多核处理器
什么是多核处理器
多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。多核技术的开发源于工程师们认识到,仅仅提高单核芯片的速度会产生过多热量且无法带来相应的性能改善,先前的处理器产品就是如此。他们认识到,在先前产品中以那种速率,处理器产生的热量很快会超过太阳表面。即便是没有热量问题,其性价比也令人难以接受,速度稍快的处理器价格要高很多。
在整体结构设计上多核处理器与传统的单处理器相比,多核内部结构没有固定的组织形式,可以有很多种实现方式。各个研究机构和厂商根据自己的应用目标设计出结构完全不同的多核结构。虽然如此,但在已有的多核处理器中仍存在几种比较典型的结构,它们分别代表了多核处理器结构中的某一类特点,而Hydra、Cell和RAW处理器就是3种典型的结构。
多核处理器构架的高速JPEG解码算法
jpeg(joint photographic experts group)是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准,目前广泛应用于照相机、打印机等方面的图像处理。在这些应用中,设计出一个高速高效的jpeg解码器已经成为一个重要的研究方向。随着对嵌入式系统实时性、高性能和可扩展性要求的提高,多核(multi-core)嵌入式处理器的应用场合日益增多。
jpeg压缩是一种有损压缩。它利用人的视角系统特性,使用量化和无损压缩编码相结合的方式去掉视角的冗余信息和数据本身的冗余信息来达到压缩的目的。jpeg算法可分为基本jpeg(baseline system)和扩展jpeg(extended system)。其中baseline system应用尤其广泛。本文主要讨论baseline system的解码。
多核处理器的优点
低功耗:通过动态调节电压/频率、负载优化分布等,可有效降低CMP功耗。
设计和验证周期短:微处理器厂商一般采用现有的成熟单核处理器作为处理器核心,从而可缩短设计和验证周期,节省研发成本。
控制逻辑简单:相对超标量微处理器结构和超长指令字结构而言,单芯片多处理器结构的控制逻辑复杂性要明显低很多。相应的单芯片多处理器的硬件实现必然要简单得多。
低通信延迟:由于多个处理器集成在一块芯片上,且采用共享Cache或者内存的方式,多线程的通信延迟会明显降低,这样也对存储系统提出了更高的要求。
高主频:由于单芯片多处理器结构的控制逻辑相对简单,包含极少的全局信号,因此线延迟对其影响比较小,因此,在同等工艺条件下,单芯片多处理器的硬件实现要获得比超标量微处理器和超长指令字微处理器更高的工作频率。