Идея построения многоядерных микропроцессоров.

 

      Можно сказать, что идея построения  многоядерных микропроцессоров является  развитием идеи кластеров, но в данном случае дублируется целиком процессорное   ядро. Другим предшественником многоядерного подхода можно считать технологию    Intel - HyperThreading, где также есть небольшое дублирование аппаратуры и   использование двух потоков инструкций, использующих общее ядро.

      Многоядерный процессор имеет  два или больше "исполнительных  ядер".

Операционная  система рассматривает к аждое из исполнительных ядер, как дискретный    процессор   со    всеми      необходимыми      вычислительными           ресурсами.     Поэтому    многоядерная      архитектура      процессора,       при      поддержке     соответствующего                                               

программного  обеспечения, осуществляет полностью  параллельное выполнение    нескольких программных потоков.   
 

       К 2006 году все ведущие разработчики  микропроцессоров создали двуядерные  процессоры.       Переход     к   многоядерным       процессорам      
 

становится     основным     направлением повышения производительности вычислительных систем. В связи с этим, знание основ функционирования  

вычислительных  систем на многоядерных   процессорах является актуальным.

Intel.

Первые  процессоры фирмы Intel. 

        За 20-летнюю историю развития  микропроцессорной техники  ве-

дущие позиции  в  этой  области  занимает  американская  фирма  Intel

(INTegral ELectronics). До  того как  фирма  Intel  начала  выпускать

микрокомпьютеры, она разрабатывала и производила  другие виды  интег-

ральных микросхем. Главной ее продукцией были микросхемы для кальку-

ляторов. В 1971 г. она разработала и выпустила  первый в мире  4-бит-

ный микропроцессор 4004. Фирма первоначально продавала  его в  качес-

тве встроенного  контроллера (что-то вроде средства управления  улич-

ным светофором или микроволновой печью).  4004  был  четырехбитовым,

т.е. он мог хранить, обрабатывать и записывать в память  или  считы-

вать из нее  четырехбитовые числа. После чипа 4004 появился 4040,  но

4040 поддерживал   внешние прерывания. Оба чипа  имели  фиксированное

число внутренних индексных регистров. Это означало, что  выполняемые

программы были ограничены числом вложений подпрограмм  до 7.

        В 1972 г., т.е. спустя год после  появления 4004,  Intel  вы-   

пустила очередной  процессор  8008,  но  подлинный  успех  ей  принес

8-битный микропроцессор 8080, который был объявлен в  1973  г.  Этот 

микропроцессор  получил очень широкое распространение  во  всем  мире.

Сейчас в нашей  стране его аналог - микропроцессор  KP580ИК80  приме- 
 

няется во многих бытовых персональных  компьютерах  и  разнообразных

контроллерах. С  чипом 8080 также связано появление  стека внешней па-

мяти, что позволило  использовать программы любой вложенности. 

        Процессор 8080 был основной частью  первого  небольшого  ком-

пьютера, который  получил широкое  распространение  в  деловом  мире.

Операционная  система для него была создана  фирмой Digital Research и

называлась Control Program for Microcomputers (CP/M). 
 

При создании многоядерных процессоров для настольных ПК микропроцессорный гигант предпочел пойти на первых порах по пути "наименьшего сопротивления", продолжив традиции создания привычных для себя SMP-систем с общей шиной. Выглядит подобная MP-система чрезвычайно просто: один чипсет, к которому подключается вся оперативная память, и одна процессорная шина, к которой подключены все процессоры. Никакой общей схемотехники у этих ядер нет.

Короче говоря Pentium'ы - простейшие "двухпроцессорные процессоры" - язык даже не поворачивается говорить о "ядрах". Всё скучно до невозможности (впрочем, далеко не всегда двигает прогресс то, что "весело"  

Несмотря на все свои "подводные камни" такая реализация, в конечном счёте, позволила этой корпорации довольно быстро "завалить" прилавки дешевыми и доступными каждому двухъядерниками.  

Централизованный" подход Intel, во-первых, отличается относительной  простотой, а во-вторых, удобен тем, что в нём каждый компонент  
 
 

компьютера получается узкоспециализированным, и поддающимся  модернизации независимо от других компонентов. То есть с одним и тем же Northbridge можно использовать, например, совершенно различные по своей производительности и наоборот - меняя Northbridge, можно, например,

использовать  с одним и тем же процессором  совершенно разные типы оперативной памяти.

AMD.

 

Архитектура AMD K8 не просто отличается от "интеловской": она концептуально иная, поскольку в ней нет какого-то выделенного центра. Каждый из процессоров архитектуры AMD64 является независимой и "самодостаточной" единицей. С чисто технической стороны AMD попросту интегрировала практически всю функциональность северного моста в центральный процессор.

Но "небольшая" технологическая уловка приводит к  совсем иной архитектуре компьютера - SUMA, в отличие от традиционной SMP. SUMA - это название AMD, обозначающее, что  архитектура вроде относится к NUMA, но не столь "тормознутая". 

У технического прогресса есть и обратная сторона - начало распространения многоядерных процессоров и ориентация на них как на основной путь развития привела также к разработке и появлению игр с полноценной поддержкой мультипроцессорных систем. Как считают в Nvidia, такие игры не почувствуют столь же существенного прироста от использования многопоточных драйверов. 
 
 

Заключение

 

   С появлением  многоядерных процессоров открывается  новая эра "настольных    вычислений". Новые технологии позволяют работать в многозадачных средах с    одновременным выполнением нескольких активных и фоновых приложений, повысить    эффективность и снизить энергопотребление при одновременном запуске множества   приложений, увеличить количество пользователей, работающих одновременно на

одном     ПК.      Многоядерные    процессоры   обеспечивают   более   высокую   производительность для потоковых приложений.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Список используемой  литературы

1) Василий Леонов. Двухъядерные процессоры Intel: выбираем лучший     http://www.citforum.ru/hardware/microcon/intel_choice/index.shtml

2) Сергей Орлов.  Многоядерность, параллелизм, виртуализация.  Журнал «LAN»,05, 2006 год // Издательство  «Открытые системы»

3) Сетевые решения: Многоядерные процессора Intel для серверов и рабочих

     станций. http://www.nestor.minsk.by/sr/news/2006/10/2401.html

4) Алексей Борзенко. Многоядерные процессоры. Платформы и технологии |

     №5/2005