论嵌入式Linux下窗口系统的性能

在当前嵌入式Linux环境下，其体系架构以ARM为主，这里的分析也将以ARM芯片为主。
在ARM体系架构中，GPU自身是没有显存的，其是将系统的内存一块预留出来分给GPU，这样CPU、GPU、LCD通过AHB总线与内存相连。
这样LCD周期性的从显存中获取数据，占据了总线的带宽。其对性能的影响，另外一篇文章有讲述。
为了无闪烁的显示一幅图，我们往往是先在内存中画好这幅图，然后将其拷贝到拷贝显存中，这就涉及到一屏内存的写，一屏内存的读，一屏内存的写，对系统的内存占用极大。
当设备的分辨率增大时，每屏的数据量也急剧增大，总线必将成为性能的瓶颈。

下面将嵌入式设备与PC的架构进行对比
1、当前嵌入式设备中，其总线的宽度为32位，而在PC设备中，其总线的宽度为64位。
2、嵌入式设备中，一般选用SDRAM，目前也有使用DDR的，总线频率一般较低133Mhz，而在PC中，DDR、DDR2内存已经得到广泛的使用，其内存总线的频率更是高许多。
3、嵌入式设备中，CPU上的cache一般较小，而PC中的cache要大许多。
4、LCD周期性刷新要占用内存总线，而在PC中，如果采用内置显卡，则LCD刷新占用内存总线，如果采用独立显卡，则LCD刷新不占用内存总线。
5、嵌入式设备屏幕分辨率一般较小，这是其有利的地方。PC的分辨率一般较大。

从这方面考虑，当前ARM芯片的cortex-a8已经达到了1Ghz，应该说主频不是问题，其架构决定在支持高分辨率的设备时，其总线将成为瓶颈。
可以在软件上采取一定的方法，减少内存总线的占用。
1、在图形系统使用双buffer机制，这样我们在生成一屏的时候不必写到内存，然后再拷贝到显存。直接写到显存就可以了。
2、降低LCD的刷新频率。
3、使用thumb指令，提高代码密度，减少代码占用总线的时间。
4、在写内存时，最好一次写满32位，充分利用总线的宽度。
5、尽可能的使用寄存器，少用内存。用计算密集型取代大内存。

Linux的桌面系统个人感觉一直很低效。尤其是针对嵌入式的窗口系统，QT/E有些大，但成熟一些，不过商用要花钱。DirectFB在支持多进程时会有问题，GTK+Xwindow虽然免费，但其效率低下。
在Window下，其窗口系统都内置到操作系统中，这样进程显示位图，或者取得窗口位置等只是系统调用就可以了。而在Xwindow下，则属于进程间通讯，频繁的画图操作必然导致频繁的进程间切换，而导致系统的低效。
Linux一直引以为自豪的是，如果图形系统瘫掉，kernel依然正常，它也是一直拿这点嘲笑windows。可是对于嵌入式Linux设备，对于用户来讲如果图形系统瘫掉，kernel正常是无任何意义的。因此将Linux下一些窗口系统以模块的形式加载到kernel中是可行的。

现在还有一个问题，严重制约系统性能。
比如说画线来讲，如果我想利用GPU的硬加速功能，其必要要求所画的区域必须在显存中，GPU是不认识虚拟内存的，这样图形系统就在CPU和GPU之间割裂开来。
如果我们在使用窗口系统时，直接在显存中申请内存，则可以利用GPU的硬加速功能，但那嵌入式设备必然要为图形系统预留很多的内存，这部分内存就不能为应用程序所使用，必然会造成资源的浪费。
结果目前虽然GPU空有很多本领，但在大部分窗口系统中并没有得到应用。

导致这种现象的根本原因在于GPU不认识虚存，CPU中是有专门的内存管理，而GPU没有。但目前嵌入式设备中，CPU越来越多的集成了GPU的功能，那么让GPU认识虚存也不见得是不可能的事情。那时窗口系统利用GPU的硬件加速功能将更为容易，当GPU并行的对显存处理时，内存总线将会成为瓶颈。