Вам нужен реферат?
Интересует Информатика?
Оставьте заявку
на Реферат
Получите бесплатную
консультацию по
написанию
Сделайте заказ и
скачайте
результат на сайте
1
2
3

Многоядерные процессоры

  • 28 страниц
  • 7 источников
  • Добавлена 20.05.2011
770 руб. 1 100 руб.
  • Содержание
  • Часть работы
  • Список литературы
  • Вопросы/Ответы
Содержание

Введение
История развития многоядерных процессоров, их особенности
Сокеты
Многоядерные процессоры. Применение.
Успех МП, а также недостатки архитектуры.
Потенциал одноядерных процессоров.
Характеристики процессоров
Заключение. Перспективы многоядерных процессоров.
Список литературы

Фрагмент для ознакомления

Третий класс составляют процессоры, выпускаемые такими промышленными гигантами, как AMD, Intel, Sun.
Среди вышеперечисленных к асимметричным можно отнести процессоры AsAP, Cell, МС-∗, NVCom-01. Остальные процессоры имеют однотипные ядра.
Классификация многоядерных процессоров Архитектуры MIMD SIMD (потоковые) SMP SEAforth, Tile, Larrabee, Opteron, Nehalem, Ultra Sparc, 1891ВМ3, ARM MPCore G80, CSX700 AMP Cell, AsAP, МС-∗, NVCom-01 Произведем сравнение их характеристик по следующим показателям: разрядность, производительность, потребляемая мощность, стоимость, размеры, классы задач, на которые рассчитаны. Безусловно, данное сравнение не вполне корректно, так как даст только абсолютные или пиковые показатели процессоров, безотносительно к задачам или тестам, однако оно даст общую картину — своего рода срез.
Сравнительные характеристики производительности процессоров, потребляемой мощности и скоростей обмена данными представлены в следующих таблицах.
Производительность многоядерных процессоров Процессор Количество ядер Млн. операций в сек. (общ.) МФлопс (общее) Кол-во потоков на ядро Потребляемая мощность, Вт SEAforth40 40 26000 – 1 0,5 Tile64pro 64 443000 – 1 20 Tile-Gx100 100 750000 1 10-50 AsAP 167 10824-196800 770 1 0,01-10 CSX700 192 48000 96000 1 9 Larrabee ∼32 2000 4 G80 128 518000 96 150 Mips32 1004k 4 3200 90 2 0,4 xlp832 8 4000-16000 4 15-50 ARM11 PCore 4 1200-2400 1 ARM Cortex-A9 MPCore 4 ∼8000 1 ARM Cortex-A5 MPCore 4 ∼2000 1 Cell Broadband 9 17000 250000 2 80 AMD Opteron 4/6/12 21600-46800 28800-41600/ 2 40-75 43200-62400/ 86400-124800 2 40-75 Sun Ultra Spark T2 4/6/8 7200-22400 11000 8 46/57/91 Intel Core i7 4/8 38400-105600 60000-70000 2 90-130 МС-24 2 640 480 1 1,5 МС-0226 3 1600 1200 1 NVCom-01 3 4800 3600 1 0,28-1,0 МС-0428 5 >8000
Скорости передачи данных и топология связей Процессор Топология Скорость передачи данных между ядрами Скорость обмена с памятью SEAforth40 решетка 3,6 Гб/с 0,9 Гб/с Tile64pro сеть (толстое дерево) 27 Тб/с 25,6 Гб/с Tile-Gx100 сеть (толстое дерево) 200 Тб/с 500 Гб/с AsAP ячеистая сеть 1200 Мб/с CSX700 линейка 4 Гб/с 2х4 Гб/с Larrabee двойное кольцо G80 шина в памяти 76 Гб/с xlp832 сеть передачи сообщений 51,2 Гб/с ARM11 MPCore шина 1,3 Гб/с 1,3 Гб/с ARM Cortex-A9 MPCore шина 1,3 Гб/с 1,3 Гб/с ARM Cortex-A5 MPCore шина 1,3 Гб/с 1,3 Гб/с Cell Broadband два двойных кольца 25,6 Гб/с 25,6 Гб/с AMD Opteron перекрестный коммутатор 3,2 Гб/с / 9,6 Гб/с 5,3 Гб/с Sun Ultra Spark T2 перекрестный коммутатор 60 Гб/с 50 Гб/с Intel Core i7 перекрестный коммутатор 12,8 Гб/с 32 Гб/с 1891ВМ3 точка-точка 2,664 Гб/с МС-12(1892ВМ3Т) шина МС-24 шина МС-0226 звезда NVCom-01 звезда МС-0428 звезда Можно также сравнить характеристики отдельных ядер многоядерных процессоров — по производительности, количеству поддерживаемых потоков выполнения, потребляемой мощности.
Производительность отдельных ядер Процессор Разрядность Млн. операций в сек. Кол-во потоков на ядро Потреб. ядром мощность,Вт Удельная потр. ядром мощность, мВт/МIPS Ватт/
поток SEAforth40 18 700 1 0,0125 0,018 0,0125 Tile64pro 32 700 1 0,3125 0,446 0,3125 32 866 1 0,3125 0,361 0,3125 Tile-Gx100 64 3000-4500 1 0,1-0,5 0,033-0,11 0,1-0,5 AsAP 16 66 1 0,0001 0,001 0,0001 16 1000 1 0,0599 0,060 0,0599 CSX700 32 250 1 0,0469 0,188 0,0469 Larrabee 32/512 4 G80 32 1350 96 1,1719 0,868 0,0122 Mips32 1004k 32 800 2 0,1000 0,125 0,0500 xlp832 32 500 4 1,8750 3,750 0,4688 32 2000 4 6,2500 3,125 1,5625 ARM11 MPCore 32 320-620 1 0,075-0,260 0,23-0,43 0,075-0,260 ARM Cortex -A9 MPCore 32 1000-2000 1 ARM Cortex-A5 MPCore 32 480 1 0,06 0,12 0,06 Cell Broadband 64/128 4000 2 8,8889 2,222 4,4444 AMD Opteron 64 5400 2 10,0000 1,852 5,0000 64 7800 12,5000 1,603 6,2500 Sun Ultra Spark T2 64 1800 8 11,5000 6,389 1,4375 64 2200 8 9,5000 4,318 1,1875 64 2800 8 11,3750 4,063 1,4219 Intel Core i7 64 9600 2 22,5000 2,344 11,2500 64 13200 2 16,2500 1,231 8,1250 1891ВМ3 64 500 1 2,5 0,005 2,5 МС-12 (1892ВМ3Т) 32/64 80/320 1 0,7/0,5 0,009/0,0016 0,7/0,5 МС-24 (1892ВМ2Я) 32/64 80/320 1/2 0,7/0,8 0,009/0,0016 0,7/0,5 МС-0226 (1892ВМ5Я) 32/64 100/800 1/2 0,7/0,8 0,009/0,0016 0,7/0,5 NVCom-01 32/64 1 МС-0428 32/64 1 Немалый вклад в общую производительность процессора и эффективность его работы вкладывает и структура межъядерных связей и организация подсистемы памяти, в частности кэш-памяти.
Кэш-память Процессор Кол-во ядер Размер кэша, байт L1 L2 L3 L1-I L1-D SEAforth40 40 64 Tile64pro 64 16 К 64 К 5 М Tile-Gx100 100 32 К 32 К 256 К 32 М AsAP 167 128 128 CSX700 192 6 К Larrabee ∼32 64 К 256 К G80 128 5 К 32 К Mips32 1004k 4 8-64 К 8-64 К xlp832 8 64 К 32 К 512 К 8 М(5) ARM11 MPCore 4 16 К 16 К ARM Cortex-A9 MPCore 4 16 К 16 К ARM Cortex-A5 MPCore 4 16 К 16 К Cell Broadband 9 16 К 16 К 512 К AMD Opteron 4/6/12 64К/64К/128К 512К/512К/512К 2М(4М)/6М Sun Ultra Spark T2 4/6/8 16 К 8 К 4 М Intel Core i7 4/8 32 К 32 К 256 К 8 М 1891ВМ3 2 16 К 32 К 512 М МС-12 (1892ВМ3Т) 2 16 К МС-24 2 16 К МС-0226) 3 16 К NVCom-01 3 16 К МС-0428 5 В плане управления энергопотреблением процессора интересны разработки компании Intel, направленные на реализацию метода динамического регулирования интенсивности выполнения инструкций (Energy Per Instruction — EPI) в зависимости от степени параллелизма программы. Была показана эффективность регулирования тактовой частоты в асимметричной мультипроцессорной системе в зависимости от уровня активности вычислительных ядер.
Можно выделить несколько схем управления энергопотреблением многоядерных процессоров, реализуемых на данный момент:
перевод неактивных ядер в состояние низкого энергопотребления;
изменение тактовой частоты ядер в зависимости от их активности;
изменение напряжения питания процессора или отдельных ядер;
изменение тактовой частоты процессора;
изменение и напряжения, и тактовой частоты ядер процессора.
Основной подход к организации многопоточности ядер — параллелизм на уровне потоков (уменьшение времени простоя из-за ожидания данных из памяти или загрузка различных исполнительных блоков процессора) в сочетании с параллелизмом на уровне инструкций (параллельное исполнение нескольких команд за цикл).
Рассматривая многоядерные процессоры (many-core), в итоге можно выделить два направления, по которым на данный момент идет развитие многоядерных процессоров:
- специализированные многоядерные процессоры — процессоры с относительно простыми ядрами небольшой разрядности, с эффективной системой управления энергопотреблением. Как правило, они нацелены на применение в качестве контроллеров в сенсорных системах, мобильных устройствах и устройствах с автономным питанием, для первичной цифровой обработки сигналов. Ключевые свойства процессоров этого направления — низкое удельное энергопотребление ядер; возможности полного останова ядер; небольшое количество инструкций, поддерживаемых ядром; отсутствие кэш-памяти.
- многоядерные процессоры общего назначения — их ядра по сложности приближаются к ядрам процессоров общего назначения, имеют развитую систему кэш-памяти, высокопроизводительную систему связей между ядрами. Круг применений данных процессоров шире — бортовые вычислительные системы, системы, обслуживающие сетевые приложения, обработка мультимедийных данных и сигналов, высокопроизводительные кластеры.
Общим для многоядерных процессоров пока остается поддержка их ядрами одного потока выполнения, хотя в некоторых процессорах присутствует параллелизм на уровне инструкций.
Среди мультиядерных процессоров (multi-core) стоит выделить следующие направления:
- асимметричные процессоры со специализированными ядрами. Сочетают в себе ядро общего назначения и ядра сигнальных процессоров. Вполне возможно, в будущем к сигнальным ядрам могут добавиться и криптографические модули — для аппаратной поддержки коммуникационных функций.
- процессоры для мобильных устройств. Процессоры этого направления имеют развитую шинную систему, низкое энергопотребление.
- многопотоковые (в некоторых источниках — мультитредовые) мультиядерные процессоры. Высокоинтегрированные процессорные системы — "системы (серверы) на кристалле"). В развитии данного направления, скорее всего, следует ожидать сближения "обычных" мультиядерных и графических процессоров, расширения поддержки виртуализации процессоров, увеличения количества одновременно поддерживаемых потоков.

Заключение. Перспективы многоядерных процессоров.

Эволюция технологий, не только информационных, неизбежно связана с количественными и качественными переходами на новый уровень. Каждый такой переход сопровождается созданием новых инженерно-технических и научных школ. То же явление можно наблюдать и с переходом от одноядерных процессоров к многоядерным. Это революционный переход, который еще не завершен.
Многоядерные процессоры являются одной из наиболее активно развивающихся областей электроники на данный момент. В среднем примерно раз в полтора-два месяца какая-либо из компаний-производителей заявляет о разработке или выпуске нового процессора или архитектуры. Совершенствуются способы взаимодействия процессорных ядер на кристалле между собой. В многоядерных процессорах преобладают сложные сетевые структуры. Мультиядерные процессоры используют шинные решения или соединения "точка-точка". Также в качестве одной из тенденций можно отметить стремление интеграции на кристалле процессора, кроме процессорных элементов контроллеров памяти, таймеров, периферийных интерфейсов, — так называемые "системы на кристалле". Одной из основных проблем остается высокая латентность основной памяти. Общее энергопотребление процессоров за последние годы практически не возросло, а для некоторых классов процессоров имеет явные тенденции к снижению.
Тем не менее, судить о состоявшейся революции мы можем пока только на интуитивном уровне, хотя, несмотря на ее незавершенность, можно сказать о том, что будущее все-таки стоит за многоядерными процессорами и системами.

Список литературы

Калачев А.В. Многоядерные процессоры. Издательство: Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, БИНОМ. Лаборатория знаний. Серия: Основы информационных технологий. 2010 г.
Леонид Черняк. Многоядерные процессоры и грядущая параллельная революция. «Открытые системы» , № 04, 2007 г.
Александр Шаронов. Многоядерные процессоры. Ferra.ru
http://www.kit-e.ru/articles/industrial/2007_08_145.php
http://netler.ru/pc/multi-core.htm
С.А. Немнюгин. Модели и средства программирования для многопроцессорных вычислительных систем. Интернет-Университет информационных технологий. 2010 г.
А.В. Богданов, Е.Н. Станкова, В.В. Мареев, В.В. Корхов. Курс лекций по архитектуре и топологии многопроцессорных вычислительных систем. Интернет-Университет информационных технологий. 2006 г.


Леонид Черняк. Многоядерные процессоры и грядущая параллельная революция. Издание «Открытые системы», № 04, 2007 г.

А.В. Богданов, Е.Н. Станкова, В.В. Мареев, В.В. Корхов. Курс лекций по архитектуре и топологии многопроцессорных вычислительных систем. Интернет-Университет информационных технологий. 2006 г.

Калачев А.В. Многоядерные процессоры. Издательство: Интернет-университет информационных технологий. БИНОМ. Лаборатория знаний. Серия: Основы информационных технологий. 2010 г.

Калачев А.В. Многоядерные процессоры. Издательство: Интернет-университет информационных технологий. БИНОМ. Лаборатория знаний. Серия: Основы информационных технологий. 2010 г.

Калачев А.В. Многоядерные процессоры. Издательство: Интернет-университет информационных технологий. БИНОМ. Лаборатория знаний. Серия: Основы информационных технологий. 2010 г.

Калачев А.В. Многоядерные процессоры. Издательство: Интернет-университет информационных технологий. БИНОМ. Лаборатория знаний. Серия: Основы информационных технологий. 2010 г.

Калачев А.В. Многоядерные процессоры. Издательство: Интернет-университет информационных технологий. БИНОМ. Лаборатория знаний. Серия: Основы информационных технологий. 2010 г.













2

Список литературы

1.Калачев А.В. Многоядерные процессоры. Издательство: Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, БИНОМ. Лаборатория знаний. Серия: Основы информационных технологий. 2010 г.
2.Леонид Черняк. Многоядерные процессоры и грядущая параллельная революция. «Открытые системы» , № 04, 2007 г.
3.Александр Шаронов. Многоядерные процессоры. Ferra.ru
4.http://www.kit-e.ru/articles/industrial/2007_08_145.php
5.http://netler.ru/pc/multi-core.htm
6.С.А. Немнюгин. Модели и средства программирования для многопроцессорных вычислительных систем. Интернет-Университет информационных технологий. 2010 г.
7.А.В. Богданов, Е.Н. Станкова, В.В. Мареев, В.В. Корхов. Курс лекций по архитектуре и топологии многопроцессорных вычислительных систем. Интернет-Университет информационных технологий. 2006 г.


МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ области ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО образовательного учреждения СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ области "НИЖНЕТАГИЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ. Н. И.Демидов"

Курсы проекта

по дисциплине "Микропроцессорные системы"

на тему: "Технологии многоядерности центрального процессора"

Выполнил студент

гр. CC-325

Хамидулина К. Кв

Проверил

профессор

Чехомова M. I.

2014

Содержание

  • Глава 1. Multi-core cpu
  • 1.1 История развития центрального процессора
  • 1.2 Структура процессора
  • 1.3 Структура многоядерных процессоров
  • 1.4 Основные проблемы создания многоядерных процессоров
  • 1.5 Преимущества многоядерных процессоров
  • 1.6 Недостатки многоядерных процессоров
  • Глава 2. Системы проектирования микропроцессоров на базе процессора Intel 8080
  • 2.1 Описание Intel 8080
  • 2.2 Разработка структурной схемы микропроцессорной системы
  • 2.3 Разработка принципиальной схемы микропроцессорной системы
  • 2.4 Разработка блок-схемы алгоритма работы программы
  • Вывод
  • библиография
  • Запрос
  • Введение
  • На сегодняшний день процессоры стали частью нашей жизни. Они используются в электронных приборах, практически, во всех сферах человеческой жизни: в армии, медицины, образования, предпринимательской деятельности, в повседневной жизни и многое другое. В повседневной жизни процессоры применяются в телевизоры, телефоны, холодильники. Развитие микропроцессоров увеличивает функциональные и вычислительные возможности электронных. Уменьшить размер микропроцессоров позволяет встраивать их в самые маленькие инструменты, такие как телефоны и планшеты, а большая вычислительна мощность процессора позволяет решать более сложные задачи. Для увеличения производительности процессоров используют многоядерные архитектуры.
  • Цель: познакомиться с технологией несколькими ядрами процессора и разработать микропроцессорную систему на базе процессора Intel 8080.
  • Цели:
  • · проанализировать литературу по данной теме,
  • · проанализировать историю и перспективы развития на будущее

    Узнать стоимость работы