כלי פיתוח תוכנה של אינטל ליישומים משובצים עבור מעבדי ™Atom

מאת: אריק וינשטיין.

האצת הקוד למערכות משובצות המבוססות על מעבדי ™Intel® Atom
• ספריות בעלות ביצועים גבוהים ליישומי מידע, מדיה ועיבוד אותות
• קומפיילר ++ C/C בעל ביצועים גבוהים
• ניפוי שגיאות עוצמתי ליישומים (Application and JTAG debugger)
• כלי מתקדם לניתוח ביצועים
היתרון הטמון בחבילה המקיפה של כלי הפיתוח של אינטל למערכות משובצות המבוססות על מעבדי ™Intel® Atom הופך את התכנון המערכות ופיתוח היישומים כולל קידוד, ניפוי שגיאות וכוונון ביצועים לפשוט יותר.
חבילת כלי פיתוח התוכנה של אינטל עבור מעבדי (Intel Embedded Software Development Tool Suite for ) הוא פתרון מלא שעונה על צרכי פיתוח התוכנה לפלטפורמות מבוססות מעבדי כמו מערכות משובצות, מחשבי לוח, מחשבי notebook, טלפונים חכמים, מערכות (In Vehicle Infotainment) ועוד התקני CE.
חליפת כלי הפיתוח של אינטל מכסה את כל מחזור הפיתוח של התוכנה: קידוד, קומפילציה, ניפוי שגיאות וניתוח הביצועים. כל הכלים הנכללים מתאימים לסביבת Linux, ותואמים לכלים של GNU וכן תומכים בפלטפורמות רבות מבוססות Linux OS.
• Intel® C++ Compiler for Linux
• Intel® Integrated Performance Primitives for Linux
• Intel® Application Debugger for Intel® Atom™ processor
• Intel® JTAG Debugger for Intel® Atom™ processor
• Intel® VTune™ Amplifier XE for Linux
• תאימות ותמיכה בגרסאות Linux כמו לדוגמא פרויקט Yocto

ביצועים
שיפורים ואופטימיזציות אשר נעשו בקומפיילר C של אינטל כגון In-Order Scheduler, המכוונים לדורות האחרונים של מעבדי Intel Atom, מספקים יתרון משמעותי בביצועים ביחס לפתרונות אחרים בשוק. ספריית Intel® Integrated Performance Primitives () מספקת את אותו ממשק API כמו לארכיטקטורות אינטל האחרות בעוד שהיא עברה אופטימיזציה למעבדי Atom . עוזר לזהות צווארי בקבוק בביצועים ולנתח מידע על ביצועים שנאסף בהתקן המבוסס על מעבדי Intel Atom.

עיבוד מידע, מולטימדיה ואותות עם ספריות ה-IPP
בעזרת Intel® Integrated Performance Primitives, מפתחי אפליקציות יכולים להתמקד ביישום מאפיינים (features) ולא באופטימיזציה של קוד יישום עבור פעולות מיוחדות. Intel IPP מספק פונקציות שעברו אופטימיזציה לביצועים שמהוות אבני בניין ליישומי מפתח בתוכנה כמו: הקלטה וניגון של מולטימדיה, עריכה, עיבוד תמונה, עיבוד של אודיו\דיבור\אותות ותקשורת רשתות. דוגמאות קוד חינמיות אשר ניתנות להורדה מהאתר של אינטל מוסיפות ומרחיב לגבי הפונקציות של Intel IPP על ידי הדגמה של יישומים עם ריבוי-תהליכים כמו לתחום הווידאו, אודיו ו-codecs.

ניפוי שגיאות ברמת היישום והמערכת
ה-debugger של אינטל למעבדי Atom תומך בכל האספקטים של ניפוי שגיאות ברמת היישום ורמת המערכת. באם השגיאה היא בקושחה, ב-boot loader, ברמת הדרייבר,
ב-kernel של מערכת ההפעלה או ביישום ברמה הגבוהה ב-C/C ה-debugger של אינטל מספק את היכולת להאצת הפתרון. תכונות כמו תמיכה ב-full execution trace, נקודות עצירה (breakpoint) לתהליכון ספציפי, צפייה בתוכן רגיסטרים של הרכיב, גישה לטבלת ה-page translation ויכולות כתיבה לזיכרון ה-Flash (דורש ממשק JTAG בחומרה) מספקות תמונה רחבה ושליטה בסביבה בה רץ היישום. רכיבי תוכנה כמו אובייקטים משותפים, ספריות ויישומים ניתנות לניפוי שגיאות בסביבת הפיתוח של המחשב המארח (host) כמו גם בגישה מרחוק על ידי שימוש ב-TCP/IP.

ניפוי שגיאות על ידי JTAG
Intel® JTAG Debugger למעבדי Intel® Atom הוא הפתרון המומלץ לניפוי שגיאות עבור יצרני התקנים, מפתחים בתחום המערכות המשובצות ויצרני מערכות הפעלה אשר עובדים לדוגמא, על דרייברים ברמה הנמוכה ונסמכים על יכולות ניפוי השגיאות של ה-kernel. פתרון לניפוי שגיאות מבוסס JTAG לא דורש להריץ מערכת הפעלה על ההתקן. לפיכך הוא מהווה פתרון אידיאלי לניפוי שגיאות ב-bootcode כמו גם בקושחה
וב-kernel בזמן עליית מערכת ההפעלה. חומרת ההתקן מחוברת ל-debugger על המחשב המארח דרך ממשק ה-JTAG. ה-debugger מאפשר גישה מעמיקה לבלוקים הייחודים לארכיטקטורת אינטל כמו execution trace support וגם לערכי הרגיסטרים של הפריפריות ב-SoC וב-chipset. תכונות ייחודיות אלו הופכות את ה- debugger לבעל ערך מיוחד בפיתוח וניפוי שגיאות קושחה (firmware) ודרייברים. כל הרגיסטרים של המעבד והפריפריאליים מתועדים בצורה מלאה ב-Intel® JTAG Debugger . בנוסף
ל-Intel® JTAG Debugger, נתמכים גם התקני JTAG usb2Demon של חברת Macraigor.

ניפוי שגיאות ברמת היישום
Intel® Application Debuggers עבור מעבדי ה-Atom תומכים בכל האספקטים של ניפוי שגיאות ברמת היישום והמערכת, החל מקוד Assembler ברמה הנמוכה ועד לניפוי בקוד ++ C/C ברמת היישום. ה-debugger מספק גישה trace buffers בחומרה המאפשר תמיכה ב-full execution trace עד לאיתור מקור הבעיה שיוצרת שגיאה בזמן ריצה במערכות משובצות. המסננים המורכבים של ה-debugger מאפשרים trace בקונטקסט של תהליכים מסוימים (task context aware trace) כדי ללכוד רק אירועים מסוימים ביישום. על המחשב המארח, ה-debugger של היישום תומך בפיתוח ובדיקות מבוססות TCP/IP. ה-debugger ניתן לשימוש לא רק בהתקן עצמו המבוסס על מעבד ה-Atom כי אם גם לניפוי שגיאות בסביבת פיתוח עצמאית על המחשב המארח תוך שימוש במכונה ווירטואלית מבוססת QEMU*. לפיתוח העושה שימוש בתהליכונים, הוא מספק את היכולת להגדיר קבוצת תהליכונים (thread group) וכן נקודות עצירה ובקרת ריצה לתהליכונים ספציפיים ביישום.

פרויקט Yocto
וכלי התוכנה של אינטל
כלי פיתוח התוכנה של אינטל למערכות משובצות היא קבוצת כלים שעברו אופטימיזציה ברמה גבוהה עם debugger חזק לניתוח מעמיק של המערכת. הכלים תואמים עם העולם ה- GNU ומשלימים את כלי הקוד הפתוח הסטנדרטיים של GNU. יתר על כן, קומפיילר Intel® ו-Intel® Integrated Performance Primitives אומתו לתאימות עם יישומים מבוססי Poky Linux וסביבת ה-cross-build שנמצאת בשימוש על ידי Yocto Project Application Development Kit. תוכנת ההתקנה של הכלים מבטיחה שילוב אוטומטי של קומפיילר ה-C של אינטל לתוך ה-Application Development Kit כבר בזמן ההתקנה ומאפשרת מעבר קל ושקוף בין הקומפיילר של אינטל לזה של GNU.
Intel® Application Debuggers יכול להתחבר מרחוק לכל התקן המריץ Linux מבוסס Yocto בעזרת תקשורת TCP/IP וכן יישום קטן ב-User-Mode המבוצע על ההתקן. ניתן להשתמש באותה גישה כדי לנפות שגיאות במכונה ווירטואלית מבוססת Yocto .Intel® JTAG Debugger יכול לשמש לניפוי שגיאות בדרייברים וב-kernel של Linux מבוסס Yocto המורצים בהתקנים שכוללים את Intel® eXtended Debug Port
(). קולט הדגימות (Sampling Collector) בשביל XE Intel® VTune Amplifier מספק דגימת ביצועים עם תקורה נמוכה המבוססת על אירועים (events) במערכת, זיהוי צווארי בקבוק בביצועים, משאבים מוגבלים כמו גם בעיות אחרות שיכולות להשפיע על יעילות הקוד. בדבר ניתן לביצוע על ידי גישה ליחידת ה-Performance Monitoring (), עם מודול של ה-kernel שיכול להבנות בקלות כדי להתאים ל-Kernel מבוסס Yocto הנתון לבחירה.

ניתוח ביצועים וכוונונם
XE Intel® VTune Amplifier מספק ממשק משתמש קל לשימוש, ובעזרת פונקציונליות הרחבה שלו ניתן לזהות בצורה מהירה צווארי בקבוק בביצועים ע”י, לדוגמא, הצגת רשימת הפונקציות הפעילות ביותר. הקלקה של שם של פונקציה מציגה את קוד המקור שלה והחלקים שצורכים הכי הרבה זמן. בנוסף, תמיכה בדגימה של אירועים למעבדי Atom בעלי הספק נמוך מאפשרת לאנשי הפיתוח להגדיר את הסיבות להשהיות (executionstalls) המשפיעים על ביצועים.
הדרייבר של קולט הדגימות ל-XE Intel VTune Amplifier המשמש לדגימה מבוססת אירועים, ניתן לבניה (build) בסביבת הבניה של מערכת ההפעלה – על המחשב המארח המכילה מגבלות אפשריות במחסנית התוכנה בהן יכול המפתח להיתקל בהתקנים עם גורם צורה קטן. למטרה זו מסופקים סקריפטי build הניתנים לשינוי.