multicorearkitekturer

Multicorearkitektur är en datorkonstruktion där flera beräkningskärnor finns integrerade i en enda processorkrets och kan exekvera instruktioner parallellt. Genom att dela minne, cache och I/O-resurser möjliggör den ökad genomströmning och bättre energianvändning jämfört med enkärniga processorer vid vissa arbetsbelastningar.

Kärnorna kan vara lika eller olika i prestanda och ofta är de organiserade som en kopp/samhörighet inom samma chip. En gemensam minnesstruktur och cache-kohesion gör att varje kärna kan få snabb tillgång till delade data, men kräver koherent protokoll som MESI för att undvika dataraces och negativa effekter som cache-missar. Interconnecten mellan kärnorna kan vara en bus, en korsbar, en ring eller ett nätverk av många noder (mesh/torus), och den påverkar latens och bandbredd vid kommunikation.

Två centrala begrepp är symmetric multiprocessing (SMP), där kärnorna har likvärdiga behörigheter och gemensamt minne, samt icke-enkla minnesåtkomst (NUMA) som ofta uppstår när minnesresurser är organiserade i flera zoner. Genom programvarustrategier som trådar, OpenMP eller SIMD-sviter kan mjukvara utnyttja flera kärnor. Programmering och synkronisering är centrala utmaningar eftersom overhead och minnesåtkomst blir begränsande faktorer, enligt Amdahls lag.

Vanliga applikationer inkluderar vardagliga datorarbetsbelastningar, spel, vetenskapliga beräkningar och multimedia, där ökade kärnor bidrar till bättre prestanda utan att för den skull förbruka oproportionerligt mycket plats. Framtiden präglas av fortsatta försök till energieffektivisering och heterogen arkitektur där kärnor kombineras med acceleratortyper som grafik- eller tensorenheter.