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ARM多核和MIPS多执行绪嵌入式处理器技术剖析(3)

来源:互联网 作者:佚名 责任编辑:admin 发表时间:2018-11-05 11:45 
核心提示:许多人将MP与MT相提并论,而在某种程度上,这样的比较其实并没有太大意义,因为基本设计概念已经天差地远,架构上的采用自然无法一概而论。在技术上,为了实现硬件多重处理,两者对于软件最佳化的复杂度方面其实都

许多人将MP与MT相提并论,而在某种程度上,这样的比较其实并没有太大意义,因为基本设计概念已经天差地远,架构上的采用自然无法一概而论。在技术上,为了实现硬件多重处理,两者对于软件最佳化的复杂度方面其实都同样比单核心架构要来得复杂许多,而为了要尽量避免处理单元与内存控制器在资源分配上的冲突,MT架构或许会来得更为复杂一些,但MP 架构其实在某些程度上也会面临同样的问题(特别是共享高速缓存与内存控制器的多核心架构)。不论是在指令层级,或是执行绪层级的多任务,都与传统单核心单执行绪的程序写作方式与最佳化方法大异其趣。

一般的MT架构设计方面,单一处理器核心在运算的过程中,常会有内存存取速度跟不上处理器频率增加的问题,进而导致高速缓存错失(miss)时,形成执行管线长时间闲置的状况,我们都了解,1个系统中的储存单元,最快速的要属处理器中的缓存器,其次是L1高速缓存、L2快取记体,最后则是主存储器,其速度的差别可达数千倍以上,处理器要取得指令或数据时,必先从高速缓存中提取,储存于缓存器中进行运算,最终结果再回存到高速缓存,并在空闲时填回主存储器,当处理器向高速缓存发出存取需求,却发现所需要的数据不在高速缓存中,这是就必须花费大笔的时间前往主存储器寻找并读取,这其间所浪费的时间可能会高达数十个频率周期,处理管线在等待数据填补的时间,就形成了闲置状态。

如果利用多执行绪处理概念,适时的将其它执行绪拉过来填补已经造成的闲置状态,其速度的增长甚至可以达到非常明显的地步,虽不至于倍增,但是由20%到 40%都有可能。而要达成这样的目的,在晶体管数目方面只需增加约15%的程度即可,若以一般同样架构的单核心处理器在变更为双核心的效能增长程度约为 40%到70%左右的程度,而晶体管数目几乎要倍增的情况,就可看出MIPS的MT技术的效率有多高了。但是MT技术有个严重的缺陷,那就是多执行绪工作处理过程中,过于频繁的上下文切换(context switch)将有可能会造成极大的效能耗损。

MIPS公司有大产品线,分别是单执行绪的24K与74K系列,以及多执行绪的34K系列。74K甫于今年六月发表,在65nm工艺下,其运作频率已经超越1GHz,采用通用处理器搭配DSP核心的设计,不过总体效能与功耗表现略逊于类似架构的ARM Cortex-A8。多执行绪处理器的主角—34K系列,该处理器核心能设定1或2个虚拟处理组件(VPE)以及最多5个执行绪内容(TC),提供充分的可配置弹性。但是讲白了,其实两个VPE的作法就是将单颗核心模拟为2个核心,使34K核心能同时执行两个独立的操作系统,或是一个双路的对称式多重处理器操作系统。(责任编辑:admin)

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