對稱多處理 (SMP) 的應用優(yōu)勢

何謂 SMP?我們?yōu)槭裁葱枰?

　　對稱多處理 (SMP) 廣泛應用于 PC 領域，能夠顯著提升臺式計算機的性能。SMP 能使單芯片上多個相同的處理子系統(tǒng)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問權限。操作系統(tǒng) (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程，而無需考慮內核、應用或中斷服務的區(qū)分。

圖 1：多重因素推動移動設備對 SMP 的需求不斷增長SMP 將推動移動應用和設備不斷發(fā)展進步，而這正是目前單核解決方案所無法實現(xiàn)的。SMP 能激活執(zhí)行任務所需的某個特定內核或多個內核，從而使 OEM 廠商能夠實現(xiàn)高度可擴展的性能與電源，充分滿足當今業(yè)界最流行的應用以及未來潛在的創(chuàng)新應用。無障礙 Web 瀏覽等大量新型應用對移動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法滿足這一需求，只有 SMP 才能在移動設備的空間尺寸及電源限制條件下實現(xiàn)上述性能需求。我們固然可通過增加單核解決方案的尺寸來滿足性能需求，但若增加功耗則對移動設備來說是不可接受的。SMP 正是滿足此類需求的唯一架構技術?？梢灶A見，高級移動應用將像現(xiàn)在的 PC 應用一樣復雜，而 PC 領域開發(fā)的線程技術也將有望移植到移動手持終端上。推動 PC 處理器不斷發(fā)展的挑戰(zhàn)(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的復雜性)也同樣推動移動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現(xiàn)更高性能會使成本和復雜性直線上升，從而因更復雜的設計和驗證過程最終導致產品上市時間拖延。PC 市場是促進 SMP 技術推廣的催化劑，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 SMP 技術向手持終端市場發(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(tǒng)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品提供高度可擴展的產品發(fā)展規(guī)劃，滿足未來需求。SMP 高度可擴展的發(fā)展規(guī)劃可全面滿足從低到高各級設備的需求，幫助開發(fā)人員充分利用現(xiàn)有的軟件投資，確保推出的產品能夠迎合不同市場對各種性能級別的需求。移動局限性

　　要想獲得成功，SMP 就必須克服眾多移動設備自身存在的局限問題，而尺寸、成本以及功耗屬于最顯而易見的問題。消費者期望獲得可方便地裝入口袋或錢包中的超小型移動設備，而且一次充電就能全天無憂。此外，移動設備的成本也是市場必須考慮的問題。SMP 可全面解決上述移動技術面臨的局限問題，確保設備滿足消費者的要求。SMP 將幫助高級應用提高運行效率，不過我們也必須注意，增加的內核不能在功耗方面造成消極影響。在 SMP 設備中采用新技術必須確保功耗不超過單內核的水平。隨著移動手持終端開始支持過去只有 PC 才具備的 Web 瀏覽、多媒體和 WLAN 連接等功能，以及語音和藍牙等標準移動功能，用戶對性能的需求越來越高。不過，在移動環(huán)境中，提升性能不僅必須確保高效性，而且還必須根據(jù)實際需求滿足相應的功耗要求。只有根據(jù)不同的使用情況優(yōu)化功耗和性能，才能最大限度地延長電池工作時間并實現(xiàn)最高性能。SMP 使智能電話能夠集成 PC 以及傳統(tǒng)電話的功能，讓單部移動設備滿足用戶對功耗與性能的需求。ARM 目前在移動設備市場上占據(jù)主導地位，因而我們既需要支持傳統(tǒng)代碼，又需要支持功能豐富的工具。展望未來，SMP 將必須確保支持可實現(xiàn)正常工作的傳統(tǒng)代碼，同時還要節(jié)約功耗，提高性能。我們必須解決的最后一個移動局限問題，就是在盡可能減小芯片尺寸的同時提供足夠大的存儲器高速緩存，以確保多內核工作不會出現(xiàn)死機問題。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(shù)據(jù)一致性和系統(tǒng)存儲器一致性等其他存儲器設計問題，才能確保所有處理器都能在準確時間存取當時的數(shù)據(jù)。ARM Cortex-A9 MPCore

圖 2：ARM® Cortex™-A9 MPCore™為移動設備實現(xiàn)可擴展的功率與性能為了滿足移動手持設備市場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 可在一個群集中支持多達 4 個內核，能夠為客戶設計產品、滿足特定需求提供高度的靈活性。Cortex-A9 MPCore 包含豐富的特性，如：高效超標量管線能夠以低功耗實現(xiàn)優(yōu)異的峰值性能;