車載環境趨向于多核化和虛擬化
無論是新型的駕駛輔助系統,還是數字式儀表、頂部娛樂設備等,都對車載計算能力要求很高。目前現有的車載CPU過于簡單,不能滿足日益高端的任務要求。因此,現在是更強大的處理器發揮作用的時代了。
與此同時,日益增長的硬件元件數量與汽車工業所希望的輕便和節能產生了矛盾。因此,高性能的多核處理器在汽車工業中越來越受歡迎。然而,為了能使多核處理器的潛能充分發揮,它們必須要與專用軟件相匹配。在這方面一個已經被證明的成功例子就是虛擬化技術。
計算機中的多核處理系統
汽車制造者正在不斷尋找一種可以降低體積、重量和復雜度的車載硬件系統,并且與此同時,這些系統需要提供越來越多的數字化功能。如何將這兩方面的發展趨勢結合起來,業已成為當今汽車業最緊迫的挑戰之一。
目前,最合適解決上述方案的思路也許存在于數據處理和消費類電子領域。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合起來。
車載環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(內核)的芯片組成。最常見的多核處理器系統包括兩個或者四個內核,因為這樣的架構可以利用同一個存儲空間和外部設備(就像基于硬件的圖像加速架構一樣)。
由于單核處理器的性能已經達到它們的物理極限,因此多核處理器便應運而生。“增加一個系統性能的唯一方法不是最大化其單核的計算能力,而是在引入多個獨立內核的前提下增加整體的處理能力。” (Robert Hilbrich )
在消費類電子領域,多核處理器系統隨處可見。越來越多的系統要求大量的計算能力,這些應用包括,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雜應用等。正因為此,多核處理器的發展在這些年受到了空前的關注。如今,幾乎所有的平板電腦和智能手機的架構都是基于多核處理器設計的。
車載多核技術
由于終端消費者現在已經越來越熟悉消費類電子中的應用程序,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、數字式儀表、頂部娛樂設備都需要基于非常強大的處理器架構來開發。
車載平臺的發展趨勢是應用集成了多核處理器的系統芯片(SoC)方案。這種趨勢在未來可能會更加明顯。現在,強大的計算能力,加上不斷增加的專用車載系統的開發,使得汽車應用領域有了新的發展方向。對于未來汽車來說,對現有架構系統徹底變革的時代即將來臨。
因此,在汽車電子中應用多核處理器是發展的必然趨勢。當然,在硬件層面的變革也需要軟件方面的同步發展。為了能讓多核處理器架構在未來的車載系統中工作得更加有效,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)。如果某些應用是關系到安全的關鍵功能,那么這些應用應該比其他非安全功能具有更高的優先級,在確保這些應用程序工作的情況下,其他應用才能運行。
多界面操作系統的支持和集成:由于不同的應用在不同的操作系統中才能發揮最大的性能(例如,關鍵安全功能基于AUTOSAR系統;車載娛樂功能基于GenIVI Linux系統;用戶應用程序基于Android系統等)。這些多核系統需要同時運行不同的操作系統。因此,車載系統最主要的考慮在于靈活性,以及運行不同操作系統的能力。
有效利用系統芯片資源:不同的功能通常通過同一個專用系統資源來實現。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,有效的系統資源共享也需要軟件設計來配合。
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