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Ein Vortrag von Roman Funk und Stefan Landsiedel Rüsselsheim, 13. Januar 2010.

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Präsentation zum Thema: "Ein Vortrag von Roman Funk und Stefan Landsiedel Rüsselsheim, 13. Januar 2010."—  Präsentation transkript:

1 Ein Vortrag von Roman Funk und Stefan Landsiedel Rüsselsheim, 13. Januar 2010

2 Duo-Core-Prozessor Quad-Core Prozessor

3 Leistungssteigerungen sind mit bloßer Taktfrequenzssteigerung nicht mehr realisierbar Die Multikern-Prozessor-Technologie bietet den Vorteil von weniger Wärmeentwicklung bei niedrigerem Stromverbrauch Mehrere Befehle können gleichzeitig abgearbeitet werden in einem realen Mehrkernprozessor im Gegensatz zum Hyper-Threading Es stehen mehrere Prozessoren zur Verfügung

4 Kosten für den Einsatz eines einzelnen Chips mit mehreren Ressourcen häufig geringer als bei mehreren einzelnen Chips Mit Mehrkernprozessoren deutlich flüssigeres Arbeiten möglich, da ein weiterer Kern für neue Aufgaben bereit steht und das System dann nicht erst warten muss, bis Ressourcen verfügbar sind. Wärmeabgabe geringer als bei Zwei separaten Prozesskernen.

5 Beispiel: Einfache logische Schaltungen UND-SchaltungODER-Schaltung Durch Millionenfache Verknüpfung dieser und anderer logischer Schaltungen, Speichereinheiten, Bussen, Taktgebern, … erhält man einen Prozessor

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7 Bench-Performed Unit Programm Cache Data Cache Akkumulator ALU FPU Register Bus

8 Prinzipiell: Hohe Taktrate und lange Pipelines Pipelining:

9 Ein Prozessorkern besteht aus:- ALU - Adress-Decoder - Instruction-Decoder - Akkumulator - Registern - Bussen

10 Die Duo-Core-Prozessoren bestehen aus eben zwei solcher Prozessorkerne Die Quad-Core-Prozessoren bestehen aus vier solchen Prozessorkerne Die einzelnen Prozessorkerne können dabei völlig unabhängig voneinander arbeiten so als ob in zwei bzw. vier echte Prozessoren eingebaut wären.

11 Auf Multi-Core-Prozessoren laufen prinzipiell alle Software Programme Doch um die Vorteile des Multi-Core auszunutzen müssen die Programmteile tatsächlich auf mehrere Prozessorkerne aufgeteilt werden. Andernfalls ist wie früher eben nur ein Prozessorkern mit der Abarbeitung des Programms beschäftigt. In der Zukunft wir die Software immer mehr an Multi-Core- Technologie angepasst sein, weil es diese Technik schon seit 2004 gibt. Und natürlich muss auch die restliche Hardware darauf ausgerichtet sein.

12 -Besteht aus zwei Kernen - Geringere Taktung = weniger Stromverbrauch - Zwei Prozesse gleichzeitig - Schnellere Ausführung dank Parallelisierung - Abschaltung von CPU Komponenten - 45 nm Fertigung Millionen Transistoren

13 -Besteht aus vier Kernen - Geringere Taktung = weniger Stromverbrauch - Vier Prozesse gleichzeitig - Schnellere Ausführung dank Parallelisierung - Abschaltung von CPU Komponenten - 45 nm Fertigung Millionen Transistoren

14 Parallelisierung durch Compiler-Optionen oder direkt mit Parallelisierungs-Direktiven bzw. mit Verwendung von parallelen mathematischen Bibliotheken in der Anwendung. Beispiel OpenMP-Standard definiert spezielle Compiler-Direktiven, die diesen dann anweisen z. B. die Abarbeitung einer for-Schleife auf mehrere Threads und/oder Prozessoren zu verteilen. Vorteil:bessere parallele Effizienz durch schnellen breitbandigen Datenbus Nachteil:große Shared-Memory-Parallelrechner relativ teuer Prozessoranzahl begrenzt

15 Standard, der den Nachrichtenaustausch bei parallelen Berechnungen auf verteilten Computersystemen beschreibt. Festlegung einer Sammlung von Operationen und ihre Semantik, also eine Programmierschnittstelle, aber kein konkretes Protokoll und keine Implementierung. Das Rechengebiet (Domain) wird zerlegt und auf alle Prozessoren verteilt (Domain-Decomposition) Jeder Prozessor rechnet lokal und kommuniziert über optimierte MPI- Funktionen mit den anderen Prozessoren. Vorteil:Kostengünstige Hardware, theoretisch unendliche Prozessoranzahl Nachteil:Geringere Effizienz, bei steigender Prozessoranzahl

16 Da derzeit die Multi-Core-Technologie die einzige Möglichkeit der Leistungssteigerung darstellt wird auch dahingehend entwickelt. AMD hat 2008 die Lücke mit Dreikernprozessoren geschlossen Heute gibt es schon Prozessoren mit bis zu 64 Kernen. Diese haben aber eine andere Busbreite und können daher nur von speziellen OS gesteuert werden.


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