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工控機CPU基本概念介紹（三）
工控機CPU知識你(nǐ)了解多少呢？星屹小編将爲您詳細解讀工控機CPU超流水線與超标量 、封裝形式、多線程 、多核xin這些概念。
2021-08-26 14:21:20上海星屹電子科技有限公司
本期上海星屹小編給大家(jiā)分享的是工控機CPU基本概念介紹，希望看完本篇文章您能(néng)對(duì)工控機有一個全新的認識！
工控機CPU知識你(nǐ)了解多少呢？星屹小編将爲您詳細解讀工控機CPU超流水線與超标量 、封裝形式、多線程 、多核xin這些概念。
1.超流水線與超标量
CPU封裝是采用(yòng)特定的材料将CPU芯片或CPU模塊固化在其(qí)中以防損壞的保護措施，一般必須在封裝後(hòu)CPU才能(néng)交付用(yòng)戶使用(yòng)。CPU的封裝方式取決于(yú)CPU安裝形式和器件集成設計，從大的分類來看通常采用(yòng)Socket插座進行(háng / xíng)安裝的CPU使用(yòng)PGA(栅格陣列)方式封裝，而(ér)采用(yòng)Slot x槽安裝的CPU則全部采用(yòng)SEC(單邊接插盒)的形式封裝。現在還有PLGA、OLGA(Organic Land Grid Array)等封裝技術。由于(yú)市場競争曰益激烈，目前CPU封裝技術的發(fā／fà)展方向以節約成本爲主。
3.多線程
同時多線程Simultaneous multithreading，簡稱SMT。SMT可(kě)通過(guò)複制處理器上的結構狀态，讓同一個處理器上的多個線程同步執行(háng / xíng)并共享處理器的執行(háng / xíng)資源，可(kě)大限度地實現寬發(fā／fà)射、亂序的超标量處理，提高處理器運算部件的利用(yòng)率，緩和由于(yú)數據相關或Cache未命中帶來的訪問内存延時。當沒有多個線程可(kě)用(yòng)時，SMT處理器幾乎和傳統的寬發(fā／fà)射超标量處理器一樣。SMT具吸引力的是隻需小規模改變處理器核xin的設計，幾乎不用(yòng)增加額外的成本就(jiù)可(kě)以明顯地提升效能(néng)。多線程技術則可(kě)以爲高速的運算核xin準備更多的待處理數據，減少運算核xin的閑置時間。這對(duì)于(yú)桌面低端系統來說無疑十(shí)分具有吸引力。Intel從3.06GHz Pentium 4開始，所(suǒ)有處理器都将支持SMT技術。
4.多核xin
多核xin，也指單芯片多處理器（Chip multiprocessors，簡稱CMP）。CMP是由美國斯坦福大學提出的，其(qí)思想是将大規模并行(háng / xíng)處理器中的SMP（對(duì)稱多處理器）集成到同一芯片内，各個處理器并行(háng / xíng)執行(háng / xíng)不同的進程。與CMP比較， SMT處理器結構的靈活性比較突出。但是，當半導體工藝進入0.18微米以後(hòu)，線延時已經超過(guò)了門延遲，要(yào / yāo)求微處理器的設計通過(guò)劃分許多規模更小、局部性更好的基本單元結構來進行(háng / xíng)。相比之下(xià)，由于(yú)CMP結構已經被劃分成多個處理器核來設計，每個核都比較簡單，有利于(yú)優化設計，因此更有發(fā／fà)展前途。目前，IBM 的Power 4芯片和Sun的 MAJC5200芯片都采用(yòng)了CMP結構。多核處理器可(kě)以在處理器内部共享緩存，提高緩存利用(yòng)率，同時簡化多處理器系統設計的複雜度。 2005年(nián)下(xià)半年(nián)，Intel和AMD的新型處理器也将融入CMP結構。新安騰處理器開發(fā／fà)代碼爲Montecito，采用(yòng)雙核xin設計，擁有少18MB片内緩存，采取90nm工藝制造，它的設計可(kě)以稱得(dé / de / děi)上是對(duì)當今芯片業的挑戰。它的每個單獨的核xin都擁有du立的L1，L2和L3 cache，包含大約10億支晶體管。
以上是上海星屹電子科技有限公司給大家(jiā)帶來的分享，希望對(duì)您有所(suǒ)幫助，您有工控機需求歡迎來電咨詢！
工控機CPU知識你(nǐ)了解多少呢？星屹小編将爲您詳細解讀工控機CPU超流水線與超标量 、封裝形式、多線程 、多核xin這些概念。
1.超流水線與超标量
在解釋超流水線與超标量前，先了解流水線(pipeline)。流水線是Intel在486芯片中開始使用(yòng)的。流水線的工作方式就(jiù)象工業生(shēng)産上的裝配流水線。在CPU中由5—6個不同功能(néng)的電路單元組成一條指令處理流水線，然後(hòu)将一條X86指令分成5—6步後(hòu)再由這些電路單元分别執行(háng / xíng)，這樣就(jiù)能(néng)實現在一個CPU時鍾周期完成一條指令，因此提高CPU的運算速度。經典奔騰每條整數流水線都分爲四級流水，即指令預取、譯碼、執行(háng / xíng)、寫回結果，浮點流水又分爲八級流水。 超标量是通過(guò)内置多條流水線來同時執行(háng / xíng)多個處理器，其(qí)實質是以空間換取時間。而(ér)超流水線是通過(guò)細化流水、提高主頻，使得(dé / de / děi)在一個機器周期内完成一個甚至多個操作，其(qí)實質是以時間換取空間。例如(rú)Pentium 4的流水線就(jiù)長達20級。将流水線設計的步(級)越長，其(qí)完成一條指令的速度越快，因此才能(néng)适應工作主頻更高的CPU。但是流水線過(guò)長也帶來了一定副作用(yòng)，很可(kě)能(néng)會(huì)出現主頻較高的CPU實際運算速度較低的現象，Intel的奔騰4就(jiù)出現了這種情況，雖然它的主頻可(kě)以高達1.4G以上，但其(qí)運算性能(néng)卻遠遠比不上AMD 1.2G的速龍甚至奔騰III。
2.封裝形式CPU封裝是采用(yòng)特定的材料将CPU芯片或CPU模塊固化在其(qí)中以防損壞的保護措施，一般必須在封裝後(hòu)CPU才能(néng)交付用(yòng)戶使用(yòng)。CPU的封裝方式取決于(yú)CPU安裝形式和器件集成設計，從大的分類來看通常采用(yòng)Socket插座進行(háng / xíng)安裝的CPU使用(yòng)PGA(栅格陣列)方式封裝，而(ér)采用(yòng)Slot x槽安裝的CPU則全部采用(yòng)SEC(單邊接插盒)的形式封裝。現在還有PLGA、OLGA(Organic Land Grid Array)等封裝技術。由于(yú)市場競争曰益激烈，目前CPU封裝技術的發(fā／fà)展方向以節約成本爲主。
3.多線程
同時多線程Simultaneous multithreading，簡稱SMT。SMT可(kě)通過(guò)複制處理器上的結構狀态，讓同一個處理器上的多個線程同步執行(háng / xíng)并共享處理器的執行(háng / xíng)資源，可(kě)大限度地實現寬發(fā／fà)射、亂序的超标量處理，提高處理器運算部件的利用(yòng)率，緩和由于(yú)數據相關或Cache未命中帶來的訪問内存延時。當沒有多個線程可(kě)用(yòng)時，SMT處理器幾乎和傳統的寬發(fā／fà)射超标量處理器一樣。SMT具吸引力的是隻需小規模改變處理器核xin的設計，幾乎不用(yòng)增加額外的成本就(jiù)可(kě)以明顯地提升效能(néng)。多線程技術則可(kě)以爲高速的運算核xin準備更多的待處理數據，減少運算核xin的閑置時間。這對(duì)于(yú)桌面低端系統來說無疑十(shí)分具有吸引力。Intel從3.06GHz Pentium 4開始，所(suǒ)有處理器都将支持SMT技術。
4.多核xin
多核xin，也指單芯片多處理器（Chip multiprocessors，簡稱CMP）。CMP是由美國斯坦福大學提出的，其(qí)思想是将大規模并行(háng / xíng)處理器中的SMP（對(duì)稱多處理器）集成到同一芯片内，各個處理器并行(háng / xíng)執行(háng / xíng)不同的進程。與CMP比較， SMT處理器結構的靈活性比較突出。但是，當半導體工藝進入0.18微米以後(hòu)，線延時已經超過(guò)了門延遲，要(yào / yāo)求微處理器的設計通過(guò)劃分許多規模更小、局部性更好的基本單元結構來進行(háng / xíng)。相比之下(xià)，由于(yú)CMP結構已經被劃分成多個處理器核來設計，每個核都比較簡單，有利于(yú)優化設計，因此更有發(fā／fà)展前途。目前，IBM 的Power 4芯片和Sun的 MAJC5200芯片都采用(yòng)了CMP結構。多核處理器可(kě)以在處理器内部共享緩存，提高緩存利用(yòng)率，同時簡化多處理器系統設計的複雜度。 2005年(nián)下(xià)半年(nián)，Intel和AMD的新型處理器也将融入CMP結構。新安騰處理器開發(fā／fà)代碼爲Montecito，采用(yòng)雙核xin設計，擁有少18MB片内緩存，采取90nm工藝制造，它的設計可(kě)以稱得(dé / de / děi)上是對(duì)當今芯片業的挑戰。它的每個單獨的核xin都擁有du立的L1，L2和L3 cache，包含大約10億支晶體管。
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