معماری چندنخی ۲۰۲۲
Multithreading Architecture 2022

معماری‌های چندنخی اکنون در گستره‌ی وسیعی از دستگاه‌های محاسباتی، از پربازده‌ترین دستگاه‌های همه‌منظوره گرفته تا پردازنده‌های نهفته‌ی سطح پایین، دیده می‌شوند. چندنخی، هسته‌ی پردازنده را قادر می‌سازد تا به طور موثرتری از منابع محاسباتی خود استفاده کند، زیرا توقف در یک نخ لزوماً نباید باعث بیکار ماندن منابع اجرایی شود. این امر معمار کامپیوتر را قادر می‌سازد تا عملکرد را در محدودیت‌های مساحت، محدودیت‌های توان یا محدودیت‌های انرژی به حداکثر برساند. با این حال، گزینه‌های معماری برای طراح یا معمار پردازنده‌ای که قصد دارد چندنخی را پیاده‌سازی کند، بسیار گسترده و متنوع است، که نه تنها با ادبیات پژوهشی بلکه با تنوع پیاده‌سازی‌های تجاری نیز مشهود است. این کتاب مفاهیم اساسی چندنخی را معرفی می‌کند، تعدادی از مدل‌های چندنخی را شرح می‌دهد، و سپس سه مدل کلاسیک (چندنخی درشت‌دانه، چندنخی ریزدانه و چندنخی همزمان) را با جزئیات بیشتری توسعه می‌دهد. این کتاب طیف گسترده‌ای از ملاحظات مبادله‌ای طراحی معماری و نرم‌افزاری، و همچنین فرصت‌های خاص معماری‌های چندنخی را شرح می‌دهد. در نهایت، این کتاب تعدادی از پیاده‌سازی‌های مهم سخت‌افزاری تجاری و آکادمیک چندنخی را با جزئیات شرح می‌دهد.

فهرست مطالب: مقدمه / مدل‌های اجرای چندنخی / چندنخی درشت‌دانه / چندنخی ریزدانه / چندنخی همزمان / مدیریت رقابت / فرصت‌های جدید برای پردازنده‌های چندنخی / آزمایش و معیارها / پیاده‌سازی‌های پردازنده‌های چندنخی / نتیجه‌گیری

Multithreaded architectures now appear across the entire range of computing devices, from the highest-performing general purpose devices to low-end embedded processors. Multithreading enables a processor core to more effectively utilize its computational resources, as a stall in one thread need not cause execution resources to be idle. This enables the computer architect to maximize performance within area constraints, power constraints, or energy constraints. However, the architectural options for the processor designer or architect looking to implement multithreading are quite extensive and varied, as evidenced not only by the research literature but also by the variety of commercial implementations. This book introduces the basic concepts of multithreading, describes a number of models of multithreading, and then develops the three classic models (coarse-grain, fine-grain, and simultaneous multithreading) in greater detail. It describes a wide variety of architectural and software design tradeoffs, as well as opportunities specific to multithreading architectures. Finally, it details a number of important commercial and academic hardware implementations of multithreading. Table of Contents: Introduction / Multithreaded Execution Models / Coarse-Grain Multithreading / Fine-Grain Multithreading / Simultaneous Multithreading / Managing Contention / New Opportunities for Multithreaded Processors / Experimentation and Metrics / Implementations of Multithreaded Processors / Conclusion