KeyStone多核SoC工具套件

過(guò)去，實(shí)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(tái)提供適當(dāng)?shù)墓ぞ?。開(kāi)發(fā)人員要充分發(fā)揮多核性能優(yōu)勢(shì)，就必須進(jìn)行高效率分區(qū)，并在這些核上運(yùn)行高質(zhì)量軟件。復(fù)雜多核系統(tǒng)的調(diào)試會(huì)面臨同步處理模式以及子系統(tǒng)接口訪問(wèn)受限所帶來(lái)的其它復(fù)雜性。開(kāi)發(fā)和調(diào)試多核 SoC 所花費(fèi)的時(shí)間以及實(shí)現(xiàn)理想 SoC 性能的能力可用來(lái)衡量工具套件的優(yōu)勢(shì)。
　　TI 支持 KeyStone 擴(kuò)展的 Code Composer StudioTM（CCStudio） 集成型開(kāi)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(yàn)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(kuò)展的 CCStudio 工具套件與KeyStone 器件及軟件共同開(kāi)發(fā)，為 SoC 提供了一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)級(jí)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(qiáng)，其復(fù)雜程度也在加大。這就使開(kāi)發(fā)人員對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試、故障排除和維護(hù)的能力面臨更大的挑戰(zhàn)。隨著多核處理器的推出，實(shí)施和分析工作的嚴(yán)格程度也在呈指數(shù)級(jí)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(kāi)發(fā)全新的無(wú)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(chǎng)推出極具競(jìng)爭(zhēng)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(jì)團(tuán)隊(duì)還是按職能組建，分成了獨(dú)立的 ARM 和 DSP 開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。他們清楚他們必須合作，共同在統(tǒng)一平臺(tái)上解決整合系統(tǒng)軟件的難題。問(wèn)題是，有沒(méi)有工具能夠應(yīng)付該 SoC 的復(fù)雜性？
　　工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的經(jīng)理有類似的保留意見(jiàn)。雖然全新 SoC 有望實(shí)現(xiàn)性能的飛躍，實(shí)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(tuán)隊(duì)管理人員清楚，采用其它 SoC 曾因集成、調(diào)試和系統(tǒng)測(cè)試流程中無(wú)限期的延遲和不能確定的進(jìn)度，致使欠佳的調(diào)試及分析工具屢遭指責(zé)。該 SoC 平臺(tái)的一個(gè)潛在優(yōu)勢(shì)是，軟件可跨多種產(chǎn)品重復(fù)使用，但團(tuán)隊(duì)管理人員擔(dān)心支持該 SoC 的工具是否真的可以及時(shí)用于重復(fù)使用和再測(cè)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(yàn)，她清楚地認(rèn)識(shí)到盡管最新一代 SoC 具有極好的新特性與新優(yōu)勢(shì)，但能否對(duì)其充分利用，及能否對(duì)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)可迅速成功實(shí)施的特性進(jìn)行確定，這要取決于業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)。在產(chǎn)品部署的業(yè)務(wù)方面，上市時(shí)間是個(gè)關(guān)鍵因素，產(chǎn)品調(diào)試、集成、測(cè)試以及試用中出現(xiàn)任何波折，都會(huì)給收入及利潤(rùn)帶來(lái)負(fù)面影響。
　　那么，工程師究竟在探尋多核 SoC 器件開(kāi)發(fā)工具的哪些特定功能呢？
　　首先，開(kāi)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(shí)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(shí)別難以排除的故障，比如導(dǎo)致過(guò)長(zhǎng)延遲的根源，在每個(gè)處理元素執(zhí)行時(shí)必須要能看見(jiàn)所有的互動(dòng)狀況；
　　多核工具必備的一項(xiàng)重要功能就是，能夠測(cè)量 SoC 每個(gè)元件的利用情況，以確定處理核是否得到適當(dāng)?shù)睦?。開(kāi)發(fā)人員需要確定分配給某個(gè)處理元素的任務(wù)是否已接近過(guò)載水平，如果是，如何重新均衡 SoC；
　　最后，還需要具備識(shí)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(kāi)發(fā)軟件解決方案的工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須確保整個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分區(qū)可優(yōu)化硅芯片架構(gòu)。要保證這一點(diǎn)，軟件開(kāi)發(fā)人員必須下大力度實(shí)時(shí)了解運(yùn)行中的解決方案。其結(jié)論就是隨時(shí)可用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(gè)處理元素與接口的性能并提供報(bào)告。工具必須能夠顯示所有處理元件的同步及時(shí)序關(guān)系。只顯示每個(gè)獨(dú)立核或可編程實(shí)體是不夠的。
　　采用德州儀器 （TI） KeyStone 多核 SoC 器件的產(chǎn)品開(kāi)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(kāi)發(fā)與調(diào)試工具。開(kāi)發(fā)人員可迅速高效地解決深度系統(tǒng)級(jí)問(wèn)題，確保最短的集成與測(cè)試周期。此外，當(dāng)通過(guò)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)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(yùn)營(yíng)商提供支持。由于 TI 推出了首個(gè)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(guò)支持 KeyStone 擴(kuò)展的 CCStudio 工具套件，將相同級(jí)別的覆蓋范圍及分析功能帶給 ARM 開(kāi)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(dòng)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(jí)跟蹤功能和系統(tǒng)級(jí)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(kuò)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(shí)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(shí)限提供整個(gè)核與工具的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，同時(shí)可在整個(gè)工具中支持視圖的同步滾動(dòng)。
　　如圖 2 所示，CCStudio 不僅提供用于 DSP 和 ARM 的代碼開(kāi)發(fā)工具，而且還具有分析工具套件，有助于實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)階段的性能優(yōu)化。CCStudio 經(jīng)過(guò)擴(kuò)展，不但提供其長(zhǎng)期以來(lái)一直具備的 DSP 支持，而且還整合了 LinuxTM 支持。這樣 Linux ARM 開(kāi)發(fā)人員就可在 CCStudio 環(huán)境中使用熟悉的 Linux GDB 調(diào)試器進(jìn)行調(diào)試。CCStudio 能夠以中止模式同步調(diào)試運(yùn)行在 Linux OS 及其核上的 ARM 應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行流程的端對(duì)端跟蹤。
　　可通過(guò)調(diào)試器同時(shí)控制核的功能是一項(xiàng)非常實(shí)用的多核調(diào)試特性，支持同步程序狀態(tài)檢測(cè)。如果開(kāi)發(fā)人員為解決死鎖與競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，需要調(diào)試跨多個(gè)核運(yùn)行的一致性程序，該特性就非常有價(jià)值。同步“死鎖”運(yùn)行及步進(jìn)是對(duì)稱多處理 （SMP） 環(huán)境中另一項(xiàng)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(dòng)的直觀視圖。CCStudio 的多核觸發(fā)功能是另一項(xiàng)高價(jià)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(diǎn)，就可向處理器 2 發(fā)出信號(hào)，要求其暫停運(yùn)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。