16. Понятие многоядерности.

Основным направлением производительности процессоров долгое время было повышение тактовой частоты. Однако с увеличением частоты тепловыделение процессоров нелинейно растёт, что в конечном итоге приводит к слишком высоким значениям. Не помогает даже использование более тонких технологических процессов.

Выход был найден в использовании нескольких ядер в одном кристалле. Многоядерность в принципе подобна многопроцессорной системе - использованию нескольких отдельных процессоров в одном компьютере.

Отличие в том, что они находятся на одной подложке или на одном кристалле и либо не полностью независимы (например, использование общей кэш-памяти L1 (См. Рис.1)), либо практически независимы – имеют раздельный кэш (См. Рис.2). При использовании уже имеющегося программного обеспечения, созданного для работы только с одним ядром, это даёт определённый плюс - можно запустить одновременно две ресурсоёмкие задачи. Ускорение одного процесса практически невозможно. Таким образом, многоядерный процессор в принципе работает как одноядерный процессор с возможностью использования нескольких программ одновременно.

Выходом из данной ситуации является разработка нового поколения ПО, способного задействовать несколько ядер одновременно. Этот процесс можно назвать распараллеливанием процессов. Некоторые задачи довольно легко распараллелить. К ним, например, относится кодирование аудио и видео. В его основе лежит набор однотипных потоков, так что заставить их выполняться одновременно – довольно простая задача. Выигрыш многоядерных процессоров в задачах кодирования перед одноядерными аналогами пропорционален количеству этих самых ядер: два ядра – вдвое быстрее, четыре – в четыре раза и так далее. Но подавляющую часть задач распараллелить намного сложнее. В большинстве случаев требуется кардинальная переработка программного кода.

Поэтому основными направлениями развития многоядерных систем являются:

1. Совершенствование собственно многоядерных процессоров

2. Разработка нового поколения по для них

17. Двухъядерные процессоры.

В 1999 г. появилась информация о начале производства 2-ядерных процессоров корпорации IBM - процессоров Power4 для серверов. Это событие повлияло на производителей процессоров семейства х86. В итоге, до­вольно быстро появились сообщения о начале производства двухъядерных процессоров, как от корпорации AMD, так и Intel.

L2 l1 l2 Core 1 Core 2

Рис.1 Двухядерный процессор Intel

L2 l2 l1 l1 Core 1 Core 2

Рис.2 Двухядерный процессор AMD

Корпорация Intel выпустила двухъядерные процессоры для настольных ПК типа Intel Pentium D и Intel Pentium Extreme Edition (аналогично поступила затем и корпорация AMD):

• двухъядерный процессор Pentium Extreme Edition поддерживает одновременную обработку четырех потоков команд, имея два физических ядра и два виртуальных процессора. Видимо, это сыграло роль, что из названия была удалена цифра 4.

• двухъядерный процессор Pentium D представляет собой модель массовой серии процессоров для настольных ПК.

Кроме того для серверов корпорация выпускала двухъядерные процессоры Хеоn.