多核處理器設(shè)計九大要素過程的分析[1]

  CMP和SMT一樣，致力于發(fā)掘計算的粗粒度并行性。CMP可以看做是隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，在芯片容量足夠大時，就可以將大規(guī)模并行處理機結(jié)構(gòu)中的SMP（對稱多處理機）或DSM（分布共享處理機）節(jié)點集成到同一芯片內(nèi)，各個處理器并行執(zhí)行不同的線程或進程。在基于SMP結(jié)構(gòu)的單芯片多處理機中，處理器之間通過片外Cache或者是片外的共享存儲器來進行通信。而基于DSM結(jié)構(gòu)的單芯片多處理器中，處理器間通過連接分布式存儲器的片內(nèi)高速交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)進行通信。

  由于SMP和DSM已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)了，CMP結(jié)構(gòu)設(shè)計比較容易，只是后端設(shè)計和芯片制造工藝的要求較高而已。正因為這樣，CMP成為了最先被應(yīng)用于商用CPU的“未來”高性能處理器結(jié)構(gòu)。

  雖然多核能利用集成度提高帶來的諸多好處，讓芯片的性能成倍地增加，但很明顯的是原來系統(tǒng)級的一些問題便引入到了處理器內(nèi)部。

  1 核結(jié)構(gòu)研究： 同構(gòu)還是異構(gòu)

  CMP的構(gòu)成分成同構(gòu)和異構(gòu)兩類，同構(gòu)是指內(nèi)部核的結(jié)構(gòu)是相同的，而異構(gòu)是指內(nèi)部的核結(jié)構(gòu)是不同的。為此，面對不同的應(yīng)用研究核結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)對未來微處理器的性能至關(guān)重要。核本身的結(jié)構(gòu)，關(guān)系到整個芯片的面積、功耗和性能。怎樣繼承和發(fā)展傳統(tǒng)處理器的成果，直接影響多核的性能和實現(xiàn)周期。同時，根據(jù)Amdahl定理，程序的加速比決定于串行部分的性能，所以，從理論上來看似乎異構(gòu)微處理器的結(jié)構(gòu)具有更好的性能。

  核所用的指令系統(tǒng)對系統(tǒng)的實現(xiàn)也是很重要的，采用多核之間采用相同的指令系統(tǒng)還是不同的指令系統(tǒng)，能否運行操作系統(tǒng)等，也將是研究的內(nèi)容之一。

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