Архітектура багатоядерних процесорів

Архітектура багатоядерних процесорів в багато чому повторює архітектуру симетричних мультипроцесорів (SMP-машин) тільки в менших масштабах і зі своїми особливостями. У багатоядерних процесорах тактова частота, як правило, навмисно знижена. Це дозволяє зменшити енергоспоживання процесора без втрати продуктивності. У деяких процесорах тактова частота кожного ядра може змінюватися в залежності від його індивідуального навантаження. Ядро є повноцінним мікропроцесором, що використовують всі досягнення мікропроцесорної техніки: конвеєри, позачергове виконання коду, багаторівневий кеш, підтримка векторних команд. Суперскалярність в ядрі не використовується, так як вона реалізована самою наявністю декількох ядер в процесорі.

Багатоядерні процесори можна підрозділити по наявності підтримки когерентності (загальної) кеш-пам'яті між ядрами. Бувають процесори з такою підтримкою і без неї. Спосіб зв'язку між ядрами:

· розділяєма шина;

· мережа (Mesh) на каналах точка-точка;

· мережа з комутатором;

· загальна кеш-пам'ять;

Кеш-пам'ять: У всіх існуючих на сьогодні багатоядерних процесорах кеш-пам'яттю 1-го рівня володіє кожне ядро окремо, а кеш-пам'ять 2-го рівня існує в декількох варіантах:

· розділювана - розташована на одному кристалі з ядрами і доступна кожному з них у повному обсязі. Використовується в процесорах сімейств IntelCore.

· індивідуальна - окремі кеши рівного об'єму, інтегровані в кожне з ядер. Обмін даними з кешем 2-го рівня між ядрами здійснюється через контролер пам'яті - інтегрований (Athlon 64 X2, Turion X2, Phenom) або зовнішній (використовувався в Pentium D, надалі Intel відмовилася від такого підходу).

Багатоядерні процесори також мають гомогенну або гетерогенну архітектуру:

· гомогенна архітектура - всі ядра процесора однакові і виконують одні й ті ж завдання. Типові приклади: IntelCoreDuo, Sun SPARC T3, AMD Opteron

· гетерогенна архітектура - ядра процесора виконують різні завдання. Типовий приклад: процесор Cell альянсу IBM, Sony і Toshiba, у якого з дев'яти ядер одне є ядром процесора загального призначення PowerPC, а вісім інших - спеціалізованими процесорами, оптимізованими для векторних операцій, які використовуються в ігровій приставці SonyPlayStation 3.

·