aoa电子体育竞技:【芯论语】浅说多主旨CPU和SoC芯片及其管事谈理

   刊发时间:2022-03-10 05:46:38   来源:aoa官方体育 作者:aoa官方体育平台

  绪论:现正在的CPU或SoC根本都是正在单芯片中集成多个CPU主题,变成日常所说的4核、8核或更多核的CPU或SoC芯片。为什么要采用这种式样?多个CPU 主题正在沿途是若何事务的?CPU主题越多就肯定越好吗?带着这些题目,笔者查阅了极少原料,研习了闭连观念和重点并编纂成此文,试以普通的发言来解答这些专业题目。作品一方面可行动本身的一个研习纪录,另一方面也盼望对读者有参考效力,不切确的地方迎接商议和示正。

  要表明什么是多主题CPU或SoC芯片,最先要从CPU主题(Core)说起。咱们明确,CPU是主题执掌器(Central Processing Unit)的英文简称,它拥有管造和新闻执掌的才气,是电脑和智能摆设的管造中枢。假若把古板CPU芯片中的封装和辅帮电途(比如引脚的接口电途、电源电途和时钟电途等)摈弃正在表,只保存实现管造和新闻执掌功效的主题电途,这片面电途即是CPU主题,也简称CPU核。一个CPU主题根本上是一个齐全独立的执掌器,它可能从内部存储器中读取指令,并推广指令指定的管造和计较职责。

  假若把一个CPU主题和闭连辅帮电途封装正在一个芯片中,这个芯片即是古板的单主题CPU芯片,简称单核CPU。假若把多个CPU主题和闭连辅帮电途封装正在一个芯片中,这个芯片即是多主题CPU芯片,简称多核CPU。当然,多主题CPU芯片会蕴涵更多的辅帮电途,以办理多个CPU主题之间的通讯和和洽题目。

  假若正在多主题CPU芯片中再集成极少其它功效部件和接口电途,就变成了无缺的体例,那么这个芯片就造成了多主题SoC芯片了,简称多核SoC。正在不厉酷分其它情状下,SoC也可能称为CPU。

  图1用ARM的单主题CPU和多主题CPU实行举例。图中赤色虚线框标出的片面即是一个个的CPU主题,图1a是ARM Cortex-A8基于ARMv7微架构的单主题CPU芯片的示企图。图1b和图1c区别是ARM Cortex-A9 MPCore用2个和4个Cortex-A9组成的2主题和4主题CPU芯片的示企图。

  繁荣多主题CPU的初心源于“人多力气大”的简陋真理。从这个道理上来看,当初芯片集成度不高的光阴,Inteli8086 CPU和i8087协执掌器应当算是多主题CPU的雏形,是多芯片团结变成了一个执掌主题,须要采用很多本事来办理CPU和协执掌器之间的互帮、团结题目。

  这日芯片的集成度很高,单芯片中集成几个乃至几十个CPU主题已不正在话下,但仍旧不行餍足超等计较的须要,须要正在超等计较机中操纵成千上万块高机能CPU芯片沿途互帮、团结,这可能看作芯片内多主题、芯片表多芯片的多主题CPU集群。

  CPU芯片从表观上看是一块芯片,但翻开封装来看,内部不妨唯有一块裸片(die),也不妨是多块裸片封装正在沿途,称为多芯片模组(Multichip Module,简称MCM),如图2b所示。但从软件角度来看,封装式子无闭形势,无论是芯片内仍旧芯片表,CPU主题多少才是最紧要的,它们决策着体例的并行运算和执掌才气,它们的主一再率和主题之间通讯式样决策了体例的执掌速率。

  图2. 单裸片封装、多裸片MCM封装及多芯片体例的示企图(原因:参考原料14)

  其它,这日的桌面计较机CPU、手机SoC中还集成了很多图形执掌器(GPU)主题、人为智能执掌器(APU)主题等,这些是否也应当算作多主题CPU和SoC中的“主题”呢?我感觉从广义角度上应当算吧。

  所以,要回首多主题CPU的繁荣,大致可能分为1.雏形期;2. 单芯片单主题;3.单芯片多主题;4.单主题多芯片;5.多主题多芯片几种状况。这些繁荣阶段不愿定遵守这个前后循序,不妨有交叉时代,也不妨有前后失常的状况。第2和第3种状况普通是运用正在桌面计较机、智妙手机等转移终端上的CPU芯片,第4和第5种是运用正在办事器和超等计较机上的CPU芯片。本文限于篇幅和主旨召集的须要,首要讨论第3种单芯片多主题的情状,这种情状下的CPU是单芯片多执掌器(Chip Multi Processors,简称CMP)形式。

  1971~2004年,单主题CPU一起独行。Intel公司1971年推出环球首款CPU芯片i4004,直到2004年推出超线年期间。正在这期。

 

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