当前对存储系统设计,绝大多数处理器采用缓存设计,也有些处理器采用了片上存储器 结构。缓存结构设计的优点是硬件设计与实现容易,易于应用开发与编程,缺点是需要保证 缓存数据的一致,而且结构扩展不易。针对缓存数据一致性问题,其解决策略主要有总线侦 听协议和基于目录的目录协议。侦听协议是每块缓存通过缓存侦听器时刻侦听总线,以接受 致性命令,不足的是它只适合核心数目较少的情况。目录协议是通过目录表记录自身存储 块在其他缓存中的状态,以便维持一致性时使用点对点的通信,缺点是实现代价太大,并发 访问目录时存在性能瓶颈。除了上述的硬件一致性算法,还有基于多处理机的软件一致性算 法,但能否作为多核结构的缓存一致性机制,这些需要进一步的探讨研究。目前大多数多核 处理器采用总线的侦听协议 片内存储器是将片外的存储器引到了片内,它与片外存储器一样是统一编址,因此它避 开了缓存不命中和一致性问题,但它由于采用了存储器结构,其访问延迟较缓存大。当前 些研究人员通过采用高速动态随机存储器来组成片内存储器,缩小了与缓存间的性能差距。 除了选择何种存储结构外,存储结构设计的问题还有:存储器多大比较合适;在哪一级实现 数据的共享和通信比较合适;在哪一级解决缓存一致性问题比较合理;存储结构如何支持多 线程的应用等。 2.5多核的功率和热管理 在整个计算机系统中,处理器,特别是高性能的处理器的功耗往往占系统功耗的50%, 甚至更高。而当前,处理器性能提高1%就会使芯片功耗增加3%,对于系统设计而言,功耗 对系统的可靠性、可用性以及系统的规模有着直接的影响。 集成电路芯片的功耗分静态与动态两类,静态功耗主要受与频率相关的漏电流的影响, 频率越高,漏电流越大;动态功耗与工作频率及工作电压的平方成正比,即P=C*f*V2,因 此,适当的频率和较低的电压是降低处理器芯片功耗的基础。多核环境下的低功耗技术也主 要体现在芯片的基础参数和片上功耗管理方面。 频率高低反映出处理器峰值运算性能的强弱,多核处理器芯片的工作频率和工作电压ˉ 般都较单核处理器低,相对较低频率和较低电压,再配合按实际需求动态智能化管理功耗的 方法,减少实际耗散功率,将整个处理器芯片的功耗控制在有效的热管理技术之下 2.6操作系统设计 由于多核内部有多个核心,那么就存在任务分配、调度、仲裁以及平衡负载等问题, 核之间的任务调度是充分利用多处理器性能的关键。现有的操作系统还无法有效地支持多核当前对存储系统设计，绝大多数处理器采用缓存设计，也有些处理器采用了片上存储器 结构。缓存结构设计的优点是硬件设计与实现容易，易于应用开发与编程，缺点是需要保证 缓存数据的一致，而且结构扩展不易。针对缓存数据一致性问题，其解决策略主要有总线侦 听协议和基于目录的目录协议。侦听协议是每块缓存通过缓存侦听器时刻侦听总线，以接受 一致性命令，不足的是它只适合核心数目较少的情况。目录协议是通过目录表记录自身存储 块在其他缓存中的状态，以便维持一致性时使用点对点的通信，缺点是实现代价太大，并发 访问目录时存在性能瓶颈。除了上述的硬件一致性算法，还有基于多处理机的软件一致性算 法，但能否作为多核结构的缓存一致性机制，这些需要进一步的探讨研究。目前大多数多核 处理器采用总线的侦听协议。 片内存储器是将片外的存储器引到了片内，它与片外存储器一样是统一编址，因此它避 开了缓存不命中和一致性问题，但它由于采用了存储器结构，其访问延迟较缓存大。当前一 些研究人员通过采用高速动态随机存储器来组成片内存储器，缩小了与缓存间的性能差距。 除了选择何种存储结构外，存储结构设计的问题还有：存储器多大比较合适；在哪一级实现 数据的共享和通信比较合适；在哪一级解决缓存一致性问题比较合理；存储结构如何支持多 线程的应用等。 2.5 多核的功率和热管理 在整个计算机系统中，处理器，特别是高性能的处理器的功耗往往占系统功耗的50%， 甚至更高。而当前，处理器性能提高1％就会使芯片功耗增加3％，对于系统设计而言，功耗 对系统的可靠性、可用性以及系统的规模有着直接的影响。 集成电路芯片的功耗分静态与动态两类，静态功耗主要受与频率相关的漏电流的影响， 频率越高，漏电流越大；动态功耗与工作频率及工作电压的平方成正比，即P=C*f*V2 ，因 此，适当的频率和较低的电压是降低处理器芯片功耗的基础。多核环境下的低功耗技术也主 要体现在芯片的基础参数和片上功耗管理方面。 频率高低反映出处理器峰值运算性能的强弱，多核处理器芯片的工作频率和工作电压一 般都较单核处理器低，相对较低频率和较低电压，再配合按实际需求动态智能化管理功耗的 方法，减少实际耗散功率，将整个处理器芯片的功耗控制在有效的热管理技术之下。 2.6 操作系统设计 由于多核内部有多个核心，那么就存在任务分配、调度、仲裁以及平衡负载等问题，多 核之间的任务调度是充分利用多处理器性能的关键。现有的操作系统还无法有效地支持多核