多處理器和多執行緒技術分析

masonchung

對無線系統設計工程師來說，清楚地瞭解單處理器上的多執行緒和利用多處理器處理之間的差異至關重要。行動電話是首個實現了雙核心設計的大量應用，然而雙核心實現對於許多需要高性能、低功耗的無線應用同樣適用。
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當然，多處理器/多執行緒的話題同樣適用於除無線電之外的許多系統，最普遍的誤解是，多處理器和多執行緒處理器是具有同等軟體複雜度的同類技術。這一點應該會引起許多設計工程師的興趣。

/ W, X# S" p+ Q* c2 I1 I. M重新考慮速度
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8 X+ K, k; Y3 ]+ J5 O7 C0 ?0 Y在過去十年中，桌上型電腦處理器設計的差異化因素很簡單，就是速度。英特爾和AMD在處理器設計上都全力追求提高速度的方法，熱衷於領先競爭對手先行開發出更高頻率的處理器。

7 b! X6 O$ C1 Q在搶先推出全球第一款1GHz處理器的白熱化競爭中，AMD脫穎而出成為贏家。但在這期間，業界慢慢開始認識到：處理器的時脈速度越高，硬體的複雜性也會隨之成長。
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# r" K7 k8 Y  f5 f5 ~- }- G業界還意識到：速度提高的路線不可能無限制地走下去，需要採取其它辦法。除了改善處理器的效率外，透過多處理器(MP)或多執行緒(MT)技術實現多處理而獲得的執行緒級平行可以提高整體性能。

, K" d3 D# Z0 I7 ^/ m  L! U4 @9 i9 v$ y英特爾是第一個推動稱為超執行緒(Hyper-Threading)的MT技術的公司，而AMD則將自身定位於雙核心與64位元處理器。但是這個過程也變成了一場雙核心競賽，兩家公司都千方百計地要成為第一個為家庭和商業運算提供真正多處理器解決方案的公司。

最近，這種向多處理轉移的趨勢已推動著桌上型電腦的軟體技術進入嵌入式設計中。多年以來，嵌入式設計工程師一直在他們的設計中採用多處理器，以在有限的功率預算內提供所需要的運算性能。

0 h$ A5 k+ E( y* G* U% A" I+ b( o/ i) p2 ]在嵌入式市場現在真正的變化是：應用軟體必須把通用處理器單元視為一個多處理系統，以從可能實現的的更高性能和低功耗中獲益。
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儘管MP和MT都為軟體開發者帶來了多處理的複雜性，可是當在這兩者之間檢查代價和複雜性的折衷因素的時候，你會發現並非一切都相同。

/ V' y; |2 P  |! w# g, c# v改變處理特性
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. j$ @1 ~% |* t. q2 t: a" }為了不斷提高性能，IC設計工程師要為他們的下一代設計研究處理器架構，以提供滿足消費者需求的靈活性和可擴展性。
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如果全新的架構不能沿用傳統的軟體，就會強烈阻礙在處理器架構中作出任何根本上的變化。運算技術發展歷史充斥著此類架構的案例。不論它們的運算性能多麼優越，也會因它們對軟體社群的需求和造成的中斷而未被採用。
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) n8 o# [- q% X( _4 T' v任何向多處理架構的轉移都要考慮到這一點，因此必須找到一種方法，針對現有軟體的需求，平衡多處理在理論上的可行性。

此外，由於在嵌入式設備中的應用軟體和作業系統越來越多地採用並行行為，因而推動了向多處理的轉移。這種軟體的並行性有助於推進MP或MT(或兩者的結合)的應用，以實現下一代嵌入式設備所需要的性能和效率。
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8 b3 P5 e! @5 H. ?9 Z2 ~' W0 ?4 C多處理器和多執行緒技術

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[ 本帖最後由 masonchung 於 2008-4-12 05:19 PM 編輯 ]

smoky1982

這可是許多IC設計廠，針對多處理器和多執行緒技術所要發展的方向。

非常好的資料!!謝謝!!

holysml

感謝分享相關 multi core 資訊
; Y' t0 O9 y* A4 q* z% E" T非常好的資料 !! 謝謝 !!

kevin

Thank you for sharing the materials.

zylin614

mm...最近也在看相關的資訊..有些偏向Hardware thread
But .. . 很好的資料  thanks for sharing!!

rod

非常好的資料 !!  謝謝 !!
  D  g* R/ C& Z5 g7 S1 `( a感謝分享多處理器和多執行緒技術分析資訊,

rsun49

thank for your sharing with us............................

Shiua

感謝分享相關 multi core 資訊+ l1 v( R/ e7 U7 {9 x6 F
非常好的資料 !! 謝謝 !!

eric7722

多核心的來臨，這代表著軟體的肥大!!
. M& ~) L+ e# I& }0 m
那有沒有人針對軟體做精簡的動作??

jacky002

Multi-Core & Multi-threading 以embedded system領域而言，目前是MIPS所提供的解決方案較完整，
4 p; ]" G1 r& Y8 H- U& CARM還在急起直追。

但如果以IC Design  House而言，當然在設計上要越簡單越好。不論是每個CPU core的功能面，切的越乾淨越好。這樣軟體也比較好porting與問題沒那麼複雜，T.T.M(TimeTo Market)考量又不是在做研究

, r. \8 T8 o* e, N- d$ u$ n: PAnyway,想了解多依些關於MIPS的 Multi-Core & Multi-threading相關技術，使否有人可以share資料?
0 _& N3 Q7 C% w- X' N5 R6 F* ^聽朋友說，其整體效能極高，真是極速版耶!想多瞭解一下而已。

jacky002

MIPS新世代IP揭櫫多執行緒、多處理器SoC時代來臨
作者：COMPOTECH ASIA
" ?7 Y- K$ V2 k0 j+ L

0 Y! E; ^5 \. J) U' n; F9 SMIPS 處理器事業群行銷副總裁Jack Browne
, F1 N$ z8 u  _: @0 ]# `7 _' d! b4 I上一季才藉併購類比IP大廠Chipidea入列前三大IP公司行列的MIPS科技公司,日前又有重要新作,宣布推出MIPS32® 1004K™同步處理系統 (coherent processing system) ，是業界首創嵌入式多執行緒、多處理器可授權IP核心 (embedded multi-threaded, multi- processor licensable IP core)。這種新型多核心產品可提供多處理器系統最佳的效能與彈性調整能力 – 提供最高四個單執行緒或多執行緒處理器並提供先進的系統同步(coherency)功能。MIPS去年曾推出市場首款時脈頻率超過1 GHz的單執行緒處理器核心MIPS32 74K，此次接著推出MIPS32 1004K™，再次創下效能里程碑。
0 ]- ^, I1 c3 B) n% H1 X, S
- g, P$ p- Z& L3 H 相較其他嵌入式IP產品，MIPS Technologies的單核心處理器更具效能優勢。MIPS透過MIPS32 34K™核心的多執行緒，發揮單一管線(pipeline)最佳效率，得到極佳的單核心效能。MIPS74K™單核心處理器則由超純量 (superscalar)、非循序管線(out-of-order pipeline)，提升處理器效能並且能產生超過1GHz的運算時脈。然而現在嵌入式應用都需要大幅效能提昇，帶動了在主流製程中建置同步多核心處理器的趨勢以降低占用系統資源比例，並提升系統晶片 (SoC) 效能。1004K™核心透過其同步處理系統，在共享記憶體系統中可將CPU效能最佳化。對於支援多種功能和應用的產品，在使用對稱式多路處理 (SMP) 為作業系統下，應用程式可以並行 (concurrently) 處理與迅速回應。
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MIPS 處理器事業群行銷副總裁Jack Browne表示：「MIPS Technologies的多核心解決方案為設計人員開闢了兩條途徑，以設計更高效能的下一代嵌入式應用：一是以74K核心支援最快的單執行緒應用，另一項則是以1004K核心提供同步多路處理功能，將效能提升到更高層次。目前只有MIPS Technologies能提供客戶多執行緒同步多處理器解決方案，其具備了業界最高效能的核心架構，配有先進的快取記憶體同步 (cache coherency)與支援多重處理功能，以及最豐富完整的數位客廳產業體系產品組合。」

1004K同步處理系統對許多應用而言可降低SoC的開發成本，因為比其他多處理器解決方案所需要處理器的數量更少。如果多處理器系統中的每個 CPU都具備多執行緒功能，效能會遠高過單執行緒多處理器。有多項種重要應用，如數位家庭娛樂、家庭網路與辦公室自動化等，都將受益於使用多執行緒的同步多處理器系統。此外，1004K核心提供可提升設計彈性的廣泛選擇，設計師可針對特定應用需求，增加CPU以提升效能。1004K多核心同步管理引擎  (Coherence Manager) 是一個智慧型模組化的同步管理系統。設計師可以選擇支援一到四個單執行緒或者多執行緒處理器，並可額外採用 I/O 同步單元(I/O Coherence Unit, IOCU)來確保周邊硬體輸入/輸出資料的一致性，而無須透過軟體執行此功能，進而提升系統效能。
Source URL: http://www.compotechasia.com/articleinfo.php?cid=33&id=11739

jarodz

想要了解......多處理器和多執行緒技術，
5 T& S" C1 [7 J+ \3 {( A$ c下載來看看。

websterskimo

現在的科技真的是進步飛快
$ u5 h2 G  A( F" v  k: K雖然目前還沒有接觸到相關的領域
但說不定以後會有機會
感謝分享，先來增廣見聞

chingth

對Muti Core的資料有興趣
下載來看看..
4 V/ S3 \% r/ R3 u. r7 m謝謝分享!

rogers_lee

Thank you for sharing the materials.

kiwit

目前CPU和GPU的界線越來越模糊了，多處理器和多緒一定是關鍵技術