多核采用是許多高性能和低功耗計算應用程序滿足不斷增長的市場和用戶需求的關鍵。但是，如果沒有適當考慮相關的遷移挑戰，可能會破壞性能和功率增益，并嚴重危及安全關鍵系統的實施。亞利桑那州立大學計算與信息學院教授 Yann-Hang Lee 參與了研究，以開發使多核集成更順暢的工具，特別是針對旨在遷移到多核架構的日益高性能的汽車系統。

“多核開發最具挑戰性的部分是您必須劃分原始任務，并且必須在多核架構上運行的子任務之間提供適當的協調，”Lee 說。“到目前為止，大多數軟件開發基本上都假設你有一個處理器在運行，所以你的軟件設計工具、軟件開發工具、你的心態，所有這些都必須改變才能采用多核。”

Lee 通過 ASU 嵌入式系統中心 （CES） 進行的部分研究涉及創建一種工具，以優化汽車發動機控制系統的多核實現中的并行化。Lee 說，汽車公司正在考慮采用多核，以利用下一代處理器并獲得更高的性能以更好地控制發動機。通過多核架構獲得的更高性能會影響發動機性能、乘坐舒適性，甚至可能會節省燃油，但發動機控制系統的關鍵時序必須準確地轉移到多核架構。

“發動機控制是時間緊迫的，”李說。“換句話說，到某個時間你需要提供輸出，這是一個設計約束。當我們拆分作業以在多核架構上運行它時，我們還必須確保在截止日期內計算輸出。”

此外，汽車順序遺留代碼不能自動并行化，因此必須研究將發動機控制系統從單核處理器遷移到多核處理器的策略。

本項目采用基于模型的開發方式；計算從高級模型開始，Lee、Georgios Fainekos 助理教授和他們的研究團隊研究如何將計算分解為并行單元，并檢查如何將任務分配給內核以及通信時間以了解行為。他們正在開發一個程序來自動生成適當的行為。

“我們試圖了解程序行為并根據模型生成程序，”Lee 說。“然后我們進行核心生成和后續驗證，以確保在截止日期之前完成執行。”

迄今為止，Lee 的團隊已經開發了一個用于多核程序執行的平臺，他們可以使用 Simulink 模型自動生成運行該平臺的內核（圖 1）。

圖 1：發動機控制系統中的控制邏輯和控制規律模型。

“這個平臺有一個實時操作系統（RTOS）來支持多核之間的通信和同步，我們可以研究 Simulink 模型來生成適當的同步和通信機制來支持核間通信以及每個核心內的通信，”李說。“我們有一個可運行的原型來促進程序執行、基于模型的核心生成以及在多核架構中的執行。”

目標是讓 CES 成員公司深入了解嵌入式控制算法并行化的有效設計方法和編程方法。Lee 的團隊正在繼續分析和優化模型，并構建模型以驗證可調度性，或確保在最壞的情況下任務將在截止日期之前完成。

審核編輯：郭婷