总线也被“分割”为4类 总线架构有如下3个特点:(1)采用了“虚拟软件技术”,以便能够在处理器上运行现有应用软件;(2)为了防止连接CPU内核与内存的总线接口出现堵塞,采用了名为“Quad Bus Interface(4工总线接口)”的总线架构;与使用单CPU内核相比,实现了更高的安全性能。
特点(1)是通过在OS与各应用软件之间插入OS管理软件实现的。一般来说,多内核处理器都是在每个CPU内核中分别运行不同的OS,然后再在此基础上运行应用软件的。但这样一来,在应用软件之间进行通信时将会很困难。其原因在于通常的OS所具有的API难以与不同的CPU内核上运行的应用软件进行通信。为了实现这一点,必须大幅改进OS和应用软件。
此次通过用于管理的中间件,能使多个应用软件就像通过同一个OS中的API一样进行交换数据。这样,“只需在代码中加入用于向编译器发布指令的若干命令,即可移植现有应用软件”(NEC负责人、兼系统元件研究所所长福间 雅夫)。
特点(2)是指分别设计和使用了4条总线,而不是只设计一条很粗的总线。具体来说,就是根据响应速度和通信量的大小,分别准备4条不同的总线。然后从4条总线中为CPU内核、DSP内核,以及相机和液晶面板信号处理电路等17种IP内核分别选择总线,再将IP内核与总线连接起来。每根总线的宽度为32位。过去的总线架构即便使用64位总线宽度,当数据通信量一旦超过300MB/秒,就会造成通信堵塞。此次的新架构哪怕数据通信量达到500MB/秒,也能确保足够快的响应速度。
特点(3)的安全特性是通过避免特定应用软件故障影响到整个系统而实现的。比如,当机器正在运行以开放标准与无线LAN等外部环境进行通信的应用软件时,病毒等就容易入侵。此次通过把这种危险度比较高的应用软件处理限定于某个特定的CPU内核,在CPU内核之间通信时必须通过一种称为“BUS FILTER(总线过滤器)”的门电路,交换数据。通过设置这种门电路,就能避免通过处理高危险度应用软件的CPU内核,读取个人信息等数据。
在多内核方面力争实现45nm工艺
NEC和NEC电子还公布了多内核技术今后的开发蓝图。这次的多内核技术属于名为“任务处理型”的最基本型号,处理各任务的CPU内核预先已经确定。而称为SMP(对称多处理)型的产品也在开发之中。SMP型不需给每个CPU内核排序,即可进行资源的有效利用。这是通过与任务处理型相比,缩小了称为“粒度”的软件处理单位的大小,然后将其均等地分配给CPU内核而实现的。此时采用的设计是通过改变内存架构,由多个CPU内核共享同一内存。
在CPU内核设计工具升级之时,希望每次都能将CPU内核数提高一位,在控制耗电量增大的情况下提高其性能。比如,“假设90nm工艺为4内核,45nm~65nm工艺为8内核~16内核,那么始终就能把LSI耗电量控制到300mW以下”(NEC)。90nm以下的设计工艺将采用CPU内核工作频率各不相同的“DVFS(dynamic voltage and frequency scaling,动态电压和频率调整)技术”。“假如能够通过为每个CPU内核选择最佳的工作频率,进行精确控制,那么就能进一步降低其耗电量。即使工作频率不同,假如预先规定经过某个整数倍周期后时钟相位达到一致,那么就能使不同的CPU内核实现同步”(NEC福间)。据称,两公司已经试制完成DVFS专用的时钟发生器。