GE IC693APU305處理器模塊
出自于DEC的Alpha 21164，采用Alpha架構(gòu)，具有 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其產(chǎn)品有單核Sw-1、雙核Sw-2、四核Sw-410、十六核SW-1600/SW-1610等。神威藍(lán)光超計(jì)算機(jī)使用了8704片SW1600，搭載神威睿思操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件全部國產(chǎn)化。
GE IC693APU305處理器模塊
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后是深嵌入式領(lǐng)域。該領(lǐng)域更像前面所指的傳統(tǒng)嵌入式領(lǐng)域。該領(lǐng)域的需求量非常之大，但往往注重低功耗、低成本和高能效比，無須加載像Linux這樣的大型應(yīng)用操作系統(tǒng)，軟件大多是需要定制的裸機(jī)程序或者簡單的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，因此對軟件生態(tài)的依賴性相對比較低。 [8]
大型機(jī)，或者稱大型主機(jī)。大型機(jī)使用 的處理器指令集、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。大型機(jī)詞， 初是指裝在非常大的帶框鐵盒子里的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以用來同小些的迷你機(jī)和微型機(jī)有所區(qū)別。 [9]
減少大型機(jī)CPU消耗是個(gè)重要工作。節(jié)約每個(gè)CPU周期，不僅可以延緩硬件升，還可以降低基于使用規(guī)模的軟件授權(quán)費(fèi)。
大型機(jī)體系結(jié)構(gòu)主要包括以下兩點(diǎn)：高度虛擬化，系統(tǒng)資源全部共享。大型機(jī)可以整合大量的負(fù)載于體，并實(shí)現(xiàn)資源利用率的化；異步I/O操作。即當(dāng)執(zhí)行I/O操作時(shí)CPU將I/O指令交給I/O子系統(tǒng)來完成，CPU自己被釋放執(zhí)行其它指令。因此主機(jī)在執(zhí)行繁重的I/O任務(wù)的同時(shí)，還可以同時(shí)執(zhí)行其它工作。 [9]
中央處理器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功有效提升了計(jì)算機(jī)的工作效率，在數(shù)據(jù)加工操作時(shí)，并不僅僅只是項(xiàng)簡單的操作，中央處理器的操作是建立在計(jì)算機(jī)使用人員下達(dá)的指令任務(wù)基礎(chǔ)上，在執(zhí)行指令任務(wù)過程中，實(shí)現(xiàn)用戶輸入的控制指令與CPU的相對應(yīng)。隨著我國信息技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在人們生活、工作 以及企業(yè)辦公自動(dòng)化中得到廣泛應(yīng)用，其作為種主控設(shè)備，為電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起著作用，使 CPU 控制性能的升進(jìn)程得到很大提高。指令控制、實(shí)際控制、操作控制等就是計(jì)算機(jī) CPU 技術(shù)應(yīng)用作用表現(xiàn)。 [2]
（1）選擇控制。集中處理模式的操作，是建立在具體程序指令的基礎(chǔ)上實(shí)施，以此滿足計(jì)算機(jī)使用者的需求，CPU 在操作過程中可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，滿足用戶的數(shù)據(jù)流程需求。 指令控制技術(shù)發(fā)揮的重要作用。根據(jù)用戶的需求來擬定運(yùn)算方式，使數(shù)據(jù)指令動(dòng)作的有序制定得到良好維持。CPU在執(zhí)行當(dāng)中，程序各指令的實(shí)施是按照順利完成，只有使其遵循定順序，才能保證計(jì)算機(jī)使用效果。CPU 主要是展開數(shù)據(jù)集自動(dòng)化處理，其 是實(shí)現(xiàn)集中控制的關(guān)鍵，其核心就是指令控制操作。 [2]
（2）插入控制。CPU 對于操作控制信號的產(chǎn)生，主要是通過指令的功能來實(shí)現(xiàn)的，通過將指令發(fā)給相應(yīng)部件，達(dá)到控制這些部件的目的。實(shí)現(xiàn)條指令功能，主要是通過計(jì)算機(jī)中的部件執(zhí)行序列的操作來完成。較多的小控制元件是構(gòu)建集中處理模式的關(guān)鍵，目的是為了的完成CPU數(shù)據(jù)處理操作。 [2]
（3）時(shí)間控制。將時(shí)間定時(shí)應(yīng)用于各種操作中，就是所謂的時(shí)間控制。在執(zhí)行某指令時(shí)，應(yīng)當(dāng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，CPU的指令是從高速緩沖存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)器中取出，之后再進(jìn)行指令譯碼操作，主要是在指令寄存器中實(shí)施，在這個(gè)過程中，需要注意嚴(yán)格控制程序時(shí)間。 [2]
CPU 蓬勃發(fā)展的同時(shí)也帶來了許多的問題。1994 年出現(xiàn)在Pentium處理器上的 FDIV bug（奔騰浮點(diǎn)除錯(cuò)誤）會(huì)導(dǎo)致浮點(diǎn)數(shù)除法出現(xiàn)錯(cuò)誤；1997年P(guān)entium處理器上的F00F異常指令可導(dǎo)致CPU死機(jī)；2011年Intel處理器可信執(zhí)行技術(shù)(TXT，trusted execution technology)存在緩沖區(qū)溢出問題，可被攻擊者用于權(quán)限提升；2017年 Intel管理引擎(ME，management engine)組件中的漏洞可導(dǎo)致遠(yuǎn)程非授權(quán)的任意代碼執(zhí)行；2018年，Meltdown 和Spectre兩個(gè)CPU漏洞幾乎影響到過去20年制造的每種計(jì)算設(shè)備，使得存儲(chǔ)在數(shù)十億設(shè)備上的隱私信息存在被泄露的風(fēng)險(xiǎn)。這些問題嚴(yán)重網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施及重要行業(yè)的信息，已經(jīng)或者將要造成巨大損失。 [1]
GPU即圖像處理器，CPU和GPU的工作流程和物理結(jié)構(gòu)大致是類似的，相比于CPU而言，GPU的工作更為單。在大多數(shù)的個(gè)人計(jì)算機(jī)中，GPU僅僅是用來繪制圖像的。如果CPU想畫個(gè)二維圖形，只需要發(fā)個(gè)指令給GPU，GPU就可以迅速計(jì)算出該圖形的所有像素，并且在顯示器上位置畫出相應(yīng)的圖形。由于GPU會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，所以通常顯卡上都會(huì)有獨(dú)立的散熱裝置。 [3]
CPU有強(qiáng)大的算術(shù)運(yùn)算單 元，可以在很少的時(shí)鐘周期內(nèi)完成算術(shù)計(jì)算。同時(shí)，有很大的緩存可以保存很多數(shù)據(jù)在里面。此外，還有復(fù)雜的邏輯控制單元，當(dāng)程序有多個(gè)分支的時(shí)候， 通過提供分支預(yù)測的能力來降低延時(shí)。GPU是基于大的吞吐量設(shè)計(jì)，有很多的算術(shù)運(yùn)算單元和很少的緩存。同時(shí)GPU支持大量的線程同時(shí)運(yùn)行，如果他們需要訪問同個(gè)數(shù)據(jù)，緩存會(huì)合并這些訪問，自然會(huì)帶來延時(shí)的問題。盡管有延時(shí)，但是因?yàn)槠渌阈g(shù)運(yùn)算單元的數(shù)量龐大，因此能夠達(dá)到個(gè)非常大的吞吐量的效果。 [3]
顯然，因?yàn)镃PU有大量的緩存和復(fù)雜的邏輯控制單元，因此它非常擅長邏輯控制、串行的運(yùn)算。相比較而言，GPU因?yàn)橛写罅康乃阈g(shù)運(yùn)算單元，因此可以同時(shí)執(zhí)行大量的計(jì)算工作，它所擅長的是大規(guī)模的并發(fā)計(jì)算， 計(jì)算量大但是沒有什么技術(shù)含量，而且要重復(fù)很多次。這樣說，我們利用GPU來提高程序運(yùn)算速度的方法就顯而易見了。使用CPU來做復(fù)雜的邏輯控制，用GPU來做簡單但是量大的算術(shù)運(yùn)算，就能夠大大地提高程序的運(yùn)行速度。 [3]
通用中央處理器(CPU)芯片是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)部件，也是 裝備的核心器件。我國缺少具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，不僅造成信息 產(chǎn)業(yè)受制于人，而且 也難以得到保障。 “十五”期間，“”開始支持自主研發(fā) CPU。“”期間，“核心電子器件、通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品”(“核高基”)重大專項(xiàng)將“863計(jì) 劃”中的CPU成果引入產(chǎn)業(yè)。從“十二五”開始，我國在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行自主研發(fā)CPU的應(yīng)用和試點(diǎn)，在定范圍內(nèi)形成了自主技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系，可滿足 裝備、信息化等領(lǐng)域的應(yīng)用需求。但國外CPU 壟斷已久，我國自主研發(fā)CPU產(chǎn)品和市場的成熟還需要定時(shí)間。
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