• אודות
  • כנסים ואירועים
  • צור קשר
  • הצטרפות לניוזלטר
  • TapeOut Magazine
  • ChipEx
  • סיליקון קלאב
  • Jobs
מבית
EN
Tech News, Magazine & Review WordPress Theme 2017
  • עיקר החדשות
    שבב Jericho3-AI של ברודקום. צילום יחצ

    ברודקום ביטלה את המפעל בספרד – תמרור אזהרה לאירופה בשאיפתה לעצמאות שבבים

    מנכ"ל אנבידיה ג'נסן הואנג בכנס קומפיוטקס טאיוואן, 2023. צילום יחצ

    מנכ"ל אנבידיה מבקש רישיון לחדש את מכירת שבבי H20 לסין ומודיע על GPU חדש שתואם לרגולציות

    לוגו איגוד חברות השבבים -SIA

    הדוח השנתי של SIA: התאוששות הענף וחשש מהמכסים

    קיימות בתעשיית הטכנולוגיה. אילוסטרציה: depositphotos.com

    דו"ח חדש: ייצור שבבים ומרכזי נתונים חייבים לעבור לקיימות – לפני שהרגולציה תכפה זאת

    מיזוג MIPS לתוך גלובל פאונדריז. צילום יחצ גלובל פאונדריז.

    GlobalFoundries רוכשת את MIPS: מהפך בתעשיית שבבי ה־RISC

    שגשוג הכלכלה הבריטית תלוי בתעשיית השבבים. אילוסטרציה: depositphotos.com

    שבבים כדרכון לגוש הG7: טכנולוגיית השבבים כבסיס לכוח גיאופוליטי בבריטניה

    Trending Tags

    • בישראל
      השקעות בהייטק הישראלי. נשארו למרבה המזל יציבות גם בזמן המלחמה. אילוסטרציה: depositphotos.com

      דוח חצי שנתי של סטארט־אפ ניישן: גידול חד בהשקעות הון סיכון וחזרה לעסקאות ענק

      מצלמת עומק של Realsense. צילום יחצ - אינטל

      RealSense נפרדת מאינטל והופכת לחברה עצמאית: נדב אורבך יכהן כמנכ"ל

      מערכת להחזרת שבבים שיוצרו על הירח לכדור הארץ. איור: אינטואיטיב מאשינס

      דרור בין: "הרחבת אנבידיה בצפון – הבעת אמון עמוקה בהייטק הישראלי"

      פרופ' אמנון שעשוע בהרצאה בכנס CES 2023. צילום: אבי בליזובסקי

      אינטל מוכרת מניות של מובילאיי בהיקף של 900 מיליון דולר תרד מ-88% ל-80% בעלות

      הלוויין דרור 1. איור: התעשייה האווירית

      שיגור מוצלח ללוויין הישראלי "דרור 1": צעד אסטרטגי לחיזוק ריבונות התקשורת של ישראל

      מנכ"ל אנבידיה ג'נסן הואנג "נכנס" לתוך המטהוורס. צילום יחצ

      אנבידיה חצתה את רף ה-4 טריליון דולר ובונה את עתיד ה-AI מישראל

      Trending Tags

      • מדורים
        • אוטומוטיב
        • בינה מלאכותית (AI/ML)
        • בטחון, תעופה וחלל
        • ‫טכנולוגיות ירוקות‬
        • ‫יצור (‪(FABs‬‬
        • ‫צב"ד‬
        • ‫שבבים‬
        • ‫רכיבים‬ (IOT)
        • ‫תוכנות משובצות‬
        • ‫תכנון אלק' (‪(EDA‬‬
        • תקשורת מהירה
        • ‫‪FPGA‬‬
        • ‫ ‪וזכרונות IPs‬‬
      • מאמרים ומחקרים
      • צ'יפסים
      • Chiportal Index
        • Search By Category
        • Search By ABC
      No Result
      View All Result
      Chiportal
      • עיקר החדשות
        שבב Jericho3-AI של ברודקום. צילום יחצ

        ברודקום ביטלה את המפעל בספרד – תמרור אזהרה לאירופה בשאיפתה לעצמאות שבבים

        מנכ"ל אנבידיה ג'נסן הואנג בכנס קומפיוטקס טאיוואן, 2023. צילום יחצ

        מנכ"ל אנבידיה מבקש רישיון לחדש את מכירת שבבי H20 לסין ומודיע על GPU חדש שתואם לרגולציות

        לוגו איגוד חברות השבבים -SIA

        הדוח השנתי של SIA: התאוששות הענף וחשש מהמכסים

        קיימות בתעשיית הטכנולוגיה. אילוסטרציה: depositphotos.com

        דו"ח חדש: ייצור שבבים ומרכזי נתונים חייבים לעבור לקיימות – לפני שהרגולציה תכפה זאת

        מיזוג MIPS לתוך גלובל פאונדריז. צילום יחצ גלובל פאונדריז.

        GlobalFoundries רוכשת את MIPS: מהפך בתעשיית שבבי ה־RISC

        שגשוג הכלכלה הבריטית תלוי בתעשיית השבבים. אילוסטרציה: depositphotos.com

        שבבים כדרכון לגוש הG7: טכנולוגיית השבבים כבסיס לכוח גיאופוליטי בבריטניה

        Trending Tags

        • בישראל
          השקעות בהייטק הישראלי. נשארו למרבה המזל יציבות גם בזמן המלחמה. אילוסטרציה: depositphotos.com

          דוח חצי שנתי של סטארט־אפ ניישן: גידול חד בהשקעות הון סיכון וחזרה לעסקאות ענק

          מצלמת עומק של Realsense. צילום יחצ - אינטל

          RealSense נפרדת מאינטל והופכת לחברה עצמאית: נדב אורבך יכהן כמנכ"ל

          מערכת להחזרת שבבים שיוצרו על הירח לכדור הארץ. איור: אינטואיטיב מאשינס

          דרור בין: "הרחבת אנבידיה בצפון – הבעת אמון עמוקה בהייטק הישראלי"

          פרופ' אמנון שעשוע בהרצאה בכנס CES 2023. צילום: אבי בליזובסקי

          אינטל מוכרת מניות של מובילאיי בהיקף של 900 מיליון דולר תרד מ-88% ל-80% בעלות

          הלוויין דרור 1. איור: התעשייה האווירית

          שיגור מוצלח ללוויין הישראלי "דרור 1": צעד אסטרטגי לחיזוק ריבונות התקשורת של ישראל

          מנכ"ל אנבידיה ג'נסן הואנג "נכנס" לתוך המטהוורס. צילום יחצ

          אנבידיה חצתה את רף ה-4 טריליון דולר ובונה את עתיד ה-AI מישראל

          Trending Tags

          • מדורים
            • אוטומוטיב
            • בינה מלאכותית (AI/ML)
            • בטחון, תעופה וחלל
            • ‫טכנולוגיות ירוקות‬
            • ‫יצור (‪(FABs‬‬
            • ‫צב"ד‬
            • ‫שבבים‬
            • ‫רכיבים‬ (IOT)
            • ‫תוכנות משובצות‬
            • ‫תכנון אלק' (‪(EDA‬‬
            • תקשורת מהירה
            • ‫‪FPGA‬‬
            • ‫ ‪וזכרונות IPs‬‬
          • מאמרים ומחקרים
          • צ'יפסים
          • Chiportal Index
            • Search By Category
            • Search By ABC
          No Result
          View All Result
          Chiportal
          No Result
          View All Result

          בית דפי האתר ושונות מוצרים חדשים האתגרים והפתרונות בתוכנות לעיבוד מרובה ליבות

          האתגרים והפתרונות בתוכנות לעיבוד מרובה ליבות

          מאת רוברטו מיג'אט, ארכיטקט פתרונות תוכנה, ARM
          18 דצמבר 2009
          in מוצרים חדשים
          Conexant_arm
          Share on FacebookShare on TwitterLinkedinWhastsapp

          מה שאך לפני שנים ספורות נראה כתשובה חדשנית, אם לא התשובה היחידה, למגבלות הטווח הארוך של חוק מור, כבר הפך זה מכבר לסטנדרט בתכנון של פתרונות עיבוד התובעים רמות גבוהות של ביצועים ושל גמישות

          .

          מעבד רב ליבתי של חברת ARM המשמש בעיקר בנתבי תקשורת. מתוך ויקיפדיה

          היום כולם כבר יודעים שהעיבוד מרובה הליבות הולך ותופס מקום מרכזי הן בתחום של מעבדי יישומים לכל מטרה והן בתחום המערכות המשובצות. מה שאך לפני שנים ספורות נראה כתשובה חדשנית, אם לא התשובה היחידה, למגבלות הטווח הארוך של חוק מור, כבר הפך זה מכבר לסטנדרט בתכנון של פתרונות עיבוד התובעים רמות גבוהות של ביצועים ושל גמישות.
          מערכת עם כמה ליבות עיבוד יכולה, מעצם טבעה, לספק רמה גבוהה יותר של ביצועים תודות לשכפול של יחידות העיבוד: מערכת כזו מאפשרת לנו לבצע כמה משימות בו-זמנית, במקביל.

          ניתן לצמצם מאוד את צריכת האנרגיה באמצעות שימוש בפתרון מרובה ליבות, במתח נמוך יותר ובתדר נמוך יותר, המספק תפוקת ביצועים שוות ערך לזו של פתרון במתח ובתדר גבוהים יותר שיש לו מעבד אחד בלבד. בנוסף, ניתן להפעיל כל ליבה באופן נפרד ודינמי כדי להקטין עוד יותר את צריכת ההספק.

          מודלים להפשטה של תוכנות לעיבוד מרובה ליבות

          התוכנה היא המפתח המאפשר עיבוד מרובה ליבות. ניתן לאשר הפשטות שונות לגבי האופן שבו נראית מערכת הומוגנית (קבוצה של יחידות עיבוד שוות ערך מבחינה לוגית החולקות זיכרון משותף) ומרובת ליבות מנקודת מבטו של המתכנת.

          ה-SMP (עיבוד מקבילי סימטרי) מציע ארכיטקטורת תוכנה לביזור עומסים שבה תפקידה של כל יחידת עיבוד נקבע באופן דינמי. בפתרון כזה, סביבת ההפעלה המודעת ל-SMP תבצע הפשטה של החומרה הבסיסית משכבת היישום ותדאג לניהול יעיל של משימות התזמון בכל הליבות הזמינות והמשאבים המשותפים הבסיסיים, וכל זאת תוך שקיפות מלאה. מאמר זה יבדוק איך ניתן לאפשר תוכנה על מערכת SMP.   

          ה-AMP (עיבוד מקבילי אסימטרי) מציע ארכיטקטורת תוכנה לביזור פונקציות, שבה לכל ליבה יש תפקיד קבוע ומוגדר מראש. בפרשנות הצרה יותר של הארכיטקטורה, מודל זה חוזה את הפריסה של סביבות הפעלה נפרדות ובלתי תלויות על ליבות בלתי תלויות. במקרים מסוימים מתייחסים אל מערכת כאל AMP כאשר הסימטריה הלוגית "מפורקת" ומייחסים תפקידים ספציפיים לליבות ספציפיים, לדוגמה, באמצעות הפניית כל הפסיקות לליבה אחת.
          בנוסף, ניתן לשלב ארכיטקטורות תוכנה מסוג AMP ו-SMP במודל היברידי אסימטרי. כל מעבדי ה-MPCore מבית ARM תומכים בכל שילוב שהוא של ארכיטקטורות תוכנה אלה (AMP, SMP והיברידי).

          כיצד נאפשר ריבוי מעבדים באופן מפורש

          לעתים לא מספיק להטיל את כל האחריות למקביליות רק על כתפיה של מערכת ההפעלה. לדוגמה, יישום יחיד עשוי להצריך יותר עצמת עיבוד ממה שיחידת עיבוד אחת באשכול SMP מסוגלת לספק. על המתכנת לפרק יישום קיים ליחידות תזמון קטנות יותר ובכך לאפשר למערכת ההפעלה לפרוס את היישום המקורי על כל הליבות הזמינות.

          בהתאם למאפייני היישום, ניתן להשתמש בכמה שיטות שונות:

          • פירוק נתונים: בגישה זו יוצרים תת-חלוקה של פעולות עיבוד נתונים גדולות לכמה תהליכים שונים המסוגלים לספק ביצועים במקביל, על פיסות קטנות יותר של נתונים.
          • פירוק משימות: בגישה זו מפרידים אזורים בלתי תלויים של קוד שניתן לבצעם בו-זמנית
          • פירוק של בלוקים פונקציונאליים: אלגוריתמים מסוימים לא חושפים באופן מיידי מאפיינים המתאימים לשימוש בפירוק משימה או נתונים. במקרים כאלה צריך לנתח את הרכיבים של האלגוריתם עצמו תוך ניסיון לבודד את הבלוקים הפונקציונאליים – אזורי ביצוע בלתי תלויים עם כמות מסוימת של פלט וכמות מסוימת של קלט – שעשויים להתאים לעבודה מקבילית. מודל פירוק זה מנצל את העובדה שבין בלוקים פונקציונאליים יש בדרך כלל יחסים של תלות טורית, אבל הם בלתי תלויים באופן זמני.

          השימוש בספריות threading

          מערכת ההפעלה הנבחרת חייבת לספק תמיכה בריבוי תהליכים (multithreading), וקריאות המערכת הרלוונטיות ברמה נמוכה חייבות להיות מופשטות בתצוגה ברמת היישום באמצעות API של ספריית threading שבו יכול המתכנת להשתמש. הסטנדרט בתעשייה בתחום זה הם ה- POSIX Threads. התהליכים הללו מגדירים יותר מ-60 קריאות API לצורך יצירה ומניפולציה של תהליכים (threads). API חלופי מוכר הוא ה-OpenMP.

          ניהול משאבים משותפים

          כאשר ישנן כמה ישויות ביצוע (יישומים או תהליכים) המתקיימות זו לצד זו במערכת, חייבים לוודא שישנם משאבים משותפים המאפשרים גישה בו-זמנית. לחלופין, אפשר ליצור מצב שבו הגישה למשאבים המשותפים איננה טורית. 

          המנגנון המשמש בדרך כלל להגנה על משאבים משותפים מוכר כ"מניעה הדדית" (mutual exclusion). קטע הקוד שאותו מסוגלת לבצע יחידת עיבוד אחת בזמן נתון מוכר כ"קטע קריטי" (critical section). מצב שבו יש הפרה של מניעה הדדית על-ידי שתי משימות בו-זמניות מוכר כ"מרוץ תהליכים" (race condition).

          כשמדובר במערכת מסורתית בעלת מעבד אחד ניתן להשיג מניעה הדדית באמצעות נטרול של פסיקות בתוך הקטעים הקריטיים. במערכת מרובת ליבות, לעומת זאת, מנגנון זה לא יעבוד כיוון שהקוד עשוי להתבצע על יחידות עיבוד אחרות. תחת זאת ניתן להשתמש בתפיסה של "מנעולי spinlock": בתוך לולאה הדוקה משתמשים בפעולת test-and-set בלתי ניתנת לחלוקה של דגל משותף כדי להמתין עד שמעבד (או תהליכון) אחר מפנה את הדגל. באופן כללי היישום (המשתנה התלוי הארכיטקטוני) של מנגנון הנעילה עובר הפשטה על-ידי מערכת ההפעלה. המתכנת הוא האחראי לוודא שנעשה שימוש נכון ויעיל במנגנון הנעילה. חשוב מאוד להימנע ממצבים כמו "מבוי סתום" (deadlock – שני תהליכונים או יותר שכל אחד מהם ממתין שהאחר ישחרר משאב כלשהו) או livelock (מצב שבו כמה תהליכים ממשיכים לרוץ – מבלי להיחסם לגמרי כמו במבוי הסתום – אבל המערכת באופן כללי איננה מסוגלת להתקדם בגלל תבניות חוזרות של מלחמה לא פרודוקטיבית על משאבים). ניתן להימנע ממצבים של deadlock ושל livelock אם מתכננים את התוכנה בצורה קפדנית או לחלופין אם משתמשים במנגנונים ללא נעילות.

          ולבסוף, פונקציות (לרבות טיפול בפסיקות) שיכולות לשמש כמה תהליכונים בו-זמנית חייבות להיות מוגנות כ-thread-free ו-re-entrant.

          מסקנות

          מעבדים מרובי ליבות כדוגמת ה- ARM11 MPCoreוה- Cortex-A9 MPCore מספקים פתרונות חוסכי אנרגיה וגמישים המסייעים להגדיל באופן דרמטי את עצמת העיבוד. תלוי ביישום היעד, ניתן לכוונן את המערכת באופן ידני באמצעות הקצאה של תפקידים ספציפיים לכל ליבה (מודל AMP), או לחלופין להשתמש באשכול שלם כחוות עיבוד מדרגית שקופה (מודל SMP).

          כאשר משתמשים במערכת הפעלה מסוג SMP ניתן ליצור איזון עומסים של היישומים והפסיקות בכל המשאבים הזמינים. כדי למצות את היתרונות של עצמת העיבוד הנוספת וכדי לנצל את הטכנולוגיות חוסכות האנרגיה, כדוגמת Adaptive Shutdown (כיבוי אדפטיבי) ו-DVFS, ייתכן שיהיה צורך לתכנן או לתכנן מחדש אלגוריתמים בתוכנה באמצעות חשיפה מכוונת ומפורשת של המקביליות. אפשר לעשות זאת באמצעות מתודולוגיות פירוק שכיחות (פירוק נתונים, משימות ובלוקים פונקציונליים) הנתמכות על-ידי ספריות threading סטנדרטיות בתעשייה (PThreads ו-OpenMP).

          מעבדי ה-MPCore של ARM תוכננו מא' עד ת' כדי לאפשר שיפור ביצועים מדרגי תוך צמצום צריכת ההספק והקניית היתרונות שמספק התכנון מרובה הליבות.

          באותו הנושא באתר chiportal:

          • ג'יימס ריינדרס, אוונגליסט התוכנה הראשי של אינטל:האתגר היום הוא לפתח יכולות עיבוד מקבילי לטיפול בנתונים
          {loadposition content-related}
          תגיות עיבוד מרובה ליבות
          רוברטו מיג'אט, ארכיטקט פתרונות תוכנה, ARM

          רוברטו מיג'אט, ארכיטקט פתרונות תוכנה, ARM

          נוספים מאמרים

          PCB

          כיצד ניתן למנוע שגיאות תכנון סכימטיות באמצעות האימות האוטומטי של סימנס

          מוצרים חדשים

          Mentor Graphics Announces Broad Embedded Product Portfolio Coverage for Xilinx Zyng UltraScale+MPSoC Platform

          מוצרים חדשים

          Samsung DFM and Mentor Calibre Pattern Matchin

          HA1000-0085910
          מוצרים חדשים

          Advantest Launches New Die-Level Handling System Enabling KGD Test Strategy Required for Memory, Large High-Power, and Advanced 2.5D and 3D Semiconductors

          הפוסט הבא
          chip000001

          Cavium Networks מכריזה על תחזיות חיוביות לרבעון הרביעי של 2009

          כתיבת תגובה לבטל

          האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

          • הידיעות הנקראות ביותר
          • מאמרים פופולאריים

          הידיעות הנקראות ביותר

          • GlobalFoundries רוכשת את MIPS: מהפך בתעשיית שבבי ה־RISC
          • אינטל מוכרת מניות של מובילאיי בהיקף של 900 מיליון…
          • שבבים כדרכון לגוש הG7: טכנולוגיית השבבים כבסיס לכוח…
          • דרור בין: "הרחבת אנבידיה בצפון – הבעת אמון…
          • הדוח השנתי של SIA: התאוששות הענף וחשש מהמכסים

          מאמרים פופולאריים

          • היתרון הישראלי בסכסוך האיראני – לוחמה מדויקת…
          • ענבר דג – דג נדיר בתעשיית השבבים
          • מסטארטאפ ניישן לסמיקונדקטור ניישן: כיצד הפכה ישראל…
          • מקרה קלרנה : האם הרומן עם הבינה מלאכותית הסתיים בבגידה?
          • אתגרי תכנון שבבים ב – 1.8 ננומטר

          השותפים שלנו

          לוגו TSMC
          לוגו TSMC

          לחצו למשרות פנויות בהייטק

          כנסים ואירועים

          כנסים ואירועים

          כנס ChipEx2025 יערך ב-13-14 במאי, 2025. הכנס מיועד לכל העוסקים בתעשיית הסמיקונדקטור  כולל מהנדסים, מומחים מקצועיים ובכירים.

          לחץ לפרטים

          הרשמה לניוזלטר של ChiPortal

          הצטרפו לרשימת הדיוור שלנו


            • פרסם אצלנו
            • עיקר החדשות
            • הצטרפות לניוזלטר
            • בישראל
            • צור קשר
            • צ'יפסים
            • Chiportal Index
            • TapeOut Magazine
            • אודות
            • מאמרים ומחקרים
            • תנאי שימוש
            • כנסים
            • אוטומוטיב
            • בינה מלאכותית
            • בטחון, תעופה וחלל
            • ‫טכנולוגיות ירוקות‬
            • ‫יצור (‪(FABs‬‬
            • ‫צב"ד‬
            • ‫רכיבים‬ (IOT)
            • ‫שבבים‬
            • ‫תוכנות משובצות‬
            • ‫תכנון אלק' (‪(EDA‬‬
            • ‫‪FPGA‬‬
            • ‫ ‪וזכרונות IPs‬‬

            השותפים שלנו

            כל הזכויות שמורות Chiportal (c) 2010 תנאי שימוש ומדיניות פרטיות

            דרונט דיגיטל - בניית אתרים, בניית אתרי וורדפרס, בניית אתרי סחר, חנות אינטרנטית, פיתוח אתרים

            No Result
            View All Result
            • עיקר החדשות
            • בישראל
            • מדורים
              • אוטומוטיב
              • בינה מלאכותית (AI/ML)
              • בטחון, תעופה וחלל
              • ‫טכנולוגיות ירוקות‬
              • ‫יצור (‪(FABs‬‬
              • ‫צב"ד‬
              • ‫שבבים‬
              • ‫רכיבים‬ (IoT)
              • ‫תוכנות משובצות‬
              • ‫תכנון אלק' (‪(EDA‬‬
              • ‫‪FPGA‬‬
              • ‫ ‪וזכרונות IPs‬‬
              • תקשורת מהירה
            • מאמרים ומחקרים
            • צ'יפסים
            • כנסים
            • Chiportal Index
              • אינדקס חברות – קטגוריות
              • אינדקס חברות A-Z
            • אודות
            • הצטרפות לניוזלטר
            • TapeOut Magazine
            • צור קשר
            • ChipEx
            • סיליקון קלאב

            כל הזכויות שמורות Chiportal (c) 2010 תנאי שימוש ומדיניות פרטיות

            דרונט דיגיטל - בניית אתרים, בניית אתרי וורדפרס, בניית אתרי סחר, חנות אינטרנטית, פיתוח אתרים

            דילוג לתוכן
            פתח סרגל נגישות כלי נגישות

            כלי נגישות

            • הגדל טקסטהגדל טקסט
            • הקטן טקסטהקטן טקסט
            • גווני אפורגווני אפור
            • ניגודיות גבוההניגודיות גבוהה
            • ניגודיות הפוכהניגודיות הפוכה
            • רקע בהיררקע בהיר
            • הדגשת קישוריםהדגשת קישורים
            • פונט קריאפונט קריא
            • איפוס איפוס