硬核：多核架构编程的挑战

对于半导体行业来说，今年算是比较艰难的一年。数以百万辆的汽车交付延迟，数以百万计的iPhone 延迟出货，在这场芯片短缺的危机中，消费者们一遍遍地猜想着芯片去哪儿了，一次次地被教育着芯片的重要性。

然而，围绕供应链挑战的噪声掩盖了芯片市场中的另一个重大问题。尽管全球各个主要大国都在投入时间和金钱来解决芯片供需失衡的问题，但是，多核芯片架构编程的复杂性日益凸显，而且实实在在，它有可能在硬件供应之外，对软件创新的供应产生类似的影响。

芯片的可编程性是当下一个非常重要的话题。随着我们的设备变得更加智能和互联，新的市场机会如雨后春笋般涌现，而且每个机会都有自己独特的需求。具有异构编程环境的不灵活架构不再足以满足不断变化的创新需求，因此，迫切需要解决新产品推向市场的时间、成本和回报之间的平衡问题。

但是，现在有这么多可用的多核架构，它需要解决哪些具体的可编程性问题呢？

1. 上市时间延长和开发成本螺旋式上升

设计中的第一个也是最明显的挑战是当今 SoC 所涉及的绝对复杂性。基于异构多核处理器的应用需要复杂的自定义编程和验证，即使是在最成熟和最前沿的设计公司也是如此。这反过来又会导致上市时间的延长，从而给芯片制造商带来财务压力。

由于芯片行业现在需要满足和迎合无数的利基应用，所以，在编程方面没办法做到“一刀切”，这意味着无法保证产品设计人员在一个一致、可重用和熟悉的工作环境中工作。

2. 不灵活的架构需要您从头开始

也许更加令人沮丧的是，一旦完成了耗时的编程过程，最终产品不一定是“面向未来的”。随着设备的演进以及变得更加智能化，对设备的要求也会更加精确和明确，系统的结构也需要相应地改变。突然之间，您会发现，自己花费了几个月定制开发的设计并无法转化为 SoC 架构的新版本。

由于产品的物理组成有如此多的变量，并且需要最大限度地提高驱动它的处理器的性能，即使是很小的更新也可能需要从头开始重新设计。

3. 处理器“家族”的限制

尽管如此，人们仍然存在一种误解，即留在特定的处理器系列中将带来重用优势，相反地，由于指令集不同，不同处理器系列之间的切换极其困难。Arm 处理器为您提供了灵活性和改变空间，对吧？

事实上，这个理解是错误的。即使在同一个处理器家族内，每个 SoC 也都是各不相同的；没有一个可供工程师始终使用的真正跨异构平台的同构编程模型。鉴于物联网和用于驱动设备的定制处理器的特定需求，业界为着不同的目的部署了不同的工具集和技术。

在一个通用参考框架中自由地交换架构和概念，是一个非常罕见的事情——不仅将程序归因于内核并在内核之间进行跨核心的平衡极其困难，而且，即使是执行此操作的接口也通常是很复杂且无法访问的。

因此，简而言之：基于多核处理器的复杂 SoC 还需要数年时间才能进入市场，而且一旦上市后就很难修改，甚至无法修改，并且缺乏可及性和适应性，甚至无法进行修改。所有这些都使得最终用户更难以将他们的产品塑造成他们的预期愿景。

创作过程

是时候从这些问题中后退一步，去看一看更大的图景了。我们没有足够的时间或金钱投入在旨在实现可永久升级和变更的长期项目中，我们需要转向更灵活、可及性更强的开发模式。

归根结底，我们在这里讨论的是需要一个新的设计环境，它可以作为不同产品之间真正通用的参考框架。它需要能够配置不同类型的处理类型——无论是通用、数字信号处理 (DSP)、人工智能 (AI) 还是输入/输出 (IO)——使用相同的工具和相同的语言，并具有稳健可靠的功能执行特征。

鉴于上述新市场的复杂性和特殊性，像 FreeRTOS 这样的实时操作系统满足了很多这些要求。熟悉度和灵活性是工程师武器库中的强大武器，像 FreeRTOS 这样的操作系统旨在使这种灵活性尽可能地易于使用和理解。但是，这里的一个关键缺失部分是如何能够将这样的系统应用于多核架构。

为了最大限度地提高其通用性和可及性，该环境需要建立在一众更加灵活的硬件平台之上，允许工程师自行决定使用不同的处理类型。如果工程师可以根据他们的需要构建架构，而无需不断学习新的语言、架构或工具，这可以帮助他们构建一个可以开发的解决方案，与市场一起适应和成长，那么，多核芯片编程就不是一项难以实现的挑战。