הבית > תערוכה > תוכן

מושגים מיקרו - אדריכליים רב - תכליתיים ורב-הליכי משנה

Mar 09, 2019

ארכיטקטים מחשבים הפכו להיות מתוסכלים על ידי אי התאמה הולכת וגדלה של תדרים ההפעלה CPU וזמני גישה DRAM. אף אחת מהטכניקות שניצלו את ההקבלה ברמת ההוראה (ILP) בתוך תכנית אחת לא יכולה לפצות על הדוכנים הארוכים שהתרחשו כאשר הנתונים היו צריכים להיקלט מהזיכרון הראשי. בנוסף, טרנזיסטורי הטרנזיסטור הגדולים ותדרים תפעוליים גבוהים הנדרשים לטכניקות ILP המתקדמות יותר דרשו רמות פיזור הספק, שלא ניתן עוד להתקרר בהן בזול. מסיבות אלה, דורות חדשים של מחשבים החלו לנצל רמות גבוהות יותר של מקבילות הקיימות מחוץ לתוכנית אחת או חוט.


מגמה זו ידועה לעתים כמחשוב תוצר. רעיון זה מקורו בשוק המיינפריים שבו העיבוד המקוון של עסקאות הדגיש לא רק את מהירות הביצוע של עסקה אחת, אלא את היכולת להתמודד עם מספר עצום של עסקאות. עם יישומים מבוססי עסקאות, כגון ניתוב רשת וגלישה באתר אינטרנט, גדל מאוד בעשור האחרון, תעשיית המחשבים הדגישה מחדש את יכולות הקיבולת והתפוקה.


טכניקה אחת של האופן שבו הקבלה זו מושגת היא באמצעות מערכות ריבוי מעבדים, מערכות מחשב עם מספר מעבדים. לאחר שמורים עבור מחשבי-על ומחשבי-על מתקדמים, שרתי מולטי-מעבדים קטנים (2-8) הפכו לשגרה עבור השוק העסקי הקטן. עבור תאגידים גדולים, גדול (16-256) מעבדים הם נפוצים. אפילו מחשבים אישיים עם מעבדים מרובים הופיעו מאז שנות התשעים.


עם עוד הפחתות גודל טרנזיסטור זמין עם התקדמות הטכנולוגיה מוליכים למחצה, מעבד ליבות מרובות הופיעו שבו מעבדים מרובות מיושמים על שבב סיליקון אותו. בתחילה השתמשו בשבבים המכוונים לשווקים מוטמעים, שבהם המעבדים הפשוטים והקטנים יותר יאפשרו למספר רב של מופעים שיתאימו לסיליקון אחד. בשנת 2005, טכנולוגיית מוליכים למחצה מותר כפול כפול שולחני מחשבים שולחניים CMP להיות מיוצרים בנפח. חלק מהעיצובים, כגון טכנולוגיית UltraSPARC T1 של סאן מיקרוסיסטמס, חזרו לעיצובים פשוטים יותר (סקלרים, לפי סדר) כדי להתאים יותר מעבדים על פיסת סיליקון אחת.


טכניקה נוספת כי הפך פופולרי יותר לאחרונה הוא multithreading. ב multithreading, כאשר המעבד צריך להביא נתונים מזיכרון המערכת איטי, במקום לעצור את הנתונים להגיע, המעבד עובר תוכנית אחרת או תוכנית פתיל אשר מוכן לבצע. למרות שזה לא להאיץ תוכנית מסוימת / חוט, זה מגדיל את התפוקה הכוללת של המערכת על ידי צמצום הזמן CPU הוא סרק.


מבחינה מושגית, ריבוי הליכים שווה למתג הקשר ברמת מערכת ההפעלה. ההבדל הוא שמעבד מרובה הליכי משנה יכול לבצע החלפת פתיל במחזור מעבד אחד במקום מאות או אלפי מעגלי מעבד, שבמתג הקשר דורש בדרך כלל. פעולה זו מושגת על ידי שכפול החומרה של המדינה (כגון קובץ הרישום ודלפק התוכנית) עבור כל הליך משנה פעיל.


שיפור נוסף הוא multithreading סימולטני. טכניקה זו מאפשרת CPUers superscalar לבצע הוראות מתוכניות / נושאים שונים בו זמנית באותו מחזור.