【正文】 必須用軟件清除核內(nèi)握手標志位，成為非占線核，釋放該 CMC 總線。結(jié)果是各個核的握手信號相當(dāng)于 “線與 ”。這樣兩核不需要停下當(dāng)前各自的工作就可完成核間數(shù)據(jù)讀寫。任務(wù)合適的時候， N 個核可以異步并發(fā)地同時進行 N 個通信，如圖 ，所示 Core0 到 Core Core1 到 Core Core2 到 Core Core5 到 Core Core8 到 Core Core7 到 Core Core6 到 Core Core3 到 Core0、 Core4 到 Core5 同時進行 9 個通信。核與核之間，核與主存之間的通信系統(tǒng)采用層次化的雙向總線結(jié)構(gòu)，其中包括有外總線、長總線和若干條短總線組成。如圖 所示。確定工程名稱和存放路徑后，工程向?qū)⒃儐枒?yīng)用程序的創(chuàng)建類型，出現(xiàn)如圖 所示的畫面。每一個都保存在自己的目錄中。它支持最新的 C++標準，它的可視化工具和開發(fā)向?qū)?C++應(yīng)用開發(fā)變得非常方便快捷。應(yīng)用運行是指程序正式投入使用后的運行，目的是通過程序的運行完成預(yù)先設(shè)定的功能，從而獲得相應(yīng)的效益。 cout 是C++的一個對象，可通過他的操作符 “”向顯示設(shè)備輸出信息。 （ 3）每個 C++程序都由一個或多個函數(shù)組成，函數(shù)則是具有特定功能的程序模塊。 C++程序簡介 在開始學(xué)習(xí) C++語言編程之前，應(yīng)該了解一下 C++源程序的基本結(jié)構(gòu)，以及如何書寫、編譯和運行 C++程序，以便建立一個總體的印象。對 VBScrip 和 Java 等語言，代碼在運行時由程序解釋，而且每次運行程序時都要將代碼轉(zhuǎn)換為機器碼，這樣做效率比較低，不僅僅是已編譯過的 C++程序運行得較快，而且微軟 C++編譯器已存在多年。第二個步驟是選擇語言，這也影響程序的速度。標準模板庫（ Standard Template Library,STL）和微軟的活動模板庫（ Active Template Libraty,ATL）都基于這個 C++語言擴展。他開始對 C 語言的內(nèi)核進行必要的修改，使其能滿足面向?qū)ο竽Ｐ偷囊蟆? 第四，在多核硬件平臺設(shè)計。顯而易見，目前，在學(xué)術(shù)界，單芯片處理器核心之間的通信技術(shù)研究將是重要的問題，核間通信技術(shù)，是當(dāng)今研究的熱門 。 同時尋找對 CMP 處理器整體效率最佳的一次 Burst 訪問字的數(shù)量模型以及高效多端口 BIU 訪問的仲裁機制將是 CMP 處理器研究的重要內(nèi)容，目前 Inter 推出了最新的英特爾智能互連技術(shù) (QPI)技術(shù)總線，更大程度發(fā)掘了多核處理器的實力。因此片上網(wǎng)絡(luò)適合大核模式的處理器，其每個大核具有較強的功能，較大的 L1 Cache 空間。但是實現(xiàn)交叉開關(guān)需占用更多的片上面積。如果有不同的核需要同時訪問同一塊 L2 Cache 會產(chǎn)生競爭現(xiàn)象，這時需要有相應(yīng)的仲裁機制來保證數(shù)據(jù)的完整性與一致性，其中硬件保證了操作的唯一性，軟件保證了數(shù)據(jù)的完整性。目前多核處理器的體系結(jié)構(gòu)除了繼續(xù)沿用單核中的總線共享結(jié)構(gòu)，如 AMBA、 CoreConnect、Wishbone、 OCP、 C* BUS 等總線結(jié)構(gòu)外，還有交叉開關(guān) ( Crossbar switch) 、片上網(wǎng)絡(luò) ( Network onChip) 等結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的單芯片多處理器的硬件實現(xiàn)必然要簡單得多。最有效的例證就是單核處理器與雙核處理器，在提升主頻上研制設(shè)計成本，體現(xiàn)出的性價比。 多核處理器芯片的出現(xiàn)和發(fā)展，是并行技術(shù)發(fā)展和市場應(yīng)用需求的必然產(chǎn)物。例如：上面章節(jié)提到 intel 公司 07年推出的非常流行的酷睿 2 型雙核處理器。而且，生產(chǎn)成本也相對較低。今年初，在由英特爾網(wǎng)絡(luò)部主辦， CSDN 協(xié)辦的英特爾多核平臺編程 優(yōu)化大賽中，涌現(xiàn)出大量優(yōu)秀的作品，充分的利用了雙核 /多核對于多線程和并行計算技術(shù)，使得代碼運送速 度大大提升。當(dāng)單核 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 的發(fā)展已經(jīng)進入死胡同時，各 CPU 廠家也開始改變設(shè)計典范，未來所有微處理器皆朝多核心設(shè)計發(fā)展為主流，傳統(tǒng)型單一核心處理器將退居二線。教育方面，全國有 120 多家高校開設(shè)了多核技術(shù)或者并行計算這門課。多內(nèi)核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）。能運行， 但是對核的時間占用太大 。在 C++上實現(xiàn)多核的 CMC 總線，驗證該總線作為一種高效的多核處理器核間通信方案的可行性。 CMC( Core Memory Core)總線是為多核處理器或眾核處理器的內(nèi)部通信設(shè)計的一種高效解決方案。目前多核處理器以其性能優(yōu)勢取代了單核處理器，多核處理器的體系結(jié)構(gòu)仍有很多的關(guān)鍵技術(shù)亟待解決，包括核間通信問題。 國內(nèi)外研究現(xiàn) 核間通信技術(shù)中共享總線與交叉開關(guān)兩種結(jié)構(gòu)都易于設(shè)計實現(xiàn)， 軟件開銷較小。 NoC 占用過多的 L1 Cache 空間和軟件時間，不適合于眾核處理器的底層通信。最為顯著的是多核處理器技術(shù)，它也是 CPU 設(shè)計中的一項先進技術(shù)。為了以后的并行程序的設(shè)計而服務(wù)。關(guān)于雙核心，我想不必再解釋了，大家耳熟能詳，從 ALTHON 64 X2 系列的橫空出世，到現(xiàn)在的酷睿傲視群雄，再到雙核安騰 2 的發(fā)布，雙核心已經(jīng)是目前市場的主流產(chǎn)品。事實證明，最新的多核心、超線程編程工具，可以為開發(fā)人員提供豐富的資源以供利用，只有摒棄守舊的工作習(xí)慣，盡快改變觀念，跟上時代的進步，多核心、超線程編程并不會成為不可逾越的障礙。目前，雙核處理器的價格已經(jīng)很便宜了，用戶理想的選擇當(dāng)然是雙核，而非單核處理器?？犷?2 型雙核處理器其實是單芯片多核處理器（ CMP）中最容易、最簡單實現(xiàn)的一種多核處理器。多核處理器能獲得用戶較滿意的主頻，采用多核處理器架構(gòu)能獲得較高的性能，在每個時鐘周期內(nèi)，多核處理器可執(zhí)行更多內(nèi)核有效單元，內(nèi)核之間互相達到高效的通信機制，才使系統(tǒng)達到最大性能，達到較高的主頻。目前，雙核處理器已經(jīng)牢牢占據(jù)市場絕大多位置，將有逐步完全取代傳統(tǒng)單核處理器的趨勢。 高主頻：芯片多處理器結(jié)構(gòu)的控制邏輯相對簡單，包含極少的全局信號，因此線延遲對其影響比較小，因此，在同等工藝條件下，單芯片多處理器的硬件實現(xiàn)要獲得比超標量微處理器和超長指令字微處理器更高的工作頻率。 圖 給出了共享總線結(jié)構(gòu)的多核處理器模型。 圖 交叉開關(guān)結(jié)構(gòu) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 片上網(wǎng)絡(luò) ( NoC， Network onChip) 核心思想是將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)思想移植到芯片設(shè)計中。當(dāng)核的數(shù)目增加時，多核處理器核間通信源硬件資源消耗的數(shù)量級將按平方階 O( n2) 增加 ( n 為多核處理器中核的個數(shù) ) 。 NoC 因為占用過多的 L1 Cache 空間和軟件時間，所以不適合于眾核處理器的 底層通信。 處理器技術(shù)發(fā)展 多核處理器的前景是非常光明的，是未來處理器發(fā)展的主流。因此，一個單芯片多核處理器核心之間的通信模塊化設(shè)計顯得非常重要，多核處理器核間的靈活通信是單芯片多核處理器最基本的工作。內(nèi)核芯片在布局，總線設(shè)計，功耗等諸多方面十分具有獨到之處，在嵌入式硬件平臺重要設(shè)計方面，單芯片 XLR732 多核多線處理器具有廣泛的代表性。 C++從此產(chǎn)生。 C++標準可分為兩部分 ——C++語言本身和 C++標準庫。 從性能的角度考慮，用匯編語言編寫程序是最佳的選擇，它是計算機能理解的自然語言。這意味著微軟的編 譯器程序員已經(jīng)把許多優(yōu)點集中到編譯器上，以致它能產(chǎn)生非常高效的機器碼。 用 C++語言編寫應(yīng)用程序，再到最后得到的結(jié)果，需要經(jīng)過 3 個過程，即編寫源程序、編譯和運行。對一個應(yīng)用程序來講，還必須有一個 main（）函數(shù)，且只能有一個 main()函數(shù)。 （ 5） C++程序中的每條語句都要以分號 “； ”結(jié)束，包括以后程序中出現(xiàn)的類型說明等。測試運行是應(yīng)用運行前的試運行，是為了驗證整個應(yīng)用系統(tǒng)的正確性，如果發(fā)現(xiàn) 錯誤，應(yīng)進一步判斷錯誤的原因和產(chǎn)生錯誤的大致位置，以便加以糾正。 Visual C++已經(jīng)從 Visual C++ 發(fā)展到最新的 Visual C++ 版本。每個工程目錄包括了一個工作區(qū)文件（ .dsw）、一個工程文件（ .dsp）、至少一個C++程序文件（ .cpp）以及 C++頭文件（ .h）?？梢赃x擇一個空的工程類型，單擊 Finish(結(jié)束 )按鈕。 圖 編輯 C++源程序 編譯和運行 C++源程序編輯保存后，可以使用 Build 菜單下 Compile 選項對源程序進行編譯，沒有錯誤則可以使用 Build Exe 選項生成可執(zhí)行文件。核 0 的權(quán)限是主核，其余核為從核。本文目標在于建立核間通信總線的硬件系統(tǒng)，軟件部分不再贅述。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 假設(shè)不相鄰的兩核 Core0 與 Core4 需要通信時， Core0 可以先與 Core1 交換數(shù)據(jù)， Core1 再與 Core4 交換數(shù)據(jù)，或者 Core0 直接利用長總線與 Core4 通信。 圖 CMC 總線握手信號硬件圖 當(dāng) Core1 請求總線占用 CMC 總線。必要時，占線核可以持續(xù)占用總線，把緩存當(dāng)做自己的擴展存儲器使用，這樣相比于其他核間通信結(jié)構(gòu)可擴展性更好。長、短總線上只需傳送一次首地址就可以完成成塊數(shù)據(jù)的傳送。 圖 CMC 總線緩存 M 硬件結(jié)構(gòu)圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 表 緩存部分硬件結(jié)構(gòu)內(nèi)部信號說明 名稱 說明 名稱 說明 ram_clk 緩存 M 的系統(tǒng)時鐘 單口 ram 緩存 M 的數(shù)據(jù)存儲區(qū) en_in 數(shù)據(jù)有效信號 ram_ac 緩存 M 的地址計數(shù)器 記總線信號傳輸延時時間 TL。 圖 運行 VB 握手程序 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 測試運行結(jié)果分析 開始運行，當(dāng)核 1 申請占用 M 時，成功占用。核 2 放棄占用。即使在同一條總線上，核的位置不同 ,TL 也不同。若核對緩存進行寫操作，置為 1，從核端的系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生 EN 信號，該信號下降沿將驅(qū)動緩存 M的 ac 加一計數(shù)，同時驅(qū)動核模塊的 dc 減一計數(shù)， EN 信號上升沿觸發(fā) WR _DATA 上的數(shù)據(jù)鎖入緩存 M 的存儲單元中。當(dāng)主核要對 8個從核中的任何一個核進行通信的時候，從核必須停下當(dāng)前的工作，并接受主核的操作。移位完成時生成一個中斷信號，把握手結(jié)果通知給核 : 1) CMC 總線空閑時， Y1 寄存器值必定等于 X0 寄存器值， Core1 握手標志位 ( 核內(nèi)狀態(tài)機啟動位 )置 1，此時握手線拉低為 0，阻止其他核占用總線， Core1 獲得了總線的控制權(quán)，成為占線核。 沒有緩存的兩核直通 DMA 傳送，兩核都要停下當(dāng)前的工作，等完成本次 DMA 操作之后，才能恢復(fù)正常工作。核與核之間只使用一根握手信號線，來保證總線上只有一個核可以占用總線，實現(xiàn)了一個總線偵聽協(xié)議。長、短總線都設(shè)置一個單口 ram 作為中間緩存， 緩存的結(jié)構(gòu)都相同。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 4 CMC 總線 CMC 總線的提出 上文通過對共享總線、交叉開關(guān)以及 NoC 結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點分析，在此基礎(chǔ)上，提出了一種新型的多核處理器內(nèi)部核間通信總線 —CMC 總線。 圖 控制臺工程向?qū)? 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 編輯 C++源程序 工程創(chuàng)建完成后，需要新建 C++源文件以進行源代碼編寫。當(dāng)使用工程向?qū)?chuàng)建工程時，向?qū)詣釉O(shè)置工程的目錄框架，創(chuàng)建并保存工程屬性；還可以為工程創(chuàng)建一個工程記錄文件，該文件的信息會出現(xiàn)在工程源文件的注釋中，并會出現(xiàn)在生成的文檔中。 啟動 Visual C++ 當(dāng) Visual C++成功安裝后，通過選擇 Windows 桌面的 “開始 ”→“ 程序 ”→“Microsoft Visual Studio ”→“Microsoft Visual C++ ” 就可以啟動 Visual C++。運行時，通過輸入一些特定的數(shù)據(jù)，觀察程序是否產(chǎn)生預(yù)期的輸出。 （ 7）在 C++程序中，字母的大小寫是具有區(qū)分意義的，因此 main、 Main、 MAIN都是不同的名稱。上程序中關(guān)鍵字 void 表示 main()函數(shù)無返回值。 } 通過這個程序可以看到， C++應(yīng)用程序的結(jié)果并不復(fù)雜。 C++對 C 的兼容性體現(xiàn)在許多 C 代碼的程序不必修改就可被 C++所使用上。另一個最佳的選擇是 C 語言。應(yīng)該說 ， C/C++包括了相對少的關(guān)鍵字，而且很多最有用的函數(shù)都來源于庫， C++標準庫實現(xiàn)容器和部分算法就是 STL?，F(xiàn)在 C++已由 ANSI、 BSI、 DIN、其他幾個國家標準機構(gòu)和 ISO 定為標準。但是如何加大改善硬件平臺設(shè)計，加大提升多核處理器高性能的產(chǎn)品，需要我們共同努力在硬件、軟件發(fā)展上開拓創(chuàng)新，努力工作和學(xué)習(xí)。對于芯片散熱問題，是老生常談的問題了，我們以為追求高主頻的同時，也是要求存在用戶接受范圍內(nèi)的功耗標準。在