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多核革命 AMD首席技术官帮你解密CPU[图]


http://www.enorth.com.cn  2007-07-11 13:16
    前言:本文的主题是“即将到来的多核革命,对处理器领域的期望、风险及影响”,顾名思义,既可以看作是对如今多核处理器的意义做出解释,也可以看作试图从多种不同角度让人了解多核处理器的作用的一种期望。我们更倾向于后一种方式,因为随着时间的推移,多核处理器将在计算行业的转型中扮演不同的重要角色。

 


 AMD首席技术官Phil Hester

    本文旨在深入讨论微处理器设计领域中“平衡”与“优化”的含义。 

● 首先介绍一下处理器术语

◎多核处理器出现之前,技术领域是什么状况?

    在试图介绍多核计算发展之前,我们有必要先在术语和目标方面达成共识。令人讶异的是,这一领域中的很多常用词汇用在计算产品的生产方、采购方和用户方,涵义迥然不同。若针对这些不同的涵义进行研究,将显著增加复杂度和权衡取舍的难度,而它们对于工程设计流程却是至关重要的。

    “平衡”的概念:

    对于“平衡”,韦氏在线辞典共列出了 12 个定义,其中与本文关系最为密切的定义有两个:

    第5项
    a:由于在垂直轴的两端分布等量的重量而产生的稳定性。
    b:在对比、对立或交互元素间的均衡性。
    c:账目两端的总值相等。

    第6项
    a:在美学意义上多个元素的完美整合

    在计算机系统中,人们对于“平衡”的理解多是这两种概念。前者是定量、分析性的,但却试图迅速将这一定义结合到各种复杂因素之中。计算机系统应该在哪些属性上体现出“对称分布”?我们认为,这些重要的属性包括:成本、价格、功耗、物理尺寸、可靠性以及众多相对独立的性能属性的任意主体。在选择哪些属性实现“平衡”,或如何将多种属性比较整合成单一的“平衡”标准时,将不会存在显而易见的“正确答案”。

    当考虑计算机系统的多维设计/配置空间时,“平衡”的美学定义带有设计者强烈的个人色彩,但应用到工程和业务空间上时,如果忽略定量因素,则会使整个 “平衡”概念失去效用。

    这些标准定义的缺乏表明了一种不容忽视的微妙关系。在本文中,我们很高兴能够继续使用“平衡”一词,但需要指出,在清晰定义的定量环境中(包括如何将它们组成单一的优化问题),该词只具有数量含义。

    “优化”的概念

    对于“优化”,韦氏在线辞典中仅列出 1 个定义:使事物(例如一个设计、系统或决策)尽可能完美、起作用或有效的一种行动、流程或方法;具体指参与其中的数学程序(例如找到函数的最大值)。

    对于此术语,计算机用户最常见的使用错误,是错误地将编译器理解为“优化器”,在此情况下,往往只将“优化”用作“改进”的同义词。虽然词意相近,但优化(在其数学含义中)指的是在存在约束的条件下(也可能只是由目标功能自身产生的约束限制),将特定的目标功能最小化或最大化。与之对照,“改进”是指“使事物变得更好”,并不具有“优化”概念中至关重要的“权衡”的意义。

    计算机系统设计中的优化是指,选择使特定目标功能最大化或最小化的参数,同时,还通常为其他目标功能提供“次级优化”解决方案。在普遍使用的目标功能中,有很多参数相互矛盾,例如,低成本与高性能、低功耗与高性能等。设计参数一旦相互抵触,就将根据具体目标功能的量化公式找到“最优”设计点——例如明确要求,提升10%的性能(或把功耗降低 10%)对其他设计目标会产生怎样的影响?

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编辑:赵国栋
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