多核處理器在汽車電子中的應(yīng)用

汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)該改變開發(fā)汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。減少電子控制單元(ECU)的數(shù)量，以及集成更多的功能，是推動(dòng)這種變化的兩個(gè)主要因素。由于更多的功能通常要求ECU具有更高的性能和計(jì)算能力，因此，上述兩個(gè)因素似乎陷入了眾所周知的兩難處境。

減少ECU數(shù)量主要是為了節(jié)省成本，包括功耗、電磁兼容(EMC)、印刷電路板(PCB)面積和線纜問題。減少ECU，也能降低ECU之間的通訊，從而降低系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。

減少ECU數(shù)量可以從多個(gè)方面影響成本：

硬件成本：更有效率的系統(tǒng)架構(gòu)可以降低目前在不只一個(gè)控制單元中存在的硬件冗余。而且，更少的節(jié)點(diǎn)和多工器以及更加分散的負(fù)載，可以降低汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，并使之更加簡潔。

開發(fā)成本：ECU數(shù)量減少，使系統(tǒng)得到簡化，而且可能基于AUTOSAR和GENIVI等汽車電腦平臺(tái)，或QNX和Microsoft Auto等自有平臺(tái)，顯然有利于縮短開發(fā)時(shí)間。由于可重復(fù)使用許多軟件成分，使用這類平臺(tái)將進(jìn)一步降低軟件成本，也可以根據(jù)地區(qū)或細(xì)分市場(chǎng)的要求，在生產(chǎn)鏈的最后階段選擇汽車配置。

維護(hù)成本：靈活和精干的控制單元也有利于系統(tǒng)更新和升級(jí)，尤其是在依賴標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺(tái)的時(shí)候。

根據(jù)上述因素判斷，似乎未來的汽車系統(tǒng)將類似于基于PC的架構(gòu)，其中軟件將扮演更加重要的角色。IHS公司設(shè)想，這將是軟件定義汽車的時(shí)代，導(dǎo)航、遠(yuǎn)程信息處理和通訊等硬件功能都將作為軟件應(yīng)用，由幾個(gè)中央ECU加以處理。另外，系統(tǒng)更新和升級(jí)也可以通過下載新的軟件包以遠(yuǎn)程方式實(shí)現(xiàn)。

上面提到的集成問題也與計(jì)算能力等系統(tǒng)性能要求有關(guān)。由于未來的汽車中集成新的功能，預(yù)計(jì)計(jì)算能力需要大幅提高。這些功能包括信息娛樂、遠(yuǎn)程信息處理和導(dǎo)航等。此外，傳統(tǒng)的動(dòng)力總成、底盤和ADAS功能也將增添功能，而這些功能需要更多的技術(shù)，尤其是計(jì)算能力。逐步改善的安全性與更高的燃油效率，將需要更多更新的電子器件，其中多數(shù)需要更高的計(jì)算能力。

多核與虛擬

虛擬可以服務(wù)于多任務(wù)系統(tǒng)，并有利于使汽車ECU合理化，從而實(shí)現(xiàn)成本更低和更有效率的解決方案。但是，虛擬系統(tǒng)只能用于中低性能的系統(tǒng)。虛擬能夠?yàn)楝F(xiàn)有系統(tǒng)提供便宜和平穩(wěn)的解決方案，幫助原有系統(tǒng)過渡到下一代和高端系統(tǒng)，這些系統(tǒng)基于開放源操作系統(tǒng)。

因此，IHS公司認(rèn)為，多核架構(gòu)長期來看將是汽車電子的基本選擇，可以滿足正在浮現(xiàn)的以及未來對(duì)高性能、維修控制以及功耗的要求。

市場(chǎng)供應(yīng)情況與指標(biāo)

多核處理器已經(jīng)用于汽車系統(tǒng)。飛思卡爾半導(dǎo)體提供速度為130MHz的雙核處理器。作為OEM廠商，寶馬是率先采用多核架構(gòu)的廠商之一，已經(jīng)在寶馬賽車中采用了飛思卡爾的解決方案。預(yù)計(jì)寶馬也將在未來的1系列、3系列和X3車型中采用多核系統(tǒng)。

ARM最近宣布推出Cortex-R5和Cortex-R7 MPCore處理器，用于3G和4G移動(dòng)設(shè)備，同樣也面向汽車與工業(yè)應(yīng)用。該ARM處理器系列覆蓋很寬的高性能、實(shí)時(shí)嵌入應(yīng)用，正好滿足汽車市場(chǎng)的需要。

這些新產(chǎn)品特別適合要求高性能及高可靠性的嵌入應(yīng)用。這些處理器提供一系列強(qiáng)調(diào)安全性的功能，包括所有外部總線中的錯(cuò)誤管理、冗余雙核系統(tǒng)和差錯(cuò)檢驗(yàn)碼(ECC)。這些產(chǎn)品還支持高頻中斷，以及快速及確定性的數(shù)據(jù)傳輸，用于實(shí)時(shí)的高安全性應(yīng)用。