SHIM: Beschreibungssprache für Mehrkernprozessoren

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Hardware-Informationen sind oft proprietär

Laut Gondo unterscheiden sich Mehr- und Vielkernarchitekturen ausgesprochen stark voneinander. Die Informationen über die Systemarchitektur sind jedoch für Entwicklungswerkzeuge und Laufzeitsysteme unabdingbar, um die Softwaresysteme, die auf Mehr- und Vielkernhardware laufen, parallelisieren, optimieren, analysieren und verwalten zu können.

Diese notwendigen Informationen über die Hardware liegen zwar vor, beobachtet Gondo, allerdings häufig in einem proprietären Format und in natürlich-sprachlicher, also nicht maschinenlesbarer Form. Das mache den Tool-Support teuer, reduziere die Verfügbarkeit von Entwicklungswerkzeugen und mache die Informationen anfällig für Fehlinterpretationen.

Die Lösung liegt daher in einem Standard für die Beschreibung von Mehrkern-Architekturen. Hardwarehersteller stellen diese Beschreibung in einem offenen, XML-basierten Format zur Verfügung, die die Hersteller von Entwickler-Tools und Betriebssystemen dann aufnehmen und auswerten können.

Im Detail wird SHIM definieren, wie Systemkomponenten wie die Prozessorkerne, die Kommunikationskanäle zwischen den Kernen, das Speichersystem, das Network-on-Chip, das Routing-Protokoll sowie Features der Hardware-Virtualisierung beschrieben werden können.

Darüber hinaus soll der Standard flexibel genug sein, um herstellerspezifische Architekturinformationen berücksichtigen zu können. Wenngleich der SHIM-Standard offen und öffentlich einsehbar sein wird, können bestimmte herstellerspezifische Informationen vertraulich bleiben und nur für den Prozessorhersteller und seinen Entwicklungspartnern zugänglich sein.

Das Grundkonzept für SHIM entstammt einem Projekt, das von der japanischen Regierung finanziert wurde und ein standardisiertes Ökosystem für Multi- und Manycore-Systeme zum Ziel hatte. Die Multicore Association ist überzeugt, dass der Standard für viele Tools nützlich sein wird, etwa zur Leistungsabschätzung, der Systemkonfiguration sowie der Modellierung der Hardware.

„Durch unsere Arbeit bei eSOL haben wir den großen Vorteil eines Standardmodells für die Beschreibung von Hardware-Architekturmerkmalen erkannt“, erläutert Masaki Gondo. „Im mindesten Fall wird uns SHIM ermöglichen, aufeinander folgende Generationen von Systems on a Chip (SoC) ohne aufwendige Tool-Upgrades zu unterstützen“, sagt der Leiter der SHIM-Arbeitsgruppe.

Bleibt die Frage, wie die Industrie auf die SHIM-Initiative der Multicore Association reagiert. Ein knappes Dutzend an Firmen, darunter die Hardwarehersteller Freescale, Renesas und Texas Instruments, beteiligen sich als sogenannte Contributing Members an der Arbeitsgruppe. Auf Seiten der Softwarehersteller sind unter anderem der Echtzeit-Betriebssystemspezialist Wind River, sowie die Tool-Hersteller PolyCore und Vector Fabrics beteiligt. Andere prominente Tool- und Betriebssystemhersteller hielten sich auf die Anfrage der ELEKTRONIKPRAXIS noch bedeckt.

Markus Levy, Vorsitzender der Multicore Association, ist darüber nicht überrascht. „Es ist ein bisschen eine Zwickmühle“, gibt Levy zu: „Wenn wir zu den Prozessorherstellern gehen, dann heißt es: Wir unterstützen das erst, wenn uns unsere Kunden danach fragen. Das heißt für uns: Man muss deren Kunden informieren und ihnen erklären, wie sie davon profitieren werden. Und dann, so hoffen wir, werden sie auf die Prozessorhersteller zugehen und sie fragen: Hey, warum macht ihr nicht bei SHIM mit?"

Sein Kollege Gondo sieht angesichts seiner eigenen Erfahrung als Betriebssystementwickler genug Bedarf für ein solches Werkzeug. „Wir müssen die Beschreibungen für jeden neuen Prozessor jedes Mal neu erstellen. Und ich bin mir sicher, dass es den anderen Betriebssystemherstellern genauso geht. Wenn aber die Prozessorbeschreibung in SHIM-XML vorliegt, dann können die Kollegen diese Beschreibung ebenfalls verwenden. Sie müssen sie nicht selbst erstellen. Das ist viel weniger aufwendig, als wenn sie es auf proprietäre Weise machen.“

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