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多核处理器及体系规划面临着一些新的应战

为什么要采用多核呢?如果设计一款两倍于原来大小的处理器,性能并会不增加到原来的两倍,性能大概只会作平方根的增长,所以尺寸加倍并不会带来

为什么要选用多核呢?假如规划一款两倍于本来巨细的处理器,功能并会不添加到本来的两倍,功能大约只会作平方根的添加,所以尺度加倍并不会带来平等数量级的功能添加,只会带来大约1.4倍于本来的功能,即添加40%。这个被称为Pollack规律(由英特尔工程师Fred Pollack界说),在单核体系中现已得到了证明。而芯片制造商力求选用多个中心来进步功能和速度提高的系数。

但规划一个多核体系面对一些新的应战。

通讯的距离

中心之间的通讯也许是最要害的问题,由于在一些体系中会起到至关重要的效果。无需特别的丈量,一般通讯量的添加与中心的数量n是一个二次方程 (n+1)*n/2的联系,因而一个四核体系在通讯数据量上比较单核体系会有成十倍的添加,一个16核体系会添加到本来的136倍,一个256核体系会添加超越32,000倍!因而一个中心之间的灵敏的通讯体系关于多核体系的作业是最基本的。

有几个处理方案是选用中心存储器来缓冲,不过当一切的处理器核都与存储器进行内部通讯时就会出现问题。一般会选用信息包开关网络或其他架构。

咱们能够做一个风趣的类比,假定这是一个人类安排,假如人数增多,沟通就会变得困难,甚至会带来瓶颈。假如是一个2个人或4个人的小团体,沟通起来就简略得多,假如人数超越20个或更多,就需求一个更有用的沟通架构,比方每周例会、技能小组等等。

实践标明一个6到8个人的小组是最为有用的。更大的小组需求合理的架构和其他方式的咨询和协作。在多核体系中也是相同的道理。

人为规划要素

人为规划要素相同会影响多核体系的架构。在1990年我曾经在荷兰埃因霍温作个一个技能演说,我将规划分化为一个一个的模块和模块之间的互联。相同,衔接的数目也同模块数是一个二次方程的联系。

处理杂乱问题的办法是使用和概括概念的才能。这儿,一些元件被看成是宏元件。

自下而上的规划,简略的分化和结构各个元件直到到达最基本的构成 — 逻辑门或是运算单元,例如,选用分级的办法,杂乱的二次方程问题能够简化为线性问题。

在规划一个多核体系中完结通讯和规划杂乱性的办理,挑选适宜的架构、规划思维、东西的使用等等都非常重要。

功耗的平衡

下降多核体系的功耗和散热处理是工程师面对的另一个首要的问题。下降功耗能够经过约束每个中心的运算来完成,称为voltage scaling — 每个中心的频率和供电电压能够依据每个处理核的使命运算两来进行功耗优化。

另一个要考虑的要素是能够由进程揣度的并行处理的数量,假如并行运算很少,选用多核来处理也就没有什么优势。

多线程是处理并行运算的一个办法。在通讯处理器里边写软件是另一个办法。这些技能由特别的运算支撑,以保持体系的精确度和一致性。

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