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In der heutigen Computing -Welt wird das heterogene Computer allmählich zum Mainstream.Diese Technologie verwendet eine Reihe verschiedener Arten von Prozessoren oder Kernen, um die Leistung und Energieeffizienz zu verbessern.Während sich das Systemdesign weiterentwickelt, hängen die Herausforderungen und Chancen in der Vergangenheit immer noch davon ab, wie wir mit diesen neuen Computerarchitekturen umgehen.
Das Kernkonzept in heterogenen Computersystemen besteht darin, Leistungsverbesserungen zu erzielen, indem nicht nur derselbe Prozessortyp, sondern auch heterogene Coprozessoren mit speziellen Verarbeitungsfunktionen hinzugefügt werden.
Hintergrund der heterogenen Berechnung
heterogene Computersysteme beinhalten normalerweise unterschiedliche Unterrichts -Architekturen (ISAs), und diese Heterogenität spiegelt sich nicht nur in den Unterschieden in Mikroarchitekturen, sondern auch in der Rekonstruktion von Design- und Computermodellen.Die moderne heterogene Systemarchitektur (HSA) eliminiert die Umständigkeit der Benutzer bei der Verwendung von Multiprozessor -Typen und ermöglicht es CPU und GPU, effizient auf demselben Chip zu arbeiten.Auf diese Weise kann allgemeine GPUs mathematische Berechnungen durchführen und die CPU ermöglichen, die Ladung von Betriebssystemen und herkömmlichen seriellen Aufgaben zu übernehmen.
Neueste Untersuchungen zeigen, dass die Vielfalt der Vielfalt mehrerer ISAs, heterogene ISA -Multiprozessoren, bis zu 21% Leistung und 23% Energie als die optimale homogene Architektur derselben ISA haben. .
Heterogene CPU -Topologie
In der heterogenen CPU -Topologie, obwohl dieselbe ISA verwendet wird, können die Geschwindigkeits- und Leistungsunterschiede zwischen den Kernen die Leistung des Gesamtsystems erheblich beeinflussen.Hier ist der Kern normalerweise in Hochleistungskerne (normalerweise als "große Kerne") und energieeffizientere Kerne (als "kleine Kerne" bezeichnet) unterteilt.Diese Topologie wird häufig verwendet, um eine bessere Energieeffizienz zu erzielen, insbesondere für Anwendungen auf mobilen Systemen.
Herausforderungen des heterogenen Computers
Obwohl heterogene Computersysteme potenzielle Leistungssteigerungen liefern, stellen sie auch viele Herausforderungen dar, die in traditionellen homogenen Systemen nicht üblich sind.Hier sind einige der Hauptherausforderungen:
- Architekturen für Unterrichtssatz verursachen eine binäre Inkompatibilität.
- Binary Interfaces (ABIS) unterschiedliche Anwendungen können das Gedächtnis auf unterschiedliche Weise interpretieren.
- Für alle Computerkomponenten stehen möglicherweise nicht zur Anwendungsprogrammierschnittstelle (API).
- Unterschiede in der Speicherschnittstelle und -ebenen können zur Heterogenität des Speicherzugriffs führen.
- Verschiedene Prozessoren erfordern unterschiedliche Entwicklungstools, was die Komplexität der Softwareentwicklung erhöht.
- Die Partitionierung von Daten wird zu einer großen Herausforderung, und wenn es um komplexe Computersysteme geht, erweist sich dieses Problem sogar als vollständiges Problem von NP.
Praktische Fälle und Anwendungen
Heterogene Computerhardware umfasst eine Vielzahl von Computerfeldern, von High-End-Servern bis hin zu eingebetteten Geräten mit geringer Leistung, einschließlich Smartphones und Tablets.Zum Beispiel haben viele neue Prozessoren jetzt eine integrierte Logik, um mit anderen Geräten, darunter SATA, PCI, Ethernet, USB usw., zu verbinden.Darüber hinaus gibt es eine große Anzahl von Hardwarebeschleunigern wie GPUs und Verschlüsselungscoprozessoren, die die Anwendung heterogener Systeme umfangreicher machen.
Zum Beispiel kombiniert Arms Big.little-Technologie Hochleistungs-Hochleistungskerne mit langsamen Kernen mit geringer Leistung, um den Effekt der Verbesserung der Energieeffizienz zu erzielen.
Ich freue mich nach vorne
Wenn die Technologie weiter voranschreitet, scheint das Potenzial heterogener Computersysteme weiter zu expandieren.Wenn wir jedoch die Herausforderungen beim heterogenen Computer lösen möchten, müssen wir darüber nachdenken, wie verschiedene Computerkomponenten effektiver integriert, Programmdesignmodelle verbessert und die Programmiertransparenz verbessert werden können.Wie sollten wir in Zukunft die Chancen und Herausforderungen des heterogenen Computers konfrontiert, damit die Technologie den Menschen besser dienen kann?
