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EMBEDDED
54 • NOVEMBRE • 2014
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HARDWARE
MULTICORE
rima dell’avvento dei multicore, gran parte
degli sforzi per migliorare le prestazioni era
concentrata sulla frequenza di clock ma è di-
ventato fin troppo evidente che spingere la
frequenza ha comportato dei costi. I migliora-
menti in frequenza penalizzano il consumo di energia, che
a sua volta genera calore che richiede più raffreddamento,
diminuisce l’affidabilità e riduce la durata del dispositivo.
Una regola è che raddoppiando la frequenza si quadruplica
il consumo di energia, che in sè è solo proporzionale alla
frequenza e valori superiori hanno bisogno di un aumento
di tensione, a causa di processori con transistor più veloci:
Potenza = Capacità * Tensione2 *
Frequenza
.
Quindi, raddoppiando semplice-
mente la frequenza di core non si
incrementano proporzionalmente
le prestazioni.
Tecniche quali le istruzioni di
parallelizzazione e pipelining
non possono generalmente sca-
lare con la frequenza. Ad esem-
pio, le pipeline hanno requisiti
di temporizzazione interni che
non possono essere soddisfat-
ti se si aumenta la frequenza di
clock del processore. Pertanto,
la latenza di molte istruzioni non
può scalare proporzionalmente
e sono quindi necessari stadi di
pipeline aggiuntivi. Il risparmio
energetico è particolarmente cri-
tico per i sistemi embedded. In
un’implementazione relativa a un sistema convenzionale, il
massimale standard di circa 20-40W richiede un dissipatore
di calore e un ventilatore o un notevole flusso d’aria per
il raffreddamento. Garantire che i punti caldi siano distri-
buiti complica efficacemente sia il layout della scheda, sia
la disposizione delle schede all’interno di un sistema più
grande.
Questopuòessereaccettabileperidispositividifasciaalta,manon
quandoirequisitidialimentazionescendonoaldisottodicirca7W.
Esistono dispositivi multi-core a bassa potenza che consuma-
no solo circa 2W, come MPC5121 basato su E300 con grafica
integrata e un acceleratore di elaborazione del segnale.
P
Sistemi embedded
multi-core
La migrazione verso dispositivi multi-core richiede modifiche complesse sia all’hardware sia al software
per ottenere prestazioni ottimali. È ragionevole chiedersi se i sistemi multi-core valgano di più o se sia
possibile continuare a ottenere miglioramenti attraverso i dispositivi single-core
Maurizio Di Paolo Emilio
Fig. 1 – Ambienti multicore