Casa > Exposició > Contingut

Processador multi-nucli

Mar 14, 2019

Un processador multi-nucli és un únic component informàtic amb dues o més unitats de processament independents anomenades nuclis, que llegeixen i executen les instruccions del programa. Les instruccions són instruccions ordinàries de la CPU (com ara afegir, moure dades i branques), però el processador únic pot executar múltiples instruccions en nuclis separats al mateix temps, augmentant la velocitat general dels programes susceptibles de computació paral·lela. Normalment, els fabricants integren els nuclis en un únic troquel de circuits integrats (conegut com a multiprocessador de xips o CMP) o en múltiples matrius en un paquet d’un sol xip. Els microprocessadors que s'utilitzen actualment a gairebé tots els ordinadors personals són multi-nucli.


Un processador multi-nucli implementa multiprocessament en un sol paquet físic. Els dissenyadors poden interconnectar nuclis en un dispositiu multicèntric amb força o solidesa. Per exemple, els nuclis poden compartir o no memòries cau, i poden implementar mètodes de comunicació entre nuclis de transmissió de missatges o de memòria compartida. Les topologies de xarxa comunes per interconnectar nuclis inclouen bus, anell, malla bidimensional i traçat. Els sistemes multi-nucli homogenis inclouen només nuclis idèntics; Els sistemes multi-nucli heterogenis tenen nuclis que no són idèntics (per exemple, big.LITTLE té nuclis heterogenis que comparteixen el mateix conjunt d'instruccions, mentre que les unitats de processament accelerades AMD tenen nuclis que ni tan sols comparteixen el mateix conjunt d'instruccions). Igual que amb sistemes de processadors únics, els nuclis de sistemes multi-nucli poden implementar arquitectures com VLIW, superescalar, vector o multithreading.


Els processadors multi-nucli són àmpliament utilitzats en molts dominis d'aplicacions, incloent processos de senyal digital (DSP) i gràfics (GPU) de propòsit general, incrustats.


La millora del rendiment obtingut mitjançant l’ús d’un processador multi-nucli depèn molt dels algorismes de programari utilitzats i de la seva implementació. En particular, els possibles guanys estan limitats per la fracció del programari que es pot executar paral·lelament simultàniament en múltiples nuclis; aquest efecte es descriu per la llei d'Amdahl. En el millor dels casos, els anomenats problemes vergonyosos paral·lels poden produir factors d’acceleració propers al nombre de nuclis, o fins i tot més si el problema s’ha dividit prou per encaixar a la memòria cau de cada nucli, evitant l’ús de memòria del sistema principal molt més lenta. . Tanmateix, la majoria d’aplicacions no s’acceleren tant si els programadors no inverteixen una quantitat prohibitiva d’esforç en la reafactorització de tot el problema. La paral·lelització del programari és un tema important de recerca actual.