17、嵌入式系统硬件：处理单元与内存的深度剖析

嵌入式系统硬件：处理单元与内存的深度剖析

1. 处理单元概述

如今的多核芯片通常是异构的，包含高性能和高能效处理器的组合。例如，ARM® big.LITTLE架构由Cortex® -A7和Cortex® -A15核心组成，这种异构设计能够根据不同的工作负载灵活调配资源，在性能和能耗之间取得平衡。

2. 图形处理单元（GPUs）

• 发展历程 ：上世纪，许多计算机使用专用图形处理单元（GPUs）来生成有吸引力的图形输出，但硬连线解决方案无法支持非标准计算机图形算法，因此被可编程解决方案所取代。
• 工作原理 ：当前的GPU试图同时运行大量计算以实现所需性能，标准方法是同时运行许多细粒度线程，目标是让多个处理单元保持忙碌，并通过线程之间的快速切换来隐藏内存延迟。
• 示例分析 ：
  • 矩阵乘法 ：以在GPU上进行两个大矩阵的乘法为例，矩阵被划分为所谓的线程块，每个线程块可分配给GPU中的一个核心。每个线程块包含多个线程，每个线程包含多个指令，整个计算集称为网格。每个核心通过执行线程来推进计算，如果某个线程因等待内存而阻塞，核心将执行其他线程。线程中的指令也可以并发执行，例如使用多个流水线。线程块可以在当代GPU上并发执行，快速切换线程执行以隐藏内存延迟是GPU的一个重要特性。
  • ARM® Mali™ -T880 GPU ：其架构被定义为知识产权（IP），包含一个可综合模型。在该模型中，SC核