加入星计划,您可以享受以下权益:

  • 创作内容快速变现
  • 行业影响力扩散
  • 作品版权保护
  • 300W+ 专业用户
  • 1.5W+ 优质创作者
  • 5000+ 长期合作伙伴
立即加入
  • 正文
  • 推荐器件
  • 相关推荐
  • 电子产业图谱
申请入驻 产业图谱

处理器史话 | 多核异构新方向,ARM与Intel在手持设备市场的“厮杀”

2016/12/17
15
阅读需 25 分钟
加入交流群
扫码加入
获取工程师必备礼包
参与热点资讯讨论

 

3. 集成图像处理器成新方向——多核异构
根据 Amdahl 定律 ,由于受到必须逐次执行软件的限制,即使通过增加同种 CPU 内核数量,多核微处理器并不能相应地提高数据处理量。


例如,按照 Amdahl 定律,如果将微处理器数目增加 16 倍,假设软件中必须依次执行的比例占 20%时,处理量最多只能提高至 4 倍。这还是简化了计算所得到的结果,并没有考虑为确保缓存一致性而保持的同步动作,以及多个内核集中访问主存时所需的等待时间等因素。因而处理量不一定能提高 4 倍,特别是服务器经常同时面对多个处理要求,如果各个处理所涉及的数据相互独立,其逐次执行的部分会很少。


正是在这种情况下,多核异构处理器异军突起。此外,动态和静态图像分析以及信号处理等新的应用,推动了多核异构处理器的发展。这方面的典型就是 AMD 公司。


各厂商的方案及历程如下表所示:

厂商

方案

特点及应用

AMD

  • 率先提出 Fusion 方案。
  • 将多个同类型的 CPU 内核和图像处理器 GPU 或其他各种内核集成于一块芯片中,形成多核异构结构,由此大幅度提高了多核处理器的图像处理功能和其他功能。
  • Fusion 方案要求,由第三方提供的各种加速器电路必须支持 AMD 公司的 HyperTransport 标准,这样就能实现多核结构之间的存储器共享。
  • 多核异构处理器除了 GPU 还可同时集成信号处理等其他专用系统的内核。

NVIDIA

  • GPU 的理念的实质就是将图像处理器用于通用计算。
  • 利用图像处理器 GPU(General Purpose Computing on GPU)擅长浮点运算的特点,将其用于并行处理,即把它作为矢量处理器。
  • NVIDIA 是这方面的先驱。
  • 这种集成了图像处理器的异构多核微处理器已成为通用多核处理器的一个新的发展方向。

日本

  • 日立和瑞萨发出用于 MPEG2 图像处理的 8 核处理器,其功耗比同等的单核处理器降低 73%。
  • 富士通和 NEC 也开发出了可降低某核工作电压或将其关断的多核处理器。
  • 上述各公司还配合通用 API,开发出适于自己产品的专用编译程序。
  • 经早稻田大学(笠原教授率领日立、瑞萨、富士通、东芝和松下等公司科研人员)研究,采用家电专用多核微处理器进行视频压缩,双核处理能力为单核的 1.9 倍,4 核为单核的 3.6 倍,8 核为单核的 6.0 倍。


小结一下:
芯片上配备更多内核后,总线很可能成为提高系统性能的瓶颈,因此连接多个内核的接口自然地成为关注点。AMD 的 HyperTransport 3.0 和 Intel 的 Quick Path 技术都是用于解决这一问题的。可以说,总线已成为提高多核处理器计算性能的关键。

 

4. 插曲:ARM 与 Intel 在手持设备市场的“厮杀”
曾几何时,微软在上网本市场占有明显优势,占据了 80%~90%的份额,这个数字的背后是微软的家用基础版 XP 加上 Intel 的低功耗 Atom 处理器。


2008 年,Atom 处理器以超低电压芯片的形态正式亮相,被应用于三星推出的 7 英寸迷你 PC 产品 Q1。从那个时候开始,Atom 处理器进入了飞速发展的阶段,到了第二年,在各式各样的上网本中,均可以看到它的身影。但是,到了 2012 年,上网本已经无法满足消费者的使用需求,这类产品也因此被市场淘汰掉。尽管如此,Atom 处理器仍然存活了下来,并且其载体开始转向了低端笔记本、平板以及智能手机等设备。


但是,当 Linux 加 ARM 的微处理器架构出现的时候,局面出现了逆转。ARM 处理器以功耗低、电池使用周期长以及成本低而受到广泛赞誉。正是基于这个原因,ARM 与 Qualcomm、NVIDIA、TI 甚至 Apple 合作,使其 CPU 打入新兴的上网本市场。而 Intel 显然不满足于当时它的 Atom 在上网本市场取得的成绩,于是设法抢占属于 ARM 的手持设备以及移动互联网设备市场。


但事实却是不容乐观的,2015 年,业界这样评价 Atom:


“Atom 处理器这一路走来,跟成功这两个字似乎一点关系都没有,因为它没能让搭载它的产品成为市场的主流,其性能是最重要的因素,没有之一。”


在惨痛的事实面前, Intel 重整旗鼓,于 2016 年 11 月,推出新一代 Intel Atom 处理器,从头开始研发的全新 Intel Atom 处理器 E3900 系列,支援快速发展且日趋复杂的物联网事业。E3900 系列针对网路边界的应用,提供卓越效能以及独特的功能组合,包括工业、汽车、视讯、製造、零售等市场。


全新的 Intel Atom 处理器 E3900 系列实物图

与非网原创内容,谢绝转载!

系列汇总:

之一:第一款处理器之谜

之二:处理器的春秋战国时代:8 位处理器的恩怨与纷争(上)

之三:处理器的春秋战国时代:8 位处理器的恩怨与纷争(下)

之四:处理器的三国时代:苹果搅动 MCU 江湖

之五:处理器的三国时代:DR 公司盛气凌人,IBM 转身成就微软

之六:32 位处理器的攻“芯”计:英特尔如何称霸 PC 江湖?

之七:AMD 称霸 PC 处理器市场的“昙花一现”

之八:CPU 两大阵营对擂,X86 构架让英特尔如日中天

之九:你知道 X86 构架,你知道 SH 构架吗?

之十:SuperH 系列处理器:昔日惠普 Jornada PDA 的“核芯”

之十一:MIPS 构架:曾经是英特尔的“眼中钉”

之十二:MIPS 构架之:我和龙芯有个约会

之十三:ARM 架构:有处理器之处,皆有 ARM

之十四:ARM 和英特尔还有一场“硬仗”要打!

之十五:PowerPC 架构:IBM 的一座金矿

之十六:PowerPC 和它的“前辈们”:曾经那么风华绝代

之十七:PowerPC 和它的“前辈们”:一代更比一代强

十八:当 Power 架构的发展之路遭遇“滑铁卢”

之十九:开启多核时代的 Yonah:它是英特尔酷睿 core 的开发代号

之二十:除了 Core iX 系列,你未曾注意的架构还有这些!

之二十一:处理器厂商的绝密武器之工艺之争

之二十二:CPU 的主频、倍频、超频,不是频率越高速度就越快

之二十三:这张漫画告诉你,为什么双核 CPU 能打败四核 CPU?

之二十四:核”与“线程”对 CPU 工作效率的贡献,各有千秋

之二十五:英特尔和 AMD 在“核战场”上的殊死搏斗

之二十六:多核 MCU 的出路在哪里?

推荐器件

更多器件
器件型号 数量 器件厂商 器件描述 数据手册 ECAD模型 风险等级 参考价格 更多信息
ATMEGA88PA-AUR 1 Microchip Technology Inc IC MCU 8BIT 8KB FLASH 32TQFP

ECAD模型

下载ECAD模型
$1.5 查看
STM32F407VET6 1 STMicroelectronics High-performance foundation line, Arm Cortex-M4 core with DSP and FPU, 512 Kbytes of Flash memory, 168 MHz CPU, ART Accelerator, Ethernet, FSMC

ECAD模型

下载ECAD模型
$16.69 查看
ATMEGA328P-MU 1 Microchip Technology Inc IC MCU 8BIT 32KB FLASH 32VQFN

ECAD模型

下载ECAD模型
$2.5 查看
AMD

AMD

AMD公司成立于1969年,总部位于美国加利福尼亚州桑尼维尔。AMD(NYSE: AMD)是一家创新的科技公司,致力于与客户及合作伙伴紧密合作,开发下一代面向商用、家用和游戏领域的计算和图形处理解决方案。

AMD公司成立于1969年,总部位于美国加利福尼亚州桑尼维尔。AMD(NYSE: AMD)是一家创新的科技公司,致力于与客户及合作伙伴紧密合作,开发下一代面向商用、家用和游戏领域的计算和图形处理解决方案。收起

查看更多

相关推荐

电子产业图谱

1996毕业于华东理工大学自控系,同年7月进入某大型国企担任电气员。2000年转行从事硬件研发相关工作;后从事RFID相关产品的研发、设计,曾参与中国自动识别协会RFID行业标准的起草;历任硬件工程师、主管设计师、项目经理、部门经理;2012年至今,就职于沈阳工学院,担任电子信息工程专业教师,研究方向:自动识别技术。已经出版教材《自动识别技术概论》,职场故事《51的蜕变 》。