1、嵌入式系统设计：硬件与软件的交互

嵌入式系统设计：硬件与软件的交互

1. 引言

现代片上系统（SoC）设计呈现出集成多个处理器核心的明显趋势。当前的嵌入式应用正从单处理器系统向需要多处理系统的密集数据通信方向迁移。这些应用对性能的要求促使在单个芯片中采用多处理器架构（MPSoC），并配备复杂的通信基础设施，如分层总线或片上网络（NoC）。此外，为满足严格的性能和设计成本约束，异构核心得到了广泛应用。据《嵌入式系统设计杂志》的调查显示，超过50%的多处理器架构是异构的，集成了不同类型的处理器。

多处理器架构主要有共享内存和消息传递两种组织方式。共享内存组织通常假设一个多任务应用被组织为单个软件栈，硬件架构由多个相同的处理器（CPU）组成，即同质对称多处理（SMP）架构，不同CPU之间通过全局共享内存进行通信。消息传递组织在大多数情况下假设存在多个软件栈，这些软件栈可以运行在SMP架构或非相同的处理子系统上，这些子系统可能包括不同的CPU和/或不同的I/O系统，以及特定的本地内存架构，不同子系统之间通常通过消息传递进行通信。异构MPSoC通常结合了这两种模型，并在单个芯片中集成了大量的处理器。

如今，多媒体和电信应用，如MPEG 2/4、H.263/4、CDMA 2000、WCDMA和MP3，包含了需要不同类型处理单元（如用于复杂计算的数字信号处理器（DSP）、用于控制功能的微控制器等）和不同通信方案（如快速链接、非标准内存组织和访问）的异构功能。为实现所需的计算和通信性能，具有特定通信组件的异构MPSoC架构似乎是一个有前途的解决方案。异构MPSoC包括不同类型的处理器（如DSP、微控制器、特定应用指令集处理器（ASIP）等）和不同的通信方案，这种类型的异构架构提供了高度并发的计算和灵活的可编程性。

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