Article

1 - INTRODUCTION AU MULTITHREADING

2 - DIFFÉRENTES APPROCHES MULTITHREADS

3 - PROCESSEURS MULTICŒURS

4 - REMARQUES POUR CONCLURE

5 - ANNEXE : LES RÉSEAUX D’INTERCONNEXION

6 - ACRONYMES

Article de référence | Réf : H1090 v1

Processeurs multithreads et multicœurs

Auteur(s) : Daniel ETIEMBLE

Date de publication : 10 mai 2018

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RÉSUMÉ

Les processeurs multithreads et les processeurs multicœurs permettent l’utilisation des trois types de parallélisme (instructions, données et threads). Après un rappel des notions de processus et de thread, cet article aborde les processeurs multithreads, qui dotent un processeur physique de plusieurs contextes d’exécution se partageant les unités fonctionnelles, les caches et la mémoire. A un processeur physique correspondent plusieurs processeurs logiques exécutant chacun un thread. Les trois types de multithreading sont présentés: le multithread gros grain, le multithread grain fin et le multithread simultané.

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Auteur(s)

  • Daniel ETIEMBLE : Ingénieur de l’INSA de Lyon - Professeur émérite à l’université Paris Sud

INTRODUCTION

Du parallélisme d’instructions au parallélisme de threads

Jusqu’au début des années 2000, l’augmentation des performances des monoprocesseurs a résulté de l’augmentation des fréquences d’horloge d’une part, de l’utilisation du parallélisme d’instructions d’autre part. L’article [H 1 058] décrit en détail cette évolution. Le « mur de la chaleur » n’a pas permis l’augmentation des fréquences d’horloge au-delà de 4 GHz. L’utilisation du parallélisme d’instructions dans les processeurs superscalaires à exécution des instructions dans l’ordre [H 1 010] et non ordonnée [H 1 011] a également atteint ses limites, même si l’utilisation du parallélisme de données avec les instructions SIMD [H 1 200] a permis d’augmenter les performances. Pour continuer à améliorer ces dernières, l’utilisation du parallélisme de threads dans les processeurs multithreads et multicœurs a permis de combiner les trois types de parallélisme : parallélisme d’instructions, parallélisme de données via les instructions SIMD et parallélisme de threads. Ce dernier type implique l’utilisation de la programmation parallèle. Cet article introduit les supports matériels pour le multithreading (processeurs multithreads) et les multicœurs. La plupart des processeurs d’usage général utilisés en 2017 (PC et serveurs) sont des multicœurs dont les cœurs sont multithreads.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-h1090


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BORKENHAGEN (A.) et al -   « A Multithreaded Power PC Processor for Commercial Servers, » IBM J.  -  Research and Development, vol. 44, no. 6, Nov. 2000, pp. 885-898.

  • (2) - THORNTON (J.) -   Design of a Computer – The Control Data 6600.  -  http://www.mirrorservice.org/sites/www.bitsavers.org/pdf/cdc/cyber/books/DesignOfAComputer_CDC6600.pdf

  • (3) - SNELLING (D.F.), SMITH (B.J.) -   « MIMD Processing and the Denelcor HEP », Workshop on Using Multiprocessors in Meteorological Models, 3-6 December 1984,  -  https://www.ecmwf.int/sites/default/files/elibrary/1984/12351-mimd-processing-and-denelcor-hep.pdf

  • (4) - ALVERSON (G.) et al -   « The Tera Computer System, »  -  Proc. 1990 ACM Int’l Conf. Supercomputing (Supercomputing 90), IEEE CS Press, pp. 1-6 (1990).

  • (5) - JOHNSON (K.), RATHBONE (M.) -   « Sun’s Niagara Processor, A Multithread & Multi-core CPU »,  -  http://www.cs.nyu.edu/~lerner/spring10/projects/multicore-niagara.pdf

  • ...

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