對稱(chēng)多處理 (SMP) 的應用優(yōu)勢

何謂 SMP?我們?yōu)槭裁葱枰?

　　對稱(chēng)多處理 (SMP) 廣泛應用于 PC 領(lǐng)域，能夠顯著(zhù)提升臺式計算機的性能。SMP 能使單芯片上多個(gè)相同的處理子系統運行相同的指令集，而且都對存儲器、I/O 和外部中斷具有同等的訪(fǎng)問(wèn)權限。操作系統 (OS) 的單份拷貝就能控制所有內核，使任何處理器都能運行所有的線(xiàn)程，而無(wú)需考慮內核、應用或中斷服務(wù)的區分。

圖 1：多重因素推動(dòng)移動(dòng)設備對 SMP 的需求不斷增長(cháng)SMP 將推動(dòng)移動(dòng)應用和設備不斷發(fā)展進(jìn)步，而這正是目前單核解決方案所無(wú)法實(shí)現的。SMP 能激活執行任務(wù)所需的某個(gè)特定內核或多個(gè)內核，從而使 OEM 廠(chǎng)商能夠實(shí)現高度可擴展的性能與電源，充分滿(mǎn)足當今業(yè)界最流行的應用以及未來(lái)潛在的創(chuàng )新應用。無(wú)障礙 Web 瀏覽等大量新型應用對移動(dòng)設備提出了更高的峰值計算性能要求。目前的單核解決方案無(wú)法滿(mǎn)足這一需求，只有 SMP 才能在移動(dòng)設備的空間尺寸及電源限制條件下實(shí)現上述性能需求。我們固然可通過(guò)增加單核解決方案的尺寸來(lái)滿(mǎn)足性能需求，但若增加功耗則對移動(dòng)設備來(lái)說(shuō)是不可接受的。SMP 正是滿(mǎn)足此類(lèi)需求的唯一架構技術(shù)?？梢灶A見(jiàn)，高級移動(dòng)應用將像現在的 PC 應用一樣復雜，而 PC 領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的線(xiàn)程技術(shù)也將有望移植到移動(dòng)手持終端上。推動(dòng) PC 處理器不斷發(fā)展的挑戰(例如單內核芯片性能略有提高就需要大幅加大硅芯片技術(shù)的復雜性)也同樣推動(dòng)移動(dòng)手持終端轉向多內核架構。此外，在較大型的單內核解決方案上實(shí)現更高性能會(huì )使成本和復雜性直線(xiàn)上升，從而因更復雜的設計和驗證過(guò)程最終導致產(chǎn)品上市時(shí)間拖延。PC 市場(chǎng)是促進(jìn) SMP 技術(shù)推廣的催化劑，目前許多 PC 都內置了雙核乃至四核處理器。ARM Ltd. 一直積極推動(dòng) SMP 技術(shù)向手持終端市場(chǎng)發(fā)展，并推出了 Cortex™-A9 MPCore 架構。為了支持最新系列的 SMP 內核，諸如 Linux 和 Symbian 等操作系統紛紛增加了對 SMP 的支持。SMP 將為采用一至四核乃至更多內核的產(chǎn)品提供高度可擴展的產(chǎn)品發(fā)展規劃，滿(mǎn)足未來(lái)需求。SMP 高度可擴展的發(fā)展規劃可全面滿(mǎn)足從低到高各級設備的需求，幫助開(kāi)發(fā)人員充分利用現有的軟件投資，確保推出的產(chǎn)品能夠迎合不同市場(chǎng)對各種性能級別的需求。移動(dòng)局限性

　　要想獲得成功，SMP 就必須克服眾多移動(dòng)設備自身存在的局限問(wèn)題，而尺寸、成本以及功耗屬于最顯而易見(jiàn)的問(wèn)題。消費者期望獲得可方便地裝入口袋或錢(qián)包中的超小型移動(dòng)設備，而且一次充電就能全天無(wú)憂(yōu)。此外，移動(dòng)設備的成本也是市場(chǎng)必須考慮的問(wèn)題。SMP 可全面解決上述移動(dòng)技術(shù)面臨的局限問(wèn)題，確保設備滿(mǎn)足消費者的要求。SMP 將幫助高級應用提高運行效率，不過(guò)我們也必須注意，增加的內核不能在功耗方面造成消極影響。在 SMP 設備中采用新技術(shù)必須確保功耗不超過(guò)單內核的水平。隨著(zhù)移動(dòng)手持終端開(kāi)始支持過(guò)去只有 PC 才具備的 Web 瀏覽、多媒體和 WLAN 連接等功能，以及語(yǔ)音和藍牙等標準移動(dòng)功能，用戶(hù)對性能的需求越來(lái)越高。不過(guò)，在移動(dòng)環(huán)境中，提升性能不僅必須確保高效性，而且還必須根據實(shí)際需求滿(mǎn)足相應的功耗要求。只有根據不同的使用情況優(yōu)化功耗和性能，才能最大限度地延長(cháng)電池工作時(shí)間并實(shí)現最高性能。SMP 使智能電話(huà)能夠集成 PC 以及傳統電話(huà)的功能，讓單部移動(dòng)設備滿(mǎn)足用戶(hù)對功耗與性能的需求。ARM 目前在移動(dòng)設備市場(chǎng)上占據主導地位，因而我們既需要支持傳統代碼，又需要支持功能豐富的工具。展望未來(lái)，SMP 將必須確保支持可實(shí)現正常工作的傳統代碼，同時(shí)還要節約功耗，提高性能。我們必須解決的最后一個(gè)移動(dòng)局限問(wèn)題，就是在盡可能減小芯片尺寸的同時(shí)提供足夠大的存儲器高速緩存，以確保多內核工作不會(huì )出現死機問(wèn)題。如果單內內核設備需要的高速緩存量為 N，那么多內核設備保持良好性能所需的緩存量就應為 4*N。此外，我們還要考慮數據一致性和系統存儲器一致性等其他存儲器設計問(wèn)題，才能確保所有處理器都能在準確時(shí)間存取當時(shí)的數據。ARM Cortex-A9 MPCore

圖 2：ARM® Cortex™-A9 MPCore™為移動(dòng)設備實(shí)現可擴展的功率與性能為了滿(mǎn)足移動(dòng)手持設備市場(chǎng)對可擴展功率與性能的需求，ARM 推出了 Cortex-A9 MPCore 架構。該架構與 ARM Cortex-A8 相比，可將處理效率提高 20% (IPC)，從而幫助設計人員以更低的頻率完成更多的工作。Cortex-A9 MPCore 可在一個(gè)群集中支持多達 4 個(gè)內核，能夠為客戶(hù)設計產(chǎn)品、滿(mǎn)足特定需求提供高度的靈活性。Cortex-A9 MPCore 包含豐富的特性，如：高效超標量管線(xiàn)能夠以低功耗實(shí)現優(yōu)異的峰值性能;