Bearbeiten von „ARM big.LITTLE“

Mit dem ''Cortex-A7''<ref>{{Internetquelle|titel = Cortex-A7 Processor - ARM|url = http://www.arm.com/products/processors/cortex-a/cortex-a7.php|zugriff = 2015-10-24|werk = www.arm.com}}</ref> führte '''ARM''' das sogenannte '''big.LITTLE''' Konzept, eine Implementierung einer heterogenen Computerarchitektur, ein. Das Ziel ist dabei die Vereinbarung von energiesparenden mit Performance-starken Prozessor-Komponenten auf einem [[SoC]]. So kann bspw. die Rechenleistung eines ''Cortex-A15''<ref>{{Internetquelle|titel = Cortex-A15 Processor - ARM|url = http://www.arm.com/products/processors/cortex-a/cortex-a15.php|zugriff = 2015-10-24|werk = www.arm.com}}</ref> mit der kleinen Energieaufnahme des ''Cortex-A7'' kombiniert werden. Der Nutzer profitiert damit von einer leistungsstarken CPU für rechenintensive Aufgaben und kann gleichzeitig Vorteile aus einer energiesparenden CPU für rechen-arme Aufgaben ziehen.<ref>{{Internetquelle|titel = Linaro enhances Linux support for ARM Big.Little|url = http://linuxgizmos.com/linaro-optimizes-linux-support-for-arm-big-little/|zugriff = 2016-01-21|sprache = en-US|werk = LinuxGizmos}}</ref>

== Konzept ==
Bei der softwareseitigen Implementierung und Verwaltung der zur Verfügung stehenden CPUs kann zwischen folgenden 3 Varianten unterschieden werden. Hierbei gilt, dass die Performance-starken Prozessoren als ''big'' und die energiesparenden als ''LITTLE'' bezeichnet werden. Hieraus ergibt sich auch der Architekturname ''big.LITTLE''.

=== Cluster Migration ===
[[Datei:Big.Little Cluster Switching.png|thumb|Schematische Darstellung des Clusterings.]]
Bei der sogenannten ''Cluster Migration'' werden die Prozessoren gleichen Typs in jeweils einem Cluster zusammengafsst, also bspw. alle Cortex-A7 CPUs als ''LITTLE'' Cluster und alle Cortex-A15 als ''big'' Cluster. Das Betriebssystem bekommt lediglich eines der beiden Cluster zur gleichen Zeit zu sehen. Die Aufgaben werden auf ein Cluster verteilt und, sollte dieses an die Leistungsgrenze (für das ''LITTLE'' Cluster), bzw. an die Leistungsuntergrenze (für das ''big'' Cluster) gelangen, werden diese Aufgaben auf das jeweils andere Cluster übertragen. Dieser wird daraufhin aktiviert und der bisher aktive deaktiviert. Diese simple Implementierung ist bspw. beim Exynos 5 von Samsung vorzufinden.<ref>{{Internetquelle|autor = Peter Clarke, EETimes|titel = Benchmarking ARM’s big-little architecture|url = http://www.embedded.com/electronics-news/4419448/Benchmarking-ARM-s-big-little-architecture|zugriff = 2016-01-21|werk = Embedded}}</ref>

Mit Einführung der 64-bit-CPUs ''Cortex-A53''<ref>{{Internetquelle|titel = Cortex-A53 Processor - ARM|url = http://www.arm.com/products/processors/cortex-a/cortex-a53-processor.php|zugriff = 2015-10-24|werk = www.arm.com}}</ref> und ''Cortex-A57''<ref>{{Internetquelle|titel = Cortex-A57 Processor - ARM|url = http://www.arm.com/products/processors/cortex-a/cortex-a57-processor.php|zugriff = 2015-10-24|werk = www.arm.com}}</ref> wurde das System auf diese übertragen und erweitert. Hier können Tasks nicht nur clusterweise, sondern auch pro Kern übertragen werden.<ref>{{Internetquelle|titel = big.LITTLE Technology - ARM|url = http://www.arm.com/products/processors/technologies/biglittleprocessing.php|zugriff = 2015-10-24|werk = www.arm.com}}</ref>

{{Clear}}

=== In-Kernel-Switcher (IKS) ===
[[Datei:In Kernel Switcher.jpg|thumb|Schematische Darstellung des Clusterings.]]
Auch das In-Kernel-Switcher -Modell fasst die verschiedenen CPUs in mehrere Cluster zusammen, allerdings hier jeweils ein leistungsstarken und ein energiesparenden, die einzeln als virtuelle Kerne dem Betriebssystem zur Verfügung gestellt werden. Daraus können sich bspw. 4 Cluster mit jeweils einer Cortex-A7 und einer Cortex-A15 CPU ergeben.<ref>{{Internetquelle|titel = big.LITTLE Software Update|url = http://www.linaro.org/blog/hardware-update/big-little-software-update/|zugriff = 2016-01-21|sprache = en-US|werk = Linaro}}</ref> Die Aufgaben (~ ''Tasks'') werden anschließend vom System mit größtenteils bekannten Mechanismen an die einzelnen, virtuellen Kerne vergeben, die bei der Abarbeitung entscheiden, ob die ''big'' CPU eingeschalten werden muss oder nicht. <ref>{{Internetquelle|titel = projects/big.LITTLE.MP/Big.Little.Switcher/Docs/in-kernel-code - Linaro Wiki|url = https://wiki.linaro.org/projects/big.LITTLE.MP/Big.Little.Switcher/Docs/in-kernel-code|zugriff = 2016-01-21|werk = wiki.linaro.org}}</ref><ref>{{Cite web|url = http://www.armtechforum.com.cn/2013/2_MovingbigLITTLETowardFullyHeterogeneousGlobalTaskScheduling.pdf|title = Moving big.LITTLETM Toward Fully Heterogeneous - Global Task Scheduling|accessdate = 2016-01-21|format = PDF}}</ref>

{{Clear}}

=== Global Task Scheduling (GTS) ===
[[Datei:Global Task Scheduling.jpg|thumb|Schematische Darstellung der Architektur.]]
Das ''Global Task Scheduling'' (auch bekannt als ''big.LITTLE MP''; MP = ''heterogeneous multi-processing'') ist eine Implementierung, die dem Grundgedanken der heterogenen Computerarchitektur vermutlich am nächsten kommt. Hierbei werden die zur Verfügung stehenden CPUs nicht geclustered. Das Betriebssystem kann Tasks an jeden einzelnen CPU-Kern zuweisen, je nachdem, welche Leistung benötigt wird, werden ''big'' oder ''LITTLE'' CPUs verwendet, aktiviert oder deaktiviert. Auch die Übertragung einer Task von einem ''LITTLE'' auf ein ''big'' CPU und vice versa ist möglich.<ref>{{Cite web|url = http://www.arm.com/files/downloads/big.LITTLE_Final.pdf|title = Big.LITTLE Processing with ARM Cortex™-A15 & Cortex-A7|accessdate = 2016.01.21|offline = yes|archiveurl = http://web.archive.org/web/20131012055022/http://www.arm.com/files/downloads/big.LITTLE_Final.pdf|archivedate = 2013-10-12}}</ref> Aus dieser Implementierung ergeben sich folgende Vorteile:<ref>{{Internetquelle|titel = ARM big.LITTLE|url = https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ARM_big.LITTLE&oldid=698449421|zugriff = 2016-01-21|sprache = en}}</ref>
* Genauere Verteilung der Arbeitslast auf verschiedene Kerne. Da der [[Scheduler]] die Aufgaben direkt zwischen den Kernen migrieren kann, wird der Kernel Overhead reduziert und dementsprechend kann Energie eingespart werden.
* Die Implementierung im Scheduler beschleunigt die Entscheidung zum Migrieren eines Tasks auf einen anderen Kern im Vergleich zur cpufreq-Framework Implementierung bei IKS.
* Die einfache Möglichkeit, eine verschiedene, asymetrische Anzahl an SoCs zu unterstützen(bspw. mit 2 Cortex-A15 Kernen und 4 Cortex-A7).
* Die Möglichkeit, alle Kerne gleichzeitig zu verwenden, was eine verbesserte Peak-Performance im Vergleich zu IKS bedeutet.

== Einzelnachweise ==
<references />