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專家觀點:多核心處理器需要更多軟體工具支援

上網時間: 2007年06月04日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:摩爾定律  時脈速度  多核心處理器 

摩爾定律(Moore's Law)讓運算產業的時脈速度至今成長不衰。隨著邏輯接近實際的速度極限,伴隨快速時脈的性能提升也接近巔峰。為了讓性能持續提升,微處理器供應商如今將多個處理器放進單晶片中,以替代速度的成長。

多核心運算並不是新鮮事,多處理器設計也不稀奇。例如手機,就是採用不同的處理器來分別負責通訊協定、音訊、多媒體訊號處理,以及簡訊、遊戲等其使用者應用程式。這種非對稱的多工處理應用相對簡單且容易實現,設計者將不同的系統任務分派給不同的處理器,讓每個處理器能獨立運作。做為資料交換的系統內部程序通訊(interprocessor communications)問題解決了,每個處理器基本上也能獨立設計與除錯。

然而採用多核心元件來進行多工處理以獲得系統性能之提升,卻帶來了完全不同的設計問題。這種對稱性多工處理(Symmetric multiprocessing,SMP),充分利用了可用的處理能力,要求任何指定的軟體任務能夠在任何時候、在任何核心上執行。替代方法是手工分配核心的任務執行緒。總之,SMP導入了一系列軟體設計和除錯問題,許多都與平行執行任務時資源存取協調及軟體任務同步化相關。

為了迎戰這些諸如死結(deadlocks)及資料阻塞等單核心處理器系統不曾出現的問題,必須要專門的軟體開發和特別設計的除錯工具,才能實現多核心處理。不幸的是,儘管產業界已經開始著手開發,不過可用的工具不多。即使有了這些工具,在執行緒及暫存器等級執行的SMP程式碼複雜性對開發商來說依然存在著重大挑戰。

伴隨時脈速度大幅提升帶來的電路設計問題,朝向多核心處理器發展的趨勢似乎也不可避免。假以時日,針對此一新架構的軟體開發工具將會逐漸多樣化;不過現在設計者的選擇並不太多。

(參考原文:Software tracks multicore computing path )

(作者Richard Quinnell是在嵌入式技術領域已有15年以上資歷的記者,曾擔任設計工程師)




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