众核发展趋势浅析

众核发展趋势浅析

顾名思义，众核(manycore)处理器比多核(multicore)处理器中的处理内核数量还要多，计算能力更强大，这得益于1965年gordonmoore预测的moore定律在延续。如果从wikipedia上搜索manycore，你会得到这样的介绍：“当前的软件结构可以在当前的多核

结构上得到较好的扩展，但如果超过八个处理器核，当前软件结构的扩展能力将会很差。

超过八个处理器核的设计就被称为‘众核’处理器。”

本文将浅显地回答四个问题，这是我们开展众核设计最关心的问题，即计算所为什么

要做众核设计？众核设计的技术问题是什么？适合于众核的应用是什么？计算所在众核设

计上开展了哪些工作？一、计算所为什么要做众核？

计算所的传统优势是以高性能排序为核心的芯片和系统设计，五十多年去几代人一直

紧紧围绕这个领域辛勤耕耘，从成果至文化上都存有了相当的底蕴，特别就是2000年后，顺利研发的多款龙芯芯片更为我们在高性能排序核心技术上获得了实质性突破。众核设计

恰恰可以进一步增强我们在高性能排序领域的优势地位，以众核研究为基础的大型循序系

统设计可以进一步稳固排序所在战略性、基础性、前瞻性的国立研究所定位。

众核设计的核心目标就是充分开发片上高性能计算能力，这是高性能计算发展的必然

趋势。以intel公司为例，在其推出双核和四核通用处理器的同时，开发了峰值性能超过teraflops的polaris和larabee，使单芯片计算能力得到

几十倍的提高。虽然众核设计上的进步将有效率促进我所在高性能排序领域的发展，

但在众核设计的研究过程中，须要密切紧紧围绕龙芯和曙光在产业应用领域中对此类众核

高性能快速芯片的实际市场需求。

国内系统结构研究领域的各优秀研究团队对众核设计广泛关注，2021年3月27日，

复旦大学同uiuc大学的非赢利组织gelato承办了“shanghaimany-coreworkshop”，国

内的参与者包括计算所、清华大学、国防科大、江南所、hp中国、ibm中国、intel中国

等单位的超过一百名研究人员。可以看到，很多研究机构都在开展面向众核技术的研究工作，一场面向众核设计相关技术方向的研究竞争已经展开，从自然科学基金的项目申请上

就可以清楚看到这个趋势，在2021年和2021年就有二十项左右与多核和众核相关研究的

申请获得批准。由此可见，无论从计算所的传统优势和计算所的定位，还是从技术发展趋势，以及从科研资源获取角度分析，尽快将众核研究推向深入都是势在必行。二、众核设

计的技术问题是什么？

众核研究就是一项繁杂的系统性研究，全然无法直观地认知为处理器核的六边形，分

析众核结构应以看看处理器结构图做为终点，而不是起点，首要高度关注的就是暗藏在结

构图后面系统化的设计思想。下面我们从三个层次展开分析，表明众核设计所牵涉的关键

技术。

众核设计的基础是摩尔定律的延续，也就是人类掌握的最先进的硅制造工艺的进步。

制造工艺的进步带来了四个主要的变化：1.集成度提高，2.带宽受限，3.功耗问题突出，4.线延迟变长。这些芯片生产工艺变化直接引出了众核设计的关键问题。

首先，芯片集成度的提升就是众核设计的基本条件，这使更多的计算资源可以内置在

一块芯片上，但这种内置却也增添了硬件资源管理的困难和对资源的竞争。如何难地将排

序任务展开划分，态射至众多处理器核上？众多处理器核如何互动片上非常有限的存储空间？如何使众多处理器核利用非常有限片上传输网络传递数据，而冲突最轻？如何对片上

众多资源展开测试和复原？

其次，芯片的访存带宽问题在众核设计中变得更为严峻，访存带宽的限制是众核发展

的最大制约。以nvidiag8800gtx为例，访存带宽为86.4gb/s，计算能力为588.8gflops，每次计算需要2个4b宽数据，计算访存比约为55flops/b，

stanford大学设计的流处理器merrimac的排序软件配置管理比为32flops/b，随着

工艺的进步，这个比例还将减小，比例越大，就意味著可以在此结构上获得吻合峰值性能

的应用领域算法越太少。这轻易导入了一系列问题，如何使众多处理器核有数据可以算是？如何更充份地利用片上非常有限存储空间的众核间共享资源，以防止片出访存有？如何充

分利用非常有限软件配置管理频宽，尽量使软件配置管理地下通道拥挤，并能够优先满足

用户处在关键路径处理器核的软件配置管理命令？

再有，虽然众核设计有助于提高芯片的能效(power-efficiency)，如intel的80核

实验设计polaris能效为16gflops/watt，而intel传统超标量clovertown设计的能效为0.35gflops/watt，但是不能忽视，由于众核芯片面积庞大，功耗问题依然突出。根据半

导体国际工艺路线发展报告itrs-2021的分析，在2021年，芯片的供电电压将为0.7v，

而目前为1.1v，即使假设不提高设计主频，根据功耗计算公式cv2f，功耗降低仅为

(1.1/0.7)2=2.5倍，但集成的晶体管数量却可以增加12倍以上，绝对功耗会有明显增加。如何在众核设计中提高能效？如何对众多计算资源进行调度管理才能最大限度降低众核设

计的功耗？这些问题依然要在众核结构设计过程中寻找答案。

最后，线延后变小短使在众核设计中展开集中控制显得困难，如何使用更分布式的方

式顺利完成结构设计？如何在原产的结构中同时实现共享资源数据的递送传播？如何在原

产的结构中同时实现高效率的核间不相容mammalian操作方式？

将上面根据工艺实现的变化带来的众核设计关键问题进行凝练，众核设计的主要研究

内容包括并行编程模型、运行时系统、存储模型、通讯模型等。在对这些问题进行深入研究，对不同设计部分进行匹配权衡，最终凝练为完善的系统软件、运行时库，以及众核结

构模型。众核结构模型只是整个系统的集中体现。

众核设计就是一种新型的并行计算形式，传统的基于smp或集群的循序研究成果无法

轻易应用领域，必须展开再次评价。这个研究领域尚待化解的问题很多，虽然目前世界上

很多研究人员都参予至该领域的研究中，但还没找出系统解决问题的不好方法，而且未来

五年，众核设计可以一直就是研究的热点。三、适合于众核的应用领域就是什么？

首先罗列了一下已有众核芯片自称适用的应用领域，包括生物计算、网络安

全系列、虚拟现实、信号处理（gsm、mpeg-4、放大、滤波等）、国土安全（加密解密、模式匹配、搜寻等）、网络纸盒处置、生物特征辨识、图形处理、移动游戏、服务器

组件和机器人自学等。从上面的列出可以窥见，适合众核设计的应用领域很广为，下面我

们更技术化地从两个层次展开详细分析，一就是应用领域算法本身的特性，一就是融合众

核处理器结构，看看何种应用领域更适宜特定众核设计，应用领域的特性如何同结构融合。

应用算法本身特性主要体现在三个方面，即应用算法是否有足够的并行度，计算和访

存的比例是否合适，是否强调单线程速度。如果应用算法本身难于进行并行划分，或者非

常强调单线程速度，那就不适合在众核设计上进行并行化，而更适于在指令集并行性开发

更好的超标量处理器上执行；如果应用算法对计算能力的需求不高，而数据处理量很大，

那也不适合在众核上进行加速，因为目前众核设计最大的限制就是访存带宽。假如应用算

法在这三个方面都是适合的，那就应该考虑用众核设计来加速此应用。

接下来，就要融合众核处理器的结构特点去确认与否与应用领域相匹配，主要考量两

个方面。一方面就是结构上与否积极支持高效率的片上同步和高效率的线程管理机制，这

同意着此众核设计能够研发何种粒度的并行性。如果线程管理的开支不大，而同步效率很高，在相同处理器核上运转的程序段很难在片上展开信息的共享资源与互换，那么就能够

研发程序中的细粒度循序，这就是众核设计真正的优势，否则如果同步操作都须要经过内存，那么同传统的smp设计有别，只适宜粗粒度循序。比如说，nvidia的g8800gtx设计，虽然具有588.8gflops的单精度浮点峰值处置能力，但片上各节点间无法展开通讯，如果

通讯必须通过内存，这就并使应用领域范围受了管制，若程序间有较多的有关，就无法获

得较好快速效果。

另一方面是结构上是否足够灵活以支持复杂算法的编程实现，如果结构上只支持统一

控制的向量运算，那么此结构只适合于规则的运算，例如grape-dr这样的设计，但这样

的设计方式可以最大限度地提高处理能力，而且设计相对简单；如果结构上具有灵活性，

可以支持非规则计算的计算特征，那么应用范围就更广泛，但需要尽量消除因增加灵活性

而带来的开销。举例来说，像动态规划和介度中心计算，由于其依赖关系距离随着计算不

断变化，其计算访存都不规整，因此只有在众核结构上支持类似线程管理、跳转执行、快

速同步等机制后才能得到较

不好的快速效果。如果设计使用的就是集中控制的方式，甚至片上存储使用的就是表

明编址的存储方式，那么算法在这样的结构上虽然可以努力做到性能受控，但编程的难度

可以相当大，引致设计的应用领域推展受到限制，例如ibm的cell和cyclops设计。综

上所述，当推论一个应用领域与否适宜众核设计时，首先必须考量算法与否可以循序化、

排序软件配置管理比、与否特别强调单线程性能，如果这些条件满足用户，可以融合特定

众核结构分析算法可以循序化后的循序粒度和非规则属性，最终推论算法与否可以在特定

众核结构上获得较好的快速。

四、计算所在众核设计上开展了哪些工作？

我所非常重视众核设计的研究工作。前瞻研究中心不懈努力将众核设计同生物排序等

应用领域研究结合，彰显交叉学科优势，已经获得了一定实效。系统结构重点实验室也将

多核和众核设计规划为未来五年的研究重点，不懈努力同编程技术、操作系统研究、高可

靠性和可以测试性研究等工作结合，在系统上获得群体优势。众核研究在项目上也获得了

有力积极支持，李国杰所长负责管理的973关键性专项项目和刘志勇研究员负责管理的基

金重点项目都就是紧紧围绕多核和众多核研究的项目，同时我所在此研究领域上还赢得了

一些863积极探索、基金面上项目和国际合作项目的积极支持。目前，我们所在众核研究

上已经获得了一定的进展。在理论方面，在存储模型一致性上证明了代莱结论；在结构方面，设计了更高效率的流处置众核设计和更有效率的godsont众核设计，在片上同步机制、数据共享和分配策略、可以布局属性上都使用了代莱结构设计方法；在运转时系统软件上，融合处理器结构设计了godrun运转时海量线程管理系统，并将学术界很存有影响的cilk

运转时系统移殖至了我们的众核平台上；在应用领域方面，融合排序所在应用领域研究上

的累积，积极探索了将生物排序和传统高性能科学计算算法在众核设计上的尝试；在实验

方法上，已经顺利完成大规模fpga系统的构筑，并顺利完成了可以拓展fpga众核模拟系

统的方案设计和专利萃取。坚信在未来两年经过勤奋工作，可以获得更存有取得成效的成果。技术变革增添了技术创新的机会，但众核设计的技术路线仍不明朗，存有很多方法须

要尝试，存有很多设计思想尚待检验，但我们只有始终秉持着“求真务实、求真务实、求

真务实、技术创新”的龙芯精神，秉持不懈努力，就可以在技术变革中抓住机会，有所作为。

众核发展趋势浅析

众核发展趋势浅析 顾名思义，众核(manycore)处理器比多核(multicore)处理器中的处理内核数量还要多，计算能力更强大，这得益于1965年gordonmoore预测的moore定律在延续。如果从wikipedia上搜索manycore，你会得到这样的介绍：“当前的软件结构可以在当前的多核 结构上得到较好的扩展，但如果超过八个处理器核，当前软件结构的扩展能力将会很差。 超过八个处理器核的设计就被称为‘众核’处理器。” 本文将浅显地回答四个问题，这是我们开展众核设计最关心的问题，即计算所为什么 要做众核设计？众核设计的技术问题是什么？适合于众核的应用是什么？计算所在众核设 计上开展了哪些工作？一、计算所为什么要做众核？ 计算所的传统优势是以高性能排序为核心的芯片和系统设计，五十多年去几代人一直 紧紧围绕这个领域辛勤耕耘，从成果至文化上都存有了相当的底蕴，特别就是2000年后，顺利研发的多款龙芯芯片更为我们在高性能排序核心技术上获得了实质性突破。众核设计 恰恰可以进一步增强我们在高性能排序领域的优势地位，以众核研究为基础的大型循序系 统设计可以进一步稳固排序所在战略性、基础性、前瞻性的国立研究所定位。 众核设计的核心目标就是充分开发片上高性能计算能力，这是高性能计算发展的必然 趋势。以intel公司为例，在其推出双核和四核通用处理器的同时，开发了峰值性能超过teraflops的polaris和larabee，使单芯片计算能力得到 几十倍的提高。虽然众核设计上的进步将有效率促进我所在高性能排序领域的发展， 但在众核设计的研究过程中，须要密切紧紧围绕龙芯和曙光在产业应用领域中对此类众核 高性能快速芯片的实际市场需求。 国内系统结构研究领域的各优秀研究团队对众核设计广泛关注，2021年3月27日， 复旦大学同uiuc大学的非赢利组织gelato承办了“shanghaimany-coreworkshop”，国 内的参与者包括计算所、清华大学、国防科大、江南所、hp中国、ibm中国、intel中国 等单位的超过一百名研究人员。可以看到，很多研究机构都在开展面向众核技术的研究工作，一场面向众核设计相关技术方向的研究竞争已经展开，从自然科学基金的项目申请上 就可以清楚看到这个趋势，在2021年和2021年就有二十项左右与多核和众核相关研究的 申请获得批准。由此可见，无论从计算所的传统优势和计算所的定位，还是从技术发展趋势，以及从科研资源获取角度分析，尽快将众核研究推向深入都是势在必行。二、众核设 计的技术问题是什么？ 众核研究就是一项繁杂的系统性研究，全然无法直观地认知为处理器核的六边形，分 析众核结构应以看看处理器结构图做为终点，而不是起点，首要高度关注的就是暗藏在结 构图后面系统化的设计思想。下面我们从三个层次展开分析，表明众核设计所牵涉的关键 技术。

服务器操作系统的先进性分析

服务器操作系统的先进性分析 河南新华友情提供在服务器端操作系统领域，已经初步形成三大体系：一是以技术驱动“开拓疆土”的Unix体系；二是在垄断基础上“攻城掠地”的Windows体系；三是在开放旗帜下实施“农村包围城市”的Linux体系。 从2001年以来，基于Linux的服务器操作系统逐步发展壮大起来。国内的几个主要的Linux厂商和科研机构，国防科技大学、中科红旗等先后推出了Linux服务器操作系统产品，并且已经在政府、企业等领域得到了应用。国外的Novelt(SuSe)、红帽公司也相继推出了基于Linux的服务器系统。而且，从系统的整体水平来看，Linux服务器操作系统与高端Unix系列相比差距越来越小，在很多领域已经实现了共存的局面。服务器操作系统在当前Linux服务器操作系统成果的基础上，针对上述差距，结合国内用户的实际需求，进行重点研发改进，以达到在政府企业办公、高性能计算、集群系统以及其他一些领域可以完全替代国外商用服务器操作系统的且的。 一、功能 1)面向国产CPU的支持和优化。服务器操作系统与国产高端通用CPU形成良性互动，支持中科院计算所龙芯系列CPU和国防科大镪可飞腾系列CPU的研制，到2010年完成同国产离端通用CPU的配套，成为基于国产CPU硬件平台的主流操作系统。服务器操作系统的研究内容和技术路线同国际主流CPU发展趋势及国产CPU发展规划一致，不仅能有针对性地攻克操作系统内核中硬件相关模块的核心技术，而且能够为CPU的研制提供方便高效的调测试平台。目前，国际主流操作系统开发商和CPU开发商均在互动的基础上协同发展，如微软和Intel的Wintel联盟、SUN的Solaris操作系统与SPARC CPU、lBM的AIX操作系统与PowerCPU等，Linux的成功也离不开Intel、AMD、IBM、SUN、HP等芯片开发商的大力支持。服务器操作系统采用类似的技术路线和合作机制，在研制过程中和CPU相关研制单位密切配合，具有明显的先进性。 2)面向多路众核体系结构的支持与优化。多核体系结构是当前和未来一段时间内的主流微处理器体系结构，这一点已成为学术界和产业界的共识。目前主流的通用微处理器—般片上集成4个核，根据各厂家的发展蓝图，到2010年左右的主流微处理器将至少集成8个核，未来采用更大规模的多路众核体系结构服务器必将成为主流。服务器操作系统研制的服务器操作系统将在内核中重点针对多路众核体系结构的支持和优化展开研究，突破处理器硬件抽象、功耗管理、任务管理、存储管理、虚拟化支持等方面的关键技术，服务器操作系统的研究内容与技术路线同国际主流服务器操作系统在多路众核方面的研究相关性和吻合度都比较高，所关注的技术重点也是目前国际操作系统学术界和工业界关注的热点，具有先进性。 二、性能 国际主流Linux操作系统在SMP和多核的支持方面，同传统商用UNIX操作系统相比，还存在明显差距。当系统规模达到一定程度后(目前通常是32路到64路)，系统性能明显下降。相比于windows，Linux性能要比windows快25%。 基于对象存储技术的全局并行文件系统。国产操作系统的全局并行文件系统基于对象存储架构设计，采用存储与控制分离、集中与分布相结合的策略，将传统文件系统中集中式存储管理工作分布到I/O结点并发执行，由多个独立的I/O结点提供共享并行文件系统服务，这种共享对象存储的并行存储系统结构避免了集中处理的瓶颈，可有效支持大规模并发文件I/O操作，同时文件系统在容量和性能上具有良好的可扩展性。对象存储服务器OSS采用面向网络传输特征的连续磁盘块分配技术，可根据网络传输协设中MTU的数据尺寸，在空闲磁盘空间中搜索并预留尽量连续的大物理块，减少磁盘机械动作，大大提高磁盘写入速度。 三、可用 系统可感知的带外故障检测技术。传统的带外故障检测工具通常只提供状态监视和故障报警的功能，而带内故障检测只能感知活跃的故障状态。服务器操作系统将设计系统可感知的带外故障检测子系统，实现带外故障检测与系统硬件和系统软件的通信机制。当系统无法使用带内检测技术感知故障状态时，可以使用

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华为行业趋势报告： 用数字赢未来，数字化重构新商业 人类社会和人类文明发展的历史也是一部科学技术发展的历史。半个多世纪以来，精彩纷呈的ICT技术，汇聚成了波澜壮阔的互联网，突破了时间和空间的限制，把人类社会和人类文明带入到前所未有的高度。今天，人类社会已经步入网络时代和信息时代，但，这仅仅是一个起点，我们正在迎来信息社会的下一波浪潮。信息社会不可阻挡。 “Internet+”驱动数字世界和物理世界的融合，引领下一波信息化浪潮 今天，我们已经处在无处不在的网络连接中，也处于各种各样信息的包围中，但，数字世界与物理世界基本上还是平行的，或者说耦合得还不够紧密。信息时代，对任何传统企业和传统产业，“Internet+”都会成为创新焦点，或者说传统企业和传统产业要借助Internet来实现重构，驱动数字世界和物理世界的深度融合，呈现出新的发展趋势。 互联网不仅仅是基础设施，更是全新的思维模式。

互联网的核心是“突破时间和空间的连接”，成为电力一样的基础设施，极大地提高了效率和降低了成本。但是，互联网的价值远不止于此，更大的变革和深远影响来自思维方式的改变和变革，是一种全新的思维模式，其核心是以“全连接和零距离”来重构我们的思维模式，人和人之间、企业和客户之间、商业伙伴之间，都是全连接和零距离的。 因此，企业的思维模式、商业模式、营销模式、研发模式、运营模式、服务模式等，都必须以互联网的时代特征为出发点进行重构，不是仅仅把互联网作为工具叠加在传统模式之上，其中，思维模式的重构是第一位的，因为思维模式是行动的指南。 从价值传递环节向价值创造环节渗透，互联网将深度改造传统产业。 商业过程纷繁复杂，概括起来包括价值创造和价值传递两大环节。在价值传递环节，主要是我们常说的信息流、资金流和物流，而电子商务的蓬勃发展，则打通了物流、信息流和资金流。互联网已经全面渗透并改造了价值传递环节，实现了数字世界和物理世界的融合，减少甚至消灭了中间环节，重构了商业链条。

浅析多核计算机系统结构教学教材

浅析多核计算机系统 结构

浅析多核计算机系统结构 摘要：多核技术成为当今处理器技术发展的重要方向，已经是计算机系统设计者必须直面的现实。从计算机系统结构的角度探讨了同构与异构、通用与多用等多核处理器的类型，讨论了多核处理器对计算机系统结构设计带来的挑战。关键词：多核；结构设计；系统结构 引言 多核技术最早应用于数字信号处理的 DSP 处理器，经过十几年的发展，已成为信号处理、网络信息处理等专业方向针对多路信号处理普遍采用的技术。本世纪初多核技术在通用处理器上开始应用，IBM 的Power4 成为首个双核通用处理器，成为处理器芯片能力继续按摩定律提升的新的技术手段。 多核技术的普遍采用，引发了系统设计的新局面。其一，处理器芯片的单位性能增长，使系统的能力随之提高；其二，获取芯片性能的方法发生变化，如何使多个核心发挥出效益成为新的问题；其三，处理器芯片内核心个数的增加使得系统一下子进入多核的并行局面，并行技术从系统层面、部件层面进入了芯片层面，如，芯片内的核间通信、多 cache 一致性已经成为通用处理器必需面对的技术，也致使处理器结构复杂性大大增加。 本文试图从多核处理器技术的诞生、发展趋势、结构设计以及所面临的挑战等方面对多和计算机系统结构进行浅析。 一、多核技术的出现与发展 1996年，斯坦福大学研制出世界上第一款多核处理器的原型系统Hydra。此后，多核处理器的相关研究与商业应用开始蓬勃发展。短短10年时间，双核(Daul-Core)处理器芯片成为通用微处理器市场的主流产品，2005年4月，英特尔推出简单封装双核的奔腾D和奔腾4至尊版840处理器；AMD在之后也发布了双核皓龙(Opteron)和速龙(Athlon)64×2和处理器。但真正的“双核元年”则被认为是2006年7月23日，英特尔基于酷睿(CORE)架构发布的处理器。同年11月，英特尔又推出面向服务器、工作站和高端个人电脑的至强(Xeon)5300和酷睿双核、四核的至尊版系列处理器。与上一代台式机处理器相比，酷睿2双核处理器在性能方面提高40%，功耗反而降低40%；AMD也推出了双核、三核以及四核的“皓龙”芯片；IBM多核(Multi-Core)开始向众核(Many-core)的方向发展。Sony与IBM等公司合作研发的针对图形运算的CELL 芯片拥有9个核；SUN公司的Ultrasparc T1有8个核；Clearspeed的

计算机系统结构考试重点

冯诺依曼的5个架构：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 Cpu的发展趋势： 1、多核技术出现的原因 因为：“处理器功耗正比于电流x 电压 x 电压 x 主频”，“IPC 正比于电流”，所以：“处理器功耗正比于 IPC“。由单核处理器增加到双核处理器，如果主频不变的话，IPC理论上可以提高一倍，功耗理论上也就最多提高一倍，因为功耗的增加是线性的。而实际情况是，双核处理器性能达到单核处理器同等性能的时候，前者的主频可以更低，因此功耗的下降也是指数方(三次方)下降的。反映到产品中就是双核处理器的起跳主频可以比单核处理器更低，性能更好。由此可见，将来处理器发展的趋势是：为了达到更高的性能，在采用相同微架构的情况下，可以增加处理器的内核数量同时维持较低的主频。这样设计的效果是，更多的并行提高IPC，较低的主频有效地控制了功耗的上升。 2、2个1G的多核和2G的单核处理器 单核CPU也有高频率的，双核CPU也有低频率的。内存则有DDR DDR2和DDR3之分。型号频率不同，自然效果也不同。如果是同时运行多个任务，双核自然是占有优势。在上网，做工作时，高频率的内存则可以加快存取传输的速度如果内存是同一个型号，那么自然是1G内存+双核快一些，内存的大小不直接关系到存取的速度。 3、编程模型：SIMD VS MIMD?(应用场景、架构优缺点) 单指令流多数据流计算机 SIMD计算机有n个相同的处理器，每个都有其自己的本地存储器，可以存储数据。一个由中央控制单元发出的单指令流控制所有处理器的工作。有N个数据流，每1个处理器操作1个数据。所有处理器是同步操作的，在每一步中，处理器对于不同的数据元素执行相同的指令。SIMD计算机比MISD更通用。许多应用问题可以通过SIMD计算机并行算法求解。另一个有趣的特点是，这些计算机算法比较容易设计，分析和实现。局限是只有可被细分为一组相同子问题的那些计算才可以被处理。有很多的计算，不适合这种模式：这种问题通常使用下面的MIMD计算机解决。 多指令流多数据流计算机 MIMD并行计算机是最通用和最强大的。有n个处理器，指令流和数据流。每个处理器拥有其控制单元和其本地存储器，使得它们比SIMD计算机更强大。每个处理器在控制单元发出的指令流控制下运行，执行不同的指令和操作不同的数据流。 并行计算的MIMD模型是最普遍和最强大的，但异步算法很难设计，分析和实现。所以在实践上通常用来作为SIMD模式的补充。 4、虚拟化技术的意义？ 在计算机中，虚拟化(英语:Virtualization)是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源，如服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来，打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的组态更好的方式来应用这些资源。这些资源的新虚拟部份是不受现有资源的架设方式，地域或物理组态所限制。一般所指的虚拟化资源包括计算能力和资料存储。 在实际的生产环境中，虚拟化技术主要用来解决高性能的物理硬件产能过剩和老的旧的硬件产能过低的重组重用，透明化底层物理硬件，从而最大化的利用物理硬件。 主频障碍 （1）过去主频的提高一半靠摩尔定律，一半靠结构优化（如P3是10级流水线，P4是20级流水线；流水线很难再细分） （2）随着晶体管尺寸的缩小，连线延迟成为主要延迟（局部线延迟不变（变短了，但也变细了）全局的连线延迟还会不断变长（芯片面积不变）） （3）高主频的复杂设计正在终结（强调：局部化、流水化、异步、自定时） 复杂度障碍 （1）晶体管数目的指数增加与设计队伍的增加形成剪刀差（设计能力、验证能力） （2）晶体管越来越难用（串扰问题、片上漂移、可制造性设计） （3）处理器结构经历了简单、复杂、简单、复杂的螺旋上升过程，最早期的处理器结构由于工艺技术的限制，不可能做得很复杂，一般都是串行执行 随着流水线、动态调度、CACHE、向量机技术等技术的发展，处理器结构变得复杂，如IBM 360系列的机器以及Cray的向量机 RISC技术的提出使处理器结构得到一次较大的简化 随着多发射乱序执行技术的实现，RISC结构越来越复杂，Intel和HP研制的EPIC结构没有从根本上对处理器结构进行简化 未来可能会流行的CPU结构 ?多核 + 向量处理 ?典型：Larrabee (16way ALU/512 bit) ?向量的位宽：64 / 128 / 256 / 512 / 1024 …… ?众核：同构的基于分片的多核（tile based） ?典型：Tile64

计算机类论文标题与题目优秀10篇

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18、提高计算机通信网络可靠性的分析与研究 19、关于建设安全计算机局域网网络分析 20、论高校计算机信息管理能力的提升 21、计算机网络安全面临的威胁及其防范措施 22、计算机控制类课程自主学习的平台关键技术研究 23、计算机过程控制系统在锌冶炼系统的应用 24、提高计算机信息管理能力的方法分析 25、计算机医院病案图像管理与统计系统研究 26、探析计算机数字图像处理技术 27、基于人机工程学的老年计算机键盘设计研究 28、浅析计算机病毒及防范措施 29、计算机数据库安全管理现状分析及改良研究 30、计算机绘图课程移动学习资源的设计与实践 31、高铁计算机联锁仿真培训系统的设计与实现 32、计算机应用的现状与计算机的发展趋势 33、试析计算机管理系统的安全防控策略 34、分析计算机软件数据接口 35、浅谈计算机数据库的安全管理策略 36、探析计算机网络通信系统的风险应对

面向体系结构的软件优化课堂与实践教学

面向体系结构的软件优化课堂与实践教学 摘要：多核/众核处理器的发展与应用为计算机体系结构课程教学带来新的挑战，如何在课堂教学和实践环节中引入面向体系结构的软件优化内容，是近年计算机体系结构课程教学改革的一个重要议题。文章首先探讨引入这部分内容的必要性和可行性，然后分析适合计算机体系结构课程的教学和实践内容，最后介绍国防科学技术大学计算机学院相关教学活动和经验。 关键词：多核/众核；计算机体系结构；软件优化；教学与实验 计算机体系结构是计算机科学与技术学科的重要二级学科，强调从总体结构、系统分析的角度研究计算机系统。作为该二级学科的核心基础课程，计算机体系结构（以下简称体系结构）课程自然也特别强调从系统层次上学习和了解计算机。 经典体系结构课程教材如王志英等编著的《计算机体系结构》讲述计算机系统设计的技术、方法和理论，教学内容一般包括计算机指令系统、计算机组成和计算机硬件实现3个方面，涵盖处理器和多处理器、存储器、输入输出系统、互连与通信等计算机系统设计的主要内容，同时还涉及性能评价、编译和操作系统技术。通过学习该课程，学生能够把在计算机组成原理、数据结构、操作系统、汇编语言程序设计等课程中所学的软、硬件知识有机结合起来，建立计算机系统的完整概念。 计算机硬件系列课程的不断调整与改革，要求体系结构课程不断调整教学和实践内容。无论是国内还是国外，很多高校教材都逐渐把计算机组成原理课程内容和体系结构课程内容有机结合起来，甚至国外一些经典教材还将密切相关的软件设计内容也融合到一起。这种方式可以加深读者对计算机软硬件系统的整体化理解，有效加强对学生计算机系统设计能力的培养。 多核/众核处理器的成熟与发展也给当前体系结构课程的课堂和实践教学带来了新的挑战，为此我们除了引入典型的多核/众核体系结构案例外，还增加面向多核/众核体系结构的软件优化方法等必不可少的教学内容。以SIMD （SingleInstruction Multiple Data，单指令多数据）为例，这一概念属于知识点“Flynn分类法”，我们通常在教学单元“并行计算机体系结构的分类’’中介绍，但随着体系结构技术的不断下移，多核CPU、GPU、MIC、流处理器等典型的多核/众核处理器中都集成了以SIMD方式工作的计算部件，并且衍生出SPMD （Single Process MultipleData，单进程多数据流）、STMD（Single ThreadMultiple Data，单线程多数据流）等新概念，而要用好SIMD计算部件，专门的软件优化方法不可或缺。 目前，体系结构研究越来越强调软硬件之间的协同，人们不仅关注多核/众核处理器应集成哪些计算资源，还关心如何管理这些资源和用好这些资源。Intel、AMD、NVidia在推出性能强大的多核/众核处理器的同时，也为用户提供了配套

多核与众核处理器体系结构研究与优化

多核与众核处理器体系结构研究与优化 随着计算机技术的飞速发展，人们对处理器的要求越来越高。与此同时，计算机体系结构也逐渐从单核走向了多核和众核。多核和众核处理器相较于传统单核处理器，能够实现更高的计算性能和更强的并行处理能力。本文将从多核和众核处理器的发展历程、体系结构以及优化方案三个方面进行探讨。 一、多核和众核处理器的发展历程 多核和众核处理器不是一夜之间诞生的，它们经历了一段漫长的发展历程。早在20世纪70年代，就有人开始提出多核和众核的概念。但当时的硬件技术水平限制了其发展。直到20世纪90年代，随着硬件技术的飞速发展，多核和众核处理器才得以大规模应用并逐渐成为主流。 2005年，Intel公司发布了第一款双核处理器Pentium D。此后，各大芯片厂商纷纷推出了多核处理器产品。如今，已经出现了拥有上百个核心的众核处理器，比如Xilinx的Zynq UltraScale+ MPSoC，它拥有了8个ARM A53核心，以及一个ARM R5F核心。 二、多核和众核处理器的体系结构 多核和众核处理器的体系结构是由CPU核心数量、核心之间的通信方式以及共享的硬件资源三个因素组成。 1. CPU核心数量 多核处理器指在单个芯片上集成了多个CPU核心。而众核处理器则是指在单个芯片上集成了大量的CPU核心。单个CPU核心无法满足处理器的需求，多个CPU核心可以同时执行多个任务，提高处理效率。众核处理器更是可以同时执行大量的任务，加速计算过程。 2. 核心之间的通信方式

多核和众核处理器的核心之间通过共享内存或者消息传递两种方式进行通信。共享内存是指所有核心之间共享同一块物理内存，这样每个核心都可以直接读取和修改共享内存，因此共享内存方式的数据共享效率高，但会产生竞争、锁等问题。消息传递则是指各个核心之间通过消息队列等方式传递数据，在核心之间不共享数据，避免了共享内存产生的问题。 3. 共享的硬件资源 多核和众核处理器中的各个核心之间共享硬件资源，比如CPU缓存、总线带宽、内存带宽等。在多核和众核处理器的设计中，需要通过优化共享资源的使用方式，减少资源之间的竞争和冲突，提高处理效率。 三、多核和众核处理器的优化方案 多核和众核处理器的优化方案主要包括代码优化、并行算法优化、内存和缓存优化、负载均衡和任务调度等。下面让我们具体看看各个方面的优化措施。 1. 代码优化 优化代码的运行时速度，加快处理器的计算能力。包括重新设计算法、减少操作次数、优化内存访问模式等。 2. 并行算法优化 在多核和众核处理器中，可以将任务拆分成多个子任务，然后并行执行。因此在应用程序的设计中需要考虑如何将任务划分成多个子任务，以利用处理器的并行能力。 3. 内存和缓存优化 在多核和众核处理器中，多个CPU核心共享同一块物理内存，因此需要优化内存和缓存的使用方式，最大化地利用内存和缓存的带宽和容量，以有效地降低内存和缓存之间的竞争和冲突。

三维集成技术的现状和发展趋势

三维集成技术的现状和发展趋势 依靠减小特征尺寸来不断提高集成度的方式因为特征尺寸越来越小而逐渐接近极限，而三维芯片则是继续延续摩尔定律的最佳选择。理想的三维芯片是在硅片上交替的制造器件层和布线层，由于难度较大，现阶段基本无法实现。目前的三维芯片，本质上是封装技术的一种延伸，是将多个裸晶片（die）堆叠起来，这种技术允许基本电路元件在垂直方向堆叠，而不是仅仅在平面互连。三维芯片的主流技术有两种：SOI技术和纯硅技术，TSV最小间距可达6 mm，最小直径可达2 mm，即将走向量产阶段，成为主流技术。 三维芯片优势很多，除了明显的提高集成度之外，更小的垂直互连，还可提高互连速度和减小最长全局连线。同时，连线的缩短会减少长连线上中继器的数量，从而减少功耗。因为堆叠的晶片可以是不同工艺的，三维芯片非常符合片上系统（System⁃on⁃Chip，SoC）的需求，生产异构的复杂系统。三维芯片符合未来的高性能计算和多核/众核处理器的需求。目前IBM和Intel都纷纷在众核处理器中试用三维堆叠技术，如IBM的Cyclops系统和Intel的万亿次计算系统。 1 三维互连技术定义 为了能够对三维技术的前景有个更清晰的了解，首先需要确定三维技术的定义，并给众多的技术一个明确的分类。组成电子系统的基本模块为晶体管、二极管、被动电路元件、MEMS等。通常电子系统由两部分组成：基本模块和用于连接它们的复杂的互连系统。互连系统是分级别的，从基本模块之间窄而短的连线到电路块之间的长连线。设计良好的集成电路，线网会分为本地互连线、中层互连线和顶层互连线。电路也是分级别的，则从晶体管、逻辑门、子电路、电路块到最后的带引脚的整电路。如今被称为三维技术的，是一种特别的通孔技术，这种技术允许基本电路元件在垂直方向堆叠，而不是仅仅在平面互连。这是三维集成技术的最显著特征，它带来了单位面积上的高

中国科学院计算技术研究所(简称计算所)创建于1956年,是中国第

中国科学院计算技术研究所（简称计算所）创建于1956年，是中国第一个专门从事计算机科学技术综合性研究的学术机构。计算所研制成功了我国第一台通用数字电子计算机，并形成了我国高性能计算机的研发基地，我国首枚通用CPU芯片也诞生在这里。 计算所是我国计算机事业的摇篮。伴随着计算所的发生发展，先后为国家培养了几百名我国最早的计算技术专业人员，在这里工作或学习过的院士有二十余位。随着学科与技术发展，从计算所陆续分离出中科院微电子学研究所、计算中心、软件所和网络中心等多个研究机构，以及联想、曙光等高技术企业。五十多年来，计算所在科学研究和科技成果等方面取得了显著成就。截止2010年底，我所作为第一完成单位共取得科技成果714项；共获国家、院、市、部级科技奖励194项，其中，国家级科技奖励 38项（含非第一完成单位5项），院、部级科技奖励 156项（含非第一完成单位6项）。 计算所坚持“基础性、战略性、前瞻性”的三性原则，坚持新时期办院方针，以“跻身国际前沿，关注国计民生，引领中国信息产业”为己任，落实“创新、求实”的理念，力争成为世界一流的科研学术机构。 中国科学院计算技术研究所2012年度岗位招聘信息应聘简历请发送至hr@https://www.sodocs.net/doc/2619365801.html,或岗位名称后专用邮箱，请注明应聘部门和岗位名称。 岗位编号：1204 招聘部门：计算机体系结构国家重点实验室微结构实验室 招聘岗位：计算机微结构方向工程师 招聘人数：1 岗位职责：计算机微结构研究与开发 岗位要求： 1、计算机专业或电子专业，硕士学历； 2、有扎实的计算机专业基础知识，深刻理解计算机体系结构； 3、熟悉计算机体系结构、处理器内微结构、众核处理器、片上网络等； 4、有VLSI开发经验，能够熟练运用verilog等硬件开发语言，熟悉C/C++等开发程序，有EDA工程经验； 5、有较强的独立工程问题解决能力，良好的团队合作意识，较强的沟通能力，以及敬业和钻研精神； 6、有工程开发经验者优先。 岗位编号：1205 招聘部门：高性能计算机研究中心 招聘岗位：系统软件方向助理工程师/工程师 招聘人数：2 岗位职责：参与国家、科学院以及横向的重大科研项目，从事并行计算机系统软件相关的研究工作。主要包括操作系统核心的研究及通信系统的研究等。

面向神威·太湖之光的国产异构众核处理器OpenCL编译系统

面向神威太湖之光的国产异构众核处理器OpenCL编译系统伍明川;黄磊;刘颖;何先波;冯晓兵 【期刊名称】《计算机学报》 【年(卷),期】2018(041)010 【摘要】近年来硬件设计呈现出异构化的趋势,如何有效开发并行程序成为制约异构系统发展的瓶颈之一已成为业界共识.我国自主研制的“神威·太湖之光”超级计算机,采用了国产片上异构众核处理器SW26010,为了降低程序员的编程难度,同时提高软件的移植效率,作者设计并实现了支持国产SW26010众核处理器的OpenCL编译系统.该编译系统实现了OpenCL平台模型、内存模型和执行模型到SW26010众核处理器的映射与优化机制,同时生成性能良好的可执行文件.最后通过实验验证了该编译系统的正确性和有效性,典型OpenCL应用经该编译系统编译后,在中小输入规模下,性能显著优于Intel Xeon Phi,与NVIDIA GPU可比;在较大输入规模下,受限于局存SPM的容量限制,性能略低于NVIDIA GPU. 【总页数】15页(P2236-2250) 【作者】伍明川;黄磊;刘颖;何先波;冯晓兵 【作者单位】中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190;中国科学院大学北京100049;中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190;中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190;西华师范大学计算机学院四川南充637009;中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 【正文语种】中文

【中图分类】TP312 【相关文献】 1.面向神威·太湖之光的PETSc可扩展异构并行算法及其性能优化 [J], 洪文杰;李肯立;全哲;阳王东;李克勤;郝子宇;谢向辉 2.一种面向神威·太湖之光的通用并行卷积算法 [J], 舒嘉明; 安虹; 武铮; 陈俊仕 3.面向国产异构众核处理器SW26010的BFS优化方法 [J], 袁欣辉;林蓉芬;魏迪;尹万旺;徐金秀 4.神威太湖之光上分子动力学模拟的性能优化 [J], 田卓;陈一峯 5.神威太湖之光可靠性及可用性设计与分析 [J], 高剑刚;胡晋;龚道永;方燕飞;刘骁;何王全;金利峰;郑方;李宏亮 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买

高性能计算处理器进展

高性能计算处理器进展 季冬 【期刊名称】《中国教育网络》 【年(卷),期】2013(000)011 【总页数】2页(P33-34) 【作者】季冬 【作者单位】清华大学计算机系 【正文语种】中文 如何从软件和硬件两个方面来实现一个可靠和稳定的高性能计算机，是当前面临的主要问题。 HPC关键挑战 当前高性能计算领域发展面临如下关键挑战： 1.系统规模持续增大，系统功耗成为制约系统发展的主要瓶颈。例如，在去年 SC12上发布的TOP500排名中，世界第一快的高性能计算机Titan包括56万多处理器核，功率达到8.2MW（兆瓦）。如果按照Titan机器外推，未来的艾级（Exa-Scale）超级计算机的功率将达到300MW，每年的电费就需要大约3亿美元。然而，美国能源部目前给高性能计算机设计人员提出的目标是，在20MW功率限制下实现艾级计算机。 2.系统可靠性和可用性。随着系统规模持续增大，整机的平均无故障时间变得越来越小，如何从软件和硬件两个方面来实现一个可靠和稳定的高性能计算机，也是当

前面临的主要问题。 3.应用程序的可扩展性。目前硬件已经发展到很大规模，但是大量的科学应用程序还很难扩展到如此大规模的系统，如何优化当前重要的科学计算程序，使之扩展到大规模系统，同时开发支持大规模系统的性能分析和正确性调试软件也是当前亟待解决的问题。 如果让传统的程序充分利用GPU加速设备，需要使用CUDA编程接口把程序中计算密集部分重新改写，这无疑给传统程序移植到GPU设备带来很多挑战。 主流解决方案 为了解决高性能计算机系统功耗面临的挑战，国际上目前主流的技术是采用通用处理器和加速部件混合的架构来提高整机的性能功耗比。在通用处理器方面，英特尔的至强处理器系列、IBM的Power处理器系列和AMD的Opteron系列是高性能计算机采用的主流处理器，在体系结构方面变化很少。 然而在加速部件上，却存在很大的变化。Nvidia公司在几年前发布的基于Fermi 架构的图形处理器，由于其在性能功耗比方面比通用处理器表现出了更好的性能，目前已经大量地应用在高性能计算机上，例如Titan高性能计算机和中国的“天河一号”都采用了Nvidia的图形处理器。2012年，Nvidia又发布了基于Kepler 架构的图形处理器，在性能方面都有了显著提升。英特尔公司在加速部件方面也不甘落后，在SC12上，英特尔公司首次官方发布了众核协处理器Xeon Phi。在2013年中发布的TOP500中，排名第7的Dell公司研制的Stampede超级计算机就采用了最新的Phi处理器。本文重点分析下英特尔这款众核处理器Phi。 Phi是基于英特尔的众核集成体系结构设计（Many Integrated Core，MIC），最新发布的Phi处理器有两个版本：Phi 3100和Phi 5100，都是采用英特尔最新的22纳米工艺。Phi5100包括61个处理器核，支持320GB/s的内存带宽，8GB 的GDDR-5内存。每个核的处理器频率在1GHz左右，每个核都具有32KB L1指

计算机体系结构发展历史概述

计算机体系结构发展历史概述计算机体系结构是指计算机硬件与软件之间的结构和相互关系。它 的发展历程可以追溯到二十世纪四十年代的早期电子计算机。 一、第一代计算机体系结构 在二战期间，计算机开始崭露头角。1943年，美国哈佛大学的数学家霍华德·阿金斯提出了“范·洛依德体系结构”，这是第一个计算机体系 结构的设计思路。范·洛依德体系结构包括储存程序、指令集、控制器 和运算器等核心组件，其影响至今。 二、第二代计算机体系结构 20世纪50年代到60年代，晶体管技术的发展使计算机体系结构迈 向了第二代。此时，计算机厂商开始设计采用存储器单元的计算机， 这些计算机使用指令的地址作为操作数，提高了计算机的运算速度和 灵活性。麻省理工学院的IBM 709和IBM 704计算机是这一时期的典 型代表。 三、第三代计算机体系结构 20世纪60年代至80年代中期，计算机体系结构迎来第三代的革命。这一时期，集成电路的应用使得计算机在整体上更小、更便宜、更可靠、更易于维护。计算机体系结构设计开始关注并行处理和虚拟内存 等概念。1971年，英特尔发布了第一款微处理器Intel 4004，标志着个 人计算机时代的到来。

四、第四代计算机体系结构 20世纪80年代后期至今，计算机体系结构进入第四代。这一时期，计算机处理能力大幅提升，数据吞吐量迅速增长，多处理器和多核心 设计成为主流，计算机大规模并行处理能力显著加强。此外，计算机 体系结构开始关注功耗和能效的问题，并提出了众核处理器等创新设计。 五、未来计算机体系结构的发展趋势 随着人工智能、大数据和物联网等技术的快速发展，计算机体系结 构也在不断变化和创新。未来的计算机体系结构将更加注重能效、并 行处理能力和存储技术的优化。例如，量子计算机、光子计算机和神 经元计算机等新的计算机体系结构也将有可能成为未来的发展方向。 结论： 计算机体系结构的发展历史经历了多个阶段，从早期的范·洛依德体系结构到现代的多核处理器设计，计算机体系结构不断创新和优化。 未来计算机体系结构的发展将面临更多挑战和机遇，我们可以期待计 算机体系结构的发展带来更加强大的计算能力和更高效的处理方式。

关于电子信息技术的发展现状及趋势

关于电子信息技术的发展现状及趋势 摘要：在现代科技的大力推进下，我国的电子和信息技术取得了长足的进步。电子信息技术是一种新型的高科技，其发展及信息化的发展状况直接影响着一国 或一区域的经济发展。从实际应用方面来看，在我国的社会和经济发展过程中， 电子信息技术也发挥着非常关键的作用。它不但能够促进各种产业的快速发展， 还能够让整体的社会生产率得到提升，而且与电子信息领域有关的产品代替了重 复而又繁琐的工作，从而让人民的生活质量得到了改善。为此，我们必须高度关 注和关注这一问题，并在这一背景下，通过对这一问题的研究，来实现这一问题 的解决。 关键词：电子信息技术；发展现状；趋势 引言： 近年来，它在许多方面得到了广泛的运用，并且得到了很好的应用。可见， 在将来的发展过程中，电子信息技术将是一种必不可少的手段，它将使公司的商 品在市场上得到更好的体现。面对这种情况，应该在对电子信息技术的发展状况 及趋势进行全面认识的基础上，制定出行之有效的对策，从人才、制度、技术等 方面入手，为我国电子信息技术的发展打下坚实的基础。 1电子信息技术概念与特点 电子信息技术是以计算机技术与数学为基础，运用信号信息处理与电路技术 等来实现信息的感知、处理和传输。信息技术是当前最具生命力的科技，也是最 具发展潜力的科技，包括传感器，通讯，自然语言处理，计算机等。如今，这项 技术正在逐步推广到各个行业，大大加快了人类之间的沟通与沟通。它的主要特 征是：①数字化、网络化。在电子信息技术的应用中，一般都会采用数字化和网 络化的方法来进行数据的存储。如今，数字化网络已覆盖全球，与光纤和无线通 信技术相结合，也为电子信息技术的应用提供了良好的支撑，具有分布面积广、 通信时间短、鲁棒性好等优势。同时，网络、数字技术的安全、可靠程度也很高，

profiling技巧

profiling技巧 【实用版3篇】 篇1 目录 1.profiling 技巧简介 2.profiling 技巧的作用和优势 3.profiling 技巧的实际应用 4.profiling 技巧的局限性和挑战 5.未来发展趋势和展望 篇1正文 【1.profiling 技巧简介】 profiling 技巧，又称为程序分析技巧，是一种通过收集和分析程序执行过程中的数据，来揭示程序性能、资源使用和执行特征的方法。在软件开发和优化过程中，profiling 技巧被广泛应用于识别性能瓶颈、解决性能问题和提升程序性能。 【2.profiling 技巧的作用和优势】 profiling 技巧具有以下作用和优势： （1）发现性能问题：通过 profiling，可以直观地发现程序中存在的性能问题，例如循环次数过多、递归深度过大或者内存泄漏等。 （2）定位问题根源：profiling 技巧可以提供详细的程序执行轨迹，帮助开发者快速定位性能问题的根源，提高问题解决效率。 （3）优化程序性能：profiling 技巧可以为开发者提供优化方向，例如减少内存分配、优化算法或者减少 I/O 操作等，从而提高程序性能。 （4）评估优化效果：通过 profiling，可以对比优化前后程序的性能数据，评估优化措施是否有效，以及优化后的程序性能是否满足预期。

【3.profiling 技巧的实际应用】 在实际应用中，profiling 技巧可以分为以下几种类型： （1）CPU profiling：通过收集 CPU 相关数据，分析程序的执行状态、指令使用情况和 CPU 负载等，以提高程序的运行效率。 （2）Memory profiling：通过分析程序的内存使用情况，检测内存泄漏、频繁的内存分配和释放等性能问题。 （3）I/O profiling：通过分析程序的 I/O 操作，检测磁盘读写、网络传输等性能问题，以及 I/O 操作对程序性能的影响。 （4）GPU profiling：针对 GPU 密集型程序，通过分析 GPU 的使用情况，提高程序的图形渲染性能。 【4.profiling 技巧的局限性和挑战】 尽管 profiling 技巧在程序性能优化中具有显著的优势，但仍然存在以下局限性和挑战： （1）性能开销：profiling 技巧本身会带来一定的性能开销，可能影响程序的运行速度。 （2）结果解释：分析 profiling 结果需要具备一定的专业知识，以便正确解释数据并找到性能问题的根源。 （3）适用范围：部分程序可能存在复杂的执行路径或者随机性较大的性能问题，此时 profiling 技巧可能难以发挥作用。 【5.未来发展趋势和展望】 随着计算机技术的发展，未来 profiling 技巧将面临更高性能的计算设备、更复杂的程序结构和更多样化的应用场景。为此，profiling 技巧需要不断发展和完善，以适应这些挑战。具体发展方向包括：（1）自动化和智能化：借助人工智能和机器学习技术，实现自动化、智能化的 profiling 分析和优化。

中国微处理器(CPU)技术的进展

中国微处理器（CPU）技术的进展

一微处理器技术现状和发展趋势 目前国际上微处理器的发展出现一些明显的趋势。一是研制微处理器的公司在市场的洗牌中越来越集中到少数几家，早期的DEC、SGI、HP等微处理器研制企业已经从微处理器的市场竞争中退出，IBM和SUN公司的市场份额在萎缩，Intel和AMD的X86微处理器有一家独大的趋势。二是单处理器性能的继续提高在主频、结构和功耗等方面都碰到了明显的障碍，微处理器厂商纷纷推出多核结构的微处理器，多核成为微处理器发展的主流，摩尔定律的发展表现为芯片上处理器核的数目每2～3年翻一番。三是微处理器集成度不断提升，集成在微处理器上的功能越来越多，集成的功能模块包括北桥、南桥、显卡和网卡等，处理器芯片由原先的微处理器发展到系统芯片（SOC），并最终发展成“片上计算机”。四是微处理器厂商开始从单纯追求高性能，转向追求能耗有效性下的高性能以及适度性能的低功耗，性能功耗比成为衡量微处理器的一个重要指标。 （一）国际主流厂商的微处理器发展现状 国外微处理器厂商主要包括IBM、Intel、AMD和ARM公司。下面分析各公司的主要产品和发展现状。 IBM公司的微处理器主要为Power系列处理器，用于其高性能服务器和高性能计算机。IBM 于2001年发布了双核的Power4，片内集成两个超标量的类Power3处理器核。2004年IBM 发布了Power5双核同时多线程微处理器。2007年IBM发布了双核的Power6，采用65nm SOI工艺，主频高达4～6GHz。2010年IBM推出Power7八核处理器，采用45nm工艺，每个核支持四个线程，每个处理器核的性能达到32GFlops。 Intel公司的微处理器主要包括安腾和X86系列，其中安腾系列用于服务器，X86系列用于桌面和服务器。2008年Intel发布了四核的安腾处理器Tukwila。2006年Intel推出了基于Core构架的X86处理器Conroe。2008年Intel推出基于Nehalem结构的四核处理器。2009年Intel公布了基于Nehalem结构的八核至强处理器。2009年底Intel推出了把CPU 和GPU封装在一起的多核处理器（Core i7），其中CPU采用32nm工艺。2012年Intel将推出采用22nm工艺的8～16核Sandy bridge处理器。另外，针对低成本电脑和移动计算领域的应用，2008年Intel推出了Atom微处理器，主要用于移动网络设备、低成本电脑。AMD公司于2007年推出基于K10结构的四核处理器Barcelona，2009年下半年推出代号为Istanbul的六核45纳米Opteron处理器。AMD将于2011年推出12～16核的Interlagos处