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Quo vadis, Multicore?

Autor / Redakteur: Marcus Gößler* / Christine Kremser

Welche Lehren sind aus den ersten Einsätzen von Multicore-Systemen zu ziehen, und welche Richtung wird in naher Zukunft eingeschlagen, um den Hunger nach mehr Rechenleistung bei gleichzeitiger Energie-Diät zu stillen?

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Ein Sechskern-Xeon-Prozessor von Intel (Ausschnitt) aus dem Jahr 2010. Die Multicore-Technik bricht sich auch im Embedded-Umfeld Bahn und stellt Entwickler vor neue Herausforderungen.
Ein Sechskern-Xeon-Prozessor von Intel (Ausschnitt) aus dem Jahr 2010. Die Multicore-Technik bricht sich auch im Embedded-Umfeld Bahn und stellt Entwickler vor neue Herausforderungen.
(Bild: Nick Knupffer/Intel)

Warum Multicore bei Mikrocontrollern?

Die Forderung nach erhöhter Rechenleistung steht auch bei eingebetteten Systemen immer wieder auf der Tagesordnung, wurde aber bis vor einiger Zeit primär durch Verbesserungen in den Controller- bzw. Prozessorarchitekturen sowie höhere Taktraten voran getrieben.

Größere Parallelität wurde dabei initial aber nicht durch das Vervielfachen der vorhandenen Rechenkerne erreicht, sondern durch zusätzliche Sub-Einheiten wie Beschleuniger, Ausführungseinheiten, Bussysteme und Speicher sowie tiefergreifende Architekturanpassungen wie Pipelining.

  • Beschleuniger/Co-Prozessoren
  • Ausführungseinheiten (vielfach und orthogonal)
  • Speicher
  • Bus-Systeme
  • Vielfache IP-Instanzen
  • Pipelining
  • Etc.

Lösungen mit mehreren Rechenkernen spiegelten sich in mehreren Singlecore-Controllern/Prozessoren pro Board und/oder mehreren Boards pro System wider. Höhere Levels an paralleler Integration wurden von rechenintensiven Applikationen wie Networking und Wireless-Systemen getrieben, die wiederum auf höherperformanten Kernen/Applikationsprozessoren aus dem Anbieterspektrum bedient wurden und Singlechip-Lösungen mit 2-16 und höherer Zahl an integrierten Kernen verwendeten.

Zuvor wurde die Multicore-Technologie dem Endanwender vor allem im Desktop/PC-Bereich bekannt und zugänglich. Hier wurden physikalische Barrieren und Effekte schon früher zu einer Herausforderung. Der Weg der "einfachen" skalierbaren Leistung über ständig gesteigerte Taktfrequenzen, musste also im Vergleich zu eher moderat getakteten eingebetteten Systemen bereits früher teilweise verlassen werden.

Höhere Rechenleistungen in realen Anwendungen kommen aber nicht nur durch gesteigerte Leistungsdaten von Hardware zustande, sondern müssen sich auch auf System- und Software-Ebene wiederfinden. Nicht außer Acht lassen darf man in diesem Zusammenhang die unterschiedlichen Sichtweisen und Anforderungen der am Entstehungsprozess eines eingebetteten Systems beteiligten Personen bzw. Rollen. Ein Einkäufer wird demnach einen anderen Zugang zum Thema Multicore haben als ein Software-Entwickler.

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