多核心可以發(fā)掘程序的TLP（Thread Level Parallelism，線程級并行度），很多服務(wù)器應(yīng)用具有很不錯的TLP，然而還有一些程序線程級并行度并不高，單線程性能仍然是一個重要的指標(biāo)。

在上個世紀(jì)，處理器的單線程性能通過充分發(fā)掘ILP（Instruction Level Parallelism，指令級并行度）得到了極大的發(fā)展，使用的手段就是超標(biāo)量、亂序執(zhí)行等設(shè)計，這些設(shè)計需要附加復(fù)雜的控制線路，因此一些注重功耗的領(lǐng)域–如嵌入式–還可以見到非超標(biāo)量、順序執(zhí)行設(shè)計的處理器。并且，ILP的發(fā)掘經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展似乎已經(jīng)到了極致，從上個世紀(jì)末到現(xiàn)在已經(jīng)沒有太大的進(jìn)步了。例如，四發(fā)射已經(jīng)成為了通用處理器最多的發(fā)射數(shù)目，因為更多的發(fā)射數(shù)量已經(jīng)不能再明顯的發(fā)掘ILP，相反，為了充分利用四發(fā)射，出現(xiàn)了如 Intel超線程在內(nèi)的各種CMT技術(shù)。

利用多核心系統(tǒng)提升單線程性能

Core Fusion，將多個核心聚合成一個大核心

仍然有一些技術(shù)希望繼續(xù)挖掘TLP和ILP，Core Fusion就是這樣的一個技術(shù)，通過動態(tài)將多個核心聚合成一個大核心，可以靈活地獲得多線程性能的提升，也能提升單線程性能，然而基于前面所說的緣故，四發(fā)射已經(jīng)能基本充分地發(fā)揮ILP，更多的發(fā)射數(shù)目、更多的執(zhí)行單元和更大的L1緩存的提升并不是很明顯。Intel Barcelona Research Center提出了一種新的技術(shù)：Anaphase，這個技術(shù)通過將傳統(tǒng)的單個線程在細(xì)粒度水平上分解成多個猜測線程（SpMT，Speculative multithreading）并分布到多核心處理器的多個核心上并行執(zhí)行，最終加速了原單線程的性能。

Anaphase概念圖

左：一個傳統(tǒng)的單線程，包含了四個大區(qū)塊和多個小區(qū)塊
右：Anaphase將其分成兩個猜測線程，每個線程具有若干個大區(qū)塊和小區(qū)塊

Anaphase是一種軟硬結(jié)合的方案，軟件上，編譯器負(fù)責(zé)將程序的單個線程分解為多個猜測線程并進(jìn)行標(biāo)注，硬件上，處理器通過標(biāo)注將對應(yīng)的猜測線程分布到多個CPU核心上并行執(zhí)行，并對他們進(jìn)行跟蹤、同步。Anaphase引入了一個ICMC 組件，將一系列的處理器核心聯(lián)合起來，這個稱為Tile（原意：磚、瓦）的結(jié)構(gòu)就是猜測多線程運行的基本單元。

Intel巴塞羅那研究中心使用一個特制的ICC編譯器和一個周期精確的x86模擬器進(jìn)行了 Anaphase的模擬，并和Core Fusion進(jìn)行了SPEC CPU 2006的對比運算。x86模擬器模擬了下面的兩種配置：Tiny Core和Medium Core：

Medium Core就是一個通常的Core 2 Duo核心，而Tiny Core則相當(dāng)于半個Medium Core

最后Intel給出了四個配置下的數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)1則是Tiny/Medium Core下不采用CoreFusion和Anaphase技術(shù)的成績：

可以看出，Anaphase的效果非常明顯 ，在Tiny Core/Medium Core下可以分別達(dá)到41%和31%的加速比，Core Fusion技術(shù)則是28%和12%，綜合上Anaphase比Core Fusion更為有效。

Anaphase動態(tài)執(zhí)行指令分析：測試代碼大部分都可以對Anaphase進(jìn)行優(yōu)化（Optimized段）

目前Anaphase仍然處于研究階段，上面的測試是一個基于2核心的Anaphase的 Tile，而Anaphase可以支持更多的猜測線程/運行核心數(shù)量，Anaphase技術(shù)非常有潛力，唯一令筆者遺憾的就是它還不能脫離編譯器而在處理器內(nèi)完全實現(xiàn)這點了。

zhabin