计算机体系结构的技术革新1.图灵机理论构成了计算机体系结构的基础，并且与冯·诺依曼体系结构紧密相关。然而，这一理论是串行的，而多核处理器则代表了并行的分布式结构。这种不匹配要求我们解决串行图灵机理论与物理上多核处理器之间的协同问题。2.我们需要解决的问题包括如何将串行编程模型与多核处理器的物理实现相匹配，以及如何推广并行编程模型，以便更好地利用多核处理器的性能。目前，并行编程模型主要应用于科学计算等领域，而串行程序在多核处理器上的性能加速问题尚未得到有效解决。3.为了解决上述问题，研究者们正在探索新的编程模型和硬件机制。这些机制包括改进的并行编程模型，例如Cell处理器所提供的，以及硬件支持的优化，如SpeculativeLockElision机制和TransactionalCoherenceandConsistency(TCC)机制。4.此外，我们还必须考虑如何将冯·诺依曼体系结构的一维地址空间与多核处理器的多维访存层次相匹配。这涉及到引入新的访存层次，如分布式统一编址的寄存器网络，以及开发新的cache一致性协议，如推测Cache协议和TokenCoherence。5.同时，我们面临着程序多样性与单一体系结构之间的匹配问题。未来的应用将不仅关注性能，还包括可靠性、安全性等其他指标。因此，处理器需要具有可配置和灵活的体系结构，以适应不同应用的多样性。6.多核和Cell等新型处理结构的出现是计算机体系结构历史上的重要事件，它们对传统的计算模式和计算机体系架构提出了挑战。自2005年以来，一系列具有深远影响的计算机体系结构的出现可能为未来十年的计算机体系结构奠定根本性的基础。7.随着计算密度的提高，处理器和计算机性能的衡量标准正在发生变化。在移动设备端，性能和功耗的平衡已经找到了令人满意的结合点，可能引发手持设备的急剧膨胀。在服务器端和桌面端，减少电力消耗已成为当务之急。8.Cell处理器本身就是在这种变化中适应和创造了新的设计风格。其内部的SPU(SynergisticProcessorUnit协同处理单元)具有很好的扩展性，可以同时面对通用和专用的处理需求，实现处理资源的灵活重构。这意味着，通过适当的软件控制，Cell能够应对多种类型的处理任务，并简化设计的复杂性。