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計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展發(fā)展的動因多核體系結(jié)構(gòu)進展多核體系結(jié)構(gòu)關(guān)鍵問題半導(dǎo)體器件技術(shù)的進步(最活躍的動力)

工藝尺寸縮小,集成度提高應(yīng)用推動(根本推動力)

科學計算,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,人工智能,機器學習等體系結(jié)構(gòu)中一些重要技術(shù)進步

RISC,VLIW,流水技術(shù),多發(fā)射,超標量,多線程技術(shù),亂序執(zhí)行,分支預(yù)測,預(yù)取技術(shù)等對技術(shù)路線的挑戰(zhàn)

頻率墻,功耗墻,存儲墻,應(yīng)用墻從提高單個處理單元處理速度到多核到眾多核發(fā)展的動因

功耗問題(已經(jīng)很大)??梢赃M一步有效開發(fā)的指令級并行性已經(jīng)很少。存儲器訪問速度的提高緩慢。

從單純依靠指令級并行轉(zhuǎn)向開發(fā)線程級并行和數(shù)據(jù)級并行。

體系結(jié)構(gòu)的重大轉(zhuǎn)折:從單核到多核,由美國斯坦福大學首先提出。其思想是將大規(guī)模并行處理器中的對稱多處理器集成到同一芯片內(nèi),各個處理器并行執(zhí)行不同的任務(wù),通過挖掘程序的線程級并行性克服指令級并行性難以進一步開發(fā)的問題?!半p核”概念,主要是指基于X86開放架構(gòu)的雙核技術(shù)。2.多核體系結(jié)構(gòu)進展IBMPower4(2001)

雙核,Unix架構(gòu),超標量8,亂序執(zhí)行,復(fù)雜的Cache層次IBMPower7(2010)

8核,32線程,每核4線程2.多核體系結(jié)構(gòu)進展(續(xù))IntelCore2Duo

(2006)酷睿2雙核,高能低耗,前端總線,二級緩存

服務(wù)器版,桌面版,移動版

奔騰雙核E系列,中低端用戶,酷睿架構(gòu)酷睿i系列博銳處理器(i3,i5,i7),智能商務(wù),超線程處理

2.多核體系結(jié)構(gòu)進展(續(xù))存儲墻問題

處理器和存儲器速度增長差距片上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),通信機制

帶寬延遲,連接復(fù)雜度,適應(yīng)片上系統(tǒng)應(yīng)用的通信協(xié)議并行性問題

程序設(shè)計模型對并行性的支持功耗問題可靠性設(shè)計,測試和驗證高性能Cache技術(shù)

(程序訪問局部性原理,

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