•Вне зависимости от используемого варианта многопоточности, необходимо как-то отслеживать принадлежность каждой операции к тому или иному программному потоку
•В рамках мелкомодульной многопоточности каждой операции присваивается идентификатор потока, поэтому при перемещениях по конвейеру ее принадлежность не вызывает сомнений
•Крупномодульная многопоточность предусматривает возможность очистки конвейера перед запуском каждого последующего потока. В таком случае четко определяется идентичность потока, исполняемого в данный момент
•Данная методика эффективна только в том случае, если паузы между переключениями значительно больше времени, необходимого для очистки конвейера
Синхронная
многопоточность (simultaneous multithreading)
•Многопоточность в сдвоенном процессоре: мелкомодульная многопоточность (а);
•крупномодульная многопоточность (б);
•синхронная многопоточность (в)
Многопоточность в Pentium 4
•1. Повышение тактовой частоты
•2. Размещение на одной микросхеме двух процессоров
•3. Введение новых функциональных блоков
•4. Удлинение конвейера
•5. Использование многопоточности
•По результатам экспериментальных исследований разработчики Intel выяснили, что увеличение площади микросхемы на 5 % при реализации многопоточности для многих приложений дает прирост производительности на 25 %
•Первым процессором Intel с поддержкой многопоточности стал Хеоп 2002 года
•Впоследствии, начиная с частоты 3,06 ГГц, многопоточность была внедрена в линейку Pentium4
•Intel называет реализацию многопоточности в Pentium 4 гиперпоточностью (hyperthreading)
Гиперпоточность Intel
•Основной принцип гиперпоточности — одновременное исполнение двух программных потоков
•Операционная система рассматривает гиперпоточный процессор Pentium 4 как двухпроцессорный комплекс с общими кэшами и основной памятью
•Планирование операционная система выполняет для каждого программного потока отдельно
•Таким образом, в одно и то же время могут выполняться два приложения
•К примеру, почтовая программа может отправлять или принимать сообщения в фоновом режиме, пока пользователь взаимодействует с интерактивным приложением — то есть демон и пользовательская программа выполняются одновременно, как будто системе доступно два процессора
•В контексте гиперпоточности разработчики Intel выделили четыре полезных стратегии управления совместным потреблением ресурсов:
–дублирование ресурсов
–жесткое разделение ресурсов
–пороговое разделение ресурсов
–полное разделение ресурсов
•Разделение ресурсов между программными потоками в микроархитектуре NetBurst, реализованной в Pentium 4
Гомогенные
однокристальные
мультипроцессоры
• Благодаря развитию технологии СБИС в настоящее время на один кристалл можно установить два или более мощных процессоров
•Однокристальные мультипроцессоры: микросхема с двумя конвейерами (а); микросхема с двумя ядрами (б)
однокристальные
мультипроцессоры
• Помимо серверов, однокристальные мультипроцессоры используются во встроенных системах — по большей части в аудиовизуальной бытовой электронике: телевизорах, DVD-плеерах, видеокамерах, игровых приставках, сотовых телефонах и т. д.
• Подобные системы отличаются повышенными требованиями к производительности и жесткими ограничениями
• Несмотря на различия во внешнем виде, по существу, эти устройства представляют собой миниатюрные компьютеры с одним или несколькими процессорами, модулями памяти, контроллерами и специализированными устройствами ввода-вывода
Портативный DVD-плеер
•1. Управление дешевым и ненадежным сервоприводом, регулирующим положе- положение головки
•2. Преобразования аналогового сигнала в цифровую форму
•3. Коррекция ошибок
•4. Дешифрирование и управление правами.
•5. Декомпрессия данных видеоформата MPEG-2
•6. Декомпрессия звуковых данных
•7. Кодирование выходных данных для воспроизведения в телевизионных системах NTSC, PAL или SECAM