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理论探讨:聚焦线程级并行设计(二)
作者: 东缘编译
出处: 天极网
责任编辑: wenwu
[ 2005-11-08 09:02 ]
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【导读】让我们从最核心的处理器设计思路层面来解构一下多核处理器引入的线程级并行处理(Thread Leval Parallelism)技术。

  接上文

  多内核架构的替代方案

  所有用于商业服务器的主要处理器都已经采用了多内核(和多线程)技术,或者将很快采用这种技术。多内核芯片市场目前仅存的几家公司是AMD(x86)、IBM(POWER处理器和大型计算机)、英特尔(x86和安腾处理器)和Sun(UltraSPARC处理器)。还有一些专业厂商。但是,要得到有关他们的设计的准确信息几乎是不可能的。其它公司似乎只是对现有的处理器设计做一些逐步改进,而不是做崭新的设计。

  那么,除了上述四家公司之外,其它公司在通用服务器方面还有机会吗?有替代目前的工业标准架构的多内核和多线程版本的其它设计方向吗?我认为,简短的答案是非常确定的“没有”。即使主要OEM厂商和独立软件经销商在支持英特尔安腾芯片方面明显遇到了困难,其它厂商是否有机会也是值得怀疑的。

  因此,虽然这里有很多有趣的“替代的”设计,但是我认为,它们并不值得在这里讨论。多内核设计有许多可能的变化和发展方向。

  多核心台式电脑处理器

  由于AMD和英特尔在台式电脑和便携式电脑市场展开竞争,这两家公司谁也不能降低单线程芯片的性能和价格。此外,大多数PC软件厂商从多处理器(或者多内核)设计中没有得到什么好处。出于同样的原因,超线程总的来说也没有给桌面应用程序带来好处。例如,从TLP设计中受益的游戏程序很少。虽然Photoshop软件和视频编码从中受益了,但是,这些应用程序更像是工作站的任务,而不是大众市场的任务。双内核芯片对于消费者或者企业桌面电脑而言都是一种硬性推销。我对某些充满信心的预测感到意外。这些预测称,双内核处理器将在几年内成为这些市场的主流(尽管不会占统治地位)。

  在不增加处理器主频的前题下,增加第二个CPU内核来说将显著增加生产成本和耗电量。而如果以更快的速度运行一个更大的芯片则更加困难。因此,双内核芯片运行的时钟速度将低于同等速度的单内核芯片。从根本上说,制作一个多内核芯片,你将损害单线程性能、同时承担更高的价格和耗电量。虽然双内核芯片具有完成工作站式的任务的优点,但是,双内核处理器在台式电脑领域还很难成为主流。尽管双内核处理器对于一小部分需要强大计算功能的用户和爱好者是非常有用的,但是,这似乎仍然难以证明双内核处理器在台式电脑中的应用是合理的。最低限度的额外成本肯定要使双内核芯片无法进入低端市场。

  对于软件优化,我们遇到了一个传统的先有鸡还是先有蛋的问题:对于客户端软件来说,独立软件开发商没有必要花费更大的精力让软件从基于多内核处理器(或多线程)的系统中受益,因为需要的用户很少。同时又由于得不到多内核处理器的好处,用户将很少购买多内核系统。最容易从多内核处理器系统中受益的是游戏市场,因为很多游戏将重新开发,使这些游戏从一开始就很容易增加多线程功能。游戏对于计算能力的需求是无止境的,因此,游戏非常适用于做成多线程的游戏。然而,现代的游戏引擎仍需要很长的开发时间。

  SMT(同步多重执行功能)能够稍微提高多线程的性能,并且可能在几年之内成为主流。但是,这种技术对于台式电脑和便携式电脑用户的益处很小。不过,从长远来看,这将缓慢地鼓励独立软件经销商制作更多的多线程软件,使双内核芯片更加有用。

  然而,对于处理器公司来说还有一个基本的问题:要销售单个线程性能低于单内核芯片设计的价格昂贵的多内核处理器是很困难的。我认为,正在为台式电脑生产双内核芯片的CPU厂商肯定是受到了生产服务器双内核芯片的影响。这些公司将用更多的时间试验这个市场。我预计,在未来的很多年里,厂商将积极地试验这个市场。但是,在本十年内,双内核桌面处理器还不会成为主流。

  不过,索尼是一家值得关注的公司。索尼的PS3游戏机肯定需要先进的并行编程,以便最大限度地提高性能。但是,随着高清晰度电视机的大量出货、市场普及率的提高和高清晰度电视应用的日益增长,索尼很可能把PS3游戏机升级为一种消费者台式电脑。他们将为最常用的应用程序量身订做“足够好”的消费者软件,并且从另一个角度推动家庭娱乐市场的融合。这是一种与PC完全不同的销售和市场营销模式,较低的价格和简单性对消费者是最有吸引力的。

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