高性能航空航天与防务（aerospace and defense，A&D）嵌入计算机系统的设计师要努力满足日益增长的更多处理能力的需求。对于需要密集计算的应用（如影像和雷达处理），他们还必须同时解决体积、重量和功耗限制的挑战。很多A&D应用都涉及新技术引入和升级，如先进硬件替代老旧系统时要保持原设计的机箱。今天最先进处理器的散热处理也是一个问题，当越来越多单板机采用更新、更热的处理器以满足今天DSP应用处理需求时，这个问题更加严重。

      好消息是，最新出现的多核微处理器可以兼得两种好处，既可以降低功耗，性能也比单芯前身有显著增强。这些好处使设计师能够增加更多的单槽处理能力，而没有增加散热或功耗的负担。更妙的是，今天的多核处理器采用了对称多处理（SMP）架构，尤其适用于处理实时应用，如雷达、影像处理和其它军方应用。来自英特尔、飞思卡尔和P.A. Semi等公司的新型多核处理器将对称多处理处理带给A&D市场，用于基于英特尔架构（IA）和PowerPC架构的系统。

      另外，有些嵌入式军事应用正在转向分布式处理（DP）和非对称多处理（AMP）架构。分布式处理设计实际上是在同一块电路板上放两个以上的独立处理器，每个处理器有自己专门的内存。非对称多处理设计则将内存分区，这样多核对称多处理处理器可以仿真一种分布式处理设计。

      三种架构分析

      多处理架构有三种主要类型：分布式处理、对称多处理和非对称多处理。每种类型都有自己的一组特性、优点和缺点。

      分布式处理基于独立的结点。使用分布式处理时，每个结点都有自己的处理器和内存，并且每个结点都通过总线或某种结构进行通信。每个分布式处理结点可能拥有不同的外设，并且每个结点运行各自独立的操作系统拷贝。因为内存不是共享，分布式处理方案的优点主要包括可预期的性能以及较高的内存带宽，能够很好地工作在多通道应用中。分布式处理的缺点是应用必须做负载均衡，并且应用必须与一系列结点作捆绑。另外与对称多处理和非对称多处理设计相比，分布式处理通常支持的每结点内存数量较少。

      在对称多处理架构中，每个结点可能有两个以上的处理器，而内存对所有处理器是全局性的。另外，处理器也可能有本地缓存和共享缓存，而缓存连接在所有处理器和内存之间。还有，用单个操作系统来控制所有结点。对称多处理的优点是有一个大型的全局内存，以及更佳的每瓦性能，这对于尺寸、重要和功率敏感的应用非常重要，因为使用了较少的内存控制器。对称多处理不是将内存划分给多个CPU，所有处理器核心都可以访问它的大型全局内存。数据密集型应用（如影像处理和数据采集系统）一般都偏好最高数据访问速率达数百M字节/秒的大型全局内存。这些大型内存应用受益于大多数多核设计中常用的单一大内存。

      对称多处理还提供较简单的结点间通信方法，并且对称多处理应用可以设定为与结点数无关。对称多处理尤其适合于使用新型多核处理器的设计。对称多处理的缺点包括：某个给定结点的内存延迟与带宽会受到其它结点的影响，而某些应用中可能发生缓存“振荡（thrash）”。

      对称多处理架构与非对称多处理不同，它是多个处理器或在一个多核处理器上的数个核心共享单一内存。所有核心上运行单一的OS映像，实现真正的并行处理。对称多处理操作系统的一个最大优点是能在多个可用核心的任务之间实现负载均衡。

      非对称多处理器设计采用对称多处理的硬件架构，即在多个处理器之间共享一个公共的全局内存。而系统软件使对称多处理架构看来像一个分布式处理架构。在非对称多处理设计中，应用任务被送至系统的各个处理器上。这些处理器可能位于不同的电路板上，或在同一电路板上，但每只处理器基本上是一个独立的计算系统，它们各有自己的OS，在公共全局内存中有自己的分区。非对称多处理设计的一个优点是可以从一个大型全局内存中指定非对称的内存分区，从而更高效地使用存储资源，降低系统成本。

      非对称多处理提供了分布式处理和对称多处理之间的一种混合方案，即在对称多处理架构上实现了分布式处理。在非对称多处理中，应用内存在结点之间被分区，每个结点可以运行独立的操作系统拷贝。非对称多处理优点是，易于将现有（非SMP）操作系统向模块迁移，与分布式架构相比提供出色的结点间通信性能。另外，非对称多处理支持大型全局内存在结点间的非对称共享。非对称多处理 的缺点包括了分布式处理和对称多处理的一些不足，如必须由应用完成负载均衡、内存延迟、带宽会受其它结点影响、某些应用可能发生缓存“振荡”，以及应用与一些结点捆绑。

      产业发展趋势

      近期产业趋势的结合使对称多处理非常有吸引力。处理器性能曾取决于芯片时钟频率的提高，但这已经越来越难以实现。同时，需要更高的电流来驱动更快的信号，在实际面积越来越小的芯片上，所消耗的功率却在不断增加。在较高频率时，漏电流的问题相对更加严重，对嵌入应用来说，散热方案也是个问题。这个趋势影响到了摩尔定律的持续发展，即每两年硅片密度翻一番。不幸的是，较小的工艺尺寸不再意味着更高的频率，而是意味着更多电路。因此，主要处理器制造商现在正在转向多核处理器，采用更大的片上缓存以及增强的指令集。这种趋势适合于对称多处理/实时系统架构。

      多核处理器特别适合于对称多处理，原因是它们是密集多任务应用的理想目标，如信号处理、事务计算和工业控制，它们一般都是多处理，以及单一处理中同时运行多个任务与多个线程。对称多处理操作系统通常最能满足这些类型的应用。当前使用或即将出现的对称多处理操作系统包括Windows XP、Solaris和Linux，以及一些实时操作系统的对称多处理版本，如Wind River Systems的VxWorks，Green Hills Software的INTEGRITY，以及Lynux Works的LynxOS和LynxSecure。

      在军用与航天的嵌入商用化（COTS）市场上，最重要的指标通常是每瓦性能，这个趋势使多核处理器获得了显著优势，因为多核设计师可以使性能加倍，而功耗却不相应翻番。向多核处理器的转换结合新型的电源管理技术，使芯片制造商能够提供较低功耗、更高性能的处理器。

      对于单板机，在一只器件上集成两个以上处理器可以为其它重要I/O功能腾出物理空间，如通过CF模块或用于新型VPX格式电路卡的高性能串行背板接口而集成海量存储。现在已经出现了各种能利用多核处理器性能的VME与VPX SBC，今后数月中还将有更多面市。无论何种应用（医疗影像到军用与航天），都有一款多核CPU SBC可以为系统开发人员提供更强大的处理能力和更丰富的I/O选择。