计算机新技术——多核技术
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计算机新技术
——我对多核技术的认识
相关技术名词解释： 1
多核技术定义： 1
多核处理器定义： 1
双核技术定义： 1
多核技术的特点分析： 2
多核技术的优势： 序；系统实现人员那么决定该程序执行模型在具体目标机器上的有效实现。当目标机器是多核体系结构时，产生的问题是: 多核体系结构如何支持重要的程序执行模型？是否有其他的程序执行模型更适于多核的体系结构？这些程序执行模型能多大程度上满足应用的需要并为用户所接受？
3、Cache设计：多级Cache设计与一致性问题
处理器和主存间的速度差距对CMP来说是个突出的矛盾，因此必须使用多级Cache来 缓解。目前有共享一级Cache的CMP、共享二级Cache的CMP以及共享主存的CMP。通常，CMP采用共享二级Cache的CMP结构，即每个处理器核心拥有私有的一级Cache，且所有处理器核心共享二级Cache。Cache自身的体系结构设计也直接关系到系统整体性能。但是在CMP结构中，共享Cache或独有Cache孰优孰劣、需不需要在一块芯片上建立多级Cache，以及建立几级Cache等等，由于对整个芯 片的尺寸、功耗、布局、性能以及运行效率等都有很大的影响，因而这些都是需要认真研究和探讨的问题。另一方面，多级Cache又引 发一致性问题。采用何种Cache一致性模型和机制都将对CMP整体性能产生重要影响。在传统多处理器系统结构中广泛采用的Cache一致性模型有: 顺序一致性模型、弱一致性模型、释放一致性模型等。与之相关的Cache一致性机制主要有总线的侦听协议和基于目录的目录协议。目前的CMP系统大多采用基于总线的侦听协议。
4、核间通信技术
CMP处理器的各CPU核心执行的程序之间有时需要进行数据共享与同步，因此其硬 件结构必须支持核间通信。高效的通信机制是CMP处理器高性能的重要保障，目前比拟主流的片上高效通信机制有两种，一种是基于总线共享的Cache结构，一种是基于片上的互连结构。总线共享Cache结构是指每个CPU内核拥有共享的二级或三级Cache，用于保存比拟常用的数据，并通过连接核心的总线进行通信。这种系统的优点是结构简单，通信速度高，缺点是基于总线的结构可扩展性较差。基于片上互连的结构是 指每个CPU核心具有独立的处理单元和Cache，各个CPU核心通过交叉开关或片上网络等方式连接在一起。各个CPU核心间通过消息通信。这种结构的优点是可扩展性好，数据带宽有保证; 缺点是硬件结构复杂，且软件改动较大。也许这两者的竞争结果不是互相取代而是互相合作，例如在全局范围采用片上网络而局部采用总线方式，来到达性能与复杂性的平衡。
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5、总线设计
传统微处理器中，Cache不命中或访存事件都会对CPU的执行效率产生负面影响，而总线接口单元〔BIU〕的工作效率会决定此影响的程度。 当多个CPU核心同时要求访问内存或多个CPU核心内私有Cache同时出现Cache不命中事件时，BIU对这多个访问请求的仲裁机制以及对外存储访问的转换机制的效率决定了CMP系统的整体性能。因此寻找高效的多端口总线接口单元〔BIU〕结构，将多核心对主存的单字访问转为更为高效的猝发 〔bu
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