并行處理不僅可以改善性能，而且還可以通過更好地反映系統(tǒng)行為和開發(fā)資源的自然分割來簡化設計。
　　人們可以將多處理器設計定義為這樣的系統(tǒng)：它把各項功能和任務分配給多個處理器去完成，而這些處理器彼此協(xié)調、互相溝通，以保證行為一致。多處理器系統(tǒng)比單處理器設計更加復雜。它要求為內務操作和協(xié)調功能進行額外的編程，調試也更為復雜。這是因為多處理器系統(tǒng)需要各處理器間的交互作用，而在單處理器體系結構中不存在這種處理器之間的交互作用的問題。盡管多處理器設計增加了復雜性，但多年來，它一直用于高性能計算機和工作站中，而且正躋身于日益增多的嵌入式系統(tǒng)應用之中。
　　人們之所以使用多個處理器，一條突出的理由是，它們能夠比單個處理器提供更強的處理能力。在選擇單處理器體系結構還是多處理器體系結構時，需要考慮的一些性能因素有：實時算法的處理量，處理外部事件所需的響應時間，所需的數學密集處理量，以及所需的并行運作的能力。多處理器體系結構可提供某種平衡負載的能力，并提供了使用定制的處理器來完成各項系統(tǒng)任務的機會。
　　現在來考慮一下如果執(zhí)行時間具有很大的不定性的話，

實時處理將會遇到多大困難的問題。例如，當一個處理器刷新流水線、碰上高速緩存器故障、實施關聯(lián)轉換或者采用無序的推理性執(zhí)行來提高效率時，系統(tǒng)行為就會更加不確定。同樣，如果同一個處理器還必須執(zhí)行高度優(yōu)先級的、連續(xù)而且實時的任務，特別是當這些任務采用“多發(fā)布指令”(multi-issue instruction)、而這類指令在任務執(zhí)行過程中會阻塞“中斷服務”時，處理外部事件的響應時間會受很大的影響。如果分別用合適的處理器來完成兩項任務，則可以把每一類任務的性能問題和確定性問題分開并予以克服。硬盤驅動器就是這樣的實例：主接口功能用一個配置高速緩存的處理器就能很好地實現，而系統(tǒng)的伺服控制部分則由一個精減(stripped-down)處理器來執(zhí)行。
　　DSP 體系結構通過與外設的緊密交互作用來支持快速的數據傳送，從而側重于執(zhí)行連續(xù)迭代數學處理，主要是乘法－累加運算。為了實現這種連續(xù)處理功能，這些處理器常常采用復雜的存儲器結構（例如多條總線和多種類型存儲器的混合）和專門的指令集，其中包括定點數學運算和通過硬件加速的專用運算操作。雖然這些機制非常適合于預定的用途，但它們的性能卻不如用 RISC 體系結構進行控制和響應處理的機制好。
　　單片系統(tǒng)(SOC)設計采用可編程模塊這種發(fā)展趨勢，使人們在明確支持嵌入式多處理器設計的處理器和芯核方面有了更多的選擇。這些SoC設計所提供的性能可以升級，可以通過編程來達到超過單處理器體系結構為計算密集型應用所能提供的性能；這些SoC設計能夠更好地反映許多聯(lián)網系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)和其他嵌入式系統(tǒng)的自然分割，而這些系統(tǒng)本來就是適合多通道或會聚式應用的。對于這些類型的系統(tǒng)，采用多個處理器能夠最好地平衡并達到工程的性能、成本、功耗、風險以及上市時間等目標。
　　許多嵌入式設計正在采用多處理器體系結構，并不是純粹出于提高性能的考慮。其他考慮因素包括：既有的軟件資源和開發(fā)工具，關鍵部件（如那些支持演進中標準的部件）的穩(wěn)定性，簡化工程工作，系統(tǒng)安全性，容錯要求，滿足價格、功耗、散熱和電磁干擾等約束條件。多處理器體系結構可為人們提供用最合適的工程資源來完成每一項設計任務的靈活性和機遇。
　　人們在處理體系結構方面的經驗和既有資源對目前工程的適用性方面的經驗，會影響他們采用單處理器還是采用多處理器設計的抉擇（參考文獻1）。既有的代碼或操作系統(tǒng)可能會決定人們選擇何種處理器和如何分配工程技術人員。譬如，用不同的小組來從事前端、后端、控制和信號處理方面的工作，會影響對處理器體系結構的選擇。在移動電話應用中，信號處理小組開發(fā)由 DSP 芯片來執(zhí)行的無線電控制功能和語音編譯碼功能，應用小組則開發(fā)由微控制器來執(zhí)行的人機界面功能。諸如多媒體和無線應用的標準或協(xié)議的穩(wěn)定性會影響人們是將這些協(xié)議或標準作為軟件來實施，以保證可編程性和靈活性，還是使用某些硬件來降低功耗和成本。
　　多多益善
　　由于軟件復雜性并不是隨代碼長度增加而線性增加，而是比線性增加還要快，因此把軟件設計得可在多個專用處理器上運行，可比在單個處理器上運行縮短開發(fā)時間，還可簡化調試，并改善系統(tǒng)的可靠性。使用單獨的處理器可以使人們更容易理解系統(tǒng)中被分割的各項任務之間的相互作用，并最大限度地減少由中斷等待時間、處理器加載和內存使用等造成的任務之間的相互依賴性。相互作用的重點可從任務間資源共享轉變?yōu)樘幚砥髦g資源的共享和專用。人們只要讓整個操作系統(tǒng)支持系統(tǒng)的某些部分，而幾乎不支持其他部分就可以簡化性能的分配。
　　即使一個單處理器可以滿足對性能的要求，也不可能滿足對成本、功耗、電磁干擾和散熱預算等指標的要求。使用多個處理器可以降低時鐘頻率，以避開某些射頻頻率，并降低系統(tǒng)的電磁干擾和散熱分布。如果任務分割允許把高速的突發(fā)性處理分配給某個處理器來完成，并在其不工作期間禁用該處理器，而另一個處理器則處理連續(xù)性操作，則可進一步降低系統(tǒng)的功耗預算。只要將安全或加密措施交給與主處理器分開的另一個處理器來實現，就可以提高系統(tǒng)的安全性，而且還能運行一個可以簡化逆向工程的標準操作系統(tǒng)。
　　盡管把多個芯核集成到一個器件中有許多好處，但人們仍然愿意選用在物理上將一個多處理器體系結構分配成若干個離散器件。例如，如果系統(tǒng)需要冗余或容錯，就要想法使處理器故障相互隔離。分配多處理器體系結構的另一個例子是采用處理器網絡模型。當將每個處理器設置在相關處理及信號的附近（如在汽車中），要求弱化處理器之間的通信、降低信號噪聲并且減小系統(tǒng)布線重量時，這種方法是非常合適的。
　　某些應用不能將多個處理器輕易地分割開來，認識到這一點十分重要。如果在被分割的任務之間需要密切的通信而又想不出合適的互聯(lián)方式來支持系統(tǒng)的吞吐量或等待時間要求，那就需要重新考慮這種分割或者放棄多處理器方案。
　　能否成功采用多處理器體系結構，取決于應用系統(tǒng)中固有的并行操作的數量與類型（參見附文《利用并行操作》）。許多單處理器體系結構采用了諸如流水線和超標量指令等技術，這些技術都依賴指令級的時間并行操作或空間并行操作來提高性能。SIMD（單指令多數據）和多線程技術使系統(tǒng)能夠在數據抽象級或線程抽象級采用并行操作。軟件分割是多處理系統(tǒng)取得成功的關鍵，而且這樣的體系結構在人們制造它來利用系統(tǒng)的進程級并行操作時具有最大效益。
　　對稱多處理(SMP)是一種同類處理器拓撲結構，在此結構中，系統(tǒng)能動態(tài)地將處理負載分配到一個緊密耦合的“共享一切”的多個處理器網絡中。在這樣的系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)一般都了解每個處理器并管理任務的分配。這些系統(tǒng)保持著與高速緩存一致的子系統(tǒng)，并能夠在處理器之間移植包括操作系統(tǒng)內核在內的各種進程，以平衡負載。處理器數量的增減是有限的，因為隨著處理器數目的增加，系統(tǒng)的通信開銷在總系統(tǒng)工作負荷中會占據更大的比例。管理多用戶環(huán)境的網絡服務器和事務服務器是 SMP 體系結構的共同目標。