多核处理器的优缺点

神龙宝看着基姆. 沉龙宝在聪明的守门员背后，捡起了砖制储藏室，走到小巷的角落，看到四个星期没人抬起砖头朝日军事警察撞倒了. 毫不怀疑的日本军警弛缓性瘫痪. 沉龙宝选择了日本军警棉服，留下了三件. 从应用需求的角度来看，多核处理器的优缺点，越来越多的用户在使用过程中会涉及到多任务应用环境. 日常应用中使用两种典型的应用模式. 一种应用模式是程序采用线程级并行编程，因此在运行该程序时，它可以将并行线程同时传递给两个内核进行处理，从而大大提高了程序的运行速度. 其中一些程序是为多个工作站或服务器设计的程序，例如图像处理程序，非线性视频编辑程序，制作程序或科学计算程序.

对于此类程序，两个物理内核和两个处理器基本上是等效的，因此这些程序通常可以直接在双核计算机上运行，​​而无需进行任何更改. 还有一些更常见的日常应用程序，例如Office，IE等，它们也使用线程级并行编程，它们可以在运行时调用多个线程一起工作，因此双核处理器上的运行速度也将更高. 促进. 例如，打开Internet Explorer使其联机. 一个看似简单的操作，实际上，浏览器进程将调用一系列线程，例如代码分析，Flash回放，多媒体回放，Java，脚本分析等. 这些线程可以由双核处理器并行处理，因此运行速度大大提高了（实际上IE浏览器的操作还涉及许多过程级交互通信，在此不再详细描述）. 由此可见，对于采用并行编程的软件，无论是软件还是日常应用软件，都将大大提高多核处理器的运行速度. 日常应用程序中的另一种模式是同时运行多个程序. 许多程序不使用并行编程，例如某些文件压缩软件，某些游戏软件等等. 对于这些单线程程序，在多核处理器和具有相同参数的单核处理器上运行之间没有显着差异. 但是，由于日常生活中使用的最基本的程序（操作系统）支持并行处理，因此，当多个单线程程序同时在多核处理器上运行时，操作系统将发出多个程序的指令. 分别分配到多个内核，从而大大加快了同时完成多个程序的速度.

此外，尽管单个单线程程序无法反映多核处理器的优势，但多核处理器为程序员提供了一个良好的平台多核处理器的优势，以便他们可以优化原始单行的并行设计. 程序. ，以达到更好的程序运行效果. 以上介绍了多核处理器在软件中的应用，但游戏实际上是一种软件. 作为一种特殊的软件，它们为PC的开发做出了巨大的贡献. 一些多线程游戏已经能够利用多核处理器. 对于单线程游戏，我相信游戏制造商还将改变他们的编程策略. 例如，一些游戏制造商正在使用并行编程来优化游戏的运行速度，从而优化了某些原始的单线程游戏. 有些游戏可以使用一个线程来实现角色，而另一个线程可以加载地图信息. 或者使用一个线程来实现图像渲染中的矩阵运算，而使用另一个线程来实现更高的人工智能运算. 如今，大量支持多核的游戏应运而生，从而可以进一步发挥多核处理器的优势. 但是科比直言不讳地指出，要使多核充分发挥作用，硬件和软件行业就需要进行更具革命性的更新. 其中，可编程性是多核处理器面临的最大问题. 一旦有八个以上的内核，就需要能够并行处理执行程序. 尽管人类探索并行计算已有40多年的历史，但是编写，调试和优化并行处理程序的能力仍然非常薄弱.

分析师国际分析师李还认为，“由于技术挑战，双核甚至多核处理器已被强加给该行业，但该行业尚未事先做好准备. ”中国国家智能计算机中心主任孙宁辉告诉《财经》记者，也许是因为担心这种不平衡，“十年之内，多核之路可能已经结束”. 他认为，盲目添加并行处理单元将行不通. 并行计算机的发展历史表明，并行粒度超过100后，该程序将难以编写，并且可以实现128多个神龙宝的外观. 沉龙宝在聪明的守门员背后，捡起了砖制储藏室，走到小巷的角落，看到四个星期没人抬起砖头朝日军事警察撞倒了. 毫不怀疑的日本军警弛缓性瘫痪. 沉龙宝选了日本军警棉质外套，留下很少的申请.

CPU达到100个以上的内核之后，并行计算机系统遇到的问题现在也将存在. “如果不能解决主流应用程序的并行化问题，那么主流CPU将达到100核. 目前尚不清楚什么样的革命性进展可以解决这些问题. ” Sun添加了. 实际上，市场研究公司In-Stat的分析师Jim McGregor承认，尽管英特尔向外界展示了80核儿正在玩游戏，母亲正在与远处的朋友打个互联网电话.

但是，并非所有家庭都只有一台计算机，也不是所有用户都必须使用计算机一次完成很多事情，更不用说当前的大多数应用程序无法自动划分为多个任务，这些任务被分为多个任务. 执行的核心. 因此，对于大多数用户而言，多核的实际好处可能并不明显. 多核带来的挑战或麻烦是真实的. 美国卡内基梅隆大学计算机系教授兰德尔·布莱恩特（Randal Bryant）在接受《财经》记者采访时承认: “这给软件行业带来了巨大的问题. ”四，多核处理器的应用并行计算技术是云计算的核心技术，也是最具挑战性的技术之一. 多核处理器的出现提高了并行性能水平，使并行程序开发比以往更加困难. 当前，业界没有有效的并行计算解决方案. 无论是编程模型，开发语言还是开发工具，都与开发人员的期望有很大的差距. 在过去的30年中，自动化并行化解决方案被证明是死胡同，但是传统的手动并行程序开发方法对于普通程序员来说很难掌握. 英特尔，微软，SUN和Cray等行业巨头正投入大量人力和物力进行相关研究，但真正成熟的产品很难在短期内出现. 可伸缩性是云计算时代并行计算的主要考虑因素之一. 必须能够根据用户请求和系统大小的增加有效地扩展应用程序性能.

目前，大多数并行应用程序都难以在超过一千个处理器（内核）上获得有效的加速性能. 将来，许多并行应用程序必须能够有效地扩展到数千个处理器. 对于开发人员来说，这是一个巨大的挑战. 从Power，UltraSPARC T1，双核Opteron和Xeon Xeon的各个领域来看，多核处理器计算平台必将成为服务器的主流或强大的计算平台，但这只是上游硬件制造商的乐观预测. . 并非所有操作系统和应用程序软件都已经为多核平台做好了准备，特别是在x86服务器领域中，数十年来一直在为单线程开发应用程序. 微软软件架构师HerbSutter曾经指出: 软件开发人员没有为多核处理器时代的到来做好充分的准备. 他说，软件开发社区认识到处理器制造商被迫采用多核设计来应对由于处理器速度提高而引起的散热问题，但他们不清楚这为软件开发带来了多少额外的工作. 过去很长一段时间以来，x86系统上的软件性能一直随着Intel AMD处理器的速度而不断提高. 开发人员只需要对现有软件程序进行一些细微更改即可观察其性能. 沉龙宝神色杀戮. 沉龙宝在聪明的守门员背后，捡起了砖制储藏室，走到小巷的角落，看到四个星期没人抬起砖头朝日军事警察撞倒了. 毫不怀疑的日本军警弛缓性瘫痪. 沉龙宝选择了日本军警棉服，离开了瑞星并不断完善.

但是，多核设计概念的出现迫使软件界面临并行性问题（将单个任务拆分为多个小块以便可以分别处理然后重新组装的能力）. 当然，为服务器设计软件的开发人员已经解决了其中一些问题，因为多核处理器和多通道系统已经在服务器市场上存在了很多年（在传统的Unix领域中），并且其中一些在RISC上运行体系结构多核多通道系统. 已将应用程序设计为多线程的，以利用系统的并行处理能力. 但是，在x86世界中，应用程序开发人员在单线程世界中呆了很多年，生产所谓的“顺序软件”. 当前的情况是，软件开发人员必须找到开发软件的新方法. 面向对象编程的兴起增加了汇编语言的复杂性，而并行编程也需要更高的抽象水平. 另一方面，处理器设计供应商在设计产品时也应考虑软件开发人员. “处理器的主要重点应该是可编程性，而不是速度. ”萨特说. 为了发挥多核处理器的功能，关键在于并行化软件支持. 多核设计推动了并行计算的发展，并且对软件的影响更大. 英特尔很早就通过超线程技术实现了逻辑双重处理. 可以并行计算的处理器系统，但这只是对处理器空闲资源的充分利用，而这种充分利用只是在某些条件下，尤其是对于流水线较长且两个操作不会互相交叉的情况. 只有这样，才会有更高的效率，例如编码和解码，某些矩阵运算的长期重复以及某些尚未精心编写的软件.

即使IBM Power5体系结构需要与最新的操作系统及其上运行的软件集成在一起，也可以利用并发多线程. 在某种程度上，虚拟化技术可以解决由多核引起的问题，这允许应用程序软件和操作系统在透明环境中分配和管理处理器资源. 当前，就对称多处理器而言，操作系统基本上不会改变资源的分配和管理. 它们中的大多数以对称方式均匀分布. 换句话说，在操作系统级别，当任务到达时，它被剥离为两个并行线程. 由于需要线程之间进行通信和操作系统监督，因此由线程引起的效率损失比硬件级别要大得多. 而且，大多数软件没有完全考虑双核甚至多核的操作，从而导致线程的平均分配时间和线程之间的通信时间显着增加，尤其是当线程需要重复访问内存时. 当前，大多数操作系统尚未完全实现资源分配. 例如，IBM通过AIX5.3L在Power5上支持虚拟化功能，然后实现了资源的动态分配和分配. 从长远来看，有必要使用虚拟化技术来按操作系统实现特定的任务划分，这很可能会改变某些通用的编程模型. 5.多核处理器的最新发展近年来，计算机技术取得了长足的进步. 然而，在未来十年中，新工作负载的出现和变化，主流计算机技术的使用模式对未来的计算机平台和过去取得的进步提出了类似的要求. 这些巨大的需求包括: 更高的性能，更多的低功率密度，更好的功能可扩展性.

作为计算机技术的一员，多核处理器技术也面临着同样的挑战. 未来的处理器将是社会和技术发展趋势的回应和直接产物，包括: 渗透性连接和主动计算，数据增长和高性能计算，作为计算机和管道的互联网以及全球化. 这些趋势为未来的处理器提供了几个明确的方向. 未来十年，处理器架构需要发展以支持性能增长和市场需求. 至少必须满足以下关键要求: 总体性能，电源管理多核处理器的优势，特殊性能和适应性，可靠性，安全性和易管理性，生态系统支持和稳定性以及大众市场经济. 为满足这些需求，英特尔多核处理器将不仅神龙宝神一般. 沉龙宝在聪明的守门员背后，捡起了砖制储藏室，走到小巷的角落，看到四个星期没人抬起砖头朝日军事警察撞倒了. 毫不怀疑的日本军警弛缓性瘫痪. 沉龙宝选择了日本军警棉服，仅依靠其基本性能，而依靠其丰富多样的计算机通信能力，电源管理等因素，使得英特尔的处理器架构开发计划包括以下关键功能: 芯片级处理器，专用硬件，大内存子系统，微核，虚拟，芯片和处理技术，兼容性和生态系统授权.

为了实现上述预期目标，英特尔面临许多挑战: 电源和散热管理，并行性，复杂性管理，安全性和可管理性，可变性和可靠性计算，高速英特尔共同工程师已开发了多核芯片满足“水平扩展”（而不是“垂直扩展”）方法以提高性能. 该框架实现了“分而治之”的战略. 通过划分任务，线程应用程序可以充分利用多个执行核心，并且可以在特定时间内执行更多任务. 多核处理器是可以直接插入单个处理器插槽的单个芯片（也称为“硅内核”），但是操作系统使用所有相关资源将每个执行内核视为离散逻辑处理器. 通过在两个执行内核之间划分任务，多核处理器可以在特定的时钟周期内执行更多任务. 多核体系结构使软件能够更好地运行，并创建了一种有助于将来编写软件的体系结构. 尽管认真的软件供应商仍在探索新的软件并发处理模式，但随着向多核处理器的迁移，现有软件无需修改即可支持多核平台. 该操作系统旨在充分利用多个处理器的优势，并且无需修改即可运行. 为了充分利用多核技术，应用程序开发人员需要在编程中融入更多思想，但是设计过程与对称多处理（SMP）系统的设计过程相同，并且现有的单线程应用程序将继续运行. 在多核处理器上运行时，受益于线程技术的应用程序将显示出出色的性能可伸缩性.

此类软件包括批量应用程序（内容创建，编辑以及本地和流式播放），工程和其他技术计算应用程序以及中间层和底层服务器应用程序（例如应用程序服务器和）. 多核技术使服务可以并行处理任务. 过去，这可能需要使用多个处理器. 多核系统更易于扩展，并且可以以更薄的外形整合更强大的处理性能. 计算功耗更低，产生的热量更少. 多核技术是处理器的必然发展. 推动微处理器性能不断提高的主要因素有两个: 半导体工艺技术的飞速发展和体系结构的不断发展. 半导体工艺技术的每一项进步都提出了新的问题，并为研究微处理器体系结构开辟了新领域. 随着半导体工艺技术的发展，体系结构的进步进一步提高了微处理器的性能. 这两个因素相互影响，相互促进. 一般而言，过程和电路技术的发展将处理器的性能提高了约20倍，而体系结构的发展使处理器的性能提高了约4倍. 编译技术的发展使处理器的性能提高了约1.4倍. 但是今天，这种规律性很难维持. 多核的出现是技术发展和应用需求的必然产物.

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