intel multicore

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Intel多核程序设计,(For undergraduate students),August,2008,1,Introduction of The Course,2,Name of the course,intel Multi-core Programming,(X040043),Class hour:32,Course credit:2,3,Course evaluation:,Homework:15%,Experiment:25%,Final Exam:60%,(Open-book test),Deadline for your work in the semester:,Homework due dates:at the end of the 10,th,week,4,教材：多核程序设计，ISBN 9-787302-158356，清华大学出版社，2007年8月,参考书：多核程序设计技术-通过软件多线程提升性能，电子工业出版社,ISBN 9787121038716，2007年3月,5,第一章 多核技术导论,第二章 并行计算基础,第三章 线程的基本概念,第四章 Windows多线程编程 及调优,第八章 多核软件工具介绍,6,实验环境,硬件：,英特尔多核计算机：双核酷睿2,软件：,Visual studio 2003/2005,Intel C+compiler 10.0 for linux&for windows,Intel MKL 9.1 for Linux&Windows,Intel ThreadChecker 3.1 for Linux&Windows,Thread Profiler 3.1 for Windows,Vtune 9.0 for Windows&Linux,7,Contact,E-mail:,Tel:,8,第一章 多核技术导论,9,1.1 微处理器发展史,1945年，世界上第一台全自动电子数字计算机ENIAC,计算机的发展按照硬件工艺可以分为,第一代（1945-1954）：电子管,继电器;,第二代（1955-1964）：晶体管,磁存储器;,第三代（1965-1974）：SSI/MSI;,第四代(1975-1990）：LSI/VLSI;,第五代(1991-）：ULSI,10,Intel,微处理器,第一代微处理器,(4位),：英特尔,4004,8008,第,二,代微处理器,(8位),：采用,NMOS,工艺,采用汇编语言、,BASIC、Fortran,编程，使用单用户操作系统。如英特尔,8080,8085。,第,三,代微处理器,(16位),：以,1978,年英特尔的,8086,出现为起点。,第,四,代微处理器,(32位),：运算模式包括实模式、保护模式和,“,虚拟,86”,。英特尔,80386,DX,80486,Pentium 4,11,Intel 微处理器,1971年，第一款微处理器4004,1978年，英特尔公司8086,1979年，英特尔公司又开发出了8088,1981年，美国IBM公司将8088芯片用于其研制的PC机,1982年，英特尔公司研制出了80286微处理器,1985年10月17日，英特尔80386 DX正式发布,1989年，英特尔推出80486芯片,1993年，新一代586 CPU问世,1996年底，多能奔腾Pentium MMX,1998年，奔腾二代Pentium II、至强微处理器Xeon、赛扬Celeron,1999年春，英特尔公司Pentium III奔三,2000年，英特尔公司Pentium 4，奔四,2002年，,英特尔超线程技术（HT，Hyper-Threading）,2005年4月18日，,英特尔全球同步首发奔腾D处理器,12,微处理器体系结构的前景,多路超标量处理器,超级猜测处理器,同时执行多处理器,路径处理器,向量IRAM处理器,单片多处理器,原处理器,当前的处理器,单处理器,单片多处理器,编程差异,Single-Chip Multiprocessor，CMP,13,1.2 片上多核处理器架构,片上多核处理器（,Chip Multi-Processor，CMP,）,将多个计算内核集成在一个芯片中的处理器。,1.2.1 多核芯片,14,CPU1,CPU2,Memory,Front Side Bus(FSB),15,CPU1,CPU2,Memory,Front Side Bus(FSB),Cache Line,Shipping L2 Cache LineHalf access to memory,16,CPU2,CPU1,Memory,Front Side Bus(FSB),Cache Line,17,CPU,核心数据共享与同步,总线共享,Cache,结构：每个,CPU,内核拥有共享的二级或三级,Cache，,用于保存比较常用的数据，并通过连接核心的总线进行通信。,基于片上互连的结构：每个,CPU,核心具有独立的处理单元和,Cache，,各个,CPU,核心通过交叉开关或片上网络等方式连接在一起。,18,1.2.2 多核芯片体系结构,根据计算内核的对等与否，CMP可分为同构多核和异构多核.,(1),同构多核,19,Inter-Core Bus Interface,Pentium D with 975X Chipset,Memory,Controller,Hub,I/O Controller,Hub,DDR2 Memory,PCI Express x16,6 PCI,4 Serial ATA Ports,6 PCI Express x1,High-Definition Audio,2 PCI Express x8,or,DMI(2 GB/s),1066/800 MHz FSB,Core 1,L2 Cache,(for Core 1),Core 0,L2 Cache,(for Core 0),6 USB 2.0,Intel Matrix Storage,BIOS Support,Intel Pro 1000 LAN,20,(2),异构多核,Cell 多核处理器结构,21,80核计算机,22,80核处理器,2007-02-11,核心面积275平方毫米,主频3.16GHz,电压0.95V,数据带宽1.62Tb/s,浮点运算能力1.01TFlops,相当于1万颗10年前的Pentium Pro,功耗不过62W,比core 2 duo还低,23,24,25,Microarchitecture:,Hardware implementation maintaining instruction,set compatibility with,high-level architecture,Examples:,Intel Architecture History,Processors:,Productized implementation of Microarchitecture,Examples:,*IXA Intel Internet Exchange Architecture/EPIC Explicitly Parallel Instruction Computing,Pentium,Pro,Pentium,II/III,Pentium,Pentium,4,Pentium,D,Xeon,Pentium,M,Architecture:,Instruction set definition and compatibility,EPIC*(Itanium,),IA-32,IXA*(XScale),Examples:,Intel NetBurst,P5,P6,Banias,IA32,26,Mobile Microarchitecture,Intel NetBurst,+New Innovations,Intel,Core,Microarchitecture Processors,Intel Core 2 Duo/Quad/Extreme processors,27,Intel Approach,While single core performance has increased due to clock speed,increased cache and improved ILP the biggest performance increases have come from the thread level parallelism.,1 Threads,Intel,Pentium,2 Threads,Intel,Pentium,With HT,Intel,Pentium D Processor,2 Threads,4 Threads,2 Threads,Intel,Core 2 Duo,Intel,XQ6700*,Q4 2000,Q2 2003,Q2 2005,Q3 2006,Q4 2006,State,Execution Units,Cache,Bus,80 Threads,?,28,1.2.3 多核技术是处理器发展的必然,2002年,超线程技术（HT，Hyper-Threading）,2005年4月18日,奔腾D处理器，第一个多核,AMD K8架构,Intel Core微架构,Intel 四核,AMD 四核？,29,Percent of Worldwide Multi-core Processor 2006 2010,Source,Processor data:IDC Worldwide PC Semiconductor 2006 2011 Market Forecast,100,90,80,70,60,50,40,30,20,10,0,%,Desktop PC,Mobile PC,Sever,Desktop PC,Mobile PC,Sever,Desktop PC,Mobile PC,Sever,Desktop PC,Mobile PC,Sever,Desktop PC,Mobile PC,Sever,2006,2007,2008,2009,2010,30,1.3 给程序开发者带来的挑战,Biggest Challenge,-Parallel Progamming,-Debogging Parallel Progams,31,The Computing Worldwide Is Going Multi-core.,China Universities Are Getting Ready.,32,Are You Ready?,33,谢谢!,34,思考题,1 何谓多核处理器？,2 叙述多线程与多核的主要区别。,3 面临多核时代，您有何想法？,35,