28、可重构计算与异构系统编程的未来趋势

可重构计算与异构系统编程的未来趋势

1. 可重构计算与处理器架构的未来展望

随着技术的不断发展，设计生产力却逐渐放缓。为了达到如今通用处理器设计常见的设计生产力水平，我们需要探索新的方法，可能涉及新的工具、技术、语言、操作系统和设计方法。

目前，额外的晶体管除了用于原型电路，还被用于加速计算，就像过去用于浮点运算一样。如今，计算机架构中嵌入了如MMX、SSE和GPU等特殊模块。在相关的特别会议中，有五篇论文探讨了通用或多核计算如何从可重构技术中受益、如何推广现有加速器，以及这些对编译器生成代码和处理虚拟化的影响，还有操作系统的集成作用。具体内容如下：
- 第一篇论文讨论了操作系统在管理可重构资源方面的作用。
- 接下来的两篇论文探讨了可重构设备在新应用领域作为加速器的作用。
- 然后是对可重构计算在当前并行性开发中的作用分析。
- 最后是关于可重构技术在多线程架构中的应用调查。

2. 异构系统编程的挑战与现状

2.1 传统方法的局限

过去几十年，制造技术的进步使单个微处理器核心的计算能力不断提升，时钟频率提高了三个数量级，处理器微架构也日益复杂。这导致了当前利用复杂的乱序执行和预测技术来开发指令级并行性（ILP）的超标量设计。同时，整数和浮点向量单元的加入也推动了数据并行性的发展，为多媒体应用铺平了道路。然而，由于技术限制，通过提高单核性能来自动获得更多性能的方法已经停滞。

未来的多核和众核架构预计将采用通用处理器和专用应用加速器的组合，如英特尔的Atom处理器和即将推出的Larrabee架构。FPGA技术的改进促进了可重构逻辑的使用，使硅资源能够更灵活地动态配置以满足应用