多核CPU技术的发展与关键技术分析.pptx

多核处理器创新型多核处理器的发展随着科技的不断发展，计算机的处理速度和性能意义着越来越大的要求。

为了满足这些要求，硬件设计工程师们创新性的发明了多核处理器。

多核处理器有着相比传统单核处理器更高的并行计算性能，几乎已经成为现代计算机的标配。

然而，为了不断满足越来越高的性能和效率需求，创新型的多核处理器也在不断地发展着。

多核处理器的诞生多核处理器最初产生于上世纪90年代，当时的生产力技术约为800nm-350nm。

由于处理器制造技术达到了极限，增加处理器主频变得越来越困难。

进而为多核处理器的应运而生创造了条件。

它通过增加处理器的核心数，实现了更高的计算效率和更快的运算速度。

而在2000年，英特尔推出了首款双核处理器。

这款CPU以其独有的“双核心”特征，迅速在市场上得到了广泛的认可。

多核处理器的发展及创新如今的多核处理器已经实现了更高的集成度，并将其化为更少的电源以降低功耗。

例如，英特尔的Haswell架构，将核心数量提高到了四个，并增加了一个GPU。

这一架构大幅度提升了处理器的计算能力和功耗效率。

更是出现了ARM的big.Little架构，该架构有大核心和小核心的不同类型的核心，以实现更高的多任务处理能力和更低的功耗。

此外，由于高性能计算需求的不断增加，以及应用程序的多样性和计算负载的不断增大，创新型的多核处理器正在不断地涌现。

比如，相比传统多核处理器更加注重计算质量的GPU，再如，GPU与CPU同时工作能够实现更高效的多任务处理，蒸汽式计算机也在应用中发挥着越来越重要的作用。

随着这些创新型的多核处理器的不断出现，能够满足越来越多领域的需求，如机器学习、图形渲染、气候模拟等，同时也将产生更多的就业机会，市场需求和技术发展越来越受到关注。

结语总之，多核处理器在计算机领域有着深远的影响。

未来，多核处理器将越来越多的应用在各个领域中。

创新型的多核处理器将继续不断涌现，以适应市场需求和技术发展的巨大需求。

多核处理器也将引领着计算机技术的不断进步，为人们带来更多的便利和效率。

多核处理器技术趋势分析摘要：多核技术能够使服务器并行处理任务，多核系统更易于扩充，并且能够在更纤巧的外形中融入更强大的处理性能，这种外形所用的功耗更低、计算功耗产生的热量更少。

多核架构能够使目前的软件更出色地运行，并创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。

标签：多核技术趋势多内核是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)，多核处理器是单枚芯片(也称为“硅核”)，能够直接插入单一的处理器插槽中，但操作系统会利用所有相关的资源，将它的每个执行内核作为分立的逻辑处理器。

通过在两个执行内核之间划分任务，多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。

多核技术能够使服务器并行处理任务，多核系统更易于扩充，并且能够在更纤巧的外形中融入更强大的处理性能，这种外形所用的功耗更低、计算功耗产生的热量更少。

多核架构能够使目前的软件更出色地运行，并创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。

尽管认真的软件厂商还在探索全新的软件并发处理模式，随着向多核处理器的移植，现有软件无需被修改就可支持多核平台。

操作系统专为充分利用多个处理器而设计，且无需修改就可运行。

为了充分利用多核技术，应用开发人员需要在程序设计中融入更多思路，但设计流程与目前对称多处理(SMP) 系统的设计流程相同，并且现有的单线程应用也将继续运行。

得益于线程技术的应用在多核处理器上运行时将显示出卓越的性能可扩充性，此类软件包括多媒体应用(内容创建、编辑，以及本地和数据流回放)、工程和其他技术计算应用以及诸如应用服务器和数据库等中间层与后层服务器应用。

多核处理器主要具有以下几个显著的优点：控制逻辑简单：相对超标量微处理器结构和超长指令字结构而言，单芯片多处理器结构的控制逻辑复杂性要明显低很多。

相应的单芯片多处理器的硬件实现必然要简单得多。

高主频：由于单芯片多处理器结构的控制逻辑相对简单，包含极少的全局信号，因此线延迟对其影响比较小，因此，在同等工艺条件下，单芯片多处理器的硬件实现要获得比超标量微处理器和超长指令字微处理器更高的工作频率。

多核cpu技术摘要多核心，也叫多微处理器核心是将两个或更多的独立处理机封装在一起的方案，通常在一个集成电路（IC）中。

双核心设备只有两个独立的微处理器。

一般说来，多核心微处理器允许一个计算设备在不需要将多核心包括在独立物理封装执时行某些形式的线程级的并行处理（Thread-Level Parallelism，TLP）这种形式的TLP通常被认为是芯片级多处理（Chip-level Multiprocessing，CMP）。

“多核心”、“双核心”的定义在字面使用中有一定差距。

他们通常指某些种类的中央处理器，但是某些时候也应用到DSP（Digital signal processors, ）和SoC（system on chip）中。

另外，某些情况中只适用于在同一个集成电路中的多核心微处理器。

这些人将同一封装中集成的独立微处理器芯片称做“多处理模块”，“双核心”等。

我在这里像大家介绍的是在同一集成电路中集成的CPU。

关键字多核心，双核心，DSP，SoC引言根据摩尔定律，微处理器的速度以及单片集成度每18个月就会翻一番。

经过多年的发展，目前通用微处理器的主频已经突破了4GHz，数据宽度也达到64位。

在制造工艺方面也同样以惊人的速度在发展，0.13um工艺的微处理器已经批量生产，90nm工艺以下的下一代微处理器也已问世。

照此下去，到2010年左右，芯片上集成的晶体管数目将超过10亿个。

因此，体系结构的研究又遇到新的问题：如何有效地利用数目众多的晶体管？国际上针对这个问题的研究方兴未艾。

多核通过在一个芯片上集成多个简单的处理器核充分利用这些晶体管资源，发挥其最大的能效。

随着VLSI工艺技术的发展，晶体管特征尺寸不断缩小，使得晶体管门延迟不断减少，但互连线延迟却不断变大。

当芯片的制造工艺达到0.18微米甚至更小时，线延迟已经超过门延迟，成为限制电路性能提高的主要因素。

在这种情况下，由于CMP(单芯片多处理器)的分布式结构中全局信号较少，与集中式结构的超标量处理器结构相比，在克服线延迟影响方面更具优势。

0引言多核处理器也称为片上多处理器(chip multi-processor ，CMP )，或单芯片多处理器。

自1996年美国斯坦福大学首次提出片上多处理器(CMP )思想和首个多核结构原型，到2001年IBM 推出第一个商用多核处理器POWER4，再到2005年Intel 和AMD 多核处理器的大规模应用，最后到现在多核成为市场主流，多核处理器经历了十几年的发展。

在这个过程中，多核处理器的应用范围已覆盖了多媒体计算、嵌入式设备、个人计算机、商用服务器和高性能计算机等众多领域，多核技术及其相关研究也迅速发展，比如多核结构设计方法、片上互连技术、可重构技术、下一代众核技术等。

然而，多核处理器的技术并未成熟，多核的潜力尚未完全挖掘，仍然存在许多待研究的问题。

1多核处理器介绍多核处理器将多个完全功能的核心集成在同一个芯片内，整个芯片作为一个统一的结构对外提供服务，输出性能。

多核处理器首先通过集成多个单线程处理核心或者集成多个同时多线程处理核心，使得整个处理器可同时执行的线程数或任务数是单处理器的数倍，这极大地提升了处理器的并行性能。

其次，多个核集成在片内，极大地缩短了核间的互连线，核间通信延迟变低，提高了通信效率，数据传输带宽也得到提高。

再者，多核结构有效共享资源，片上资源的利用率得到了提高，功耗也随着器件的减少得到了降低。

最后，多核结构简单，易于优化设计，扩展性强[1-2]。

这些优势最终推动了多核的发展并逐渐取代单处理器成为主流。

在整体结构设计上多核处理器与传统的单处理器相比，多核内部结构没有固定的组织形式，可以有很多种实现方式。

各个研究机构和厂商根据自己的应用目标设计出结构完全不同的多核结构。

虽然如此，但在已有的多核处理器中仍存在几种比较典型的结构，它们分别代表了多核处理器结构中的某一类特点，而Hydra 、Cell 和RAW 处理器就是3种典型的结构。

1.1Hydra 处理器Hydra 处理器是1996年美国斯坦福大学研制得一个集成了4个核心的处理器，这在当时是一种新型的处理器结构。