越来越多的多核处理器应用
多核处理器具有广泛的工业应用潜力-从视觉检测系统到运动控制-随着开发人员越来越多地将该技术应用于高端系统。链接到这个由四部分组成的系列中的其他三篇控制工程文章。
据美国国家仪器公司(National Instruments Inc.)软件产品经理凯西·韦尔津(Casey Weltzin)说，多核cpu的优势之一是它们可以解决的应用程序的多样性。可以理解，最初的工业用途是在高端自动化系统中。Weltzin表示:“虽然多核cpu现在是工业和嵌入式领域的一种选择，但在未来10年内，随着技术继续向低端、功耗受限的设备渗透，它们将变得越来越普遍。”(阅读更多控制工程多核处理器和多核处理器的见解:成功的软件关键和计算能力:多核处理器帮助工业自动化。)
多核处理器(mcp)的广泛潜力源于它们并行执行多个任务的能力。Weltzin解释说，这包括整体任务，例如同时管道传输许多数据块，以实现高系统吞吐量或实现更复杂的控制算法。“任何可以分成并行部分的应用都适合多核处理器，”他补充说。
mcp的工业应用包括:
- 机器视觉
- CAD系统
- 数控机器
- 自动化测试系统，以及
- 运动控制。
特别是在后一个领域，多轴运动和多核处理之间的“并行性”有一个有趣的共同点。
Weltzin指出，尽管许多应用程序可以从使用多核处理器中受益，但严格监管的行业或应用领域的采用速度可能会较慢。这些主要是需要大量认证的医疗和安全相关应用。他说:“在这种情况下，不仅需要修改软件以在多核cpu上运行，而且修改后的软件可能还需要经过严格的审查，这是需要克服的额外障碍。”
至少对于与过程安全相关的应用，飞思卡尔半导体公司工厂自动化和驱动全球部门负责人Alexandra Dopplinger对mcp的看法有些不同。她解释说，安全控制器等功能通常运行在单独的专用处理器上。她说:“然而，像QNX Neutrino RTOS这样的操作系统可以对确定性的实时控制算法进行分区和优先级划分，从而在单核或多核上与工业网络协议和人机界面一起安全运行，而不必担心中断或资源争夺。”(Neutrino RTOS是QNX软件系统公司的产品，该公司是Research In Motion ltd .的子公司，详见下文。)
Dopplinger进一步提到，一些新的mcp已获得安全完整性等级3 (SIL-3)应用的认证。“对于所有多核处理器解决方案，用户应该仔细选择使系统更容易调试和认证的开发工具，”她警告说。飞思卡尔半导体提供了一个演示和培训模块，提供了有关安全相关应用的进一步信息。演示(网址:https://bit.ly/fhaXrP)描述了使用飞思卡尔MPC564xL 32位双核微处理器的汽车功能安全，而培训模块(athttps://bit.ly/fSKQ6R)解决了MPC5643L处理器的功能安全能力，符合国际电工委员会标准IEC 61508 (SIL-3)。
操作系统
实时操作系统(RTOSs)在缓解系统开发人员使用mcp时的编程和配置挑战方面发挥着至关重要的作用。
2011年2月关于mcp的主要文章中提到的一个RTOS是Enea操作系统，它由总部位于瑞典斯德哥尔摩的Enea公司提供。Enea OSE是该公司RTOS系列的三款产品之一。这种模块化的全功能操作系统针对多核系统(和复杂的分布式系统)进行了优化，在这些系统中，对系统可靠性和可用性的要求最高。
解决多核技术的RTOS家族的另一个成员是Enea oseck -一个更大的OSE系统的紧凑，多核dsp优化版本。Enea表示，该系列具有几个共同属性，包括高级编程模型、直接消息传递体系结构和直观的应用程序编程接口(API)，从而简化了编程，最大限度地提高了可扩展性，并提高了可靠性。
至于QNX软件系统公司的注册Neutrino RTOS(如上所述)，它也是一个功能齐全的模块化系统，可以按比例缩小以满足实时嵌入式系统中有限的资源需求。Neutrino RTOS的众多特性之一是内存保护微内核架构，以最大限度地提高可靠性;对非对称、对称和绑定多处理的全面多核支持;和用户工具，以帮助调试和优化多核应用程序有效。
虚拟化是另一项有助于实现mcp前景的技术。这种方法允许在同一硬件设备上运行多个操作环境(包括实时操作系统和通用操作系统)。虚拟化通过抽象相关的处理核心、内存和支持设备来工作。自动化系统开发人员越来越多地在基于mcp的控制器中使用这个额外的软件。
请参阅本系列的其他三篇文章
计算能力:多核处理器有助于工业自动化——一个微处理器芯片上的两个或多个独立执行核心可以通过以更低的频率运行和使用更少的功率来匹配或超过单核芯片的性能。不同的软件编程需要获得充分的好处。
对多核处理器的见解-英特尔表示，多核处理器技术通过提供更好的“原始”和实时性能，解决了许多工业控制挑战。这是由于关键应用程序需要快速和可预测地响应实时事件。
多核处理器:软件成功的关键——多线程并行计算软件和适当的用户工具推进了多核处理器高性能和能效的承诺。
Frank J. Bartos，体育运动员控制工程贡献内容专家。通过braunbart@sbcglobal.net联系他。
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