多核軟件開(kāi)發(fā)套件

Sanjay Bhal 戰略市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理，多核與媒體基礎架構業(yè)務(wù)部

Raj Sivarajan 軟件工程設計經(jīng)理，多核與媒體基礎架構業(yè)務(wù)部

Raghu Nambiath 軟件設計工程師，多核與媒體基礎架構業(yè)務(wù)部

介紹

多核數字信號處理器(DSP) 現已開(kāi)始在不同的細分市場(chǎng)逐漸推廣，包括測量測試、關(guān)鍵任務(wù)、工業(yè)自動(dòng)化、醫療與高端影像設備，以及高性能計算等。隨著(zhù)這些應用的處理需求不斷增長(cháng)，德州儀器(TI) 通過(guò)了新一代可擴展高性能TMS320C66x 多核DSP。C66x 器件建立在TI KeyStone 架構基礎之上，可為多核器件中的每個(gè)內核提供全面的處理功能，是實(shí)現真正多核創(chuàng )新的平臺。TI C66x 高性能DSP 包括采用單、雙、四以及八內核配置提供的引腳兼容及可擴展器件。

德州儀器(TI) 對多核DSP 編程模型思路非常全面，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一系列能夠在TI 多核DSP 平臺上實(shí)現快速開(kāi)發(fā)的可擴展工具與軟件。本文主要介紹TI 多核軟件開(kāi)發(fā)套件(MCSDK)，具體內容涵蓋對各種可用軟件套件以及實(shí)用程序及工具鏈的概述，可為編程人員開(kāi)發(fā)Linux 等高級操作系統以及實(shí)時(shí)操作系統SYS/BIOS 助一臂之力。

MCSDK 的優(yōu)勢

TI MCSDK 旨在提供一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，通過(guò)TI 高性能多核DSP 平臺實(shí)現快速開(kāi)發(fā)，加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。MCSDK 實(shí)現這一目標的方法包括：

·為客戶(hù)提供經(jīng)測試的良好集成型通用軟件層，客戶(hù)無(wú)須從頭開(kāi)發(fā)通用層。例如，TI MCSDK 為配置和控制各種片上外設及加速器集成并測試了各種驅動(dòng)器?？蛻?hù)可使用驅動(dòng)器接口加強片上輸入輸出(I/O) 機制以及加速功能。由于該軟件是專(zhuān)為器件優(yōu)化的，因此使用MCSDK 的客戶(hù)可從理想的性能優(yōu)勢中獲益;

·集成SYS/BIOS 實(shí)時(shí)操作系統及Linux 高級操作系統支持;

·為簡(jiǎn)化編程以及在TI 可擴展多核DSP 平臺上實(shí)現未來(lái)可移植性提供定義完善的應用編程接口。例如，用于內部核心通信的API 可在不進(jìn)行任何代碼修改的情況下，擴展支持TI 多核DSP 的雙、四或八內核版本。此外，相同API 還可用于使用Serial RapidIO® 等行業(yè)標準IO 實(shí)現器件間的通信;

·建立示例文檔，可幫助編程人員開(kāi)發(fā)其應用。這些示例將為在多核上運行RTOS 和在多核上同時(shí)運行RTOS 與HLOS 提供有力幫助。此外，這些示例還將展示各種應用情況，不但可幫助客戶(hù)開(kāi)發(fā)新應用，而且還可提供一個(gè)從單內核系統到多核系統或從多核系統到單內核系統移植的路徑;

·與Code Composer StudioTM 等TI 工具以及TI 第三方工具生態(tài)系統集成。

下圖(圖1)是上述MCSDK 及各種組件的概覽圖。

圖1. TI MCSDK 組件

TI MCSDK 實(shí)際上由兩個(gè)軟件生態(tài)系統構成。第一個(gè)生態(tài)系統基于Linux，第二個(gè)基于SYS/BIOS。兩個(gè)都包含可幫助客戶(hù)便捷啟動(dòng)開(kāi)發(fā)的所有功能性軟件。每個(gè)生態(tài)系統都包含用于多核器件編程的各種機制(比如處理器間通信)，在相同器件的不同內核上既可獨立使用，也可組合使用。以下章節將總體介紹每個(gè)MCSDK 組件。

Linux MCSDK

Linux 多核軟件開(kāi)發(fā)套件(MCSDK) 為支持運行在TI C66x 系列高性能多核DSP 上的Linux 生態(tài)系統奠定了堅實(shí)基礎。該套件包含可隨時(shí)投入使用的Linux 內核、驅動(dòng)器、樣片應用以及經(jīng)驗證的工具，可充分滿(mǎn)足客戶(hù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求。Linux MCSDK 以開(kāi)源發(fā)行版形式在www.linux-c6x.org上提供，包含預構建二進(jìn)制程序，可隨時(shí)通過(guò)在參考平臺上運行來(lái)演示TI 高性能多核DSP 的功能。

總體而言，支持C66x 多核DSP 的Linux 是C66x 多核客戶(hù)、獨立開(kāi)發(fā)者以及廠(chǎng)商協(xié)作社區推動(dòng)的結果，可幫助參與和強化總體開(kāi)發(fā)生態(tài)系統。目前已有多個(gè)參與方參與內核與工具鏈的開(kāi)發(fā)和上游對接。具體包括GCC 工具鏈的CodeSourcery(現在是Mentor EmbeddedTM 的一部分)以及內核社區知名的Linux 開(kāi)發(fā)商等。

生態(tài)系統組件

對Linux 生態(tài)系統的支持預計將是各種更豐富高性能應用的關(guān)鍵使能技術(shù)，可幫助客戶(hù)輕松推出基于TI C66x 多核DSP 的平臺?？偟膩?lái)說(shuō)，該基礎架構可通過(guò)增添市場(chǎng)導向型應用來(lái)幫助客戶(hù)降低開(kāi)發(fā)成本，集中精力提升價(jià)值定位。

Linux MCSDK 采用uClinux 類(lèi)內核，因其較小的占位面積非常適合多核DSP 的開(kāi)發(fā)。另外，Linux MCSDK 還包含支持訪(fǎng)問(wèn)DSP 內部所有外設的器件驅動(dòng)器，這些外設將隨實(shí)際DSP 的不同而不同。圖2 是支持KeyStone 器件的外設與驅動(dòng)器。

圖2. Linux MCSDK 的軟件生態(tài)系統組件

進(jìn)程間通信

多核架構的主要編程要求之一就是能夠在各種內核之間進(jìn)行高效通信。TI Linux MCSDK 支持在運行SYS/BIOS 的核心之間，以及其它Linux 內核之間的通信，從而可為滿(mǎn)足各種潛在產(chǎn)品需求提供高度的靈活性。

內核間的IPC

TI Linux MCSDK 通過(guò)SYS/Link 模塊提供進(jìn)程間通信(IPC) 驅動(dòng)器，以在運行Linux 高級操作系統(HLOS) 的兩個(gè)內核以及運行SYS/BIOS 實(shí)時(shí)操作系統(RTOS) 的多個(gè)內核之間實(shí)現通信。在預期的使用情況下，應在信號處理應用在BIOS 內核上執行的同時(shí)控制運行在Linux 內核上的代碼。該軟件架構將幫助運行Linux 的主機內核把信號處理分配給多個(gè)內核的同時(shí)，順暢地繼續執行其它任務(wù)。SYS/Link IPC 模塊可為在多個(gè)內核中發(fā)送和接收不同字長(cháng)消息提供MessageQ 支持。

如圖3 所示，Linux MCSDK 還能使用一種支持IO 虛擬的標準化Linux 框架virtIO 在單一DSP 內實(shí)現在多個(gè)內核中運行的多個(gè)Linux 實(shí)例。