Новосибирский государственный университет Факультет информационных технологий

Словарь терминов в коллекции "Вычислительные системы"

Многоядерный процессор

Многоядерный процессор - это центральный процессор, содержащий два и более вычислительных ядра на одном процессорном кристалле или в одном корпусе. Под ядром принято понимать процессор и кэш-память.

На сегодня многими производителями процессоров, в частности Intel, AMD, IBM, ARM дальнейшее увеличение числа ядер процессоров признано как одно из приоритетных направлений увеличения производительности.

При наличии нескольких ядер необходимо обеспечить возможность их взаимодействия с основной памятью и между собой. Эта задача решается либо путем подключения ядер и памяти к общей шине, либо с помощью коммуникационной сети. Выбор варианта зависит от способа организации основной памяти. Если она является совместно используемой, то применяется вариант с шиной. В случае распределенной основной памяти коммуникации может обеспечить лишь сеть. Шинная организация обусловливает ограничение на число ядер. Пропускная способность шины ограничивает число ядер величиной 32, поскольку дальнейшее увеличение количества ядер ведет к снижению производительности многоядерного процессора.
В плане реализации многоядерные архитектуры различных производителей существенно различаются. Это касается не только системы коммуникаций, но и организации иерархии кэш-памяти. Кроме того, каждый производитель отдает предпочтение своим архитектурным решениям. Так, в процессорах фирмы Intel ядра поддерживают технологию Hyper-Threading . В процессорах фирмы AMD связь между ядрами организована непосредственно на процессорном кристалле, а не через материнскую плату. Это решение существенно повышает эффективность взаимодействия ядер.
Побудительной причиной для создания многоядерных процессоров стала необходимость повышения производительности ВМ. Возможности повышения тактовой частоты уже практически исчерпаны. Проблема может быть решена за счет максимального распараллеливания вычислений. В рамках одного ядра такое распараллеливание достигается, например, за счет гиперпотоковой обработки (ядром одновременно обслуживаются два потока). Так, 4 ядра позволяют обслуживать 8 программных потоков. Такая возможность обеспечивается, главным образом, операционной системой, поскольку в плане аппаратуры ядра достаточно самостоятельны. Особые средства для взаимодействия ядер, помимо системы коммуникаций и, возможно, общей кэш-памяти третьего уровня, обычно отсутствуют.
Применение многоядерной технологии позволяет увеличить производительность ВМ и одновременно избежать роста потребления энергии, которое накладывает ограничения на развитие одноядерных процессоров. Кроме того, чем выше частота процессора, тем больше он простаивает при обращении к памяти.
Поскольку частота памяти растет медленнее, чем частота процессоров, прирост производительности за счет нескольких ядер более предпочтителен.

Ключевые термины:  процессор;   центральный процессор;

Контекстный поиск: Задайте образец для поиска:
    

Федотова Ольга

НГУ ФИТ НГУ ИВТ СО РАН