與單核處理器相比，多核處理器在體系結(jié)構(gòu)、軟件、功耗和安全性設(shè)計等方面面臨著巨大的挑戰(zhàn)。但與此同時，多核處理器的性能也更強。為增進大家對處理器的認識，本文將對多核處理器、多核處理器的技術(shù)優(yōu)勢予以介紹。如果你對處理器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、多核處理器

目前，多核技術(shù)已經(jīng)成為最受關(guān)注的話題和研究方向。多核體系結(jié)構(gòu)為性能提高和節(jié)能計算等領(lǐng)域開辟了新的方向。然而，現(xiàn)在的多核處理器還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，基本上處于探索階段。核與核之間的連接方式、通訊協(xié)調(diào)方式、同一處理器中核與核間結(jié)構(gòu)的差異、器件資源分配策略、任務(wù)調(diào)度策略、節(jié)能策略、軟硬件協(xié)同設(shè)計策略等方面都處于研究探索之中。多核必將帶來影響整個計算機行業(yè)方方面面的巨大變革，包括體系結(jié)構(gòu)研究、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和解決方案設(shè)計、編譯技術(shù)、操作系統(tǒng)核心算法、應(yīng)用軟件設(shè)計等計算機系統(tǒng)的各個領(lǐng)域。

在單核處理器研究中，主要集中在提高頻率，提高指令級并行度等方面。而在多核體系中，更加關(guān)注核與核之間的協(xié)作、共享資源的分配、提高線程級并行度等方面。

多核處理器必然帶來一個問題是，需要提高程序的并行度，因為單線程程序是無法發(fā)揮多核處理器的優(yōu)勢的。通過編譯優(yōu)化可以把原先單線程的代碼編譯成多線程的形式。OpenMP提供了一種方法，程序員根據(jù)需要把可以并行處理的代碼加上合適的標(biāo)記，編譯器根據(jù)這些標(biāo)記把相應(yīng)代碼編譯成多線程的程序段。多線程程序開發(fā)涉及到多線程調(diào)試的難題，這在多核處理器上會變得更加困難，所以多核體系導(dǎo)致程序開發(fā)模式發(fā)生巨大變化。

多核處理器上的任務(wù)調(diào)度也是個新問題，常用的調(diào)度算法有全局隊列調(diào)度和局部隊列調(diào)度。前者是指操作系統(tǒng)維護一個全局的任務(wù)等待隊列，當(dāng)系統(tǒng)中有一個CPU核心空閑時，操作系統(tǒng)就從全局任務(wù)等待隊列中選取就緒任務(wù)開始在此核心上執(zhí)行。這種方法的優(yōu)點是CPU核心利用率較高。后者是指操作系統(tǒng)為每個CPU內(nèi)核維護一個局部的任務(wù)等待隊列，當(dāng)系統(tǒng)中有一個CPU內(nèi)核空閑時，便從該核心的任務(wù)等待隊列中選取恰當(dāng)?shù)娜蝿?wù)執(zhí)行，這種方法的優(yōu)點是任務(wù)基本上無需在多個CPU核心間切換，有利于提高CPU核心局部Cache命中率，從而提高系統(tǒng)的性能。目前多數(shù)CMP操作系統(tǒng)采用的是基于全局隊列的任務(wù)調(diào)度算法。

二、多核處理器技術(shù)優(yōu)勢

從應(yīng)用需求上去看，越來越多的用戶在使用過程中都會涉及到多任務(wù)應(yīng)用環(huán)境，日常應(yīng)用中用到的非常典型的有兩種應(yīng)用模式。

一種應(yīng)用模式是一個程序采用了線程級并行編程，那么這個程序在運行時可以把并行的線程同時交付給兩個核心分別處理，因而程序運行速度得到極大提高。這類程序有的是為多路工作站或服務(wù)器設(shè)計的專業(yè)程序，例如專業(yè)圖像處理程序、非線視頻編緝程序、動畫制作程序或科學(xué)計算程序等。對于這類程序，兩個物理核心和兩顆處理器基本上是等價的，所以，這些程序往往可以不作任何改動就直接運行在雙核電腦上。

還有一些更常見的日常應(yīng)用程序，例如Office、IE等，同樣也是采用線程級并行編程，可以在運行時同時調(diào)用多個線程協(xié)同工作，所以在雙核處理器上的運行速度也會得到較大提升。例如，打開IE瀏覽器上網(wǎng)?？此坪唵蔚囊粋€操作，實際上瀏覽器進程會調(diào)用代碼解析、Flash播放、多媒體播放、Java、腳本解析等一系列線程，這些線程可以并行地被雙核處理器處理，因而運行速度大大加快(實際上IE瀏覽器的運行還涉及到許多進程級的交互通信，這里不再詳述)。由此可見，對于已經(jīng)采用并行編程的軟件，不管是專業(yè)軟件，還是日常應(yīng)用軟件，在多核處理器上的運行速度都會大大提高。

日常應(yīng)用中的另一種模式是同時運行多個程序。許多程序沒有采用并行編程，例如一些文件壓縮軟件、部分游戲軟件等等。對于這些單線程的程序，單獨運行在多核處理器上與單獨運行在同樣參數(shù)的單核處理器上沒有明顯的差別。但是，由于日常使用的最最基本的程序——操作系統(tǒng)——是支持并行處理的，所以，當(dāng)在多核處理器上同時運行多個單線程程序的時候，操作系統(tǒng)會把多個程序的指令分別發(fā)送給多個核心，從而使得同時完成多個程序的速度大大加快。

另外，雖然單一的單線程程序無法體現(xiàn)出多核處理器的優(yōu)勢，但是多核處理器依然為程序設(shè)計者提供了一個很好的平臺，使得他們可以通過對原有的單線程序進行并行設(shè)計優(yōu)化，以實現(xiàn)更好的程序運行效果。

上面介紹了多核心處理器在軟件上面的應(yīng)用，但游戲其實也是軟件的一種，作為一種特殊的軟件，對PC發(fā)展作出了較大的貢獻。一些多線程游戲已經(jīng)能夠發(fā)揮出多核處理器的優(yōu)勢，對于單線程游戲，相信游戲廠商也將會改變編程策略，例如，一些游戲廠商正在對原來的一些單線程游戲進行優(yōu)化，采用并行編程使得游戲運行得更快。有的游戲可以使用一個線程實現(xiàn)人物動畫，而使用另一個線程來載入地圖信息?；蛘呤褂靡粋€線程來實現(xiàn)圖像渲染中的矩陣運算，而使用另一個來實現(xiàn)更高的人工智能運算。如今，大量的支持多核心的游戲涌現(xiàn)出來，從而使得多核處理器的優(yōu)勢能得到進一步的發(fā)揮。

以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)處理器的內(nèi)容，希望大家對本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章，可以在網(wǎng)頁頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。