多核处理器的影响与挑战

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1、多核处理器的影响与挑战

2、第1...　　计算机领域正在发生着悄无声息的革命。英特尔，AMD及其他芯片制造商不断推出在单晶片上集成多重处理单元的新型芯片。取代过去的单一中央处理器，计算机目前正在步入多核时代。尽管这项技术对我们而言并不是新鲜事物，但这是这种类型的体系架构首次大规模运用于商用个人电脑和服务器市场。　　这场变革将影响到每位计算机用户。多核技术的触角已经深入到服务器，笔记本电脑甚至游戏机控制台领域。从最终用户的角度来看，这种变革的影响是潜移默化的。然而根据过去二十年的经验要获取相应的性能所付出的价格预期还是个未知数

3、。程序设计者们会发现要实现多核设计的性能也是一项充满挑战的艰巨任务，特别是现在还没有一劳永逸的办法和自动化技术能适应多核系统上运行的现行软件。　　指路多核　　计算机市场长期以来一直在处理器速度上稳步前进。处理器的速度很大程度上取决于时钟频率传递给处理器执行指令的速度有多快。时钟频率越快，处理器在指定时帧内执行的指令数目就越多。半导体的物理特性对处理器时钟频率速度的提升会有限制。这种趋势可以从图示一中清楚的显示，从中可以看到英特尔和AMD处理器随着时间推移平均时钟频率和热量消耗的情况。　　从这张能量消耗曲线图上看，能量消耗

4、的持续攀升要求更多的冷却和电力服务来维持处理器的运行。解决方案就是要增加处理器内核的比例来取代单纯提升时钟频率。这张图中时钟频率的下降是指AMD公司和英特尔公司的首款双核处理器的面世。这些处理器的设计考虑到热量的问题，相对单核处理器设计的时钟频率要低。双核芯片从过往经验来看，能达到单核芯片两倍的性能，从而能帮助处理器的性能不断进步。　　多核发展之路　　目前英特尔公司和AMD公司都推出了自己的多核处理器。双核和四核处理器目前已经投入市场。从公司的市场导向来看，他们还计划在2009年到2010年陆续推出八核处理器。大致时间表

5、如下：　　2005年双核处理器　　2007年四核处理器　　2009年+八核处理器　　服务器和工作站传统上都是使用双路处理器。这就意味着到2010年底每个母板上核心的总数量能轻易的达到16个。另外，AMD和英特尔处理器都提供四路甚至八路插槽设计。从八路核心由此类推就意味着在不久的将来六十个四核服务器也并非不能实现的预期。　　多核面临的挑战　　多核处理器的革命给整个计算机领域带来了前所未有的挑战和机遇。一方面，多核意味着在同样的空间内实现更多的计算功效。另一方面，处理器体系架构的根本性变化要想充分利用这些处理器，比起之前的设

6、计就更具挑战性。　　面临的挑战之一就是软件，概述如下：　　现有的软件如果不做改变，就无法利用目前不断进步的处理器所提供的多核性能。　　为了充分利用多核，程序需要同时做很多事情。这种行为通常被称为并行计算。并行程序如果编译正确，执行指令的速度将比传统的串行程序要快很多，因为它能将工作负载按照不同需求分配给处理器的不同核心。而传统的串行程序只能利用一个核心。确实这种程序编译方式也只能识别一个核心!　　多核带来的影响　　从最终用户的角度来看多核对工作负载的影响更为直接。举例来说，你的工作负载要同时执行不同的任务，此时多核系统就

7、能马上发挥它的优势所在。比如，你在网络上观看视频的同时，你的计算机正在准备打印一份大型文档作业。多核系统就能协助你同时完成这些作业。如果他们不是采用并行设计的话，独立的应用程序将不可能超越单核的速度。　　应用程序的设计者们为了满足多核的需求需要花费时间对代码进行升级和测试。在并行程序设计上没有简单或者自动化的捷径可循，因此多核菜单(MCCB)的设计就需要付出更多的努力。除了研发多核应用软件需要花费额外的心血外，还要适应不断涌现的全新概念。