多核CPU的运行模式详解

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1.多核处理器的发展

最初，商业化处理器都致力于单核处理器的发展，其性能已经发挥到极致，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性能改善，但CPU性能需求大于CPU发展速度。

尽管通过增加流水线可以提高CPU的频率，但是由于缓存的增加与漏电流控制不力的因素，导致功率大幅增加，性能反而不如之前低频率的CPU。由于CPU的功率增加，导致CPU的散热问题也就更加严重，风冷已经不能解决问题了。

那么，此使新的技术就出现了：多核处理器。早在1996年就有第一款多核CPU原型Hydra。2001年IBM推出第一个商用多核处理器POWER4，2005年Intal和AMD多核处理器大规模应用。

多核处理器越来越流行，在服务器、桌面、上网本、平板、手机还是医疗设备、国防、航天等方面都得到了广泛的应用。

2.多核处理器的分类

2.1 从架构上区分

同构多核架构：系统中的处理器在架构上是相同的
异构多核架构：系统中的处理器在架构上是不同的

同构多核架构在硬件与软件设计上比较简单，通用性高。

异构多核处理器有：TI的达芬奇平台DM6000系列（ARM9+DSP）、Xilinx的Zynq7000系列（双核Cortex-A9+FPGA）、Cell处理器（1个64位POWERPC+8个32位协处理器）等等。

同构多核处理器有：Exynos4412，freescale i.mx6 dual和quad系列、TI的OMAP4460等，Intel的Core Duo、Core2 Duo等。

2.2 从运行模式上区分

在软件上区分的话，多核处理器有三种运行模式：

AMP（非对称多处理）
SMP（对称多处理）
BMP（受约束多处理）

AMP

AMP是指，多个核相对独立的运行不同的任务，每个核之间相互隔离，可以运行不同的操作系统或裸机程序。

AMP的运行模式基本不会存在开销问题，尤其是在运行裸机程序时，甚至没有开销，这种模式比较适合实时性高的应用。但是两个核心之间的通信与资源共享需要有一套优秀的处理机制。

虽然多个核心可以运行不同的系统，但是需要有一个主要的核心，需要使用该核心来控制整个系统以及其他的核心。例如：一个核心运行运行实时性较高的任务，另一个核心运行UI界面。

SMP

SMP是指多个核心运行一个操作系统，该操作系统同等的管理多个内核，这种运行模式就是简单提高运行性能。目前支持该运行模式的操作系统有：Linux，Windows，Vxworks。

目前，我们的PC机使用的就是这种运行模式，一般适用于功能复杂，对实时性要求不高的系统。

BMP

BMP运行模式与 SMP类似，同样也是一个OS管理所有的核心，但开发者可以指定将某个任务仅在某个指定内核上执行。

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