多核课件
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细胞核的结构和功能PPT课件

第三章 细胞的基本结构
第3节 细胞核的结构和功能
问题探讨:
讨论:克隆牛的
性状与母牛乙几 乎是一模一样的, 这说明了什么?
说明克隆牛的性状是 由 细胞核 决定的。
母奶 牛乙
体细胞核
早期胚胎 代孕母 黄牛丙
母奶 牛甲
重组细胞
去核的卵母 细胞
克隆牛
真核细胞绝大多数只有一个细胞核,但是也有例外
哺乳动物成熟的红细胞(无核) 高等植物成熟筛管细胞(无核)
形 伞
②伞帽形态差异明显 ;
藻
③不同伞藻间易嫁接,再生能力强。
资 料 4 : ① 伞藻嫁接实验
菊花形帽
伞形帽
帽 讨论:
①伞帽的形状由假根决定还是由伞柄决定?
柄
假根决定伞帽形状 ②该实验是否有对照?
既有相互对照,又有自身前后对照。 假根 ③能否得出“伞帽的形状由细胞核决定”
甲
乙
伞藻嫁接实验
这一结论?为什么? 假根中细胞质也有可能决定了伞帽的形状。 ④要证明“伞帽的形状由细胞核决定”需
核膜
核仁 染色质
核孔
细胞核立体结构模式图
细胞核平面结构模式图
核①膜
1.成分: 主要是脂质和蛋白质
2.结构: 双层膜,有核孔
核膜外膜上附着有核糖体,常与 内质网 相连。
3.功能:①屏障作用,把核内物质与细胞质分开 ②选择透过性,小分子(氨基酸等)进出 细胞核的通道
外膜 内膜
核孔结构模型
核②孔
1.位置: 在核膜上 2.功能: ①实现核质之间频繁的物质交换 和 信息交流。
胚胎细胞
去核
美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核 控制的
核 移
植 重组细胞
卵细胞 2.实验是否严谨?应该如何补充?
第3节 细胞核的结构和功能
问题探讨:
讨论:克隆牛的
性状与母牛乙几 乎是一模一样的, 这说明了什么?
说明克隆牛的性状是 由 细胞核 决定的。
母奶 牛乙
体细胞核
早期胚胎 代孕母 黄牛丙
母奶 牛甲
重组细胞
去核的卵母 细胞
克隆牛
真核细胞绝大多数只有一个细胞核,但是也有例外
哺乳动物成熟的红细胞(无核) 高等植物成熟筛管细胞(无核)
形 伞
②伞帽形态差异明显 ;
藻
③不同伞藻间易嫁接,再生能力强。
资 料 4 : ① 伞藻嫁接实验
菊花形帽
伞形帽
帽 讨论:
①伞帽的形状由假根决定还是由伞柄决定?
柄
假根决定伞帽形状 ②该实验是否有对照?
既有相互对照,又有自身前后对照。 假根 ③能否得出“伞帽的形状由细胞核决定”
甲
乙
伞藻嫁接实验
这一结论?为什么? 假根中细胞质也有可能决定了伞帽的形状。 ④要证明“伞帽的形状由细胞核决定”需
核膜
核仁 染色质
核孔
细胞核立体结构模式图
细胞核平面结构模式图
核①膜
1.成分: 主要是脂质和蛋白质
2.结构: 双层膜,有核孔
核膜外膜上附着有核糖体,常与 内质网 相连。
3.功能:①屏障作用,把核内物质与细胞质分开 ②选择透过性,小分子(氨基酸等)进出 细胞核的通道
外膜 内膜
核孔结构模型
核②孔
1.位置: 在核膜上 2.功能: ①实现核质之间频繁的物质交换 和 信息交流。
胚胎细胞
去核
美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核 控制的
核 移
植 重组细胞
卵细胞 2.实验是否严谨?应该如何补充?
精品课件-- Intel系列微处理器

5
2.指令流水线和存储器的分段模式 (1) 指令流水线
由于EU和BIU两个独立的功能部件可以并行工作,改变了以前8位微处理 器执行程序时的串行工作方式,使得取指令操作码和分析、执行操作重叠进 行,从而形成了两级指令流水线结构,提高了微处理器的运行速度。如图。
6
(2)存储器的分段模式 8086/8088引入了“分段”的概念。即把1MB的物理存储空间分成若干个逻
图2-5 80486的流水线工作示意图
15
2.内部寄存器组 80486的寄存器按功能可分为四类:基本寄存器、系统级寄存器、调
试和测试寄存器、浮点寄存器。 (1)基本寄存器
图2-6 基本寄存器
16
(2)系统级寄存器 系统级寄存器包括4个控制寄存器和4个系统地址寄存器。
1)控制寄存器 80486有4个32位的控制寄存器(CR0、CR1、CR2和CR3),它们的作用是保存全局
物理地址=段基址×l6+段内偏移地址
BIU中的4个16位的段寄存器CS、SS、 DS和ES分别存放着4个当前段(代码段,堆 栈段,数据段,附加段)的段基址。
7
2.1.2 80286微处理器 80286是继8086之后推出的一种增强型标准16位微处理器。与8086/8088
相比,它在结构上有很大改进,性能上有明显提高。主要表现在: (1) 内部由执行单元EU(Execution Unit)、总线单元BU(Bus Unit)、
13
2.2.2 80486微处理器的内部结构 1.内部结构
图2-4 80486微处理器的内部结构示意图
14
由图2-4可见,80486微处理器的内部结构主要由8个逻辑单元组成:总 线接口单元、指令预取单元、指令译码单元、指令执行单元、段管理单 元、页管理单元、高速缓冲存储器单元和浮点运算单元。
2.指令流水线和存储器的分段模式 (1) 指令流水线
由于EU和BIU两个独立的功能部件可以并行工作,改变了以前8位微处理 器执行程序时的串行工作方式,使得取指令操作码和分析、执行操作重叠进 行,从而形成了两级指令流水线结构,提高了微处理器的运行速度。如图。
6
(2)存储器的分段模式 8086/8088引入了“分段”的概念。即把1MB的物理存储空间分成若干个逻
图2-5 80486的流水线工作示意图
15
2.内部寄存器组 80486的寄存器按功能可分为四类:基本寄存器、系统级寄存器、调
试和测试寄存器、浮点寄存器。 (1)基本寄存器
图2-6 基本寄存器
16
(2)系统级寄存器 系统级寄存器包括4个控制寄存器和4个系统地址寄存器。
1)控制寄存器 80486有4个32位的控制寄存器(CR0、CR1、CR2和CR3),它们的作用是保存全局
物理地址=段基址×l6+段内偏移地址
BIU中的4个16位的段寄存器CS、SS、 DS和ES分别存放着4个当前段(代码段,堆 栈段,数据段,附加段)的段基址。
7
2.1.2 80286微处理器 80286是继8086之后推出的一种增强型标准16位微处理器。与8086/8088
相比,它在结构上有很大改进,性能上有明显提高。主要表现在: (1) 内部由执行单元EU(Execution Unit)、总线单元BU(Bus Unit)、
13
2.2.2 80486微处理器的内部结构 1.内部结构
图2-4 80486微处理器的内部结构示意图
14
由图2-4可见,80486微处理器的内部结构主要由8个逻辑单元组成:总 线接口单元、指令预取单元、指令译码单元、指令执行单元、段管理单 元、页管理单元、高速缓冲存储器单元和浮点运算单元。
精品课件-ARM Cortex-A9多核嵌入式系统开发-第八章

第8章 DMA控制器
(4) 在DMA传送期间,DMAC发出内存和外设的读/写信号。 (5) 为了决定数据块传输的字节数,在DMAC内部必须有一个 “字节计数器”。在开始时,由软件设置数据块的长度,在 DMA传送过程中,每传送一个字节,字节计数器减1,减为0 时,该次DMA传输结束。 (6) DMA过程结束时,DMAC向CPU发出结束信号(撤消HOLD请 求),将总线控制权交还CPU。
第8章 DMA控制器
DMAC(Direct Memory Access Controller)是一 个自适应、先进的微控制器总线体系的控制器,它由ARM公 司设计并基于PrimeCell技术标准。DMAC提供了一个AXI接口 用来执行DMA传输,以及两个APB接口用来控制这个操作。 DMAC在安全模式下用一个APB接口执行TrustZone技术,其他 操作则在非安全模式下执行。图8.1是DMAC外部接口框图。
首先,送出存储器源的地址和控制信号,将选中内存单元的 数据暂存,然后修改“地址寄存器”和“字节计数器”的值, 接着,送出存储器目标的地址和控制信号,将暂存的数据通 过数据总线写入存储器的目标区域中,最后修改“地址寄存 器”和“字节计数器”的内容,当“字节计数器”的值减少 到零时便结束一次DMA传送。
第8章 DMA控制器
8.2 DMAC工作原理 DMAC内部包括了指令处理模块,使得DMAC本身能 够处理代码以控制DMA传送。这些指令代码存储在系统存储 器中,DMAC通过AXI接口获取这些代码。DMAC的8个通道都是 可配置的,且每个都支持单个并发线程的操作。除此之外, 还有一个管理线程、专门用来初始化DMA通道的线程。DMAC 使用了变长指令集,范围为1~6字节,并为每个通道提供了 单独的PC寄存器。
精品课件-ARM Cortex-A9多核嵌入式系统开发-第五章

Exynos 4412的GPIO
Exynos 4412处理器总览 GPIO接口 GPIO应用实例
第5章 Exynos 4412的GPIO
5.1 Exynos 4412处理器 Exynos 4412是三星公司推出的一款基于CortexA9的RSIC架构的性价比高、功耗低、性能优越的32位处理器。 Exynos 4412的内存系统中有专用DRAM端口和静态存储器端 口。其中的DRAM端口支持DDR2、LPDDR2和DDR3,静态存储器 端口支持FlexOneNAND、NOR Flash和ROM型的外部存储器。
Watchdog Timer Multi Core Timer
Chip ID PPMU
Connectivity 4×SD/SDIO/HS-MMC
USB2.0 OTG USB2.0Host 2×USB2.0HSIC
TSI C2C MIPI-HSI I2C(8ch.) UART(4ch.) 3×SPI MIPI Slimbus 14×8 Key Matrix
第5章 Exynos 4412的GPIO (6) GPJ0(8个),GPJ1(5个):共13个I/O口,用于CAM I/F; (7) GPK0(7个),GPK1(7个),GPK2(7个),GPK3(7个):共28 个I/O口,用于4 × MMC (4-bit MMC)或2 × MMC (8-bit MMC),或GPS debugging I/F; (8) GPL0(7个),GPL1(2个):共9个I/O口,用于GPS I/F; (9) GPL2:共8个I/O口,用于GPS debugging I/F或Key pad I/F; (10) GPM0(8个),GPM1(7个),GPM2(5个),GPM3(8个), GPM4(8个):共36个I/O口,用于CAM I/F或TS I/F、HIS或 Trace I/F; (11) GPX0(8个),GPX1(8个),GPX2(8个),GPX3(8个):共32
Exynos 4412处理器总览 GPIO接口 GPIO应用实例
第5章 Exynos 4412的GPIO
5.1 Exynos 4412处理器 Exynos 4412是三星公司推出的一款基于CortexA9的RSIC架构的性价比高、功耗低、性能优越的32位处理器。 Exynos 4412的内存系统中有专用DRAM端口和静态存储器端 口。其中的DRAM端口支持DDR2、LPDDR2和DDR3,静态存储器 端口支持FlexOneNAND、NOR Flash和ROM型的外部存储器。
Watchdog Timer Multi Core Timer
Chip ID PPMU
Connectivity 4×SD/SDIO/HS-MMC
USB2.0 OTG USB2.0Host 2×USB2.0HSIC
TSI C2C MIPI-HSI I2C(8ch.) UART(4ch.) 3×SPI MIPI Slimbus 14×8 Key Matrix
第5章 Exynos 4412的GPIO (6) GPJ0(8个),GPJ1(5个):共13个I/O口,用于CAM I/F; (7) GPK0(7个),GPK1(7个),GPK2(7个),GPK3(7个):共28 个I/O口,用于4 × MMC (4-bit MMC)或2 × MMC (8-bit MMC),或GPS debugging I/F; (8) GPL0(7个),GPL1(2个):共9个I/O口,用于GPS I/F; (9) GPL2:共8个I/O口,用于GPS debugging I/F或Key pad I/F; (10) GPM0(8个),GPM1(7个),GPM2(5个),GPM3(8个), GPM4(8个):共36个I/O口,用于CAM I/F或TS I/F、HIS或 Trace I/F; (11) GPX0(8个),GPX1(8个),GPX2(8个),GPX3(8个):共32
细胞核的结构与功能课件-高一下学期生物人教版必修一

(2)把去掉核的细胞单独培养,不久也消失,说明 _无__核__的__细__胞质也_不__能__长__期__生___存___。
(3)给去掉核的受精卵的细胞质里移入新核,进行
培养,不仅能正常生活,而且能进行细胞分裂。
这说明 细胞只有保持结构的完整性,才能完成各项生命活动。 。 薛 麻 滦 锋 泼 寇 姆 衍 耻 镶 厂 韭 炒 赤 翘 尿 仲
D.各种物质都可通过核孔自由出入细胞核
例题4、DNA是控制遗传性状的物质,在水稻的叶肉细胞中它
分布
( D)
A 线粒体、内质网
B 细胞核 、核糖体
C 细胞核、细胞质基质
D 细胞核、线粒体、叶绿体
细胞是一个有机的统一整体,下列叙述与这一观点不相符 的是( C ) A.细胞只有保持完整性,才能正常地完成各项生命活动 B.病毒没有细胞结构,病毒的生命活动只有在宿主细胞中 才能完成 C.离开细胞的细胞器如叶绿体和线粒体等也能独立地完成 各项生命活动 D.离开细胞的细胞器如叶绿体和线粒体等不能独立地完成 各项生命活动
核膜
细胞核是遗传信息 库,是细胞代谢和遗 传的控制中心
染色质 核仁 核孔
细胞是生物体结构和功能的基本单位;
细胞也生物体代谢和遗传的基本单位.
细胞的整体性:核质相互依存,缺一不可
例题1、下列不属于细胞核功能的是 A 是遗传信息库 B 细胞物质代谢和能量代谢的主要场所 C 控制细胞代谢活动中心 D 控制生物遗传的中心 例题2、 染色质和染色体的正确关系是
第三节
细胞核—系统的 控制中心
展示目标:
知识目标:识记细胞核的结构和功能。 能力目标:学会进行实验数据分析。 情感目标:认同细胞核是细胞生命系
统的控制中心。
筛管细胞 哺乳动物成熟红细胞
(3)给去掉核的受精卵的细胞质里移入新核,进行
培养,不仅能正常生活,而且能进行细胞分裂。
这说明 细胞只有保持结构的完整性,才能完成各项生命活动。 。 薛 麻 滦 锋 泼 寇 姆 衍 耻 镶 厂 韭 炒 赤 翘 尿 仲
D.各种物质都可通过核孔自由出入细胞核
例题4、DNA是控制遗传性状的物质,在水稻的叶肉细胞中它
分布
( D)
A 线粒体、内质网
B 细胞核 、核糖体
C 细胞核、细胞质基质
D 细胞核、线粒体、叶绿体
细胞是一个有机的统一整体,下列叙述与这一观点不相符 的是( C ) A.细胞只有保持完整性,才能正常地完成各项生命活动 B.病毒没有细胞结构,病毒的生命活动只有在宿主细胞中 才能完成 C.离开细胞的细胞器如叶绿体和线粒体等也能独立地完成 各项生命活动 D.离开细胞的细胞器如叶绿体和线粒体等不能独立地完成 各项生命活动
核膜
细胞核是遗传信息 库,是细胞代谢和遗 传的控制中心
染色质 核仁 核孔
细胞是生物体结构和功能的基本单位;
细胞也生物体代谢和遗传的基本单位.
细胞的整体性:核质相互依存,缺一不可
例题1、下列不属于细胞核功能的是 A 是遗传信息库 B 细胞物质代谢和能量代谢的主要场所 C 控制细胞代谢活动中心 D 控制生物遗传的中心 例题2、 染色质和染色体的正确关系是
第三节
细胞核—系统的 控制中心
展示目标:
知识目标:识记细胞核的结构和功能。 能力目标:学会进行实验数据分析。 情感目标:认同细胞核是细胞生命系
统的控制中心。
筛管细胞 哺乳动物成熟红细胞
操作系统对多核处理器支持方法课件

(2)资源虚拟化:它是被扩展到具体系统资源的虚拟化,它涉及资 源的合并、划分以及简化的模拟等作用。
21
平台虚拟化:模拟
模拟:虚拟机模拟完成的硬件,允许针对完全 不同的CPU的未经修改的操作系统直接运行。
模拟的实现需要广泛的技术,从状态机到全虚 拟平台的动态编译。
这种方法长期以来被用来在新处理器可用之前 对软件进行开发。
平台虚拟化 资源虚拟化
7
多核操作系统中进程的分配与调度
进程的分配将进程分配到合理的物理核上,因为不 同的核在共享性和历史运行情况下都是不同的。
有的物理核能够共享二级cache,而有的却是独立 的。
进程间数据共享->分配给有共享二级cache的核, 提升命中率。
8
多核下操作系统调度的研究热点
基于消息传递的并行计算机,每个节点都是由一台处理器、 本地存储器和I/O外设组成的自治计算机。
绝大多数NORMA都不支持远程存储器的访问; 在DSM(分布式共享内存)中,NORMA就消失了。
M M ... M
P
P
P
... ...
MP MP
消息传递互连网络 (网络,环网,超立方,
立方环等)
PM PM
IPI消息能够用来在系统时或者系统执行的广泛功能单 元中分发中断到不同的处理器核。
16
多核高级可编程中断控制器 APIC
17
outline
并行计算机访存模型 调度与中断 输入输出系统 存储管理与文件系统 虚拟化技术
平台虚拟化 资源虚拟化
18
多核下存储管理相对变化较少,主要改进:
▪ 受底层系统结构影响 ▪ SMP架构->只共享内存 ▪ CMP架构->也会共享二级缓存
21
平台虚拟化:模拟
模拟:虚拟机模拟完成的硬件,允许针对完全 不同的CPU的未经修改的操作系统直接运行。
模拟的实现需要广泛的技术,从状态机到全虚 拟平台的动态编译。
这种方法长期以来被用来在新处理器可用之前 对软件进行开发。
平台虚拟化 资源虚拟化
7
多核操作系统中进程的分配与调度
进程的分配将进程分配到合理的物理核上,因为不 同的核在共享性和历史运行情况下都是不同的。
有的物理核能够共享二级cache,而有的却是独立 的。
进程间数据共享->分配给有共享二级cache的核, 提升命中率。
8
多核下操作系统调度的研究热点
基于消息传递的并行计算机,每个节点都是由一台处理器、 本地存储器和I/O外设组成的自治计算机。
绝大多数NORMA都不支持远程存储器的访问; 在DSM(分布式共享内存)中,NORMA就消失了。
M M ... M
P
P
P
... ...
MP MP
消息传递互连网络 (网络,环网,超立方,
立方环等)
PM PM
IPI消息能够用来在系统时或者系统执行的广泛功能单 元中分发中断到不同的处理器核。
16
多核高级可编程中断控制器 APIC
17
outline
并行计算机访存模型 调度与中断 输入输出系统 存储管理与文件系统 虚拟化技术
平台虚拟化 资源虚拟化
18
多核下存储管理相对变化较少,主要改进:
▪ 受底层系统结构影响 ▪ SMP架构->只共享内存 ▪ CMP架构->也会共享二级缓存
精品课件-ARM Cortex-A9多核嵌入式系统开发-第一章

第1章 嵌入式系统概述
1软件是整个系统
应用软件 应用层
文件系统/图形用户应用程序接口
的控制核心,控制整个系统 的运行,提供人机交互的信
OS层
嵌入式操作系统
硬件设备驱动层 设备驱动程序、HAL、BSP
息等。在嵌入式系统不同的 应用领域和不同的发展阶段, 嵌入式系统软件组成也不完
安全、地震监测网、实时气象信息网、水源和空气污染监 测都涉及大量数据的实时处理分析。 国防与航天
神舟飞船和长征火箭中有很多嵌入式系统,导弹的 制导系统也是一种嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统概述
1.3 嵌入式系统的概念和特点
概念: 按照IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义,
嵌入式系统即“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运 行的装置”(原文为devices used to control,monitor, or assist the operation of equipment,machinery or plants)。这主要是从应用上加以定义的,从中可以看出嵌 入式系统是软件和硬件的综合体,并且涵盖机械等附属装 置。
第1章 嵌入式系统概述
Linux: 遵循GPL协议的开放源码的操作系统,使用时
无需交纳许可费用。内核可任意裁剪,几乎支持所有的 32位、64位CPU;内核中支持的硬件种类繁多,几乎可以 从网络上找到所有硬件驱动程序;支持几乎所有的网络 协议;有大量的应用程序可用,从编译工具、调试工具 到GUI程序。其缺点在于实时性,虽然2.6版本的Linux在 实时性方面有较大改进,但是仍无法称为实时操作系统。
图1.2 嵌入式系统软件子系统 全相同,但基本上可以分为
组成框图
应用层、操作系统(OS)层和
cpu课件 ppt

CPU课件
目录
• CPU基础知识 • CPU发展历程 • CPU性能指标 • CPU的种类与选择 • CPU的安装与维护 • CPU在计算机系统中的地位和作用
01
CATALOGUE
CPU基础知识
CPU的定义与功能
总结词
CPU是计算机的核心部件,负责执行程序中的指令,处理数据和控制计算机各 部分协调工作。
ARM指令集
适用于移动设备和嵌入式系统,具有 低功耗和高效能的特点。
如何选择合适的CPU
01
02
03
04
根据用途选择
根据使用需求选择不同类型的 CPU,如办公、娱乐、游戏
、设计等。
考虑性能与价格
在预算范围内选择性能最佳的 CPU,避免过度投资或性能
不足。
考虑升级与扩展性
选择具有良好升级潜力和扩展 性的CPU,以满足未来需求
详细描述
CPU,全称为中央处理器,是计算机中最重要的核心部件,负责执行程序中的 指令,处理数据和控制计算机各部分协调工作。它是计算机的"大脑",负责解 析和执行指令,处理数据,控制输入输出设备等操作。
CPU的组成结构
总结词
CPU由运算器、控制器、寄存器等组成,各部分协同工作完成指令的执行。
详细描述
制程工艺
要点一
总结词
制程工艺是指制造CPU的半导体技术工艺,它决定了CPU 的集成度和功耗。
要点二
详细描述
制程工艺是制造CPU的关键技术之一,它决定了CPU的集 成度和功耗。制程工艺越先进,意味着半导体技术越成熟 ,能够将更多的晶体管集成到更小的面积上,从而提高 CPU的性能。同时,制程工艺越先进,CPU的功耗也会相 应降低,提高能源利用效率。
目录
• CPU基础知识 • CPU发展历程 • CPU性能指标 • CPU的种类与选择 • CPU的安装与维护 • CPU在计算机系统中的地位和作用
01
CATALOGUE
CPU基础知识
CPU的定义与功能
总结词
CPU是计算机的核心部件,负责执行程序中的指令,处理数据和控制计算机各 部分协调工作。
ARM指令集
适用于移动设备和嵌入式系统,具有 低功耗和高效能的特点。
如何选择合适的CPU
01
02
03
04
根据用途选择
根据使用需求选择不同类型的 CPU,如办公、娱乐、游戏
、设计等。
考虑性能与价格
在预算范围内选择性能最佳的 CPU,避免过度投资或性能
不足。
考虑升级与扩展性
选择具有良好升级潜力和扩展 性的CPU,以满足未来需求
详细描述
CPU,全称为中央处理器,是计算机中最重要的核心部件,负责执行程序中的 指令,处理数据和控制计算机各部分协调工作。它是计算机的"大脑",负责解 析和执行指令,处理数据,控制输入输出设备等操作。
CPU的组成结构
总结词
CPU由运算器、控制器、寄存器等组成,各部分协同工作完成指令的执行。
详细描述
制程工艺
要点一
总结词
制程工艺是指制造CPU的半导体技术工艺,它决定了CPU 的集成度和功耗。
要点二
详细描述
制程工艺是制造CPU的关键技术之一,它决定了CPU的集 成度和功耗。制程工艺越先进,意味着半导体技术越成熟 ,能够将更多的晶体管集成到更小的面积上,从而提高 CPU的性能。同时,制程工艺越先进,CPU的功耗也会相 应降低,提高能源利用效率。
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Dynamic Scheduling
Dynamic scheduling provides a means for independent instructions to circumvent previous stalled instructions and, therefore, execute outof-order. Out-of-order execution allows useful work to be overlapped with the load-use stalls
Dynamic Scheduling
The key mechanism for out-of-order execution is a pool of instruction buffers that decouples the instruction fetch/decode stages from later execution stages These instruction buffers, collectively called the scheduling window or instruction window, provide a staging area in which instructions wait for their source operands to become available.
Multi-Core
第二节 共享存储器多处理机系统
多核处理器系统
系统中包含一个多核的处理器芯片 每个处理器核能够独立运行程序
单核多处理器系统
多个单核的处理器构成的系统 处理器之间的通信延迟时间较长
多核多处理器系统
多个多核处理器构成的并行系统 两个并行处理的层次
多处理机系统的结构分类
按程序特征
MIMD SPMD
Dynamic Scheduling
The benefit of dynamic scheduling is evident by comparing in-order and outof-order execution in the presence of a cache miss, as shown in Figures
Deeper Pipelining
Deeper Pipelining
However, in practice, doubling pipeline depth does not double performance because there are relatively more stall cycles that need to be tolerated. A larger instruction window is needed to hide lengthier stalls due to data hazards (for example, data cache misses take more cycles to resolve since memory access time in nanoseconds is unchanged). A more accurate branch predictor is needed because the branch misprediction penalty is larger (more stages between IF and EX).
MutliMutli-core Memory Hierarchy
多核处理器的分类
CU
EU
CU
EU Cache
CU
Cache
单核单线程处理器
单核多线程处理器
CU
EU
CU
EU
CU
EU Cache
CU
CU
EU Cache
CU
Cache
Cache
多核处理器
多核多线程处理器
CU: CPU state + Interrupt logic
Dynamic Scheduling
Dynamic scheduling adds another stage to the pipeline between decode (ID) and execute (EX), here called IS for instruction schedule.
early forms of hardware multithreading
instructions are fetched from a different thread each cycle
Simultaneous multithreading
Simultaneous multithreading (SMT) is even more flexible: a single pipeline stage may mix instructions from multiple threads during the same cycle
多核处理机
CU
EU
CU
EU
CU
EU
CU
EU
Cache
共享存储器
单核多处理机系统
CU
EU
CU
EULeabharlann CUEUCache
Cache
Cache
互连网络
共享存储器
多核多处理机系统
CU EU CU EU CU EU CU EU CU EU CU EU CU EU CU EU CU EU Cache CU EU CU EU CU EU CU EU Cache CU EU CU EU CU EU Cache Cache
superscalar processing
An alternative to deeper pipelining is to fetch, issue, and execute multiple instructions in parallel each cycle, exceeding the scalar bottleneck explicitly. This approach is called, appropriately, superscalar processing. A dual-issue superscalar processor doubles the peak execution rate with respect to the original scalar pipeline
superscalar processing
Hardware multithreading
Hardware multithreading is a means for improving pipeline utilization when bottlenecks prevent further speedup of single-threaded programs. It enables the simultaneous execution of multiple independent programs on the same pipeline. Independent programs are an abundant source of instruction-level parallelism, since there are no dependences between instructions from different threads. Hardware multithreading improves pipeline utilization by converting thread-level parallelism to instruction-level parallelism
互连网络
共享存储器
Deeper Pipelining
One way to improve performance further is to deepen the scalar pipeline. a pipeline twice as deep as the original pipeline is capable of twice the peak execution rate. Once the deep pipeline is filled, two new instructions are completed every original cycle.
多核处理器
Evolvement of computer architecture
scalar seque nce I/E overlap Multi fun Pseudo-vector m-m SIMD Ledgend processor Multiprocessing array Multicomputer Preexe Fun parallel Pipe line Obvious vector r-r MIMD multiprocesin g
代替SIMD
CPU CPU
… CPU
按处理机特征
同构homogenius 异构heterogenius
互连网络 M M … M
核
独立的指令执行和控制单元
独立的功能部件 独立的控制器
完整的指令流水线
多核处理器分类
单核多线程处理器
单核CPU构成
多核处理器
多核芯片构成
多核多线程处理器
每个核都是多线程的