同步多线程SMT和单芯片多处理器CMP

上一篇 / 下一篇  2013-09-04 17:43:15 / 个人分类:操作系统

1. SMT      

       同步多线程(Simultaneous Multi-Threading,SMT)是一种在一个CPU 的时钟周期内能够执行来自多个线程的指令的硬件多线程技术。本质上,同步多线程是一种将线程级并行处理(多CPU)转化为指令级并行处理(同一CPU)的方法。
  同步多线程是单个物理处理器从多个硬件线程上下文同时分派指令的能力。同步多线程用于在商用环境中及为周期/指令(CPI)计数较高的工作负载创造性能优势。
  处理器采用超标量结构,最适于以并行方式读取及运行指令。同步多线程使您可在同一处理器上同时调度两个
应用程序, 从而利用处理器的超标量结构性质。任何单个应用程序都不能完全使该处理器达到满负荷。当一个线程遇到较长等待时间事件时,同步多线程还允许另一线程中的指 令使用所有执行单元。例如,当一个线程发生高速缓存不命中,另一个线程可以继续执行。同步多线程是POWER5? 和POWER6? 处理器的功能,可与共享处理器配合使用。
  SMT 对于商业事务处理负载的性能优化可达30%。在更加注重系统的整体吞吐量而非单独线程的吞吐量时,SMT 是一个很好地选择。
  但是并非所有的应用都能通过SMT 取得性能优化。那些性能受到执行单元限制的应用,或者那些耗尽所有处理器的内存带宽的应用,其性能都不会通过在同一个处理器上执行两个线程而得到提高。
  尽管SMT 可以使系统识别到双倍于物理CPU数量的逻辑CPU(lcpu),但是这并不意味着系统拥有了两倍的CPU能力。
  SMT技术允许
内核在 同一时间运行两个不同的进程,以此来压缩多任务处理时所需要的总时间。这么做有两个好处,其一是提高处理器的计算性能,减少用户得到结果所需的时间;其二 就是更好的能效表现,利用更短的时间来完成任务,这就意味着在剩下的时间里节约更多的电能消耗。当然这么做有一个总前提--保证SMT不会重复HT所犯的 错误,而提供这个担保的则是在酷睿微架构中表现非常出色的分支预测设计。
  SMT技术并不能做到处理资源的翻倍效果。虽然利用SMT技术可以让4核心变为8核心处理器,但是并不能做到每个独立核心处理资源。从本质来说,SMT技术只是
软件层面上,以充分利用处理器闲置的执行单位为目的。

2. CMP

      CMP是由美国斯坦福大学提出的,其思想是将大规模并行处理器中的SMP(对称多处理器)集成到同一芯片内,各个处理器并行执行不同的进程。与CMP比较, SMT处理器结构的灵活性比较突出。但是,当半导体工艺进入0.18微米以后,线延时已经超过了门延迟,要求微处理器的设计通过划分许多规模更小、局部性更好的基本单元结构来进行。相比之下,由于CMP结构已经被划分成多个处理器核来设计,每个核都比较简单,有利于优化设计,因此更有发展前途。目前,IBM 的Power 4芯片和Sun的 MAJC5200芯片都采用了CMP结构。多核处理器可以在处理器内部共享缓存,提高缓存利用率,同时简化多处理器系统设计的复杂度。
   2000年IBM、HP、Sun 推出了用于RISC的多核概念,并且成功推出了拥有双内核的HP PA8800和IBM Power4处理器。此类处理器已经成功应用不同领域的服务器产品中,像IBM eServer pSeries 690或HP 9000此类服务器上仍可以看到它们的身影。由于它们相当昂贵的,因此从来没得到广泛应用
  05年四月,INTEL推出了第一款供个人使用的双核处理器,打开了处理器历史新的一页
  06年底:第一款四核极致版CPU:QX6700(Quad eXtreme 6700)
  06年底:第一款四核非极致版CPU:Q6600(Intel Core 2 Quad 6600)
  07年五月:第二款四核极致版CPU:QX6800(Quad eXtreme 6800)


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