計算機組成與體系結構

計算機的五大組成部分：控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備

 

 

 

 

 

 

 

 

 

多核CPU硬件架構介紹

Flynn於1972年提出了計算平臺的Flynn分類法，主要根據指令流和數據流來分類，共分爲四種類型的計算平臺，以下圖所示：

單指令流單數據流機器（SISD）

SISD機器是一種傳統的串行計算機，它的硬件不支持任何形式的並行計算，全部的指令都是串行執行。而且在某個時鐘週期內，CPU只能處理一個數據流。所以這種機器被稱做單指令流單數據流機器。早期的計算機都是SISD機器，如IBM PC機，早期的巨型機和許多8位的家用機等。

單指令流多數據流機器（SIMD）

SIMD是採用一個指令流處理多個數據流。這類機器在數字信號處理、圖像處理、以及多媒體信息處理等領域很是有效。

Intel處理器實現的MMXTM、SSE（Streaming SIMD Extensions）、SSE2及SSE3擴展指令集，都能在單個時鐘週期內處理多個數據單元。也就是說咱們如今用的單核計算機基本上都屬於SIMD機器。

多指令流單數據流機器（MISD）

MISD是採用多個指令流來處理單個數據流。因爲實際狀況中，採用多指令流處理多數據流纔是更有效的方法，所以MISD只是做爲理論模型出現，沒有投入到實際應用之中。

多指令流多數據流機器（MIMD）

MIMD機器能夠同時執行多個指令流，這些指令流分別對不一樣數據流進行操做。最新的多核計算平臺就屬於MIMD的範疇，例如Intel和AMD的雙核處理器等都屬於MIMD。

 

多核CPU硬件結構

多核CPU是將多個CPU核集成到單個芯片中，每一個CPU核都是一個單獨的處理器。每一個CPU核能夠有本身單獨的Cache，也能夠多個CPU核共享同一Cache。下圖即是一個不共享Cache的雙核CPU體系結構。

在現代的多核硬件結構中，內存對多個CPU核是共享的，CPU核通常都是對稱的，所以多核屬於共享存儲的對稱多處理器（Symmetric Multi-processor，SMP）。

在多核硬件結構中，若是要充分發揮硬件的性能，必需要採用多線程（或多進程）執行，使得每一個CPU核在同一時刻都有線程在執行。

和單核上的多線程不一樣，多核上的多個線程是在物理上並行執行的，是一種真正意義上的並行執行，在同一時刻有多個線程在並行執行。而單核上的多線程是一種多線程交錯執行，實際上在同一時刻只有一個線程在執行。

 

參考博客：http://book.51cto.com/art/201004/197196.htm

參考博客：https://my.oschina.net/Shawn1in/blog/857180