arm处理器上多线程如何优化加速

嵌入式多核处理器。

嵌入式多核处理器已经在嵌入式设备领域得到广泛运用，但嵌人式系统软件开发技术还停留在传统单核模式，并没有充分发挥多核处理器的性能。程序并行化优化目前在PC平台上有一定运用，但在嵌入式平台上还很少，另外，嵌入式多核处理器与PC平台多核处理器有很大不同，因此不能直接将PC平台的并行化优化方法应用到嵌人式平台。本文分别从任务并行和缓存优化两方面进行并行化优化的研究，探索在嵌人式多核处理器上对程序进行并行化优化的方法。

先说结论：大小核挺好，调度是大小核的衍生，用不好会有问题，但它是免费的，不好可以不用。 看了 @北极 的答案，写的挺好，但是缺乏一点数据支撑。而 @winnie Shao 说的也对，只不过拿好几家用Big.Little来说明它好有点牵强。 为什么在网上找不到Big.Little的具体功耗数据呢？因为选用不同的核，用不同的工艺，使用不同的signoff条件，设计不同的电源/电压/频率域，运行不同的大小核切换软件（HMP/EAS），使用不同的功耗模型，跑不同的场景，得到的功耗曲线都是不一样的，没法一概而论。而这些东西，在流片以前是没法给出答案的，就算用了仿真环境，也没法跑复杂的场景，得到准确的答案。 另一方面，如很多人所述，对于安卓手机，大家都做8核，那么你的4核就算调度的再好，你也卖不上8核的价。市场上的安卓手机芯片就那么几个玩家，高通可以自己玩，其他的三星，MTK，海思，展讯，LG，联芯，RDA，中兴，ASR，松果，哪家的市场和管理敢扔开ARM的建议直接自己干？大小核再不好，它在市场和技术上都是经过考验的，谁敢在仿真都没法证明它不好的情况下去掉它直接流片？做产品不是拍脑袋，就算技术上不需要，那市场呢？谁敢保证做出来OEM都同意你的观点？就算OEM都同意，顾客会有什么反应？这难道是一个普通的手机芯片公司能定的事情？除了苹果恐怕没人敢这么说，这个相信大家都明白。 当然，还有一个例外，就是有低端和超低端手机芯片的，比如MTK，展讯，联芯和RDA等，为了面积成本考虑，根本就不会有很多电源/电压/频率域，由于芯片本身就小，用不到8核，功耗也低，不存在降功耗的需求，这时可以只用单一配置。 再补充一句题外话，ARM自己测出来的场景，最多用到6核，大小核是ARM提的，8核也是ARM提的，但10核确实不是ARM提的，并且ARM的调度软件都不支持10核，需要用户自己改。 而要看Big.Little的功耗到底好在哪，我们需要做一堆假设和简化。假设使用A73MP4/A53MP4，在TSMC16FF+节点，分别跑在2.3Ghz和1.5Ghz（具体Signoff条件我就不写了），无极调频。此时软件，模型和场景先省略，单看独自跑的时候需要多少电(基于Dhrystone)： A73@2.3G/0.8V需要500mW动态功耗(220mW/Ghz/core)和110mW的静态功耗（MP4,2MB L2C） A53@1.5G/0.8V需要100mW动态功耗(63mW/Ghz/core)和7mW的静态功耗（MP4,1MB L2C） （这两组数据来自ARM） 以上是单个核在全速跑的时候的数据，非常明显，A73需要610mW，而A53只需要107毫瓦，6倍。 而他们的性能呢？A73的SPEC2KINT是835/Ghz，A53是500/Ghz。乘上频率，分别是1920和750. 一个任务运行在A53运行，时间比A73多花2.5倍，能量可以少6倍，能效比是3.1/7. 那如果这个任务在低频 的A73运行呢？假设是1.5G，功率是440mW，性能1252，能效比2.8/7。 不过，降低A73的频率可以使用更低的0.72V，功耗可以再降20%，能效应该是3.4/7. 再假设A53也降频，到500Mhz，和2.3Ghz的A73比，能效就变成了3.1/7.5. 基于以上功耗数据，我们可以很明显看到，A53的能效一直是在A73的2倍以上。不考虑运行时间只考虑能效，所有的任务当然都是给A53比较好。但同时，由于很多程序都是单线程的，为了用户体验，还是要放到A73上提高速度。在图形处理上,如果使用了OpenGL ES,单核CPU性能更重要,会直接成为GPU性能的瓶颈,到最新的 Vulkan才缓解。这两点放在一起，推动了大小核的产生，虽然电源设计更困难,调度程序更复杂，IP需要买的更多。此外，如果把以上的功耗条件改掉，比如A53跑到极高的频率（意味着用极高电压和漏电极高的物理库，导致漏电成数倍上升），有可能会造成小核的能效低于大核，那又是另外的情况了，并不能说明就该取消小核。 @北极 还提到,手机上非跑分情况下的用电大户不是 cpu,而跑分时调度又没有必要。这话没错,但是也不全对。平时的耗电大户是屏幕,玩游戏是 GPU,可是除此之外,所谓的待机功耗大部分都在 CPU和总线的静态功耗。DDR此时大多是关的,基带也是休眠的。如果我拿 一个A73来做待机核,他的漏电是 A53的十五倍。这样的芯片到了 OEM会被骂死。这一点,你就是找神仙也没法帮你优化。再说Vulkan,它使用了CPU多线程,使得以前只能在一个CPU大核跑的GPU驱动可以分散在多核小核。这时候谁用的电更少?调度软件会帮你决定,而单一大核就没有这个能力。 有人说那我功耗控制做的更精细些,然后去掉小核。不是不行,但是这需要额外面积和更复杂的软件,而且上面也说了,做不到小核那样低的漏电。还有，同样的优化也可以用在小核。并且,从A73下一代开始,arm可以把调度的单位做到单个核,而不是之前的一个簇。一个到八个核芯片公司完全可以定义八级大小,也可以独立的改频率,不存在四核八核十核十二核的概念了。 还有,都是大核难道就不需要切换和合并吗?也需要,只不过不一定在两个簇内,可能不需要通过总线。而 A73下一代就把这个改进了。 还有人提到了切换的代价，其实切换只是大小核的附带功能,而这个代价会越来越小。我就不上数据了。 总之,大小核是个好设计,省了功耗,间接省了面积。之前由于做的不够精细,导致多余的核产生,今年出的新设计就会改掉了。

是这样的，你用FPGA可以实现处理器，也可以实现一些复杂的算法，如FFT，FIR等。如果用FPGA实现了处理器，那么处理器可以裸奔（不加嵌入式 *** 作系统），也可以加入嵌入式 *** 作系统（如uC/OS-II，uClinux）。

FPGA的重点不在 *** 作系统，但作为一个从事电子设计的人，嵌入式 *** 作系统是必须掌握的。通常 *** 作系统在ARM应用的最为广泛，在单片机、DSP、FPGA中也有应用，但较少。

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