Konfigurationen möglichst früh evaluieren
Multicore auf dem Weg in den Embedded Markt
Mit Multicore Prozessoren, die mehrere Prozessorkerne (Cores) auf einem Halbleiterchip vereinen, wurde eine
neue Ära in der Prozessortechnologie eingeleitet. Durch Multicore-Technologie kann man die Leistungsfähigkeit bei unverändertem Energieverbrauch steigern oder den Energieverbrauch ohne Leistungseinbußen senken. Das gelingt jedoch nur, wenn die Applikationen so ausgelegt sind, dass die Vorteile tatsächlich nutzbar gemacht werden. Bei PCs, Desktop-Rechnern und Servern dominieren bereits heute Multicoreprozessor-Systeme den Markt.
Wenn man sich die aktuellen Neuigkeiten bei Herstellern von Halbleitern und Echtzeitbetriebssystemen anschaut, so scheint dieser Trend nun auch bei Embedded Systemen Fuß zu fassen. So hat mittlerweile jeder Halbleiterhersteller einen Multicore-Prozessor auf seiner Roadmap und es vergeht kein Tag, ohne dass ein Tool- oder Betriebsystemhersteller neue oder verbesserte Unterstützung für den Einsatz von Multicore-Prozessoren in Embedded Systemen anbietet.
Parallele Verarbeitung bei Embedded Systemen
Embedded Systeme müssen auf Ereignisse der Umwelt schnell reagieren und gleichzeitig komplexe Aufgaben erfüllen. Dies lässt sich mit paralleler Verarbeitung leichter bewältigen. Daher gehören Multiprozess- und Multiprozessor-Applikationen bereits seit vielen Jahren zur Standardausstattung in diesem Bereich. So besteht z.B. ein Computertomograph aus einer Vielzahl von Subsystemen wie Strahlungssteuerung, Bildbearbeitungseinheit, Verwaltungs-, Kommunikations- und Tischsteuerungseinheiten. Jedes dieser Subsysteme wird in der Regel durch einen eigenen Prozessor gesteuert.
Embedded Systeme mit Multicore-Technologie
Multicore Prozessoren sind bereits seit Jahren auf dem Embedded Markt. Einer der bekannteren Vertreter ist der TriCore, den man im Automotivebereich sehr häufig vorfindet. Solche sogenannten heterogenen Multicoreprozessoren haben meist eine gemeinsame CPU für die eigentliche Applikation, einen DSP für schnelle algorithmische Aufgaben wie z.B. Regelungsaufgaben, sowie einen Peripheriecontroller für die Ansteuerung des im KFZ verwendetetn Bussystems. Ihre Aufgabengebiete sind spezifische Bereiche, in denen parallele und schnelle Verarbeitung besonders wichtig ist. Bis vor wenigen Jahren konnten Leistungssteigerungen der Prozessoren primär durch immer höhere Taktfrequenzen erreicht werden. Der aus der höheren Frequenz normalerweise resultierende höhere Energieverbrauch konnte durch den Trend zu immer kleineren Dimensionen weitgehend kompensiert werden. Der Grad der Kompensation hat jedoch die Grenzen des derzeit Machbaren erreicht. Eine weitere Steigerung der Taktgeschwindigkeit ist wegen der damit verbundenen überproportionalen Erhöhung des Energiebedarfs bei der derzeitigen Halbleitertechnologie wirtschaftlich und ökologisch nicht mehr vertretbar. Halbiert man die Maximalfrequenz eines Chips, so sinkt die von ihm aufgenommene elektrische Leistung auf etwa ein Viertel. Daraus folgt, dass zwei Prozessoren mit der halben Frequenz f/2 lediglich die Hälfte der Energie eines mit f getakteten Prozessors benötigen. Theoretisch könnte man also bei gleicher Rechenleistung den Energiebedarf halbieren, oder bei gleichbleibendem Energieverbrauch die Performance zu verdoppeln.
