[工學]多核處理器的產(chǎn)生原因及現(xiàn)狀(編輯修改稿)
2024-09-13 01:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 技術的發(fā)展，晶體管特征尺寸不斷縮小，使得晶體管門延遲不斷減少，但互連線延遲卻不斷變大。，線延遲已經(jīng)超過門延遲，成為限制電路性能提高的主要因素。在這種情況下，由于CMP(單芯片多處理器)的分布式結構中全局信號較少，與集中式結構的超標量處理器結構相比，在克服線延遲影響方面更具優(yōu)勢?！ ?．符合Pollack規(guī)則 按照Pollack規(guī)則，處理器性能的提升與其復雜性的平方根成正比。 如果一個處理器的硬件邏輯提高一倍，至多能提高性能40％，而如果采用兩個簡單的處理器構成一個相同硬件規(guī)模的雙核處理器，則可以獲得70％～80％的性能提升。同時在面積上也同比縮小?！ ?．能耗不斷增長 隨著工藝技術的發(fā)展和芯片復雜性的增加，芯片的發(fā)熱現(xiàn)象日益突出。多核處理器里單個核的速度較慢，處理器消耗較少的能量，產(chǎn)生較少的熱量。同時，原來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上，多核處理器通過關閉（或降頻）內(nèi)核等低功耗技術，可以有效地降低能耗?！ ?．設計成本的考慮 隨著處理器結構復雜性的不斷提高，和人力成本的不斷攀升，設計成本隨時間呈線性甚至超線性的增長。多核處理器通過處理器IP等的復用，可以極大降低設計的成本。同時模塊的驗證成本也顯著下降?！ ?．體系結構發(fā)展的必然超標量（Superscalar）結構和超長指令字（VLIW）結構在高性能微處理器中被廣泛采用。但是它們的發(fā)展都遇到了難以逾越的障礙。Superscalar結構使用多個功能部件同時執(zhí)行多條指令，實現(xiàn)指令級的并行（InstructionLevel Parallelism，ILP）。但其控制邏輯復雜，實現(xiàn)困難，研究表明，Superscalar結構的ILP一般不超過8。VLIW結構使用多個相同功能部件執(zhí)行一條超長的指令，但也有兩大問題：編譯技術支持和二進制兼容問題。三、多核處理器與多線程處理器的比較 未來的主流應用需要處理器具備同時執(zhí)行更多條指令的能力，但是從單一線程中已經(jīng)不太可能提取更多的并行性，主要有以下兩個
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