆”内核做风格迥然的事情，那么随之而来的可能就是系统性能的浪费甚至核间任务分配和通信的混乱。其实“非对称式”系统开发商不是没有考虑到这些问题，他们很多采用MCU加CPU的方式建立一个“非对称式”多核系统，但是这样的“鞋子”穿在脚上舒不舒服，恐怕他们自己心里最清楚。

　　当然也有好消息，这要感谢摩尔定律让处理器芯片能够越来越复杂——现在已经有了好多种功能完善的处理器内核，十分适合于“非对称式”系统应用。第一种：多模式型，能够实现安全模式和运行模式的切换，在进行系统业务运算之前，先采取安全模式侦测软硬件与内容方面的安全隐患 ；第二种 ：多总线型，能够在一个处理器内核里用不同的总线掌控不同的主要应用，因为每个总线上都挂有内存，所以不必过多占用处理器的片上cache；第三种：多线程型，能够把处理器分解成更小的虚拟处理单元（VPE），每个单元控制多个线程，而每个线程则可针对“大而全”设备中的某项功能。

　　相信这些新型的处理器内核都可以是“非对称式”系统应用的理想之选，系统开发商至少不用辛苦地设计那种不伦不类的“非对称式”多核系统了。在这里我又要强调一点 ：单核系统并不是比多核系统“矮一头”，在“非对称式”应用前提下，我奉劝厂商们最好先考虑采用单核结构，除了更有可能获得理想的系统性能和使用效率之外，别忘了单核系统的PCB设计还要简单很多呢。

　　最后再说句有点“题外”的话，嵌入式系统开发商其实可以多加关注用户界面（UI）的开发，因为市场中的用户更多在意的是产品设备应用界面的高效性和友好性，现在不会再有那么多人像十年前那样动不动就拿起改锥打开产品外壳仔细清算处理器的个数了。