【IT168 现场报道】北京时间10月29日-31日，由中国计算机学会主办，中国软件行业协会数学软件分会协办，中国计算机学会高性能计算专业委员会、桂林电子科技大学共同承办的2013年全国高性能计算学术年会（HPC China2013）在广西桂林召开。
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本届盛会围绕着高性能计算技术的研究进展与发展趋势、高性能计算的重大应用等主题展开，促进信息化与工业化的深度融合，为相关领域的学者提供交流合作、发布最前沿科研成果的平台，推动中国高性能计算的发展。本次会议邀请了美国HPC Advisory Council的加盟，还邀请国内外知名超算中心主任参加，并举行“云计算”、“大科学工程中的高性能计算”论坛，会议期间还将召开“CO-DESIGN”研讨会。下面带来大会报告的是丁晨教授，他演讲的题目是《多核共享缓存优化的最新理论和技术》。
▲丁晨教授
随着计算性能趋势由单核向多核处理器迈进，系统架构为企业提供了多种选择，其中，高速缓存是最重要的系统资源之一。 为了简单起见，某些架构选择使末级高速缓存专用于每个内核，而其它一些架构试图让不同内核共享末级高速缓存，以获得更佳性价比以及更优资源分配。
缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。
同时多线程Simultaneous multithreading,简称SMT.SMT可通过复制处理器上的结构状态，让同一个处理器上的多个线程同步执行并共享处理器的执行资源，可最大限度地实现宽发射、乱序的超标量处理，提高处理器运算部件的利用率，缓和由于数据相关或Cache未命中带来的访问内存延时。当没有多个线程可用时，SMT处理器几乎和传统的宽发射超标量处理器一样。
SMT最具吸引力的是只需小规模改变处理器核心的设计，几乎不用增加额外的成本就可以显着地提升效能。多线程技术则可以为高速的运算核心准备更多的待处理数据，减少运算核心的闲置时间。这对于桌面低端系统来说无疑十分具有吸引力。Intel从3.06GHz Pentium 4开始，所有处理器都将支持SMT技术。
多核心，也指单芯片多处理器（Chip multiprocessors,简称CMP）。CMP是由美国斯坦福大学提出的，其思想是将大规模并行处理器中的SMP（对称多处理器）集成到同一芯片内，各个处理器并行执行不同的进程。与CMP比较， SMT处理器结构的灵活性比较突出。
但是，当半导体工艺进入0.18微米以后，线延时已经超过了门延迟，要求微处理器的设计通过划分许多规模更小、局部性更好的基本单元结构来进行。相比之下，由于CMP结构已经被划分成多个处理器核来设计，每个核都比较简单，有利于优化设计，因此更有发展前途。目前，IBM 的Power 4芯片和Sun的 MAJC5200芯片都采用了CMP结构。多核处理器可以在处理器内部共享缓存，提高缓存利用率，同时简化多处理器系统设计的复杂度。
RISC是英文“Reduced Instruction Set Computing ” 的缩写，中文意思是“精简指令集”.它是在CISC指令系统基础上发展起来的，有人对CISC机进行测试表明，各种指令的使用频度相当悬殊，最常使用的是一些比较简单的指令，它们仅占指令总数的20%,但在程序中出现的频度却占80%.复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性，使处理器的研制时间长，成本高。
并且复杂指令需要复杂的操作，必然会降低计算机的速度。基于上述原因，20世纪80年代RISC型CPU诞生了，相对于CISC型CPU ,RISC型CPU不仅精简了指令系统，还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”,大大增加了并行处理能力。
RISC指令集是高性能CPU的发展方向。它与传统的CISC（复杂指令集）相对。相比而言，RISC的指令格式统一，种类比较少，寻址方式也比复杂指令集少。当然处理速度就提高很多了。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU,特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU.RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIX,现在Linux也属于类似UNIX的操作系统。RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。
目前，在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有以下几类：PowerPC处理器、SPARC处理器、PA-RISC处理器、MIPS处理器、Alpha处理器。
