【软件系统架构】系列四：多核处理器架构与调度（Deep Dive）

最新推荐文章于 2025-07-05 08:15:00 发布
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分类专栏： 自学软件系统架构 文章标签： 系统架构 嵌入式硬件 嵌入式软件
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目录

一、多核处理器架构

1.缓存结构与内存一致性

2.超线程技术（Hyper-Threading）

3.多核架构的优势

二、多核架构类型详解

（1）对称多核结构（Symmetric Multi-Processing, SMP）

（2）非对称多核结构（Asymmetric Multi-Processing, AMP）

（3）混合式多核结构（Heterogeneous Multi-Core）

三、多核调度算法与策略

1.调度目标

2.常见调度算法

3.高级调度优化技术

三、多核任务调度机制

（1）全局队列调度（Global Scheduling）

（2）局部队列调度（Local Scheduling）

（3）混合调度（Hybrid Scheduling）

四、多核环境中的挑战与优化策略

五、多核调度实例对比（Linux）

总结：多核调度设计选型建议

一、多核处理器架构

多核处理器（Multi-core Processor）是指在同一物理芯片内集成两个或多个处理器核心（Core），每个核心可独立执行任务，也可通过操作系统调度并协同工作。

1.缓存结构与内存一致性

  • 私有缓存 vs 共享缓存：

    • L1/L2私有缓存：降低核心竞争，提升单核性能（如Intel Core i9

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【软件系统架构】系列四：嵌入式软件全景解析
moton2017的博客
07-02 2284
《嵌入式软件概述及开发流程》摘要：嵌入式软件是运行在特定硬件设备上的专用程序，具有资源受限、高实时性和强可靠性等特点。其核心组成包括BootLoader、BSP、驱动程序和嵌入式操作系统。开发流程涵盖需求分析、架构设计、开发调试、测试验证和部署发布五个阶段。随着技术发展，嵌入式软件正朝着开源RTOS、云平台连接和边缘AI等方向演进，成为实现智能硬件功能的关键技术支撑。
【软件系统架构】系列四：嵌入式实时操作系统（RTOS）
最新发布
moton2017的博客
07-05 1260
深入全面解析嵌入式实时操作系统（RTOS），包括设计原理、关键技术模块、调度机制、内存模型、中断与任务协作、低功耗管理、性能优化、与裸机开发的比较、与Linux的接口差异，并以主流 RTOS（如 FreeRTOS/RT-Thread/Zephyr）为例说明核心机制。
从单核到多核：揭秘多核CPU的高效利用策略
我是一名热爱编程和分享知识的技术作者，在金融和教育领域有多年的研发管理经验，感谢您访问我的博客，一定会为您带来不一样的收货！
03-15 2628
任何代码的执行都依赖 CPU，通常使用好 CPU 是操作系统的工作。然而当我们编写计算密集型程序时，CPU 的执行效率变得至关重要。由于 CPU 缓存由更快的 SRAM 构成(内存由 DRAM 构成)，而且离 CPU 核心更近，如果运算时需要的输入数据是从 CPU 缓存读取，而不是内存中读取的，运算速度会变得更快。所以，了解CPU缓存对性能的影响，便能够有效的编写我们的代码，优化程序性能。
【笔记】使用博弈论在多核处理器上调度任务以同时优化性能和能量
qq_57084274的博客
08-05 815
我们提出的解决方案基于博弈论。我们将问题描述为一个合作博弈。虽然我们可以保证在这个问题中存在一个协商点，但由于低收敛速度和高复杂性，经典的合作博弈理论技术（如纳什公理技术）无法用于识别协商点。因此，我们将该问题转化为最大-最大-最小问题，这样它可以生成具有快速周转时间的解决方案。............
多处理系统结构
JAZJD的博客
06-19 1755
非统一内存访问（NUMA）结构是一种多处理系统架构，允许系统中的处理器和内存资源以节点为单位进行扩展。每个节点都有自己的处理器和本地内存，这种设计使得系统在增加处理器和内存时能够更加灵活地扩展规模。NUMA结构的优势在于能够更好地应对内存访问性能挑战，实现更高的性能提升。
多处理器的体系结构
dishening的专栏
04-02 3762
多处理器的体系结构  随着单个处理器的性能越来越逼近其物理极限,现在的处理器设计方向可以大致有两类，一是采用单片上集成多个核中或者采用一个核中多个物理线程的方法来达到并行的目的，从而提高性能；另一个方向是嵌入式应用，这有两种思路即将通用处理器扩展、改装成能适合各种嵌入式应用（９０％的份额是ＤＳＰ），或者将ＤＳＰ扩展、改装以吸收部分通用微处理器的特点。事实上， 在2000年，嵌入式芯片的销售
【软件系统架构】系列四：嵌入式微处理器
moton2017的博客
07-01 878
冯·诺依曼结构（Von Neumann Architecture） 冯·诺依曼结构是传统计算机体系结构，又称普林斯顿结构，其特点为： - 程序和数据共用一个存储空间； - 程序指令和数据地址存储在同一个存储器的不同物理位置； - 使用单一的地址总线和数据总线；
【软件系统架构】系列四：嵌入式操作系统
moton2017的博客
07-05 1071
嵌入式操作系统（Embedded Operating System，EOS）是专门为嵌入式设备设计的操作系统，用于管理硬件资源并为上层应用提供运行环境。它与通用操作系统（如 Windows、Linux 桌面版）不同，通常具有小型化、实时性、低功耗、高可靠性等特点，广泛应用于智能硬件、物联网、消费电子、汽车电子、工业控制、医疗设备等领域。
多核处理器架构
duotuoluan3934的博客
12-26 858
除了相同类型的核心外，有些多核处理器也包括不同类型的核心，如大核心（high-performance core）和小核心（low-power core），以实现更灵活的功耗管理。共享资源的管理需要考虑并发访问的问题，以确保数据的一致性和正确性。多核处理器支持任务并发和数据并发。任务并发是指多个核心可以同时执行不同的程序或任务，而数据并发是指多个核心可以同时处理不同的数据集。多核处理器需要考虑内存一致性的问题，确保不同核心看到的内存内容是一致的。高效的多核设计需要在提供更多计算性能的同时保持合理的功耗水平。
多 CPU、多核 CPU、超线程技术、SMP
顺其自然~专栏
07-26 1325
多CPU)指的是在计算机主板上有多个物理CPU，每一个物理CPU之间通过系统总线连接。：包括通用数据寄存器、段寄存器、控制寄存器等。：执行引擎，用来执行CPU指令，包括算数逻辑单元ALU等。Local APICAPIC全称是，翻译过来就是高级可编程中断控制器，用来处理CPU中断。
多核处理器结构
yelvens的博客
04-01 5400
从20世纪90年代后期开始，随着半导体工艺的发展，单芯片上晶体管数目大幅增多，多核处理器得到了很好的发展。多核处理器（Multicore Processor）在单芯片上集成多个处理器核，也称为单片多处理器（Chip Multi-Processor，简称CMP），通过聚合芯片上的多个处理器核的计算能力来提高应用程序执行性能。各处理器核并行执行线程（或者进程）发出读/写（load/store）访存指令，这些访问指令的执行次序如何约定，使得应用程序员可以利用这些约定来推理程序的执行结果。片上Cache如何组织？
处理器多核结构
Leo ICer的博客
04-30 2393
采用处理器多核原因： 单核处理器的指令并行和数据并行已经很难再上一个台阶了，而提高频率又会导致处理器功耗非线性增加，唯一剩下的路径，就是增加核的数目了。核越多，就能有更多的线程并行执行，也能提高程序的效率。 常见的多核组织结构： p表示内核， c表示内核拥有的cache，s表示Switch，用于核间的通信。线条表示通信路径。 1. Bus结构 Bus结构是比较简单的核间通信方式，内核挂在通信总线上，实现简单，缺点是每两个内核通信都要占用总线，导致其他的核不能通信，通信效率极低。 2.
【CPU 多核技术】一文带你看懂CPU多核技术- 发展历程及技术细节
qq_45869788的博客
06-10 7272
多核心CPU和SoC是为了满足整机系统对处理能力和处理速度不断提升的需求，在单核心CPU沿着摩尔定律向前发展，受到了芯片功率极限阻碍时，人们不得不选择的一种突破路线。多核心CPU推动着操作系统的更新和升级，操作系统又决定了多核心CPU效能的发挥。多核心CPU技术的难点是多核心之间的信息传递、数据同步和任务调度等。系统性能优劣不能只考虑CPU核心数量，还要考虑操作系统、调度算法、应用和驱动程序等。多核心CPU技术和FinFET等3D芯片技术可以看作是延续摩尔定律生命的两大关键技术。
认识多处理器架构
Gean的博客
04-20 1548
常见的多处理器架构有哪些？ SMP(Symmetric Multi-Processor) 对称多处理器结构 NUMA(Non-Uniform Memory Access) 非统一内存访问架构 MPP(Massive Parallel Processing) 大规模并行处理结构 他们都是如何工作的？ SMP 所谓对称多处理器结构，就是指服务器中多个CPU对称工作，无主次或从属关系，他们共享总线和...
操作系统——多处理器和多核架构
ComputerInBook的专栏
09-28 4673
操作系统——多处理器和多核架构
多核CPU环境下进程的调度算法
wlq_567的博客
03-04 516
全局队列调度是一种任务调度策略，它将所有CPU核心共享一个或多个任务队列。也就是说，所有的进程首先会被放置在一个全局队列中，然后由调度器根据一定的算法将这些进程分配到各个CPU核心上执行。
多核和多CPU编程——任务调度
fpcc的专栏
04-21 2739
一、调度算法分类 任务分解后，具体如何安排任务到硬件上执行，就需要对任务执行更高效更便捷进行分析。基本上，就可以形成算法模型。任务并行的调度算法基本有三大类： 1、树结构算法 其实就是任务执行是有先后顺序和依赖相关的，这些就可以通过一个树的遍历来完成。 2、Fork-join算法 并行任务调度算法中很常见的，其主要核心是任务窃取（也就是前面提到的线程的窃取） 3、图调度算法 图调度算法和树算法基本原理有些类似，只是具体的调度方式有所不同。在前面的DAG中已经分析过，主要是在形成的任务图中，进行分层并行。 二
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