計(jì)算機(jī)新技術(shù)-多核技術(shù)

計(jì)算機(jī)新技術(shù)——多核技術(shù)PAGEPAGE5計(jì)算機(jī)新技術(shù)——我對(duì)多核技術(shù)的認(rèn)識(shí)相關(guān)技術(shù)名詞解釋?zhuān)?2多核技術(shù)定義： 2多核處理器定義： 2雙核技術(shù)定義： 3多核技術(shù)的特點(diǎn)分析： 3多核技術(shù)的優(yōu)勢(shì)： 3潛在的兩個(gè)問(wèn)題 3九大關(guān)鍵技術(shù)的挑戰(zhàn) 4未來(lái)的發(fā)展 6在計(jì)算機(jī)新技術(shù)課程上了解到了多核技術(shù)，是我對(duì)多核技術(shù)有了更大的興趣，所以選擇多核技術(shù)來(lái)寫(xiě)一篇自己的認(rèn)識(shí)。相關(guān)技術(shù)名詞解釋?zhuān)憾嗪思夹g(shù)定義：多核技術(shù)就是把多個(gè)處理器集成在一個(gè)芯片內(nèi)，是對(duì)稱(chēng)多處理系統(tǒng)的延伸，設(shè)計(jì)的主要思想是通過(guò)簡(jiǎn)化超標(biāo)量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將多個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的超標(biāo)量處理器核集成到一個(gè)芯片上，從而避免線延的影響，并充分開(kāi)發(fā)線程級(jí)并行性，提高吞吐量。多核處理器定義：多核處理器，指的是在一個(gè)芯片內(nèi)含有多個(gè)處理核心而構(gòu)成的處理器。所謂“核心”，通常指包含指令部件、算術(shù)/邏輯部件、寄存器堆和一級(jí)或者二級(jí)緩存的處理單元。在芯片上，多個(gè)核心通過(guò)某種方式互聯(lián)起來(lái)，使它們能夠交換數(shù)據(jù)，從而可以對(duì)外表現(xiàn)為一個(gè)統(tǒng)一的多核處理器。多核處理器能通過(guò)劃分進(jìn)一步提高，必須有其他一些手段來(lái)提高存儲(chǔ)器接口的帶寬，如增加單個(gè)管腳帶寬的DDR、DDR2、QDR、XDR等。同樣，系統(tǒng)也必須有能提供高帶寬的存儲(chǔ)器。所以，芯片對(duì)封裝的要求也越來(lái)越高，雖然封裝的管腳數(shù)每年以20%的數(shù)目提升，但還不能完全解決問(wèn)題，而且還帶來(lái)了成本提高的問(wèn)題，為此，怎樣提供一個(gè)高帶寬，低延遲的接口帶寬，是必須解決的一個(gè)重要問(wèn)題。9、可靠性及安全性設(shè)計(jì)隨著技術(shù)革新的發(fā)展，處理器的應(yīng)用滲透到現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)層面，但是在安全性方面卻存在著很大的隱患。一方面，處理器結(jié)構(gòu)自身的可靠性低下，由于超微細(xì)化與時(shí)鐘設(shè)計(jì)的高速化、低電源電壓化，設(shè)計(jì)上的安全系數(shù)越來(lái)越難以保證，故障的發(fā)生率逐漸走高。另一方面，來(lái)自第三方的惡意攻擊越來(lái)越多，手段越來(lái)越先進(jìn)，已成為具有普遍性的社會(huì)問(wèn)題?，F(xiàn)在，可靠性與安全性的提高在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域備受注目。未來(lái)的發(fā)展處理器功耗∝電流*電壓*電壓*主頻”，所以：處理器功耗正比于IPC。由單核處理器增加到多核處理器，如果主頻不變的話，IPC理論上可以提高n倍，功耗理論上也就最多提高n倍，因?yàn)楣牡脑黾邮蔷€性的。而實(shí)際情況是，多核處理器性能達(dá)到單核處理器同等性能的時(shí)候，前者的主頻可以更低，因此功耗的下降也是指數(shù)方下降的。反映到產(chǎn)品中就是多核處理器的起跳主頻可以比單核處理器更低，性能更好。由此可見(jiàn)，將來(lái)處理器發(fā)展的趨勢(shì)是：為了達(dá)到更高的性能，在采用相同微架構(gòu)的情況下，可以增加處理器的內(nèi)核數(shù)量同時(shí)維持較低的主頻。這樣設(shè)計(jì)的效果是，更多的并行提高IPC，較低的主頻有效地控制了功耗的上升。多核處理器通過(guò)把多個(gè)執(zhí)行內(nèi)核放進(jìn)一個(gè)處理器，每個(gè)內(nèi)核在較低的頻率下來(lái)降低功耗同時(shí)提高性能。實(shí)踐證明，這種多核設(shè)計(jì)方法仍然符合摩爾定律。多核處理器的高性能低功耗的特性在滿足了廣大客戶對(duì)性能不斷追求的同時(shí)也極大提升了性能功耗比，為廣大用戶提供了更好的選擇。同時(shí)，隨著多核生態(tài)系統(tǒng)及制造工藝的進(jìn)一步成熟，多核技術(shù)的主流化趨勢(shì)已勢(shì)不可擋，多核處理器為商用用戶帶來(lái)更高的性能、更低功耗。多核的出現(xiàn)是技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用需求的必然產(chǎn)物。多核通過(guò)在一個(gè)芯片上集成多個(gè)簡(jiǎn)單的處理器核充分利用這些晶體管資源，發(fā)揮其最大的能效。由于CMP(單芯片多處理器)的分布式結(jié)構(gòu)中全局信號(hào)較少，與集中式結(jié)構(gòu)的超標(biāo)量處理器結(jié)構(gòu)相比，在克服線延遲影響方面更具優(yōu)勢(shì)，使門(mén)延遲逐漸縮短，而全局連線延遲卻不斷加長(zhǎng)。此外多核處理器里單個(gè)核的速度較慢，處理器消耗較少的能量，產(chǎn)生較少的熱量。同時(shí)，原來(lái)單核處理器里增加的晶體管可用于增加多核處理器的核。在滿足性能要求的基礎(chǔ)上，多核處理器通過(guò)關(guān)閉（或降頻）一些處理器等低功耗技術(shù)，可以有效地降低能耗。隨著處理器結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的不斷提高，和人力成本的不斷攀升，設(shè)計(jì)成本隨時(shí)間呈線性甚至超線性的增長(zhǎng)。多核處理器通過(guò)處理器IP等的復(fù)用，可以極大降低設(shè)計(jì)的成本。同時(shí)模塊的驗(yàn)證成本也顯著下降。隨著操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件對(duì)多核處理器的進(jìn)一步支持及優(yōu)化、芯片制造工藝的成熟、AMD及Intel為代表的低功耗技術(shù)的發(fā)展、芯片級(jí)虛擬化技術(shù)的成熟等諸多因素，將推動(dòng)服務(wù)器處理器多核化趨勢(shì)的進(jìn)一步彰顯，多核技術(shù)將成為服務(wù)器技術(shù)的重要技術(shù)支點(diǎn)。應(yīng)用需求的不斷提高是計(jì)算機(jī)發(fā)展的根本動(dòng)力。如目前的服務(wù)器應(yīng)用，要求高的吞吐率和在多處理器上的多線程應(yīng)用；Internet的應(yīng)用、P2P和普適計(jì)算的應(yīng)用都促使了計(jì)算機(jī)性能的不斷提升，多核技術(shù)已經(jīng)成為服務(wù)器技術(shù)的重要技術(shù)支點(diǎn)。大型企業(yè)的ERP、CRM等復(fù)雜應(yīng)用，科學(xué)計(jì)算、政府的大型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域、電信、金融等都需要高性能計(jì)算，多核技術(shù)可以滿足這些應(yīng)用的需求。從目前來(lái)看，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、多核處理器價(jià)格相對(duì)偏高、應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具不成熟等。隨