Vícejádrový procesor - Multi-core processor



A vícejádrový procesor je počítačový procesor na jednom integrovaný obvod se dvěma nebo více samostatnými procesní jednotky, nazývané jádra, z nichž každé čte a spouští pokyny k programu.[1] Pokyny jsou běžné Pokyny CPU (například přidat, přesunout data a větev), ale jediný procesor může současně spouštět pokyny na samostatných jádrech, což zvyšuje celkovou rychlost programů, které podporují multithreading nebo jiný paralelní výpočty techniky.[2] Výrobci obvykle integrují jádra do jednoho integrovaného obvodu zemřít (známý jako multiprocesor čipu nebo CMP) nebo na více matric v jednom balíček čipů. Mikroprocesory, které se v současnosti používají téměř ve všech osobních počítačích, jsou vícejádrové.
Vícejádrový procesor implementuje multiprocesing v jednom fyzickém balíčku. Návrháři mohou spojovat jádra ve vícejádrovém zařízení těsně nebo volně. Například jádra se mohou nebo nemusí sdílet mezipaměti a mohou implementovat předávání zpráv nebo sdílená paměť mezijádrové komunikační metody. Běžný topologie sítě používané k propojení jader zahrnují autobus, prsten, dvourozměrný pletivo, a příčka. Homogenní vícejádrové systémy zahrnují pouze identická jádra; heterogenní vícejádrové systémy mají jádra, která nejsou identická (např. velký. MALÉ mít heterogenní jádra, která sdílejí stejnou sadu instrukcí, zatímco AMD Accelerated Processing Units mít jádra, která nesdílejí stejnou sadu instrukcí). Stejně jako u jednoprocesorových systémů mohou jádra ve vícejádrových systémech implementovat architektury, jako je VLIW, superskalární, vektor nebo multithreading.
Vícejádrové procesory jsou široce používány v mnoha aplikačních doménách, včetně univerzální, vložený, síť, zpracování digitálních signálů (DSP) a grafika (GPU). Počet jader se zvyšuje až na desítky a u specializovaných čipů nad 10 000[3] a v superpočítače (tj. shluky čipů) může počet přesáhnout 10 milionů.[4]
Zlepšení výkonu dosažené použitím vícejádrového procesoru velmi závisí na software použité algoritmy a jejich implementace. Možné zisky jsou zejména omezeny zlomkem softwaru, který dokáže běžet paralelně současně na více jádrech; tento účinek popisuje Amdahlův zákon. V lepším případě tzv trapně paralelní problémy si mohou uvědomit faktory zrychlení poblíž počtu jader, nebo dokonce více, pokud je problém dostatečně rozdělen na to, aby se vešel do mezipaměti každého jádra, čímž se zabrání použití mnohem pomalejší paměti hlavního systému. Většina aplikací však není tolik zrychlena, pokud programátoři neinvestují neúměrně velké úsilí do přehodnocení celého problému.[5][pochybný ]
Paralelizace softwaru je významným pokračujícím tématem výzkumu. Kointegrace víceprocesorových aplikací poskytuje flexibilitu při návrhu síťové architektury. Adaptabilita v paralelních modelech je další funkcí systémů využívajících tyto protokoly.[6]
Terminologie
Podmínky vícejádrový a dvoujádrový nejčastěji odkazují na nějaký druh centrální procesorová jednotka (CPU), ale někdy se na ně také vztahuje procesory digitálního signálu (DSP) a systém na čipu (SoC). Tyto termíny se obecně používají pouze pro označení vícejádrových mikroprocesorů, které se vyrábějí na stejný integrovaný obvod zemřít; samostatné mikroprocesorové matrice ve stejném balíčku jsou obecně označovány jiným názvem, například vícečipový modul. Tento článek používá výrazy „vícejádrový“ a „dvoujádrový“ pro CPU vyrobené na platformě stejný integrovaný obvod, pokud není uvedeno jinak.
Na rozdíl od vícejádrových systémů termín více CPU označuje více fyzicky samostatných procesorových jednotek (které často obsahují speciální obvody pro usnadnění vzájemné komunikace).
Podmínky mnohojádrový a masivně vícejádrový se někdy používají k popisu vícejádrových architektur se zvláště vysokým počtem jader (desítky až tisíce[7]).[8]
Některé systémy používají mnoho měkký mikroprocesor jádra umístěná na jednom FPGA. Každé „jádro“ lze považovat za „polovodičové jádro duševního vlastnictví "stejně jako jádro CPU.[Citace je zapotřebí ]
Rozvoj
Zatímco výrobní technologie se zlepšuje, zmenšuje se velikost jednotlivých bran, fyzické limity polovodič -na základě mikroelektronika se staly hlavním designovým zájmem. Tato fyzická omezení mohou způsobit značné problémy s rozptylem tepla a synchronizací dat. Ke zlepšení výkonu procesoru se používají různé další metody. Nějaký paralelismus na úrovni instrukcí (ILP) metody jako superskalární potrubí jsou vhodné pro mnoho aplikací, ale jsou neúčinné pro jiné, které obsahují obtížně předvídatelný kód. Mnoho aplikací se k tomu hodí lépe paralelismus na úrovni vláken (TLP) metody a více nezávislých procesorů se běžně používají ke zvýšení celkové TLP systému. Kombinace zvýšeného dostupného prostoru (kvůli rafinovaným výrobním procesům) a poptávky po zvýšeném TLP vedla k vývoji vícejádrových procesorů.
Obchodní pobídky
Vývoj vícejádrových architektur řídí několik obchodních motivů. Po celá desetiletí bylo možné zlepšit výkon CPU zmenšením oblasti integrovaného obvodu (IC), což snížilo náklady na zařízení v IC. Alternativně by pro stejnou oblast obvodu mohlo být v návrhu použito více tranzistorů, což zvýšilo funkčnost, zejména pro komplexní výpočetní sada (CISC) architektury. Sazby hodin také vzrostly řádově v desetiletích konce 20. století, od několika megahertzů v 80. letech po několik gigahertzů na počátku 2000.
Vzhledem k tomu, že se rychlost vylepšení taktovací rychlosti zpomalila, bylo sledováno zvýšené využívání paralelního výpočtu ve formě vícejádrových procesorů, aby se zlepšil celkový výkon zpracování. Na stejném CPU čipu bylo použito více jader, což by pak mohlo vést k lepšímu prodeji CPU čipů se dvěma nebo více jádry. Například společnost Intel vyrobila 48jádrový procesor pro výzkum v oblasti cloud computingu; každé jádro má x86 architektura.[9][10]
Technické faktory
Protože výrobci počítačů již dlouho implementovali symetrické více procesů (SMP) designy využívající diskrétní CPU, problémy týkající se implementace vícejádrové architektury procesoru a jeho podpory softwarem jsou dobře známy.
Dodatečně:
- Použití osvědčeného designu jádra zpracování bez architektonických změn významně snižuje riziko návrhu.
- U procesorů pro všeobecné účely pochází velká část motivace pro vícejádrové procesory z výrazně sníženého zvýšení výkonu procesoru zvýšením pracovní frekvence. To je způsobeno třemi hlavními faktory:[11]
- The paměťová zeď; zvětšující se propast mezi rychlostmi procesoru a paměti. To ve skutečnosti tlačí na to, aby byly velikosti mezipaměti větší, aby se zamaskovala latence paměti. To pomáhá pouze do té míry, že šířka pásma paměti není překážkou ve výkonu.
- The ILP zeď; rostoucí obtížnost najít dostatek paralelismus v jednom proudu instrukcí aby byl vysoce výkonný jednojádrový procesor zaneprázdněn.
- The elektrická zeď; trend spotřeby exponenciálně zvyšujícího výkon (a tedy také generování exponenciálně zvyšujícího se tepla) s každým faktoriálním zvýšením pracovní frekvence. Toto zvýšení lze zmírnit „zmenšující se "procesor pomocí menších stop pro stejnou logiku elektrická zeď představuje problémy s výrobou, návrhem systému a nasazením, které nebyly ospravedlněny tváří v tvář sníženému nárůstu výkonu v důsledku paměťová zeď a ILP zeď.[Citace je zapotřebí ]
Aby bylo možné i nadále poskytovat pravidelné zlepšování výkonu pro univerzální procesory, výrobci jako Intel a AMD se obrátili k vícejádrovým designům a obětovali nižší výrobní náklady pro vyšší výkon v některých aplikacích a systémech. Vyvíjejí se vícejádrové architektury, ale také alternativy. Obzvláště silným uchazečem o zavedené trhy je další integrace periferních funkcí do čipu.
Výhody
Blízkost více jader CPU na stejné matrici umožňuje soudržnost mezipaměti obvody pracují s mnohem vyšší frekvencí hodin, než je možné, pokud musí signály cestovat mimo čip. Kombinace ekvivalentních CPU na jedné matrici výrazně zvyšuje výkon mezipaměť snoop (alternativní: Bus snooping ) operace. Jednoduše řečeno, to znamená signály mezi různými CPU cestují na kratší vzdálenosti, a proto tyto signály degradovat méně. Tyto signály vyšší kvality umožňují odeslat více dat v daném časovém období, protože jednotlivé signály mohou být kratší a není nutné je opakovat tak často.
Za předpokladu, že se matrice fyzicky vejde do balíčku, vyžaduje vícejádrový design CPU mnohem méně tištěný spoj (PCB) než u návrhů SMP s více čipy. Dvoujádrový procesor také používá o něco méně energie než dva spojené jednojádrové procesory, a to hlavně kvůli sníženému výkonu potřebnému k přenosu signálů mimo čip. Jádra dále sdílejí některé obvody, například mezipaměť L2 a rozhraní k přední autobus (FSB). Pokud jde o konkurenční technologie pro dostupnou oblast křemíkových matric, může vícejádrový design využívat osvědčené designy jádrových procesorů CPU a produkovat produkt s nižším rizikem chyby návrhu než při navrhování nového širšího jádra. Přidání další mezipaměti také trpí snížením návratnosti.
Vícejádrové čipy také umožňují vyšší výkon při nižší energii. To může být velký faktor u mobilních zařízení, která pracují na baterie. Jelikož každé jádro vícejádrového CPU je obecně energeticky efektivnější, čip se stává efektivnějším, než mít jedno velké monolitické jádro. To umožňuje vyšší výkon s menší energií. Výzvou v tomto je však další režie psaní paralelního kódu.[12]
Nevýhody
Maximalizace využití výpočetních zdrojů poskytovaných vícejádrovými procesory vyžaduje úpravy obou operační systém (OS) a ke stávajícímu aplikačnímu softwaru. Schopnost vícejádrových procesorů zvýšit výkon aplikací závisí také na použití více vláken v aplikacích.
Integrace vícejádrového čipu může snížit výnosy produkce čipu. Je také obtížnější je tepelně spravovat než jednojádrové návrhy s nižší hustotou. Společnost Intel částečně čelila tomuto prvnímu problému vytvořením svých čtyřjádrových návrhů kombinací dvou dvoujádrových na jedné matrici se sjednocenou mezipamětí, takže lze použít libovolné dvě funkční dvoujádrové matrice, na rozdíl od výroby čtyř jader na single die a vyžadující, aby všichni čtyři pracovali na výrobě čtyřjádrového CPU. Z architektonického hlediska mohou v konečném důsledku jednotlivé návrhy CPU lépe využívat povrchovou plochu křemíku než víceprocesorová jádra, takže vývojový závazek k této architektuře může nést riziko zastaralosti. Konečně, surový výpočetní výkon není jediným omezením výkonu systému. Dvě procesorová jádra sdílená se stejnou systémovou sběrnicí a šířkou pásma paměti omezují výhodu výkonu v reálném světě. Ve zprávě z roku 2009 Dr. Jun Ni ukázal, že pokud se jedno jádro blíží omezené šířce pásma paměti, pak přechod na dvoujádrový procesor by mohl přinést zlepšení o 30 až 70%; pokud šířka pásma paměti není problém, lze očekávat 90% zlepšení; nicméně, Amdahlův zákon dělá toto tvrzení pochybné.[13] Bylo by možné, aby aplikace, která používala dva CPU, skončila rychleji na jednojádrovém, pokud by limitujícím faktorem byla komunikace mezi CPU, která by se počítala jako více než 100% zlepšení.
Hardware
Trendy
Trend ve vývoji procesorů směřuje ke stále rostoucímu počtu jader, protože teoreticky jsou možné procesory se stovkami nebo dokonce tisíci jádry.[14] Navíc vícejádrové čipy smíchané s simultánní multithreading, paměť na čipu a speciální účel "heterogenní" (nebo asymetrická) jádra slibují další zvýšení výkonu a efektivity,[15] zejména při zpracování multimediálních, rozpoznávacích a síťových aplikací. Například a velký. MALÉ jádro obsahuje vysoce výkonné jádro (zvané „velké“) a jádro s nízkou spotřebou (zvané „LITTLE“). Existuje také trend směrem ke zlepšení energetické účinnosti zaměřením na výkon na watt s pokročilým jemnozrnným nebo ultrajemnozrnným řízení spotřeby a dynamický Napětí a škálování frekvence (tj. notebook počítače a přenosné přehrávače médií ).
Čipy navržené od počátku pro velké množství jader (spíše než se vyvinuly z jednojádrových designů) se někdy označují jako manycore designy, s důrazem na kvalitativní rozdíly.
Architektura
Složení a vyvážení jader ve vícejádrové architektuře ukazují velkou rozmanitost. Některé architektury používají důsledně („homogenní“) jeden návrh jádra, zatímco jiné používají směs různých jader, každé optimalizované pro jiné, “heterogenní „role.
Způsob implementace a integrace více jader významně ovlivňuje jak programátorské dovednosti vývojáře, tak očekávání spotřebitele ohledně aplikací a interaktivity oproti zařízení.[16] Zařízení inzerované jako okta-jádro bude mít samostatná jádra, pouze pokud bude inzerováno jako Pravé okta-jádro, nebo podobný styl, na rozdíl od toho, že jsou to pouze dvě sady čtyřjáder, každá s pevnou rychlostí hodin.[17][18]
Článek „Designéři CPU diskutují o vícejádrové budoucnosti“ od Ricka Merritta, EE Times 2008,[19] zahrnuje tyto komentáře:
Chuck Moore [...] navrhl, že počítače by měly být jako mobilní telefony a ke spouštění modulárního softwaru naplánovaného pomocí programovacího rozhraní aplikací na vysoké úrovni by měla používat řadu speciálních jader.
[...] Atsushi Hasegawa, hlavní hlavní inženýr společnosti Renesas, obecně dohodnuté. Navrhl, že použití mnoha speciálních jader pracujících ve shodě s mobilními telefony je dobrým modelem pro budoucí vícejádrové designy.
[...] Anant Agarwal, zakladatel a výkonný ředitel startupu Tilera, zaujal opačný názor. Řekl, že vícejádrové čipy musí být homogenní kolekce univerzálních jader, aby byl softwarový model jednoduchý.
Softwarové efekty
Zastaralá verze antivirové aplikace může vytvořit nové vlákno pro proces kontroly, zatímco jeho GUI vlákno čeká na příkazy od uživatele (např. zruší skenování). V takových případech má vícejádrová architektura malou výhodu pro samotnou aplikaci, protože jediný podproces provádí všechny těžké operace a neschopnost rovnoměrně vyvážit práci mezi více jádry. Programování skutečně vícevláknového kódu často vyžaduje složitou koordinaci vláken a může snadno zavádět jemné a obtížně vyhledatelné chyby kvůli prolínání zpracování na datech sdílených mezi vlákny (viz bezpečnost nití ). V důsledku toho je takový kód mnohem obtížnější ladit než kód s jedním vláknem, když se rozbije. Byl zaznamenán nedostatek motivace pro psaní podprocesových aplikací na úrovni spotřebitele kvůli relativní vzácnosti poptávky na úrovni spotřebitele po maximálním využití počítačového hardwaru. Také sériové úkoly, jako je dekódování kódování entropie algoritmy použité v video kodeky není možné paralelizovat, protože každý generovaný výsledek se používá k vytvoření dalšího výsledku algoritmu dekódování entropie.
Vzhledem k rostoucímu důrazu na design vícejádrových čipů, který vyplývá ze závažných problémů s tepelnou a spotřebou energie způsobených jakýmkoli dalším významným zvýšením rychlostí taktu procesoru, je pravděpodobné, do jaké míry může být software vícevláknový, aby využil výhod těchto nových čipů jediné největší omezení výkonu počítače v budoucnosti. Pokud vývojáři nejsou schopni navrhnout software tak, aby plně využívali zdroje poskytované více jádry, nakonec dosáhnou nepřekonatelného výkonového stropu.
Telekomunikační trh byl jedním z prvních, který potřeboval nový design paralelního zpracování datových paketů, protože došlo k velmi rychlému přijetí těchto vícejádrových procesorů pro datovou cestu a řídicí rovinu. Tyto MPU se chystají nahradit[20] tradiční síťové procesory, které byly založeny na proprietárních technologiích mikrokód nebo pikokód.
Paralelní programování techniky mohou těžit z více jader přímo. Některé existují modely paralelního programování jako Cilk Plus, OpenMP, OpenHMPP, FastFlow Skandium, MPI, a Erlang lze použít na vícejádrových platformách. Intel představil novou abstrakci pro paralelismus C ++ TBB. Další výzkumné úsilí zahrnuje Systém Codeplay Sieve, Cray Kaple, Slunce Pevnost a IBM X10.
Vícejádrové zpracování také ovlivnilo schopnost vývoje moderního výpočetního softwaru. Vývojáři programující v novějších jazycích možná zjistí, že jejich moderní jazyky nepodporují vícejádrové funkce. To pak vyžaduje použití číselné knihovny pro přístup ke kódu napsanému v jazycích jako C a Fortran, které provádějí matematické výpočty rychleji než novější jazyky C#. Intel MKL a AMD ACML jsou psány v těchto rodných jazycích a využívají výhod vícejádrového zpracování. Vyrovnávání pracovní zátěže aplikace mezi procesory může být problematické, zvláště pokud mají různé výkonové charakteristiky. K řešení problému existují různé koncepční modely, například pomocí koordinačního jazyka a programových stavebních bloků (programovací knihovny nebo funkce vyššího řádu). Každý blok může mít pro každý typ procesoru jinou nativní implementaci. Uživatelé jednoduše programují pomocí těchto abstrakcí a inteligentní překladač vybere nejlepší implementaci založenou na kontextu.[21]
Správa konkurence získává ústřední roli ve vývoji paralelních aplikací. Základní kroky při navrhování paralelních aplikací jsou:
- Rozdělení na oddíly
- Fáze dělení návrhu je určena k odhalení příležitostí pro paralelní provádění. Proto se zaměřuje na definování velkého počtu malých úkolů, aby bylo možné získat takzvaný jemnozrnný rozklad problému.
- Sdělení
- Úkoly generované oddílem jsou určeny ke spouštění souběžně, ale obecně je nelze provádět samostatně. Výpočet, který má být proveden v jednom úkolu, bude obvykle vyžadovat data spojená s jiným úkolem. Data pak musí být přenášena mezi úkoly, aby bylo možné pokračovat ve výpočtu. Tento informační tok je specifikován v komunikační fázi návrhu.
- Aglomerace
- Ve třetí fázi se vývoj pohybuje od abstraktu ke konkrétnímu. Vývojáři se znovu rozhodují ve fázích dělení a komunikace s cílem získat algoritmus, který se bude efektivně provádět na některé třídě paralelního počítače. Vývojáři zejména zvažují, zda je užitečné kombinovat nebo aglomerovat úkoly identifikované fází rozdělení, aby poskytovaly menší počet úkolů, každý větší velikosti. Rovněž určují, zda se vyplatí replikovat data a počítat.
- Mapování
- Ve čtvrté a poslední fázi návrhu paralelních algoritmů vývojáři určují, kde má být každý úkol proveden. Tento problém s mapováním nevzniká na jednoprocesorech ani na počítačích se sdílenou pamětí, které poskytují automatické plánování úloh.
Na druhé straně na na straně serveru, vícejádrové procesory jsou ideální, protože umožňují mnoha uživatelům připojit se k webu současně a mít nezávislé vlákna exekuce. To umožňuje webovým serverům a aplikačním serverům, které mají mnohem lepší propustnost.
Licencování
Prodejci mohou licencovat určitý software „na procesor“. To může vést k nejednoznačnosti, protože „procesor“ může sestávat buď z jednoho jádra, nebo z kombinace jader.
- Zpočátku u některého svého podnikového softwaru Microsoft pokračoval v používání per-zásuvka licenční systém. U některých softwarů, jako je BizTalk Server 2013, SQL Server 2014, a Windows Server 2016, Microsoft se přesunul k licencování podle jádra.[22]
- Oracle Corporation počítá AMD X2 nebo dvoujádrový procesor Intel jako jeden procesor[Citace je zapotřebí ] ale používá jiné metriky pro jiné typy, zejména pro procesory s více než dvěma jádry.[23]
Vestavěné aplikace

Vestavěné výpočty pracuje v oblasti procesorové technologie odlišné od „běžných“ počítačů. I zde platí stejné technologické snahy o vícejádrové technologie. Ve skutečnosti je aplikace v mnoha případech „přirozeným“ řešením pro vícejádrové technologie, pokud lze úlohu snadno rozdělit mezi různé procesory.
Kromě toho je integrovaný software obvykle vyvíjen pro konkrétní vydání hardwaru, což způsobuje problémy přenositelnost softwaru, starší kód nebo podpora nezávislých vývojářů méně kritická, než je tomu v případě počítačových nebo podnikových počítačů. Výsledkem je, že pro vývojáře je snazší přijímat nové technologie a ve výsledku existuje větší rozmanitost vícejádrových architektur zpracování a dodavatelů.
Síťové procesory
Od roku 2010[Aktualizace], vícejádrový síťové procesory se staly hlavním proudem, se společnostmi jako Freescale Semiconductor, Cavium Networks, Wintegra a Broadcom všechny výrobní produkty s osmi procesory. Pro vývojáře systému je klíčovou výzvou, jak využít všechna jádra v těchto zařízeních k dosažení maximálního síťového výkonu na úrovni systému, a to navzdory omezením výkonu obsaženým v symetrické více procesů (SMP) operační systém. Společnosti jako 6DIN poskytnout přenosný software pro zpracování paketů navržený tak, aby síťová datová rovina probíhala v prostředí rychlé cesty mimo operační systém síťového zařízení.[24]
Zpracování digitálních signálů
v zpracování digitálních signálů platí stejný trend: Texas Instruments má tříjádrový TMS320C6488 a čtyřjádrový TMS320C5441, Freescale čtyřjádrový MSC8144 a šestijádrový MSC8156 (a oba uvedli, že pracují na osmijádrových nástupcích). Novější položky zahrnují rodinu Storm-1 z Stream Processors, Inc. s 40 a 80 univerzálními ALU na čip, všechny programovatelné v C jako modul SIMD a Picochip se třemi stovkami procesorů na jedné matrici zaměřených na komunikační aplikace.
Heterogenní systémy
v heterogenní výpočty, kde systém používá více než jeden druh procesoru nebo jader, vícejádrová řešení jsou stále běžnější: Xilinx Zynq UltraScale + MPSoC má čtyřjádrový ARM Cortex-A53 a dvoujádrový ARM Cortex-R5. Softwarová řešení, jako je OpenAMP, se používají k usnadnění komunikace mezi procesory.
Mobilní zařízení mohou používat Rameno velké. MALÉ architektura.
Příklady hardwaru
![]() | tento článek může obsahovat nerozlišující, nadměrnýnebo irelevantní příklady.Červenec 2016) ( |
Komerční
- Adapteva Epiphany, vícejádrová architektura procesorů, která umožňuje až 4096 procesorů na čipu, ačkoli komerčně byla vyrobena pouze 16jádrová verze.
- Aeroflex Gaisler LEON3, vícejádrový SPARC který také existuje v verze odolná proti chybám.
- Ageia PhysX, vícejádrový jednotka zpracování fyziky.
- Ambric Am2045, 336jádrové masivně paralelní procesorové pole (MPPA)
- AMD
- Série, dual-, triple- a quad-core of Accelerated Processor Units (APU).
- Athlon 64 FX a Athlon 64 X2 jedno- a dvoujádrové stolní procesory.
- Athlon II, dvou-, tří- a čtyřjádrové stolní procesory.
- Řada FX, čtyř-, 6- a 8jádrové stolní procesory.
- Opteron jedno-, dvou-, čtyř-, 6-, 8-, 12- a 16jádrové procesory server / pracovní stanice.
- Phenom, dvou-, tří- a čtyřjádrové procesory.
- Phenom II, dvou-, tří-, čtyř- a šestijádrové stolní procesory.
- Sempron, jedno-, dvou- a čtyřjádrové základní procesory.[25]
- Turion, jedno- a dvoujádrové procesory notebooků.
- Ryzen, dvou-, čtyř-, 6-, 8-, 12-, 16-, 24-, 32- a 64jádrové procesory pro stolní počítače, mobilní zařízení a vestavěné platformy.
- Epyc, čtyř-, 8-, 12-, 16-, 24-, 32- a 64jádrové servery a vestavěné procesory.
- Radeon a FireStream vícejádrový GPU /GPGPU (10 jader, 16 5 čísel široký superskalární stream procesory na jádro).
- Analogová zařízení Blackfin BF561, symetrický dvoujádrový procesor
- PAŽE MPCore je plně syntetizovatelný vícejádrový kontejner pro ARM11 MPCore a ARM Cortex-A9 MPCore procesorová jádra, určená pro vysoce výkonné vestavěné a zábavné aplikace.
- ASOCS ModemX, až 128 jader, bezdrátové aplikace.
- Azul Systems
- Vega 1, 24jádrový procesor, vydaný v roce 2005.
- Vega 2, 48jádrový procesor, uvedený na trh v roce 2006.
- Vega 3, 54jádrový procesor, uvedený na trh v roce 2008.
- Broadcom SiByte SB1250, SB1255, SB1455; BCM 2836 čtyřjádrový ARM SoC (navržen pro Raspberry Pi 2)
- Cadence Design Systems Tensilica Xtensa LX6, k dispozici v dvoujádrové konfiguraci v Systémy Espressif je ESP32
- ClearSpeed
- CSX700, 192jádrový procesor, vydaný v roce 2008 (32 / 64bitová plovoucí desetinná čárka; Integer ALU).
- Cradle Technologies CT3400 a CT3600, oba vícejádrové DSP.
- Cavium Networks Octeon, 32jádrový MIPS MPU.
- Koherentní Logix Procesor hx3100, 100jádrový procesor DSP / GPP.
- Freescale Semiconductor Procesory řady QorIQ, až 8 jader, Napájení ISA MPU.
- Hewlett Packard PA-8800 a PA-8900, dvoujádrový PA-RISC procesory.
- IBM
- POWER4, dvoujádrový PowerPC procesor, vydané v roce 2001.
- SÍLA5, dvoujádrový procesor PowerPC, uvedený na trh v roce 2004.
- SÍLA6, dvoujádrový procesor PowerPC, uvedený na trh v roce 2007.
- SÍLA7, 4,6,8jádrový procesor PowerPC, uvedený na trh v roce 2010.
- SÍLA8, 12jádrový procesor PowerPC, uvedený na trh v roce 2013.
- SÍLA9, 12 nebo 24jádrový procesor PowerPC, uvedený na trh v roce 2017.
- PowerPC 970 MP, dvoujádrový procesor PowerPC používaný v Apple Power Mac G5.
- Xenon, trojjádro, SMT - schopný mikroprocesor PowerPC používaný v Microsoft Xbox 360 herní konzole.
- z10, čtyřjádro z / Architektura procesor, vydané v roce 2008.
- z196, čtyřjádrový procesor z / Architecture, vydaný v roce 2010.
- zEC12, šestijádrový procesor z / Architecture, vydaný v roce 2012.
- z13, osmijádrový procesor z / Architecture, vydaný v roce 2015.
- z14, desetijádrový procesor z / Architecture, vydaný v roce 2017.
- Infineon
- AURIX
- Dunaj, dvoujádrový, založený na MIPS, domácí brána procesor.
- Intel
- Atom, jednojádrové, dvoujádrové, čtyřjádrové, 8-, 12- a 16jádrové procesory pro netbooky, nettopy, vestavěné aplikace a mobilní internetová zařízení (MID).[26]
- Atom SoC (systém na čipu), jednojádrové, dvoujádrové a čtyřjádrové procesory pro smartphony a tablety.[27]
- Celeron, první dvoujádrový (a později čtyřjádrový) procesor pro trh rozpočtu / základní úrovně.[28][29]
- Core Duo, dvoujádrový procesor.[30]
- Core 2 Duo, dvoujádrový procesor.[31]
- Core 2 Quad, 2 dvoujádrové matrice zabalené v modulu s více čipy.[32]
- Jádro i3, Jádro i5, Jádro i7 a Jádro i9, rodina dvou-, čtyř-, 6-, 8-, 10-, 12-, 14-, 16- a 18jádrových procesorů a nástupce Core 2 Duo a Core 2 Quad.[33]
- Itanium, jednojádrové, dvoujádrové, čtyřjádrové a 8jádrové procesory.[34]
- Pentium, jedno-, dvoujádrové a čtyřjádrové procesory pro základní trh.[35]
- Výzkumný čip Teraflops (Polaris), prototyp 80jádrového procesoru o frekvenci 3,16 GHz, který společnost původně uvedla, že bude vydán do roku 2011.[36]
- Xeon dvou-, čtyř-, 6-, 8-, 10-, 12-, 14-, 15-, 16-, 18-, 20-, 22-, 24-, 26-, 28-, 32-, 48- a 56jádrové procesory.[37][38][39][40][41][42]
- Xeon Phi 57-, 60-, 61-, 64-, 68- a 72jádrové procesory.[43][44]
- IntellaSys
- SEAforth 40C18, 40jádrový procesor.[45]
- SEAforth24, 24jádrový procesor navržený společností Charles H. Moore.
- Kalray
- MPPA-256, 256jádrový procesor, vydáno 2012 (256 použitelných jader VLIW, Network-on-Chip (NoC), 32 / 64bitová FPU kompatibilní s IEEE 754)
- NetLogic Microsystems
- XLP, 32jádrový, čtyřvláknový MIPS64 procesor.
- XLR, osmijádrový čtyřjádrový procesor MIPS64.
- XLS, osmijádrový čtyřjádrový procesor MIPS64.
- Nvidia
- GeForce 9 vícejádrový GPU (8 jader, 16 skalární stream procesory na jádro).
- GeForce 200 vícejádrový GPU (10 jader, 24 skalární stream procesory na jádro).
- Tesla vícejádrový GPGPU (10 jader, 24 skalární stream procesory na jádro).
- RTX 3090 (10496 jader CUDA, GPGPU jádra;[3] plus další více specializovaná jádra).
- Paralaxa Vrtule P8X32, osmijádrový mikrokontrolér.
- picoChip Řada PC200 200–300 jader na zařízení pro DSP a bezdrátové připojení.
- Množství Série HAL pevně spojená 16-256 jader, sdílená paměť L1, hardware synchronizovaný procesor.
- Vztah Kilocore KC256, 257jádrový mikrokontrolér s jádrem PowerPC a 256 8bitovými „zpracovatelskými prvky“.
- SiCortex „Uzel SiCortex“ má na jednom čipu šest jader MIPS64.
- Sony /IBM /Toshiba je Buňka procesor, devítijádrový procesor s jedním obecným účelem PowerPC jádro a osm specializovaných SPU (Synergistic Processing Unit) optimalizovaných pro vektorové operace používané v Sony PlayStation 3.
- Sun Microsystems
- MAJC 5200, dvoujádrový procesor VLIW.
- UltraSPARC IV a UltraSPARC IV +, dvoujádrové procesory.
- UltraSPARC T1, osmijádrový procesor s 32 vlákny.
- UltraSPARC T2, osmijádrový procesor se 64 souběžnými vlákny.
- UltraSPARC T3, šestnáctijádrový procesor s 128 vlákny.
- SPARC T4, osmijádrový procesor se 64 souběžnými vlákny.
- SPARC T5, šestnáctijádrový procesor s 128 vlákny.
- Sunway
- Sunway SW26010, 260jádrový procesor používaný v Sunway TaihuLight.
- Texas Instruments
- TMS320C80 MVP, pětijádrový multimediální video procesor.
- TMS320TMS320C66, 2,4,8 jádrový DSP.
- Tilera
- XMOS Softwarově definovaný křemík čtyřjádrový XS1-G4.
Volný, uvolnit
Akademický
- MIT, 16jádrový DRSNÝ procesor
- University of California, Davis, Asynchronní pole jednoduchých procesorů (Co nejdříve)
- 36jádrový 610 MHz Co nejdříve
- 167jádrový 1,2 GHz AsAP2
- University of Washington, Vlnovka procesor
- University of Texas, Austin, VÝLETY procesor
- Linköpingská univerzita, Švédsko, procesor ePUMA
- UC Davis, Kilocore, 1000jádrový procesor 1,78 GHz na 32 nm procesu IBM[46]
Srovnávací hodnoty
Výzkum a vývoj vícejádrových procesorů často srovnává mnoho možností a jsou vypracována měřítka, která takovým hodnocením pomáhají. Existující měřítka zahrnují SPLASH-2, PARSEC a COSMIC pro heterogenní systémy.[47]
Viz také
- Stínění CPU
- CUDA
- GPGPU
- Hyper-threading
- Manycore
- Vícejádrové sdružení
- Multitasking
- OpenCL (Open Computing Language) - rámec pro heterogenní provedení
- Paralelní stroj s náhodným přístupem
- Rozdělený globální adresní prostor (PGAS)
- Stav závodu
- Vlákno
Poznámky
- ^ Procesory digitálního signálu (DSP) používají vícejádrové architektury mnohem déle než špičkové univerzální procesory. Typickým příkladem implementace specifické pro DSP by byla kombinace a RISC CPU a DSP MPU. To umožňuje návrh produktů, které vyžadují univerzální procesor pro uživatelská rozhraní a DSP pro zpracování dat v reálném čase; tento typ designu je běžný v mobilní telefony. V jiných aplikacích vyvinul rostoucí počet společností vícejádrové DSP s velmi velkým počtem procesorů.
- ^ Dva typy operační systémy jsou schopni používat multiprocesor se dvěma procesory: rozdělené multiprocesory a symetrické více procesů (SMP). V dělené architektuře se každý procesor zavádí do samostatných segmentů fyzické paměti a pracuje nezávisle; v SMP OS pracují procesory ve sdíleném prostoru a provádějí vlákna v OS nezávisle.
Reference
- ^ Rouse, Margaret (27. března 2007). „Definice: vícejádrový procesor“. TechTarget. Archivovány od originál 5. srpna 2010. Citováno 6. března 2013.
- ^ Schauer, Bryan. „Vícejádrové procesory - nutnost“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 2011-11-25.
- ^ A b Smith, Ryan. „NVIDIA oznamuje řadu GeForce RTX 30: Ampér pro hraní her, počínaje RTX 3080 a RTX 3090“. www.anandtech.com. Citováno 2020-09-15.
- ^ „Sunway TaihuLight - Sunway MPP, Sunway SW26010 260C 1,45 GHz, Sunway | TOP500“. www.top500.org. Citováno 2020-09-15.
- ^ Suleman, Aater (20. května 2011). „Co ztěžuje paralelní programování?“. FutureChips. Archivovány od originál 29. května 2011. Citováno 6. března 2013.
- ^ Duran, A (2011). „Ompss: návrh programování heterogenních vícejádrových architektur“. Paralelní zpracování dopisů. 21 (2): 173–193. doi:10.1142 / S0129626411000151.
- ^ Schor, David (listopad 2017). „2048jádrový PEZY-SC2 vytvořil rekord Green500“. WikiChip.
- ^ Vajda, András (10.06.2011). Programování vícejádrových čipů. Springer. str. 3. ISBN 978-1-4419-9739-5.
- ^ Shrout, Ryan (2. prosince 2009). „Intel představuje 48jádrový procesor x86 jako jednočipový cloudový počítač“. Archivováno z původního 5. ledna 2016. Citováno 17. května 2015.
- ^ „Intel představuje 48jádrový cloudový výpočetní křemíkový čip“. BBC. 3. prosince 2009. Archivováno od originálu 6. prosince 2012. Citováno 6. března 2013.
- ^ Patterson, David A. „Budoucnost počítačové architektury.“ Berkeley EECS Annual Research Symposium (BEARS), College of Engineering, UC Berkeley, USA. 2006.
- ^ Suleman, Aater (19. května 2011). „Otázky a odpovědi: Šetří vícejádra energii? Ve skutečnosti ne“. Archivovány od originál 16. prosince 2012. Citováno 6. března 2013.
- ^ Ni, červen „Aktivační technologie vícejádrových počítačů pro lékařské zobrazování“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 2010-07-05. Citováno 17. února 2013.
- ^ Clarku, Jacku. „Intel: Proč je 1 000jádrový čip proveditelný“. ZDNet. Archivovány od originál dne 6. srpna 2015. Citováno 6. srpna 2015.
- ^ Mittal, Sparsh (únor 2016). „Přehled technik pro architekturu a správu asymetrických vícejádrových procesorů“. ACM Computing Surveys. 48 (3): 1–38. doi:10.1145/2856125. S2CID 14090975. Archivováno od originálu na 2017-06-18.
- ^ Kudikala, Chakri (27. srpna 2016). „Těchto 5 mýtů o osmijádrových telefonech je ve skutečnosti pravdivých“. Giz Bot.
- ^ „MediaTeck spouští MT6592 True Octa-core Mobile Platform“. MediaTek. 20. listopadu 2013.
- ^ „Co je to osmijádrový procesor“. Samsung.
Smartphony Galaxy fungují na osmijádrových (2,3 GHz Quad + 1,6 GHz Quad) nebo čtyřjádrových (2,15 GHz + 1,6 GHz Dual) procesorech
- ^ Merritt, Rick (6. února 2008). „Designéři CPU diskutují o vícejádrové budoucnosti“. EE Times. Archivováno z původního dne 14. listopadu 2012. Citováno 6. března 2013.
- ^ „Fórum pro zpracování vícejádrových paketů“. Archivovány od originál dne 21. 12. 2009.
- ^ John Darlinton; Moustafa Ghanem; Yike Guo; Hing Wing To (1996). "Organizace řízených zdrojů v heterogenních paralelních výpočtech". Journal of High Performance Computing. 4 (1): 13–23. CiteSeerX 10.1.1.37.4309.
- ^ Bright, Peter (4. prosince 2015). „Windows Server 2016 přechází na licencování na jádro, ne na soket“. Ars Technica. Condé Nast. Archivováno z původního dne 4. prosince 2015. Citováno 5. prosince 2015.
- ^ Porovnat:„Licencování technologických produktů Oracle“. OMT-CO Operations Management Technology Consulting GmbH. Archivováno z původního dne 2014-03-21. Citováno 2014-03-04.
- ^ „Software 6WINDGATE: Software pro optimalizaci sítě - Software SDN - Software Control Plane | 6WIND“.
- ^ „Sempron ™ 3850 APU s Radeon ™ R3 Series | AMD“. AMD. Archivováno z původního dne 4. května 2019. Citováno 5. května 2019.
- ^ „Specifikace produktu Intel® Atom ™ řady C“. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ „Specifikace produktu procesoru Intel® Atom ™ řady Z“. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ „Intel připravuje dvoujádrové procesory Celeron“. 11. října 2007. Archivovány od originál dne 4. listopadu 2007. Citováno 12. listopadu 2007.
- ^ „Specifikace produktu řady Intel® Celeron® řady J“. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ „Výrobky dříve Yonah“. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ „Výrobky dříve Conroe“. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ „Výrobky dříve Kentsfield“. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ „Specifikace produktu procesorů Intel® Core ™ řady X“. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ „Specifikace produktu procesoru Intel® Itanium®“. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ „Specifikace produktu procesoru Intel® Pentium® řady D“. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ Zazaian, Mike (26. září 2006). „Intel: 80 jader do roku 2011“. Archivovány od originál dne 2006-11-09. Citováno 2006-09-28.
- ^ Kowaliski, Cyril (18. února 2014). „Intel uvádí 15jádrový procesor Xeon E7 v2“. Archivováno od originálu dne 2014-10-11.
- ^ „Rodina procesorů Intel Xeon E7 v3“. Intel. Archivováno z původního dne 2015-07-07.
- ^ „Rodina procesorů Intel Xeon E7 v2“. Intel. Archivováno z původního dne 2015-07-07.
- ^ „Rodina procesorů Intel Xeon E3 v2“. Intel. Archivováno z původního dne 2015-07-07.
- ^ „Intel předvádí procesor Xeon Platinum s až 56 jádry a 112 vlákny“. TechSpot. Citováno 2019-05-04.
- ^ PDF, Stáhnout. „2. generace škálovatelných procesorů Intel® Xeon®“. Intel. Citováno 2019-05-04.
- ^ „Specifikace produktu řady Intel® Xeon Phi ™ x100. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ „Specifikace rodiny procesorů Intel® Xeon Phi ™ 72x5“. ark.intel.com. Citováno 2019-05-04.
- ^ Cole, Bernard (24. září 2008). „Odhalen 40jádrový procesor s nástroji IDE založenými na Forth“.
- ^ Chacos, Brad (20. června 2016). „Seznamte se s KiloCore, 1 000jádrovým procesorem, který je tak efektivní, že může běžet na baterii AA“. PC svět. Archivováno z původního 23. června 2016.
- ^ „COSMIC Heterogeneous Multiprocessor Benchmark Suite“. Archivovány od originál dne 3. 7. 2015.
Další čtení
- Khondker S. Hasan, Nicolas G. Grounds, John K. Antonio (July 2011). Predicting CPU Availability of a Multi-core Processor Executing Concurrent Java Threads. 17th International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA-11). Las Vegas, Nevada, USA. pp. 551–557.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
- Khondker S. Hasan, John Antonio, Sridhar Radhakrishnan (February 2014). A New Composite CPU/Memory Model for Predicting Efficiency of Multi-core Processing. The 20th IEEE International Conference on High Performance Computer Architecture (HPCA-14) workshop. Orlando, FL, USA. doi:10.13140/RG.2.1.3051.9207.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
externí odkazy
- "What Is a Processor Core?" —MakeUseOf
- "Embedded moves to multicore" —Integrovaný výpočetní design
- "Multicore Is Bad News for Supercomputers" —IEEE Spectrum
- Architecting solutions for the Manycore future, published on Feb 19, 2010 (more than one dead link in the slide)