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一、單/多核處理器
在單核處理器研究中,主要集中在提高頻率,提高指令級并行度等方面。而在多核體系中,更加關注核與核之間的協作、共享資源的分配、提高線程級并行度等方面。
多核處理器是指在一枚處理器中集成兩個或多個完整的計算引擎(內核),此時處理器能支持系統總線上的多個處理器,由總線控制器提供所有總線控制信號和命令信號。多核處理器必然帶來一個問題是,需要提高程序的并行度,因為單線程程序是無法發揮多核處理器的優勢的。通過編譯優化可以把原先單線程的代碼編譯成多線程的形式。OpenMP提供了一種方法,程序員根據需要把可以并行處理的代碼加上合適的標記,編譯器根據這些標記把相應代碼編譯成多線程的程序段。多線程程序開發涉及到多線程調試的難題,這在多核處理器上會變得更加困難,所以多核體系導致程序開發模式發生巨大變化。
二、多核處理器的優點和缺點
從應用需求上去看,越來越多的用戶在使用過程中都會涉及到多任務應用環境,日常應用中用到的非常典型的有兩種應用模式。
一種應用模式是一個程序采用了線程級并行編程,那么這個程序在運行時可以把并行的線程同時交付給兩個核心分別處理,因而程序運行速度得到極大提高。這類程序有的是為多路工作站或服務器設計的專業程序,例如專業圖像處理程序、非線視頻編緝程序、動畫制作程序或科學計算程序等。對于這類程序,兩個物理核心和兩顆處理器基本上是等價的,所以,這些程序往往可以不作任何改動就直接運行在雙核電腦上。
還有一些更常見的日常應用程序。例如Office、IE等,同樣也是采用線程級并行編程,可以在運行時同時調用多個線程 協同工作,所以在 雙核處理器上的運行速度也會得到較大提升。例如,打開IE 瀏覽器上網。看似簡單的一個操作,實際上瀏覽器進程會調用代碼解析、Flash播放、多媒體播放、Java、 腳本解析等一系列線程,這些線程可以并行地被雙核處理器處理,因而運行速度大大加快(實際上IE瀏覽器的運行還涉及到許多進程級的交互通信,這里不再詳述)。由此可見,對于已經采用并行編程的軟件,不管是專業軟件,還是日常應用軟件,在多核處理器上的運行速度都會大大提高。 日常應用中的另一種模式是同時運行多個程序。
許多程序沒有采用并行編程,例如一些 文件壓縮軟件、部分游戲軟件等等。對于這些 單線程的程序,單獨運行在多核處理器上與單獨運行在同樣參數的單核處理器上沒有明顯的差別。但是,由于日常使用的最最基本的程序—— 操作系統——是支持 并行處理的,所以,當在多核處理器上同時運行多個單線程程序的時候,操作系統會把多個程序的指令分別發送給多個核心,從而使得同時完成多個程序的速度大大加快。另外,雖然單一的單線程程序無法體現出多核處理器的優勢,但是多核處理器依然為 程序設計者提供了一個很好的平臺,使得他們可以通過對原有的單線程序進行并行設計優化,以實現更好的程序運行效果。
一些游戲廠商正在對原來的一些單線程游戲進行優化,采用并行編程使得游戲運行得更快。有的游戲可以使用一個線程實現人物動畫,而使用另一個線程來載入地圖信息。或者使用一個線程來實現圖像渲染中的矩陣運算,而使用另一個來實現更高的人工智能運算。如今,大量的支持多核心的游戲涌現出來,從而使得多核處理器的優勢能得到進一步的發揮。
優點:多線程,在一個時鐘周期內能處理更多的任務多任務處理 大緩存 高總線 這是單核處理器所達不到的
缺點:功耗較大,需要特定平臺支持 需要大容量內存跟進 一般的軟件最多支持到兩線程(雙核)價格高
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