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创业发展公司 (Venture Development Corporation) 与 In-Stat 公司的 高级分析家专访
作者：Cheryl Ajluni
随着越来越多的工程师计划在未来几年采用多核 处理器架构，业界也对嵌入式多核平台这一趋 势给予了极大关注。目前的情况依然如此吗？ 嵌入式软硬件系统在近期的具体“宏观”趋势又如何呢？ 为了解答上述及其它相关问题，最近我专程采访了 Mat t Volckmann 和 Tom Halfhill 先生，请他们二位就嵌入式系统 市场的新兴趋势谈一谈他们个人的看法。通过电子邮件交 流我们谈到了有关各种重要市场趋势的见解，包括多核平 台和 Electronics System Level 工具 (ESL) 的使用，以及功 耗和定制 ASIC 选择。我们讨论的重点如下
问：多核平台仍然是今年的热点吗？ [Matt]：记得上次我们在与英特尔® 嵌入式产品的工作人 员谈论这个话题时，多核技术的普及率还很有限，但是此 类产品在未来项目中推广采用的趋势已经初露端倪。从那 时起，我们就开始对此问题进行了几次最终用户调查，结 果发现人们对多核技术的兴趣和预期采用率有了明显的提 高。最让我们惊讶的不仅仅是当前采用水平的变化，而是 涌现出了越来越多的工程师准备在未来项目中使用多核处 理器。
我们分别于 2007 年年 2 月和 3 月进行的 ESL 调查显示， 12.5% 的受访者（从事硬件、系统、和软件工程等不同工 作性质）都在当前进行的项目上使用了多核技术。最令人 震撼的是，竟有超过 36% 的受访者相信自己会在未来 2 年 内使用某种形式的多核处理技术。显然，与我们 2006 年调 查时低于 15% 的标准进行对照，公众的态度发生了明显的 转变。当然，这些数字也显示了多核技术知名度的提高， 以及多核规划的迅猛增加。但是，它的实际采用率能否与 预期趋势相符还有待进一步观察。
当然，英特尔等公司 在嵌入式市场中对多核远景的大力 宣传（个人计算和企业计算市场中的扩展活动）对提高其 知名度产生了重要影响。但是，这种宣传只是更广阔的多 核技术远景的一部分，其规划蓝图包括支持同类以及异类 内核设计的创意等更多内容。我们从广泛的分析可以看 出，认识到采用各种潜在架构对多核系统的影响是非常重 要的。
英特尔® 奔腾 ® 双核处理器 E2160 经过英特尔® Q35 Express 和英特尔® Q965 Express 芯片组的验证。英特尔® Q35 Express 芯片组平台在空闲和以最大功率运行的状态下均可 显著降低功耗，成为嵌入式应用实现高性能、低散热量的 理想选择。
[Tom]：由于功耗和散热将通过传统的时钟频率扩充继续 限制吞吐率的提升。因此，此时采用多核处理器将是大幅 提升性能的唯一途径。但令人遗憾的是，一些设计师还没 有体会到这一事实，而另一些则抵制这一趋势，因为设计 多核处理器和编写软件对他们而言可谓难上加难。然而， 当单核领域碰壁之后，出于各种原因又不能使用多核处理 器，这些都将导致性能无法实现显著提升。因此，我们可 以说多核才是未来的发展方向。
许多人都没有意识到嵌入式处理器正在引领多核集成的 大步迈进。当电脑微处理器通过在一个芯片上集成 2 枚 或 4 枚处理器内核而夺人耳目时，《微处理器报道 (Microprocessor Report)》已经报道了嵌入式处理器可在一个芯 片上整合成百甚至上千枚内核的消息。这些大规模并行芯 片不仅仅是像英特尔在 2007 年年初所展示的 80 枚内核芯片 原型的实验室试验那样，而是已经投产并即将发运的拥有 数十或数百枚内核的嵌入式处理器。再来反观那些质疑多 核集成趋势的人们，他们显然没有跟上市场发展的步伐。
图 1. 按创业发展公司定义的 ESL 市场划分图。
问：总结 2007 年的“宏观”趋势以及 2008 年的展望 具体如何？业内又进行了哪些工作来尝试并应对这些 趋势？
[Matt]：可以说，在 2007 年，嵌入式系统市场的各项工程 设计领域（如嵌入式软硬件）都发生了很多有趣的变化。 例如，在系统工程设计领域中，为了支持项目团队在更短 的时间内构建更复杂的设备，并且控制开发成本的期望， 一项最重要的因素就是继续关注支持早期软件的开发和验 证/测试。
当然，人们对软件的日益关注并不一定意味着硬件设计在 嵌入式系统工程设计流程中已不太重要。相反，我们有理 由相信，略显复杂的硬件设计和描述方法对于改进软件工 程设计能力来说，起着至关重要的作用。当然，ESL 还有 助于在嵌入式系统开发中实现这一目标。它旨在一个更为 完善的总体系统模式（抽象率更高）下，统一众多类型各 异、内容复杂的软硬件工程设计任务，从而提高设计和验 证效率。
[Tom]：功耗仍然是一个关键问题，并且也是多核集成， 以及满足更高处理效率要求等其它因素的主要推动力。开 发定制 ASIC 的替代选择作为另一项持续的趋势，它对于几 近最大数量的应用而言正变得越来越昂贵。随着 FPGA 价 格的降低，它们将逐渐作为 ASIC 的替代产品被广泛采用。 值得注意的是，ARM 首次专门面向 FPGA 授权了可同步
图 2. 创业发展公司预测虚拟原型制作方法在未来两年内的使 用量增长预测。
化的嵌入式处理器内核。此外，在《微处理器报道》中 我们还看到了全新的选择，如 Atmel 的可定制 Atmel 处理 器 (CAP) 就将门级编程能力与单一芯片上的微控制器功能 结合了起来。嵌入式系统设计师在实现从 ASIC 到 FPGA 之 间还需要更多的选择。
问：什么是 ESL (Electronics System Level) ？它对 业界有何意义？
[Matt]：去年，VDC 对 ESL 进行了深入的研究，希望在主 要 EDA、ESL 和嵌入式软件公司的帮助下为该领域制定出统 一的定义。在定义 ESL 的过程中，我们感到区别 ESL 设计 工具和系统级设计工具非常重要，因为我们认为 ESL 解决 方案在最终支持系统级设计的众多技术中位于中心位置。 我们面临的另一项挑战便是 ESL 工具在实际中可在至少 3 个 级别上进行潜在定义：
- 以更高的抽象水平设计/验证 IC/SoC 硬件。
- IC/SoC 内硬件/软件网元的设计和验证，不受抽象水平 限制。
- 更完善系统的设计/验证，不仅包括 IC/SoC，还有多个 芯片、主板和其它与完整的计算设备、网络或计算环 境相关的系统网元。
根据研究，我们将这些概念的元素结合在一起，创建出 了 ESL 工具的工作定义：一种有助于创建、组装、模拟、测试/验证软件中建模的硬件和系统设计的工具，其抽象水 平高于各种寄存器传输级别 (RTL)，或者采用更加全面的地 址系统级别设计/验证和软件交互方式（请参见图 1）。
无论空间如何定义，ESL 工具的成功最终都将取决于客户是 否采用更加先进的方法。越来越多的迹象显示，ESL 方法的 采用率，以及人们对其的兴趣仍在持续上涨，尤其是在半 导体行业中，由于业内的公司大都希望确保其最新技术能 够获得成功，因而对此更是大加青睐。在这里，ESL 就被视 为一种支持客户成功使用半导体公司物理芯片、IP 及其它 产品的方法。
此外还有证据显示，虚拟系统原型制作和 ESL 市场模拟领 域也呈现出增长态势。这一领域被定义为支持以高抽象水 平建模的硬件/系统设计创建、组装和模拟，并提供足以支 持高效软件开发和调试的模拟速度的工具。这些势必会引 发众多挑战；但是，此类工具在市场中的发展还要受到几 大市场因素的驱动，其中包括人们对使用虚拟硬件原型制 作，以及更倾向于与更传统的物理方法相结合的态度（请 参见图 2）。
问：您认为在多核平台趋势以及您所提到的其它趋势 之间，是否有交集的空间？
[Mat t ]： 是的。向多核技术的快速移植显然提高了软 硬件设计和验证的难度。而由此所产生的挑战也正是 许多 ESL 工具试图解决的问题。因此， 采用多核架构 和 ESL 工具的步伐之间的联系便非常紧密。
ESL 市场的快速发展最终将依靠客户对全新解决方案的真正 需求，以及人们对“单纯依靠更多传统方法是不够的”这 一观念的广泛认可。因此，系统工程设计流程中更高的复 杂性才是 ESL 增长的潜在驱动力。
[Tom]：是的，这决对是有关系的。个人计算和消费电子的 普遍趋势旨在提供更出色的移动性，这就需要更低的功耗 来支持更耐久的电池使用时间。同时，这些移动产品（如 移动电话、笔记本电脑、超移动电脑和数码相机等）还需 要更高的处理能力来支持更多功能。如果仅单纯地加快时 钟速度并不会起到很明显的作用，因此设计师必须采用多 核芯片和更有效的处理技术来解决这些问题。反过来，这 些决策又将迫使设计师重新思考其软件设计方案。尽管这 是一条艰难的道路。但是从目前来看，我们别无选择
Matt Volckmann 是创业发展公司 (VDC) 嵌入式软件实践部门的高 级分析家兼计划经理 (www.vdc-corp.com)。
Tom R. Halfhill 是 In-Stat（美国瑞德商务资讯公司 Reed Business Information U.S.)的《微处理器报道》的高级分析家 (www.instat. com)。
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