Id-dar > Wirja > Il-kontenut

Kunċetti mikro-arkitettoniċi Multiproċessar u multithreading

Mar 09, 2019

Periti tal-kompjuter saru xkiel min-nuqqas ta 'qbil dejjem jikber fil-frekwenzi operattivi tas-CPU u l-ħinijiet ta' aċċess tad-DRAM. L-ebda waħda mit-tekniki li sfruttaw il-parallelliżmu fil-livell ta 'struzzjoni (ILP) fi ħdan programm wieħed ma setgħet tagħmel tajjeb għall-posti twal li seħħew meta d-data kellha tinġabar mill-memorja prinċipali. Barra minn hekk, l-għadd kbir ta ’transisters u l-frekwenzi operattivi għoljin meħtieġa għat-tekniki ta’ l-ILP aktar avvanzati kienu jeħtieġu livelli ta ’dissipazzjoni ta’ enerġija li ma jistgħux jibqgħu jiġu mkessħa bl-irħis. Għal dawn ir-raġunijiet, ġenerazzjonijiet ġodda ta ’kompjuters bdew jisfruttaw livelli ogħla ta’ parallelliżmu li jeżistu barra minn programm wieħed jew programm.


Din ix-xejra xi kultant hija magħrufa bħala l-throughput computing. Din l-idea oriġinat fis-suq tal-mainframe fejn l-ipproċessar tat-transazzjonijiet onlajn enfasizza mhux biss il-veloċità ta 'l-eżekuzzjoni ta' transazzjoni waħda, iżda l-kapaċità li jittrattaw numru kbir ta 'transazzjonijiet. B'applikazzjonijiet ibbażati fuq it-tranżazzjonijiet bħal routing tan-netwerk u s-sit web li jservu dejjem akbar fl-aħħar għaxar snin, l-industrija tal-kompjuter enfasizzat mill-ġdid il-kwistjonijiet tal-kapaċità u l-fluss.


Teknika waħda ta 'kif jinkiseb dan il-paralleliżmu hija permezz ta' sistemi ta 'proċessar multiplu, sistemi tal-kompjuter b'ħafna CPUs. Ladarba riservati għall-mainframes high-end u s-superkompjuters, servers ta 'multiproċessuri fuq skala żgħira (2-8) saru komuni għas-suq tan-negozju ż-żgħir. Għal korporazzjonijiet kbar, multiproċessuri fuq skala kbira (16-256) huma komuni. Anke kompjuters personali b'ħafna CPUs dehru mis-snin disgħin.


B'aktar tnaqqis fid-daqs tat-transistor li sar disponibbli bl-avvanzi fit-teknoloġija tas-semikondutturi, dehru CPUs multi-core fejn CPUs multipli huma implimentati fuq l-istess ċipp tas-silikon. Użati inizjalment fi ċipep li jimmiraw lejn swieq inkorporati, fejn CPUs sempliċi u iżgħar jippermettu li istanzazzjonijiet multipli jitwaħħlu fuq biċċa waħda ta 'silikon. Sal-2005, it-teknoloġija tas-semikondutturi ppermettiet li jiġu ffabbrikati ċipep CPUs tas-CMP doppji high-end desktop. Xi disinji, bħal Sun Microsystems 'UltraSPARC T1 reġgħu lura għal disinji aktar sempliċi (skalar, f'ordni) sabiex jitwaħħlu aktar proċessuri fuq biċċa waħda ta' silikon.


Teknika oħra li saret aktar popolari reċentement hija multithreading. Fil multithreading, meta l-proċessur ikollu jġib data minn memorja tas-sistema bil-mod, minflok ma jieqaf biex jasal id-data, il-proċessur jaqleb għal programm ieħor jew programm tal-programm li jkun lest li jeżegwixxi. Għalkemm din ma tħaffifx programm / ħajt partikolari, iżżid il-fluss totali tas-sistema billi tnaqqas il-ħin li s-CPU jkun wieqaf.


Kunċettwalment, multithreading huwa ekwivalenti għal swiċċ tal-kuntest fil-livell tas-sistema operattiva. Id-differenza hija li CPU multithread jista 'jagħmel swiċċ tal-ħajt f'ċiklu CPU wieħed minflok il-mijiet jew eluf ta' ċikli CPU li swiċċ tal-kuntest normalment jeħtieġ. Dan jinkiseb billi tiġi replikata l-ħardwer tal-istat (bħall-fajl tar-reġistru u l-kontro tal-programm) għal kull ħajta attiva.


Titjib ieħor huwa multithreading simultanju. Din it-teknika tippermetti CPU superscalar li jesegwixxu istruzzjonijiet minn programmi / ħjut differenti fl-istess ħin fl-istess ċiklu.