虚拟化的重新审视

虚拟指令集计算(VISC)正在重新审视权力和性能改进开始缓慢摩尔定律取代了库米定律。

而当前的finFETs可能会延长至少一个流程节点,接下来有一些争论,无论这是水平或垂直纳米线场效应晶体管或计算架构本身是否需要改变。

这可能涉及从先进包装改变处理器上运行的代码。

现代的代码仍然停留在单处理器设计模式。一对一在大多数多核处理器核心和线程之间的相关性是天生的,,自从编码。这是Amdahl法则的基础,即对任何并行程序,串行代码只可以在一个处理器执行。打破排名是很困难的。有证明基于成熟的规模经济和容易理解的过程,经过供应链和设计到制造流程,全面审查的一对一的线程/处理器设计范式。

实用的解决方案,通常实现的,在多核上运行多个线程一行代码的设计。提高了性能超过增量跳跃在处理器技术,但它仍然是一个偶然的方式来提高性能。这有点像多车道高速公路,但并不是所有车道总是使用。甚至当他们使用时,他们可能不携带最优数量的交通。这比一个串行通道,但在这种方法低效比比皆是。

因此,同步线程的数量,可以运行处理器芯片内是有限的。这是主要的,但不仅限制了性能的因素。其他约束包括事实很难维持大量的核之间的并发性,和应用程序必须是多核编码,也阻碍了最大,理论性能。所以多或许多核心解决方案已经成功部署的狭窄范围和规模不线性性能与核心。只是添加核心最终达到经济学只能进不能退的地步,权力,足迹和其他因素。

一项技术,获得了一些牵引过去十年是虚拟化的,特别是对于提高服务器的内部数据中心的利用率。最近,它已经开始显现在半导体领域使用VISC架构。

软机器,公司领导推动,声称这个架构的工作原型。马克•凯西软机器的市场营销和业务发展副总裁说,公司预计今年年底带出来,明年与一般的可用性。

因为互联网的东西(IoX)会导致爆炸的增殖很多事情,包括处理器,能够虚拟化核心处理器上有一些有趣的影响。与虚拟化版本的多核处理,权力扩展变得更具吸引力,但整体比例也是如此。想法是,性能可以增加不增加能耗。

VISC是什么?
由于虚拟化技术的发展,虚拟指令集的理论计算是合理的。事实上,虚拟化是在广泛使用从服务器到半导体软件开发和制造流程。

然而,到目前为止唯一示范这种建筑创新的软机,已创造了这个词VISC为其产品。然而,VISC技术可能出现在其他芯片架构不久由于对权力的影响。VISC技术的核心本质上是多个CPU内核的虚拟化成一个单一的虚拟核心,进而使更高的单线程性能。

图1显示了软机器”的概念。虽然这个理论不是专有的,软机概念。“关键概念是独立的物理核心虚拟核心,”阿卜杜拉说。

图1:VISC架构。来源:软的机器

默罕默德·阿布达拉,软机总裁兼首席技术官指出,该公司实现“多创新,使这些虚拟核心工作。”

柔软的机器设计消除了一对一的核心和线程之间的相关性。一个线程可能会利用两个核心。或系统可能会分配资源,如一个加法器和乘法器,从另一个核心。这允许一个复杂的线程的最大份额的资源所花费的时间执行一个特定任务。因此,通过传播本身所有的芯片资源,执行时间明显减少。

此外,这个设计抽象的核心以及指令集架构(ISA)。软件层主要转换从一个客人(手臂,x86,电力,MIPS,等等)VISC指令用于兼容性。它不提供性能和可伸缩性。硬件虚拟核心性能可伸缩性。

之前从其他供应商架构如Transmeta和英伟达(项目丹佛)依赖的软件层性能,但VISC依赖的硬件性能和软件兼容性。

抽象ISA是广阔的市场采用的关键,因为它允许任何运行在虚拟机的指令集。然而,对于运行在这些体系结构(与软机产品)需要一些小的修改这些架构。“如果有人本身有一个手臂或X86核心而设计的,这将是很难将虚拟核心支持添加到现有的设计。”阿卜杜拉说。“但是修改很简单,不需要任何广泛的重新设计。”

VISC下钻
多核处理器一样,虚拟或否则,优势时,一个线程处理多个内核。不幸的是,大多数代码被编写为一个单独的线程。所以传播到多个核需要一些创造力。软机的方式,是通过使用一个全球前端控制和路由VISC指示每个核心基于动态负载平衡。(见图1)。

通过动态分配多个核心资源单个线程允许单线程代码的执行速度更快。的关系不是线性的,但有明显改善。

然而,并非所有的线程都是平等的。有些薄,流线型,其他脂肪和沉重。所以处理器必须是“智能”以及多核,并能分析代码,知道什么是发生在每个核心和线程。然后它有动态路由,路由和负载平衡核心,是否虚拟或物理。碰巧在虚拟核心更容易也更有效。

软机器宣称其VISC架构呢。它足够灵活以脂肪线程和窃取周期从第二VISC核心,并赋予它相当于1.5核心,例如。然后,剩下的第二核心可以运行一个轻量级的线程。

阿卜杜拉这样解释道。在交通高峰期,公路的一边是经常比其他更拥挤。重过程中想象一下线程活动的一个处理器,高速公路的“其他”的一面,第二个处理器,可以分配一些“道”的核心,沉重的线程可以使用额外的资源。动态地分配资源的概念是在核心优化效率和功率利用率,从而充分利用这两个核心。

有开销,这就是为什么获得并不是线性的。并不是所有的线程都编码。100%的效率将VISC体系结构需要优化的代码,这不是今天的情况。

另一个设计指标是每个VISC核心有一个相对较高的IPC。转化为更有效和更好的性能,在较低的时钟速度。

安全问题
因为虚拟处理器仍处于实验阶段,很难肯定地说,安全问题将是什么。但至少可以肯定的说,他们会有很多相同的问题标准处理器和类似的芯片。

然而,这些处理器是动态和处理代码与串行方法不同于虚拟化通常增加过渡层。层通常意味着更多的攻击表面,但软机器相信它能保持安全虚拟核心层次。

考虑到这样的虚拟处理器硬件和软件元素(在软件方面比标准处理器),最好的解决方法可能是两者的结合。例如,在软件方面可以有一段代码,有一个加密算法,算法的关键是隐藏的。如果代码被转移从一个用于虚拟化的新阶段到另一个地方,它可以成为脆弱的过渡点,或也称为边缘。如果这一点不安全,它可以泄露一些线索与代码是怎么回事。并给予足够的时间和资源,可以从代码中提取的关键。

硬件方面相当标准,与通常的潜在弱点如设计缺陷,后门,级别的加密。虽然关注虚拟处理器在增强性能,安全也应该是一个首要任务,作为设计的一部分,而不是后的性能。

信件
虚拟处理器的潜力是惊人的。很可能奠定了基础的科技技术的彻底转变,芯片行业正在或者它可能只是一个有趣的想法。
在墙的技术是具有挑战性的。新的应用程序弹出的所有时间需要新的和创新的方法成为可行。云,IoX,扩大移动平台,智能设备,和更多的创新将会呈现新的处理器挑战需要敏捷,效率和可伸缩的设计。虚拟处理器可能是答案。

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