多核CPU技術(shù)的發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù)分析課件

多核CPU技術(shù)的發(fā)展與

關(guān)鍵技術(shù)分析2009年12月12日多核CPU技術(shù)的發(fā)展與

關(guān)鍵技術(shù)分析2009年12月12日摘要

處理器的發(fā)展可謂日新月異，CPU對計算機(jī)性能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用，隨著信息時代的到來，各層次的電腦用戶對電腦的性能提出了更高的要求，單核處理器已經(jīng)不能滿足人們?nèi)粘９ぷ魃钏琛?伴隨著數(shù)字化辦公和數(shù)字生活的來臨，這些未來科技的實現(xiàn)，需要處理器擁有更高性能，以便提供給我們：更快的音頻/視頻編輯速度，更流暢的媒體播放能力，更加絢麗的游戲性能，更迅速的系統(tǒng)響應(yīng)速度，以及更強(qiáng)的多線程處理能力。而雙核和多核處理器能大幅度提高PC的工作效率。這也就表明雙核和多核是未來科技發(fā)展的必然需要。雙核和多核處理器也必然能為這些需要提供充足動力。

雙核和多核的出現(xiàn)和應(yīng)用是必然的，從市場需要上看，雙核和多核也是符合市場需要的，處理器生產(chǎn)廠商也同時大力推廣雙核和多核處理器，從目前發(fā)展形勢上看，雙核和多核處理器已經(jīng)顯露出自己無可比擬的優(yōu)勢，也得到了用戶的廣泛信任和選購。未來的科技發(fā)展也寄予了雙核和多核處理器更多的厚望。這些都預(yù)示著雙核以及多核處理器是未來市場主流處理器的發(fā)展趨勢。2摘要 處理器的發(fā)展可謂日新月異，CPU對計算機(jī)性能的發(fā)揮起著第一章單核過渡多核1.1概述011.2從單核到多核021.3多核出現(xiàn)的必然性033第一章單核過渡多核1.1概述011.2從單核到多核021.1概述多核化趨勢正在改變IT計算的面貌。跟傳統(tǒng)的單核CPU相比，多核CPU帶來了更強(qiáng)的并行處理能力、更高的計算密度和更低的時鐘頻率，并大大減少了散熱和功耗。目前，在幾大主要芯片廠商的產(chǎn)品線中，雙核、四核甚至八核CPU已經(jīng)占據(jù)了主要地位。41.1概述多核化趨勢正在改變IT計算的面貌。跟傳統(tǒng)的單核C1.2從單核到多核計算機(jī)上不斷涌現(xiàn)的新興使用模式讓最終用戶對處理器的處理能力——即性能——提出了更高的要求，并且對性能每年提高的幅度還在不斷加速，而多核技術(shù)是目前行之有效的方法。51.2從單核到多核計算機(jī)上不斷涌現(xiàn)的新興使用模式讓最終用戶1.3多核出現(xiàn)的必然性在一個芯片上建造多個CPU內(nèi)核，而不是建造單個巨大的CPU。這樣就可以在較小的能耗下，讓多個CPU共同工作，提高整體性能。摩爾定律告訴我們芯片上的晶體管會以指數(shù)增長，我們就能在一個芯片上建造越來越多的功能強(qiáng)大的CPU內(nèi)核，從而繼續(xù)提高電腦的性能。61.3多核出現(xiàn)的必然性在一個芯片上建造多個CPU內(nèi)核，而不Intel12月2日展示了一款全可編程設(shè)計的48核（由24個雙核模塊組成）單芯片云計算處理器(SCC:Single-chipCloudComputer)產(chǎn)品，可以處理最大64GB的內(nèi)存容量。這款處理器內(nèi)部集成了13億個晶體管，是Intel2007年發(fā)起的一項萬億級處理器研究項目的第二代產(chǎn)品，其前代產(chǎn)品名為“Polaris”，內(nèi)含80個處理核心。SCC與Polaris最大的區(qū)別便在于前者完全支持x86指令集，可以像其它x86處理器如奔騰，酷睿那樣運(yùn)行x86指令。內(nèi)含48個處理器核心：Intel展示萬億級處理器第二代產(chǎn)品SCC7Intel12月2日展示了一款全可編程設(shè)計的48核（由24個第二章多核CPU發(fā)展2.1技術(shù)發(fā)展012.2發(fā)展歷程028第二章多核CPU發(fā)展2.1技術(shù)發(fā)展012.2發(fā)展歷程02.1技術(shù)發(fā)展 多核技術(shù)能夠使服務(wù)器并行處理任務(wù)，而在以前，這可能需要使用多個處理器，多核系統(tǒng)更易于擴(kuò)充，并且能夠在更纖巧的外形中融入更強(qiáng)大的處理性能，這種外形所用的功耗更低、計算功耗產(chǎn)生的熱量更少。多核技術(shù)是處理器發(fā)展的必然。92.1技術(shù)發(fā)展 多核技術(shù)能夠使服務(wù)器并行處理任務(wù)，而在以前英特爾推出的全球第一顆通用型微處理器400410英特爾推出的全球第一顆通用型微處理器400410第三章多核CPU技術(shù)3.1技術(shù)簡介013.2技術(shù)優(yōu)勢023.4技術(shù)原理043.5技術(shù)意義053.6技術(shù)種類063.3技術(shù)瓶頸0311第三章多核CPU技術(shù)3.1技術(shù)簡介013.2技術(shù)優(yōu)勢03.7技術(shù)應(yīng)用073.8云計算083.9框計算09123.7技術(shù)應(yīng)用073.8云計算083.9框計算09123.1技術(shù)簡介多核處理器是指在一枚處理器中集成兩個或多個完整的計算引擎(內(nèi)核)。多核技術(shù)的開發(fā)源于工程師們認(rèn)識到，僅僅提高單核芯片的速度會產(chǎn)生過多熱量且無法帶來相應(yīng)的性能改善，先前的處理器產(chǎn)品就是如此。他們認(rèn)識到，在先前產(chǎn)品中以那種速率，處理器產(chǎn)生的熱量很快會超過太陽表面。即便是沒有熱量問題，其性價比也令人難以接受，速度稍快的處理器價格要高很多。133.1技術(shù)簡介多核處理器是指在一枚處理器中集成兩個或多個完3.2技術(shù)優(yōu)勢目前雖然單一的單線程程序無法體現(xiàn)出多核處理器的優(yōu)勢，但是多核處理器依然為程序設(shè)計者提供了一個很好的平臺，使得他們可以通過對原有的單線程序進(jìn)行并行設(shè)計優(yōu)化，以實現(xiàn)更好的程序運(yùn)行效果。143.2技術(shù)優(yōu)勢目前雖然單一的單線程程序無法體現(xiàn)出多核處理器3.3技術(shù)瓶頸要想讓多核完全發(fā)揮效力，需要硬件業(yè)和軟件業(yè)更多革命性的更新。其中，可編程性是多核處理器面臨的最大問題。一旦核心多過八個，就需要執(zhí)行程序能夠并行處理。盡管在并行計算上，人類已經(jīng)探索了超過40年，但編寫、調(diào)試、優(yōu)化并行處理程序的能力還非常弱。153.3技術(shù)瓶頸要想讓多核完全發(fā)揮效力，需要硬件業(yè)和軟件業(yè)更3.4技術(shù)原理多核CPU就是基板上集成有多個單核CPU，早期PD雙核需要北橋來控制分配任務(wù)，核心之間存在搶二級緩存的情況，后期酷睿自己集成了任務(wù)分配系統(tǒng)，再搭配操作系統(tǒng)就能真正同時開工，2個核心同時處理2“份”任務(wù)，速度快了，萬一1個核心死機(jī)，起碼另一個還可以繼續(xù)處理關(guān)機(jī)、關(guān)閉軟件等任務(wù)。163.4技術(shù)原理多核CPU就是基板上集成有多個單核CPU，早3.5技術(shù)意義多核處理器代表了計算技術(shù)的一次創(chuàng)新。由于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)的全球化，商業(yè)和消費(fèi)者開始要求多核處理器帶來性能改進(jìn)，這個重要創(chuàng)新就開始了；因為多核處理器比單核處理器具有性能和效率優(yōu)勢，多核處理器將會成為被廣泛采用的計算模型。173.5技術(shù)意義多核處理器代表了計算技術(shù)的一次創(chuàng)新。由于數(shù)字3.6技術(shù)種類單芯片多處理器(CMP)與同時多線程處理器(SimultaneousMultithreading，SMT)，這兩種體系結(jié)構(gòu)可以充分利用這些應(yīng)用的指令級并行性和線程級并行性，從而顯著提高了這些應(yīng)用的性能。183.6技術(shù)種類單芯片多處理器(CMP)與同時多線程處理器(3.7技術(shù)應(yīng)用193.7技術(shù)應(yīng)用193.8云計算 云計算(CloudComputing)是分布式處理(DistributedComputing)、并行處理(ParallelComputing)和網(wǎng)格計算(GridComputing)的發(fā)展，或者說是這些計算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實現(xiàn)。云計算的基本原理是通過使計算分布在大量的分布式計算機(jī)上，而非本地計算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計算機(jī)和存儲系統(tǒng)。203.8云計算 云計算(CloudComputing)是分3.9框計算 框計算為用戶提供基于互聯(lián)網(wǎng)的一站式服務(wù)，是一種最簡單可依賴的互聯(lián)網(wǎng)需求交互模式，用戶只要在框中輸入服務(wù)需求，系統(tǒng)就能明確識別這種需求，并將該需求分配給最優(yōu)的應(yīng)用或內(nèi)容資源提供商處理，最終返回給用戶相匹配的結(jié)果。213.9框計算 框計算為用戶提供基于互聯(lián)網(wǎng)的一站式服務(wù)，是一結(jié)束語 雙核和多核的出現(xiàn)和應(yīng)用是必然的，雙核和多核也是符合市場需要的，處理器生產(chǎn)廠商也同時大力推廣雙核和多核處理器，從目前發(fā)展形勢上看，雙核和多核處理器已經(jīng)顯露出自己無可比擬的優(yōu)勢，也得到了用戶的廣泛信任和選購。 但是，多核處理器的推廣還受到一定程度的限制，如一些桌面應(yīng)用尚不支持多線程、應(yīng)用開發(fā)工具不成熟等。隨著應(yīng)用需求的擴(kuò)大和技術(shù)的不斷進(jìn)步，多核必將展示出其強(qiáng)大的性能優(yōu)勢。多核處理器是處理器發(fā)展的必然趨勢，無論是移動與嵌入式應(yīng)用、桌面應(yīng)用還是服務(wù)器應(yīng)用，都將采用多核的架構(gòu)，因此我們可以肯定地說：多核技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。22結(jié)束語 雙核和多核的出現(xiàn)和應(yīng)用是必然的，雙核和多核也是符合市謝謝！23謝謝！23演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！多核CPU技術(shù)的發(fā)展與

關(guān)鍵技術(shù)分析2009年12月12日多核CPU技術(shù)的發(fā)展與

關(guān)鍵技術(shù)分析2009年12月12日摘要

處理器的發(fā)展可謂日新月異，CPU對計算機(jī)性能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用，隨著信息時代的到來，各層次的電腦用戶對電腦的性能提出了更高的要求，單核處理器已經(jīng)不能滿足人們?nèi)粘９ぷ魃钏琛?伴隨著數(shù)字化辦公和數(shù)字生活的來臨，這些未來科技的實現(xiàn)，需要處理器擁有更高性能，以便提供給我們：更快的音頻/視頻編輯速度，更流暢的媒體播放能力，更加絢麗的游戲性能，更迅速的系統(tǒng)響應(yīng)速度，以及更強(qiáng)的多線程處理能力。而雙核和多核處理器能大幅度提高PC的工作效率。這也就表明雙核和多核是未來科技發(fā)展的必然需要。雙核和多核處理器也必然能為這些需要提供充足動力。

雙核和多核的出現(xiàn)和應(yīng)用是必然的，從市場需要上看，雙核和多核也是符合市場需要的，處理器生產(chǎn)廠商也同時大力推廣雙核和多核處理器，從目前發(fā)展形勢上看，雙核和多核處理器已經(jīng)顯露出自己無可比擬的優(yōu)勢，也得到了用戶的廣泛信任和選購。未來的科技發(fā)展也寄予了雙核和多核處理器更多的厚望。這些都預(yù)示著雙核以及多核處理器是未來市場主流處理器的發(fā)展趨勢。26摘要 處理器的發(fā)展可謂日新月異，CPU對計算機(jī)性能的發(fā)揮起著第一章單核過渡多核1.1概述011.2從單核到多核021.3多核出現(xiàn)的必然性0327第一章單核過渡多核1.1概述011.2從單核到多核021.1概述多核化趨勢正在改變IT計算的面貌。跟傳統(tǒng)的單核CPU相比，多核CPU帶來了更強(qiáng)的并行處理能力、更高的計算密度和更低的時鐘頻率，并大大減少了散熱和功耗。目前，在幾大主要芯片廠商的產(chǎn)品線中，雙核、四核甚至八核CPU已經(jīng)占據(jù)了主要地位。281.1概述多核化趨勢正在改變IT計算的面貌。跟傳統(tǒng)的單核C1.2從單核到多核計算機(jī)上不斷涌現(xiàn)的新興使用模式讓最終用戶對處理器的處理能力——即性能——提出了更高的要求，并且對性能每年提高的幅度還在不斷加速，而多核技術(shù)是目前行之有效的方法。291.2從單核到多核計算機(jī)上不斷涌現(xiàn)的新興使用模式讓最終用戶1.3多核出現(xiàn)的必然性在一個芯片上建造多個CPU內(nèi)核，而不是建造單個巨大的CPU。這樣就可以在較小的能耗下，讓多個CPU共同工作，提高整體性能。摩爾定律告訴我們芯片上的晶體管會以指數(shù)增長，我們就能在一個芯片上建造越來越多的功能強(qiáng)大的CPU內(nèi)核，從而繼續(xù)提高電腦的性能。301.3多核出現(xiàn)的必然性在一個芯片上建造多個CPU內(nèi)核，而不Intel12月2日展示了一款全可編程設(shè)計的48核（由24個雙核模塊組成）單芯片云計算處理器(SCC:Single-chipCloudComputer)產(chǎn)品，可以處理最大64GB的內(nèi)存容量。這款處理器內(nèi)部集成了13億個晶體管，是Intel2007年發(fā)起的一項萬億級處理器研究項目的第二代產(chǎn)品，其前代產(chǎn)品名為“Polaris”，內(nèi)含80個處理核心。SCC與Polaris最大的區(qū)別便在于前者完全支持x86指令集，可以像其它x86處理器如奔騰，酷睿那樣運(yùn)行x86指令。內(nèi)含48個處理器核心：Intel展示萬億級處理器第二代產(chǎn)品SCC31Intel12月2日展示了一款全可編程設(shè)計的48核（由24個第二章多核CPU發(fā)展2.1技術(shù)發(fā)展012.2發(fā)展歷程0232第二章多核CPU發(fā)展2.1技術(shù)發(fā)展012.2發(fā)展歷程02.1技術(shù)發(fā)展 多核技術(shù)能夠使服務(wù)器并行處理任務(wù)，而在以前，這可能需要使用多個處理器，多核系統(tǒng)更易于擴(kuò)充，并且能夠在更纖巧的外形中融入更強(qiáng)大的處理性能，這種外形所用的功耗更低、計算功耗產(chǎn)生的熱量更少。多核技術(shù)是處理器發(fā)展的必然。332.1技術(shù)發(fā)展 多核技術(shù)能夠使服務(wù)器并行處理任務(wù)，而在以前英特爾推出的全球第一顆通用型微處理器400434英特爾推出的全球第一顆通用型微處理器400410第三章多核CPU技術(shù)3.1技術(shù)簡介013.2技術(shù)優(yōu)勢023.4技術(shù)原理043.5技術(shù)意義053.6技術(shù)種類063.3技術(shù)瓶頸0335第三章多核CPU技術(shù)3.1技術(shù)簡介013.2技術(shù)優(yōu)勢03.7技術(shù)應(yīng)用073.8云計算083.9框計算09363.7技術(shù)應(yīng)用073.8云計算083.9框計算09123.1技術(shù)簡介多核處理器是指在一枚處理器中集成兩個或多個完整的計算引擎(內(nèi)核)。多核技術(shù)的開發(fā)源于工程師們認(rèn)識到，僅僅提高單核芯片的速度會產(chǎn)生過多熱量且無法帶來相應(yīng)的性能改善，先前的處理器產(chǎn)品就是如此。他們認(rèn)識到，在先前產(chǎn)品中以那種速率，處理器產(chǎn)生的熱量很快會超過太陽表面。即便是沒有熱量問題，其性價比也令人難以接受，速度稍快的處理器價格要高很多。373.1技術(shù)簡介多核處理器是指在一枚處理器中集成兩個或多個完3.2技術(shù)優(yōu)勢目前雖然單一的單線程程序無法體現(xiàn)出多核處理器的優(yōu)勢，但是多核處理器依然為程序設(shè)計者提供了一個很好的平臺，使得他們可以通過對原有的單線程序進(jìn)行并行設(shè)計優(yōu)化，以實現(xiàn)更好的程序運(yùn)行效果。383.2技術(shù)優(yōu)勢目前雖然單一的單線程程序無法體現(xiàn)出多核處理器3.3技術(shù)瓶頸要想讓多核完全發(fā)揮效力，需要硬件業(yè)和軟件業(yè)更多革命性的更新。其中，可編程性是多核處理器面臨的最大問題。一旦核心多過八個，就需要執(zhí)行程序能夠并行處理。盡管在并行計算上，人類已經(jīng)探索了超過40年，但編寫、調(diào)試、優(yōu)化并行處理程序的能力還非常弱。393.3技術(shù)瓶頸要想讓多核完全發(fā)揮效力，需要硬件業(yè)和軟件業(yè)更3.4技術(shù)原理多核CPU就是基板上集成有多個單核CPU，早期PD雙核需要北橋來控制分配任務(wù)，核心之間存在搶二級緩存的情況，后期酷睿自己集成了任務(wù)分配系統(tǒng)，再搭配操作系統(tǒng)就能真正同時開工，2個核心同時處理2“份”任務(wù)，速度快了，萬一1個核心死機(jī)，起碼另一個還可以繼續(xù)處理關(guān)機(jī)、關(guān)閉軟件等任務(wù)。403.4技術(shù)原理多核CPU就是基板上集成有多個單核CPU，早3.5技術(shù)意義多核處理器代表了計算技術(shù)的一次創(chuàng)新。由于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)的全球化，商業(yè)和消費(fèi)者開始要求多核處理器帶來性能改進(jìn)，這個重要創(chuàng)新就開始了；因為多核處理器比單核處理器具有性能和效率優(yōu)勢，多核處理器將會成為被廣泛采用的計算模型。413.5技術(shù)意義多核處理器代表了計算技術(shù)的一次創(chuàng)新。由于數(shù)字3.6技術(shù)種類單芯片多處理器(CMP)與同時多線程處理器(SimultaneousMultithreading，SMT)，這兩種體系結(jié)構(gòu)可以充分利用這些應(yīng)用的指令級并行性和線程級并行性，從而顯著提高了這些應(yīng)用的性能。423.6技術(shù)種類單芯片多處理器(CMP)與同時多線程處理器(3.7技術(shù)應(yīng)用433.7技術(shù)應(yīng)用193.8云計算 云計算(CloudCompu