KeyStone多核SoC工具套件

過去，實施和部署多核片上系統(tǒng) （SoC） 器件的一大挑戰(zhàn)一直都是為編程和調(diào)試這些平臺提供適當(dāng)?shù)墓ぞ摺ｉ_發(fā)人員要充分發(fā)揮多核性能優(yōu)勢，就必須進行高效率分區(qū)，并在這些核上運行高質(zhì)量軟件。復(fù)雜多核系統(tǒng)的調(diào)試會面臨同步處理模式以及子系統(tǒng)接口訪問受限所帶來的其它復(fù)雜性。開發(fā)和調(diào)試多核 SoC 所花費的時間以及實現(xiàn)理想 SoC 性能的能力可用來衡量工具套件的優(yōu)勢。
　　TI 支持 KeyStone 擴展的 Code Composer StudioTM（CCStudio） 集成型開發(fā)環(huán)境包含業(yè)界最佳的多核數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，支持調(diào)試、驗證以及跟蹤功能。TI 近期推出了全新KeyStone 多核 SoC，其具有 ARM? RISC 處理器和 TMS320C66x DSP 核組成的異構(gòu)組合。支持 KeyStone 擴展的 CCStudio 工具套件與KeyStone 器件及軟件共同開發(fā)，為 SoC 提供了一個統(tǒng)一系統(tǒng)級視圖，從而可直觀查看 ARM 及 DSP 核、加速器以及外設(shè)。
　　介紹
　　隨著處理器功能的增強，其復(fù)雜程度也在加大。這就使開發(fā)人員對軟件進行調(diào)試、故障排除和維護的能力面臨更大的挑戰(zhàn)。隨著多核處理器的推出，實施和分析工作的嚴(yán)格程度也在呈指數(shù)級上升。
　　試想下列情形：一群才華橫溢的工程師在考慮有朝一日能使用這種振奮人心的新 SoC 開發(fā)全新的無線基站。這種新器件將幫助這些工程師所在的公司迅速高效地向市場推出極具競爭力的新產(chǎn)品。雖然選用的 SoC 是具有 RISC 和 DSP 核組合的異構(gòu)多核器件，但工程設(shè)計團隊還是按職能組建，分成了獨立的 ARM 和 DSP 開發(fā)團隊。他們清楚他們必須合作，共同在統(tǒng)一平臺上解決整合系統(tǒng)軟件的難題。問題是，有沒有工具能夠應(yīng)付該 SoC 的復(fù)雜性？
　　工程設(shè)計團隊的經(jīng)理有類似的保留意見。雖然全新 SoC 有望實現(xiàn)性能的飛躍，實現(xiàn)顯著降低的功耗以及比現(xiàn)有解決方案還低的成本，但工程團隊管理人員清楚，采用其它 SoC 曾因集成、調(diào)試和系統(tǒng)測試流程中無限期的延遲和不能確定的進度，致使欠佳的調(diào)試及分析工具屢遭指責(zé)。該 SoC 平臺的一個潛在優(yōu)勢是，軟件可跨多種產(chǎn)品重復(fù)使用，但團隊管理人員擔(dān)心支持該 SoC 的工具是否真的可以及時用于重復(fù)使用和再測試。
　　最后，該產(chǎn)品線的業(yè)務(wù)管理人員也持謹(jǐn)慎態(tài)度。憑借部署日趨復(fù)雜產(chǎn)品的豐富經(jīng)驗，她清楚地認(rèn)識到盡管最新一代 SoC 具有極好的新特性與新優(yōu)勢，但能否對其充分利用，及能否對開發(fā)團隊可迅速成功實施的特性進行確定，這要取決于業(yè)務(wù)團隊。在產(chǎn)品部署的業(yè)務(wù)方面，上市時間是個關(guān)鍵因素，產(chǎn)品調(diào)試、集成、測試以及試用中出現(xiàn)任何波折，都會給收入及利潤帶來負(fù)面影響。
　　那么，工程師究竟在探尋多核 SoC 器件開發(fā)工具的哪些特定功能呢？
　　首先，開發(fā)人員需要全局性的查看處理元素。他們不僅需要看到特定處理核上的事件，還需要同時看到所有核上的所有處理情況；
　　其次，他們需要能夠看到處理元素之間的通信。要識別難以排除的故障，比如導(dǎo)致過長延遲的根源，在每個處理元素執(zhí)行時必須要能看見所有的互動狀況；
　　多核工具必備的一項重要功能就是，能夠測量 SoC 每個元件的利用情況，以確定處理核是否得到適當(dāng)?shù)睦?。開發(fā)人員需要確定分配給某個處理元素的任務(wù)是否已接近過載水平，如果是，如何重新均衡 SoC；
　　最后，還需要具備識別不暢流程并判斷處理死鎖和系統(tǒng)低效的能力。在多核 SoC 上開發(fā)軟件解決方案的工程設(shè)計團隊必須確保整個系統(tǒng)能夠?qū)崟r運行，系統(tǒng)的設(shè)計和分區(qū)可優(yōu)化硅芯片架構(gòu)。要保證這一點，軟件開發(fā)人員必須下大力度實時了解運行中的解決方案。其結(jié)論就是隨時可用于現(xiàn)場測試和最終部署的高集成產(chǎn)品。圖 1 的示例就是這種調(diào)試模式下的 TI KeyStone 范例。
　　為滿足這些需求，工具套件必須能解析 SoC 每個處理元素與接口的性能并提供報告。工具必須能夠顯示所有處理元件的同步及時序關(guān)系。只顯示每個獨立核或可編程實體是不夠的。
　　采用德州儀器 （TI） KeyStone 多核 SoC 器件的產(chǎn)品開發(fā)人員非常喜歡基于 TI CCStudio 工具套件的業(yè)界最佳多核開發(fā)與調(diào)試工具。開發(fā)人員可迅速高效地解決深度系統(tǒng)級問題，確保最短的集成與測試周期。此外，當(dāng)通過遠(yuǎn)程跟蹤功能部署完產(chǎn)品后，他們還可充分利用這種詳細(xì)深入的觀察。這不但可對現(xiàn)場問題做出快速響應(yīng)，而且還可游刃有余地為最終客戶、服務(wù)提供商以及運營商提供支持。由于 TI 推出了首個異構(gòu)多核器件集，在現(xiàn)有的 DSP 多核組合中添加了 ARM? 處理器，因此它現(xiàn)在可通過支持 KeyStone 擴展的 CCStudio 工具套件，將相同級別的覆蓋范圍及分析功能帶給 ARM 開發(fā)人員。
　　
　　圖 1：從調(diào)試和跟蹤的角度看 KeyStone 異構(gòu)多核 SoC 架構(gòu)
　　啟動調(diào)試流程
　　分析儀套件是該工具鏈上的又一重要環(huán)節(jié)，其包含核級跟蹤功能和系統(tǒng)級跟蹤功能以及可充分利用片上軟硬件事件嗅探器插裝的邏輯分析器功能。此外，該套件還包含支持軟件插裝的 KeyStone 擴展 —— 多核系統(tǒng)分析器 （Multicore System Analyzer）。每款工具均支持特定使用案例，可充分利用多種彼此同步的技術(shù)實現(xiàn)更加完善的系統(tǒng)解決方案。綜上所述，該套件可為通用全局時限提供整個核與工具的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，同時可在整個工具中支持視圖的同步滾動。
　　如圖 2 所示，CCStudio 不僅提供用于 DSP 和 ARM 的代碼開發(fā)工具，而且還具有分析工具套件，有助于實現(xiàn)開發(fā)階段的性能優(yōu)化。CCStudio 經(jīng)過擴展，不但提供其長期以來一直具備的 DSP 支持，而且還整合了 LinuxTM 支持。這樣 Linux ARM 開發(fā)人員就可在 CCStudio 環(huán)境中使用熟悉的 Linux GDB 調(diào)試器進行調(diào)試。CCStudio 能夠以中止模式同步調(diào)試運行在 Linux OS 及其核上的 ARM 應(yīng)用，實現(xiàn)執(zhí)行流程的端對端跟蹤。
　　可通過調(diào)試器同時控制核的功能是一項非常實用的多核調(diào)試特性，支持同步程序狀態(tài)檢測。如果開發(fā)人員為解決死鎖與競爭狀態(tài)，需要調(diào)試跨多個核運行的一致性程序，該特性就非常有價值。同步“死鎖”運行及步進是對稱多處理 （SMP） 環(huán)境中另一項重要調(diào)試功能，該環(huán)境需要以精細(xì)粒度形式理解互動的直觀視圖。CCStudio 的多核觸發(fā)功能是另一項高價值特性，可用于查看處理器間的依賴性與性能。在 DSP和 ARM? 多核觸發(fā)環(huán)境中，處理器或處理器集經(jīng)配置后，可觸發(fā)或響應(yīng)外部處理器事件。例如，如果處理器 1 遭遇斷點，就可向處理器 2 發(fā)出信號，要求其暫停運行或執(zhí)行其它調(diào)試工作。該技術(shù)有助于發(fā)現(xiàn)間歇干擾、崩潰、失控代碼以及偽中斷。