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多核程序设计;课程介绍;课程介绍;课程内容;课程内容;课程内容;课程内容;课程内容;课程内容;第一章 多核概述;1.1 微处理器发展史;处理器的一些重要技术:;处理器的一些重要技术:;处理器的一些重要技术:;处理器的一些重要技术:;SSE2 SSE3 SSE4;1.2 并行计算机;并行计算机：由一组处理单元组成，这组处理单元通过相互之间的通信与协作，以更快的速度共同完成一项大规模的计算任务。 两个主要组成部分： 计算机节点 节点间的通信与协作机制 并行计算机体系结构的发展体现在: 计算机节点性能的提高 节点间通信技术的改进;弗林(Flynn)分类;单指令流单数据流(Single Instruction stream Single Data stream, SISD) 单指令流多数据流(Single Instruction stream Multiple Data stream, SIMD) 多指令流单数据流(Multiple Instruction stream Single Data stream, MISD) 多指令流多数据流(Multiple Instruction stream Multiple Data stream, MIMD) ;Flynn分类法：;单指令流单数据流 ：传统的串行计算机，硬件不支持并行，指令串行执行，在某个时钟周期内，CPU只能处理一个数据流，早期的计算机是这样的平台。 单指令流多数据流：采用一个指令流同时处理多个数据流。此类机器在数字信号处理、图像处理以及多媒体信息处理等许多领域应用都非常有效。 多指令流单数据流：采用多个指令流同时对一个数据流进行处理。多个指令流处理多个数据流才是更加有效的处理方式，因此，多指令流单数据流并行计算机一般只是作为一种理论模型出现，而并没有投入到实际应用当中。 多指令流多数据流：能够同时执行多个指令流，这些指令流分别对不同的数据流进行操作。多指令流多数据流是目前最流行的并行计算平台。 ;SISD : 传统串行计算机;SIMD 结构;MIMD 结构 (主流并行机结构);实际中存在争议，有的学者认为没有这种结构的计算机，而有的文献则把流水线结构的计算机看成MISD结构。;(1) 分布式存储器的SIMD处理机 含有多个同样结构的处理单元（PE），通过寻径网络以一定方式互相连接。 每个PE有各自的本地存储器（LM）。 ;(2) 向量超级计算机（共享式存储器SIMD） 集中设置存储器，共享的多个并行存储器通过对准网络与各处理单元PE相连。 在处理单元数目不太大的情况下很理想 存储模块数目等于或者略大于处理单元的数目。为减少冲突应合理分布数据。 ;(3) 对称多处理器（SMP） 一个计算机上汇集了一组处理器，各处理器之间共享内存子系统以及总线结构。;(4) 并行向量处理机（PVP） 在并行向量处理机中有少量专门定制的向量处理器。每个向量处理器有很高的处理能力。并行向量处理机通过向量处理和多个向量处理器并行处理两条途径来提高处理能力。 ;(5) 集群计算机 是一种并行或分布式处理系统。 集群是一组独立的计算机（节点）的集合体 节点间通过高性能的互连网络连接；各节点除了可以作为一个单一的计算资源供交互式用户使用外，还可以协同工作并表现为一个单一的、集中的计算资源供并行计算任务使用。 ;1.3 片上多核处理器(1);推动处理器性能不断提高的主要因素： 半导体工艺技术的飞速进步； 体系结构的不断发展； 处理器性能提高的途径： 工艺和电路技术的发展使得处理器性能提高； 体系结构的发展使得处理器性能提高； 编译技术的发展使得处理器性能提高；;多核的认识 多核即在一个单芯片上面集成两个甚至更多个处理器内核，其中每个内核都有自己的逻辑单元、控制单元、中断控制器、运算单元，一级cache、二级cache共享或独有，其部件的完整性和单核处理器内核相比完全一致。 “双核”的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架构的高端服务器厂商提出的，主要运用于服务器上。 多核程序设计开发工作由“先进”到“常规普及” 目前市场上的服务器、工作站、PC台式机、笔记本中的CPU都是多核（双、四），intel实验室80核； CPU主频很难提高，主要通过多核来提高计算机性能，如果我们不能很好的利用多核，那么就很难提高我们程序的性能； 为什么不能提高主频: CPU的功耗增加； 节能绿色环保的理念。 ;80核处理器： 2007-02-11 核心面积275平方毫米 主频3.16GHz 电压0.95V 数据带宽1.62Tb/s 浮点运算能力1.01TFlops 相当于1万颗10年前的Pentium Pro 功耗不过62W，比core 2 duo还低，是四核心Xeon X5355