多核处理器对计算机系统的影响.pptVIP

* * * * * * 多核处理器对计算机系统的影响 多核化趋势正在改变IT计算的面貌。跟传统的单核CPU相比，多核CPU带来了更强的并行处理能力、更高的计算密度和更低的时钟频率，并大大减少了散热和功耗。目前，在几大主要芯片厂商的产品线中，双核、四核甚至八核CPU已经占据了主要地位。 一 、单核过渡到多核 1.1 概述 内含48个处理器核心：Intel展示万亿级处理器第二代产品SCC Intel12月2日展示了一款全可编程设计的48核（由24个双核模块组成）单芯片云计算处理器(SCC:Single-chip Cloud Computer)产品，可以处理最大64GB的内存容量。这款处理器内部集成了13亿个晶体管，是Intel 2007年发起的一项万亿级处理器研究项目的第二代产品，其前代产品名为“Polaris”，内含80个处理核心。SCC与Polaris最大的区别便在 于前者完全支持x86指令集，可以像其它x86处理器如奔腾，酷睿那样运行x86指令。 计算机上不断涌现的新兴使用模式让最终用户对处理器的处理能力——即性能——提出了更高的要求，并且对性能每年提高的幅度还在不断加速，而多核技术是目前行之有效的方法。 1.2 从单核到多核 一、 单核过渡到多核 在一个芯片上建造多个CPU内核，而不是建造单个巨大的CPU。这样就可以在较小的能耗下，让多个CPU共同工作，提高整体性能。摩尔定律告诉我们芯片上的晶体管会以指数增长，我们就能在一个芯片上建造越来越多的功能强大的CPU内核，从而继续提高电脑的性能。 1.3 多核出现的必然性 一、 单核过渡到多核 二、 多核处理器技术 2.1 技术简介 多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。多核技术的开发源于工程师们认识到，仅仅提高单核芯片的速度会产生过多热量且无法带来相应的性能改善，先前的处理器产品就是如此。他们认识到，在先前产品中以那种速率，处理器产生的热量很快会超过太阳表面。即便是没有热量问题，其性价比也令人难以接受，速度稍快的处理器价格要高很多。 2.2 技术优势 目前虽然单一的单线程程序无法体现出多核处理器的优势，但是多核处理器依然为程序设计者提供了一个很好的平台，使得他们可以通过对原有的单线程序进行并行设计优化，以实现更好的程序运行效果。 二、 多核处理器技术 多核CPU就是基板上集成有多个单核CPU，早期PD双核需要北桥来控制分配任务，核心之间存在抢二级缓存的情况，后期酷睿自己集成了任务分配系统，再搭配操作系统就能真正同时开工，2个核心同时处理2“份”任务，速度快了，万一1个核心死机，起码另一个还可以继续处理关机、关闭软件等任务。 二 、多核处理器技术 2.3 技术原理 2.4 技术意义 多核处理器代表了计算技术的一次创新。由于数字数据和互联网的全球化，商业和消费者开始要求多核处理器带来性能改进，这个重要创新就开始了；因为多核处理器比单核处理器具有性能和效率优势，多核处理器将会成为被广泛采用的计算模型。 二、多核处理器技术 2.5 技术瓶颈 要想让多核完全发挥效力，需要硬件业和软件业更多革命性的更新。其中，可编程性是多核处理器面临的最大问题。一旦核心多过八个，就需要执行程序能够并行处理。尽管在并行计算上，人类已经探索了超过40年，但编写、调试、优化并行处理程序的能力还非常弱。 二、 多核处理器技术 三、多核处理器类型 3.1 同构与异构 *同构与异构是多核处理器主要的两种结构形态。 (1)同构多核处理器是指处理器芯片内部的所有核心，其结构是完全相同的，各个核心的地位也是等同的。目前的同构多核处理器大多数由通用的处理器核心组成，每个处理器核心可以独立地执行任务，与通用单核处理器结构相近。 三、多核处理器类型 (2) 异构多核处理器芯片内部采用多种功能不同的核心。如有负责管理调度的主核和负责计算的从核构成的多核处理器；再有承担定点、浮点、特殊计算等不同计算功能的核心构成的多核处理器。目前的异构多核处理器通常同时集成通用处理器、DSP、媒体处理器、网络处理器等多种类型的处理器核心，针对不同需求提高应用的计算性能。 三、多核处理器类型 3.2 多核与众核 多核与众核分别来自英文的Multi-core和Many-core，它们都是指多核的处理结构，主要区别体现在以下几点： （1）核心数量。目前工艺下，多核一般在数个或十多个核，而众核处 理器可达到几十个核以上。 （2）核微结构。多核一般采用同一个结构，众核处理器通常为主从异 构结构。 （3）应用定位。多核一般面向普适化应用，众核处理器面向特定应用领域的多种应用计算，以提供计算加速为主，通