多核心处理器技术大变革！MIT在处理器内嵌入迷你网路

飞扬紫百合

随着处理器的运算能力不断提升，各种多核心处理器（Multi-core processor）晶片也被广泛的获得应用，像是在许多高阶笔电、手机或平板等行动装置，目前皆采用四核心处理器，可以加快程式执行速度，并提供多工能力，主流的伺服器处理也上看15核心。

本周一（6/23）在国际计算机架构大会（International Symposium on Computer Architecture，ISCA）上，MIT麻省理工研究人员则公开最新开发的36核心处理器技术，在处理器内部增加了资料路由机制，以大幅改善多核心处理器的执行效能。

一般处理器核心与核心之间，主要是透过单一资料汇流排（bus）来进行沟通，而当有两个核心正在互相沟通时，就会占用资料汇流排，导致其他核心就必须延迟等，直到这两个核心沟通完后才可接着使用，但是随着核心数量越多时，等待问题也就越明显，因此往往也就容易造成多核处理器执行效能不彰。

麻省理工研究团队找了新方法来改善这个延迟问题，该校电气工程和计算机科学教授Li-Shiuan Peh表示，研究小组透过在多核心处理器加入一个具迷你路由功能的晶片网路机制（network-on-chip），可将核心与核心之间的沟通改透过路由来进行，资料封包可重新选择传递路径，避开忙碌的核心来传递资料，来减少其他核心执行任务所需要的等待周期时间。

研究小组成员Bhavya Daya指出，这个晶片网路机制，可以在核心与核心之间形成一个影子网路（shadow network） ，透过影子网路能让不同的核心间进行沟通，提升核心的使用率。而随着核心数量越多，可供连结路径也更多，能让资料传送变得更加有序，同时获得更好的快取 资料一致性。

此外，36核心处理器晶片内的影子网路，也采用分层优先权等级，举例来说，在一间隔时间，核心1与核心10同时皆发出请求时，核心1则拥有较高的优先权，此时，尽管处理器的路由可能先收到核心10发出请求，但仍然会等核心1的资料封包通过后才会执行核心10的请求，不过每隔一段时间晶片内的核心优先 等级就会被重新洗牌标注不同优先权，确保能作为长久使用。

另外根据研究人员的测试结果也发现，在进行模拟36核心以及64核心时，采用此晶片网路技术的处理器比起没采用的处理器，效能分别提升了将近24.1%与12.9%。

不过Bhavya Daya也指出，目前这种高效能36核心处理器还在原型测试阶段，接下来该研究小组将会进行调整并改使用在Linux系统中进行测试。未来，MIT也有意计划将此晶片技术的开放原始码分享出来，让更多人共同参与开发。