我們每天都會遇到越來越多的計算系統，從智能手機和與之綁定的智能手表開始。在我們的家中，我們與智能聯網電視、冰箱、洗衣機和恒溫器互動。在健身房，智能互聯設備正在成為常態。所有人都在改變我們的生活方式，使其變得更好。

所有這些嵌入式/物聯網設備的一個共同要求是以節能的方式期望它們完成的各種任務。這意味著這些電子系統需要處理不同的計算需求，并且不同的工作負載不是特定于行業的；它們跨越多個市場。一些常見示例包括嵌入式應用、車載信息娛樂 （IVI） 系統、醫療保健和工業應用。

這些下一代嵌入式應用程序需要在不犧牲系統整體效率的情況下提高性能和安全性。因此，現代計算系統必須設計為：

滿足相互沖突的要求，為運行多個要求苛刻的應用程序提供高性能，同時能夠快速響應實時事件

高效處理一般數據處理任務，以及專門的多媒體處理

支持不同的軟件環境，例如，在一個計算元素上運行 Linux，在另一個計算元素上運行實時操作系統 （RTOS）。

為了滿足這些相互沖突的要求，現代系統設計人員嚴重依賴構建異構計算系統。異構計算基本上是關于使用針對一組任務優化的正確處理器。這種異構多處理器 （HMP） 系統的一些好處包括提高了整體系統性能和效率，以及由于集成了不同的計算元素而降低了系統成本。

通過在同一片上系統 （SoC） 中使用應用處理器和微控制器 （MCU），嵌入式應用可以受益于超低功耗 （ULP） ARM Cortex-M 處理器與更高性能Cortex-A 處理器的組合。他們還可以利用兩個龐大的軟件生態系統為下一代嵌入式設備帶來的好處。

有幾種類型的 HMP 系統。在一般意義上，HMP 系統是一個復雜的系統，它結合了幾個不同的計算元素，如通用處理器、圖形處理器、圖像處理器、視頻處理器、顯示處理器，可能還有幾個加速器。圖 2 顯示了一個典型的 HMP 計算系統，其中包括幾個計算元素。HMP 系統還用于表示使用 ARM Cortex 處理器的各種組合的計算系統，例如 Cortex-A、Cortex-R和 Cortex-M。

【圖2 | 一個通用的異構多處理器 （HMP） 計算系統。］

使用 ARM Cortex 處理器的各種異構計算系統有哪些？多個計算系統通常使用不同的 Cortex 處理器組合來為給定的應用程序提供正確的功能。表 1 描述了使用 Cortex 處理器的 HMP 系統的不同可能組合，并列出了這些系統之間的主要區別。

［表 1 | 多核處理器術語。］

ARM 的三個不同 Cortex 處理器系列針對不同的計算要求進行了優化，如表 2 所示。

Cortex-A處理器針對運行豐富的操作系統 （OS）（如 Linux 和 Android）進行了優化，可以為各種應用程序中的要求苛刻的應用程序提供高性能。

Cortex-R處理器針對具有高性能要求的硬實時應用進行了優化。

Cortex-M處理器針對各種具有實時功能的嵌入式應用程序所需的 ULP 和低成本計算進行了優化。

［表2| ARM Cortex 處理器系列之間的架構差異。］

使用所有三個 Cortex 處理器的異構系統如今很常見，并在許多應用程序中使用。一些常見示例包括智能手機、具有豐富圖形用戶界面 （GUI） 的可穿戴設備和高級駕駛員輔助系統 （ADAS）。此外，傳統上基于簡單 MCU 的嵌入式系統現在越來越需要支持豐富的 GUI。

這需要使用除 Cortex-M 處理器之外的 Cortex-A 處理器。因此，越來越多的嵌入式系統廣泛使用 Cortex-A 處理器來解決通用嵌入式、工業、消費和醫療應用中的高性能、豐富的用戶界面和豐富的操作系統（如 Linux）。這些應用還使用 Cortex-M 處理器來滿足工業、醫療和消費類應用（如智能恒溫器）中的確定性實時控制要求。

審核編輯：郭婷