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  • 多核状态
    2021-06-02 15:16:52

    我已经运行了简单的并行算法绘制mandelbrot集来测试Nexus 7(Tegra 3,4 4核)上的并行计算.在运行几次之后,我获得1.5秒的串行和1.0的并行,但并行和串行在1.3秒时非常接近.

    方块是700×700像素,我使用的mandelbrot代码来自

    并行实现像这样运行两半mandelbrot

    public void mandelbrotParallel() {

    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {

    public void run() {

    mandelbrotOne();

    }

    });

    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {

    public void run() {

    mandelbrotTwo();

    }

    });

    t1.start();

    t2.start();

    try {

    t1.join();

    t2.join();

    } catch (InterruptedException e) {

    // TODO Auto-generated catch block

    e.printStackTrace();

    }

    mHandler.post(new Runnable() {

    public void run() {

    v.setBmp(bmp);

    v.invalidate();

    }

    });

    }

    我之前运行过一个简单的向量,并发现了类似的轶事结果(没有科学严谨性).所以我想知道是否有任何特殊的事情要让Android启动多个内核来完成任务.

    基于与谷歌的快速对话,可能是核心处于休眠状态并等待计算在核心打开之前真正长时间运行(多秒)……这是真的吗?如果是这样,是否有来自Java(没有JNI)的API调用可以预先唤醒核心?

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    Linux系统下,CPU信息详解(cpuinfo,多核,多线程)

    在Linux系统中,如何详细了解CPU的信息呢? 当然是通过cat /proc/cpuinfo来检查了,但是比如几个物理CPU/几核/几线程,这些问题怎么确定呢?

    经过查看,我的开发机器是1个物理CPU,4核8线程,Intel(R) Core(TM) i7 CPU 860  @ 2.80GHz

    记录一下,判断的过程和知识。

    判断依据:

    1.具有相同core id的cpu是同一个core的超线程。

    2.具有相同physical id的cpu是同一颗cpu封装的线程或者cores。

    英文版:

    1.Physical id and core id are not necessarily consecutive but they are unique. Any cpu with the same core id are hyperthreads in the same core.

    2.Any cpu with the same physical id are threads or cores in the same physical socket.

    echo "logical CPU number:"

    #逻辑CPU个数

    cat /proc/cpuinfo | grep "processor" | wc -l

    echo "physical CPU number:"

    #物理CPU个数:

    cat /proc/cpuinfo | grep "physical id" | sort | uniq | wc -l

    echo "core number in a physical CPU:"

    #每个物理CPU中Core的个数:

    cat /proc/cpuinfo | grep "cpu cores" | uniq | awk -F: '{print $2}'

    #查看每个physical cpu上core id的数量,即为每个物理CPU上的core的个数

    cat /proc/cpuinfo | grep "core id"

    #是否为超线程?

    #如果有两个逻辑CPU具有相同的”core id”,那么超线程是打开的。

    #每个物理CPU中逻辑CPU(可能是core, threads或both)的个数:

    cat /proc/cpuinfo | grep "siblings"

    /proc/cpuinfo 文件包含系统上每个处理器的数据段落。/proc/cpuinfo 描述中有 6 个条目适用于多内核和超线程(HT)技术检查:processor, vendor id, physical id, siblings, core id 和 cpu cores。

    processor 条目包括这一逻辑处理器的唯一标识符。

    physical id 条目包括每个物理封装的唯一标识符。

    core id 条目保存每个内核的唯一标识符。

    siblings 条目列出了位于相同物理封装中的逻辑处理器的数量。

    cpu cores 条目包含位于相同物理封装中的内核数量。

    如果处理器为英特尔处理器,则 vendor id 条目中的字符串是 GenuineIntel。

    1.拥有相同 physical id 的所有逻辑处理器共享同一个物理插座。每个 physical id 代表一个唯一的物理封装。

    2.Siblings 表示位于这一物理封装上的逻辑处理器的数量。它们可能支持也可能不支持超线程(HT)技术。

    3.每个 core id 均代表一个唯一的处理器内核。所有带有相同 core id 的逻辑处理器均位于同一个处理器内核上。

    4.如果有一个以上逻辑处理器拥有相同的 core id 和 physical id,则说明系统支持超线程(HT)技术。

    5.如果有两个或两个以上的逻辑处理器拥有相同的 physical id,但是 core id 不同,则说明这是一个多内核处理器。cpu cores 条目也可以表示是否支持多内核。

    判断CPU是否64位,检查cpuinfo中的flags区段,看是否有lm标识。

    Are the processors 64-bit?

    A 64-bit processor will have lm ("long mode") in the flags section of cpuinfo. A 32-bit processor will not

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    d6f837651d73eea031d4e0101552e4ee.png

    工作中遇到的多核 ARM CPU 越来越多,总结分享一些多核启动的知识,希望能帮助更多小伙伴。

    在 ARM64 架构下如果想要启动多核,有 spin-table 和 psci 两种方式,下面针对这两种启动流程进行分析。

    代码版本

    • boot-wrapper-aarch64 version : 28932c41e14d730b8b9a7310071384178611fb32

    • linux v5.14

    多核 CPU 的启动方式

    嵌入式系统的启动的基本流程是先运行 bootloader ,然后由 bootloader 引导启动 kernel,这里无论启动的是 rt-thread 或者是 linux 原理都是一样的。

    上电后所有的 CPU 都会从 bootrom 里面开始执行代码,为了防止并发造成的一些问题,需要将除了 primary cpu 以外的 cpu 拦截下来,这样才能保证启动的顺序是可控的。

    spin-table 启动方法

    在启动的过程中,bootloader 中有一道栅栏,它拦住了除了 cpu0 外的其他 cpucpu0 直接往下运行,进行设备初始化以及运行 Kernel。其他 cpu0 则在栅栏外进入睡眠状态。

    cpu0 在初始化 smp 的时候,会在 cpu-release-addr 里面填入一个地址并唤醒其他 cpu。这时睡眠的 cpu 接受到信号,醒来的时候会先检查 cpu-release-addr 这个地址里面的数据是不是有效。如果该地址是有效的(非 0 ),意味着自己需要真正开始启动了,接下来他会跳转到。

    下面我们看看 arm64 里面的实现,在 arch/arm64/boot/dts/xxx.dts 中有如下描述:

    1cpu@0 {
    2    device_type = "cpu";
    3    compatible = "arm,armv8";
    4    reg = <0x0 0x0="">;
    5    enable-method = "spin-table"; /* 选择使用 spin-table 方式启动  */
    6    cpu-release-addr = <0x0 0x8000fff8="">;
    7};

    在 arch/arm64/kernel/smp_spin_table.c 中处理了向其他 cpu 发送信号的方法:

    1、先是获取 release_addr 的虚拟地址

    2、向该地址写入从 cpu 的入口地址

    3、通过 sev() 指令唤醒其他 cpu

    1static int smp_spin_table_cpu_prepare(unsigned int cpu)
     2{
     3    __le64 __iomem *release_addr;
     4    phys_addr_t pa_holding_pen = __pa_symbol(function_nocfi(secondary_holding_pen));
     5
     6    if (!cpu_release_addr[cpu])
     7        return -ENODEV;
     8
     9    /*
    10     * The cpu-release-addr may or may not be inside the linear mapping.
    11     * As ioremap_cache will either give us a new mapping or reuse the
    12     * existing linear mapping, we can use it to cover both cases. In
    13     * either case the memory will be MT_NORMAL.
    14     */
    15    release_addr = ioremap_cache(cpu_release_addr[cpu],
    16                     sizeof(*release_addr));
    17    if (!release_addr)
    18        return -ENOMEM;
    19
    20    /*
    21     * We write the release address as LE regardless of the native
    22     * endianness of the kernel. Therefore, any boot-loaders that
    23     * read this address need to convert this address to the
    24     * boot-loader's endianness before jumping. This is mandated by
    25     * the boot protocol.
    26     */
    27    writeq_relaxed(pa_holding_pen, release_addr);
    28    dcache_clean_inval_poc((__force unsigned long)release_addr,
    29                (__force unsigned long)release_addr +
    30                    sizeof(*release_addr));
    31
    32    /*
    33     * Send an event to wake up the secondary CPU.
    34     */
    35    sev();
    36
    37    iounmap(release_addr);
    38
    39    return 0;
    40}

    Bootloader 部分以 boot-wrapper-aarch64 中的代码做示例,非主 CPU 会轮询检查 mbox(其地址等同cpu-release-addr)中的值,当其值为 0 的时候继续睡眠,否则就跳转到内核执行,代码如下所示:

    1/**
     2 * Wait for an address to appear in mbox, and jump to it.
     3 *
     4 * @mbox: location to watch
     5 * @invalid: value of an invalid address, 0 or -1 depending on the boot method
     6 * @is_entry: when true, pass boot parameters to the kernel, instead of 0
     7 */
     8void __noreturn spin(unsigned long *mbox, unsigned long invalid, int is_entry)
     9{
    10    unsigned long addr = invalid;
    11
    12    while (addr == invalid) {
    13        wfe();
    14        addr = *mbox;
    15    }
    16
    17    if (is_entry)
    18#ifdef KERNEL_32
    19        jump_kernel(addr, 0, ~0, (unsigned long)&dtb, 0);
    20#else
    21        jump_kernel(addr, (unsigned long)&dtb, 0, 0, 0);
    22#endif
    23
    24    jump_kernel(addr, 0, 0, 0, 0);
    25
    26    unreachable();
    27}
    28
    29/**
    30 * Primary CPU finishes platform initialisation and jumps to the kernel.
    31 * Secondaries are parked, waiting for their mbox to contain a valid address.
    32 *
    33 * @cpu: logical CPU number
    34 * @mbox: location to watch
    35 * @invalid: value of an invalid address, 0 or -1 depending on the boot method
    36 */
    37void __noreturn first_spin(unsigned int cpu, unsigned long *mbox,
    38               unsigned long invalid)
    39{
    40    if (cpu == 0) {
    41        init_platform();
    42
    43        *mbox = (unsigned long)&entrypoint;
    44        sevl();
    45        spin(mbox, invalid, 1);
    46    } else {
    47        *mbox = invalid;
    48        spin(mbox, invalid, 0);
    49    }
    50
    51    unreachable();
    52}

    PSCI 启动方法

    另外一种 enable-method 就是 PSCI,依旧先从 kernel 开始分析。先看 arch/arm64/boot/dts/mediatek/mt8173.dtsi 文件,里面 cpu 节点选择了PSCI 的方法:

    1cpu0: cpu@0 {
    2    compatible = "arm,cortex-a53";
    3    device_type = "cpu";
    4    enable-method = "psci";    /* 启动方式选择 PSCI */
    5    operating-points-v2 = <&cpu_opp_table>;
    6    reg = <0x0>;
    7    cpu-idle-states = <&CPU_SLEEP_0>;
    8};

    并且有一个 PSCI 的节点:

    1psci {
    2    compatible = "arm,psci-1.0", "arm,psci-0.2", "arm,psci";
    3    method = "smc";
    4    cpu_suspend   = <0x84000001>;
    5    cpu_off          = <0x84000002>;
    6    cpu_on          = <0x84000003>;
    7};

    在 PSCI 中的节点详细说明请参考文档:kernel/Documentation/devicetree/bindings/arm/psci.txt。在此仅说一下 method 字段。该字段有两个可选值:smc 和 hvc。表示调用 PSCI 功能使用什么指令。smc、hvc、svc 这些指令都是由低运行级别向更高级别请求服务的指令。

    和系统调用一样。调用了该指令,cpu 会进入异常切入更高的权限。异常处理程序根据下面传上来的参数决定给予什么服务,smc 陷入 EL3,hvc 陷入 EL2,svc 陷入EL1。在 ARMv8 里面,EL3 总是是 secure 状态,EL2 是虚拟机管态,EL1 是普通的系统态。

    接下来可以看看 arch/arm64/kernel/psci.c 里面的代码,psci_ops.cpu_on 最终调用 smc call:

    1static int cpu_psci_cpu_boot(unsigned int cpu)
     2{
     3    phys_addr_t pa_secondary_entry = __pa_symbol(function_nocfi(secondary_entry));
     4    int err = psci_ops.cpu_on(cpu_logical_map(cpu), pa_secondary_entry);
     5    if (err)
     6        pr_err("failed to boot CPU%d (%d)\n", cpu, err);
     7
     8    return err;
     9}
    10
    11static unsigned long __invoke_psci_fn_smc(unsigned long function_id,
    12            unsigned long arg0, unsigned long arg1,
    13            unsigned long arg2)
    14{
    15    struct arm_smccc_res res;
    16
    17    arm_smccc_smc(function_id, arg0, arg1, arg2, 0, 0, 0, 0, &res);
    18    return res.a0;
    19}

    Bootloader 以 boot-wrapper-aarch64 作分析,看 psci.c 里的 psci_call 实现函数,通过 fid 与 PSCI_CPU_OFF 和 PSCI_CPU_ON 相比,找出需要执行的动作:

    1long psci_call(unsigned long fid, unsigned long arg1, unsigned long arg2)
     2{
     3    switch (fid) {
     4    case PSCI_CPU_OFF:
     5        return psci_cpu_off();
     6
     7    case PSCI_CPU_ON_64:
     8        return psci_cpu_on(arg1, arg2);
     9
    10    default:
    11        return PSCI_RET_NOT_SUPPORTED;
    12    }
    13}

    当然 boot-wrapper-aarch64 里也需要同样的定义:

    1#define PSCI_CPU_OFF        0x84000002
    2#define PSCI_CPU_ON_32      0x84000003
    3#define PSCI_CPU_ON_64      0xc4000003

    boot-wrapper-aarch64 按照和 kernel 约定的好参数列表,为目标 cpu 设置好跳转地址,然后返回到 kernel  执行,下面给出关键代码说明:

    1static int psci_cpu_on(unsigned long target_mpidr, unsigned long address)
     2{
     3    int ret;
     4    unsigned int cpu = find_logical_id(target_mpidr);
     5    unsigned int this_cpu = this_cpu_logical_id();
     6
     7    if (cpu == MPIDR_INVALID)
     8        return PSCI_RET_INVALID_PARAMETERS;
     9
    10    bakery_lock(branch_table_lock, this_cpu);
    11    ret = psci_store_address(cpu, address);   /* 写入启动地址  */
    12    bakery_unlock(branch_table_lock, this_cpu);
    13
    14    return ret;
    15}

    总结

    目前比较主流的多核启动方式是 PSCI,一般正式的产品都有 ATF,通过 PSCI 可以实现 CPU 的开启关闭以及挂起等操作。在实际的移植工作过程中,如果有带有 ATF 的 bootloader 那多核移植就相对容易很多,如果没有的话,也可以采用 spin_table 的方式来启动多核。

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    python 在程序并行化方面多少有些声名狼藉。 撇开技术上的问题,例如线程的实现和 gil,我觉得错误的教学指导才是主要问题。 常见的经典 python 多线程、多进程教程多显得偏重。 而且往往隔靴搔痒,没有深入探讨日常工作中最有用的内容。 传统的例子简单搜索下python 多线程教程,不难发现几乎所有的教程都给出涉及类...

    由于gil(global interpreter lock, 全局解释锁)的存在,使用多线程并不会真正意义上实现并发,使用多进程可以通过子进程的形式同时运行多个解释器,而它们的gil是独立的,这样就可以是python程序充分利用多核cpu进行并行计算。 3. future类一般由executor.submit()创建,将可调用对象封装为异步执行。 future是一种...

    6.4 本文使用的 pypy 版本为 5.9. 0-beta0,兼容 python 3.5 语法本文使用的 jython 版本为 2. 7. 0,兼容 python 2.7 语法若无特殊说明,作语言解时...这一对宏允许你在自定义的 c 扩展中释放 gil,从而可以重新利用多核的优势。 沿用上面的例子,自定义的 c 扩展函数好比是流水线上一个特殊的物品...

    向我们展示了通过numba模块加速,使python的数学计算时间下降4-5个数量级。 本文,edward将从硬件层面着眼,和读者一起学习python如何调用多cpu实现并行计算,从而缩短生物信息分析时间。 全文共 2756字 0图预计阅读时间:15 分钟面向人群:1-8岁生物信息学开发者关键字:python 并行计算01多进程效果通过两个例子...

    先占式多工法(pre-emptive multitasking):操作系统知道每个线程,并且可以随时中断该线程后运行别的线程,即对线程进行切换。 线程的切换可以发生在单个python语句里,在任何时候都可能需要进行任务切换。 多核cpu的并行,通过多进程,python创建新的进程(一般来说电脑几核就开几个进程)。 每一个进程可以被看做...

    多线程基础概念并行与并发并行:同时处理多个任务,必须在多核环境下一段时间内同时处理多个任务,单核也可以并发并发手段线程:内核空间的调度进程:内核空间的调度协程:用户空间的调度线程可以允许程序在同一进程空间中并发运行多个操作。 本次主要介绍python标准库中的多线程模块threading。 threading模块线程...

    详情请看下一篇博文python 性能的优化计算密集型当然我们可以使用jit,分布式编程,python 调用c编程来优化性能,但是要充分利用计算机的核数,可以通过concurrent.futures模块来实现,其在实现提高并行计算能力时时通过多进程实现。 该concurrent.futures模块提供了一个用于异步执行callables的高级接口。 可以使用...

    cpython解释器的问题,jpython 就不会# 对于io密集型 没什么区别,只要io时会切换即可# 但对于多核cup python 同时只能运行一个cup ,其他语言的会运行多个,因此... # 即不能通过物理核心数增加速度,不能实现(并行)# =====# 多线程socket可以input# import socket# from threading import thread# def chat(conn)...

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    here’s how you can get a 2–6x speed-up on your data pre-processing withpython最近在 towards data science 上看到一篇文章,如何用 python 进行并行处理,觉得非常有帮助,因此介绍给大家,用我的风格对文章做了编译。 ----数据的预处理,是机器学习非常重要的一环。 尽管 python 提供了很多让人欲罢不能的库...

    本文主要用到python标准库concurrent.futures提供的并发执行功能,类似于进程池的用法,在多核或多cpu平台能够大幅度提高处理速度。 from concurrent.futures import processpoolexecutorprimes = def isprime(n):if n%2 == 0: return false for i in range(3, int(n**0.5)+1, 2): if n%i == 0:return false return ...

    所以很多人说python的线程是假线程,并能利用多核,并不能真正并行。 之所以感觉到线程并行,是因为线程上下文不断切换的缘故。 python 3.2开始使用新的gil。 新的gil实现中用一个固定的超时时间来指示当前的线程放弃全局锁。 在当前线程保持这个锁,且其他线程请求这个锁时,当前线程就会在5毫秒后被强制释放该锁...

    gil确保任何时候都只有一个python线程执行。 gil最大的问题就是python的多线程程序并不能利用多核cpu的优势。 但process pools能解决这个问题! 因为我们在运行单独的python实例,每个实例都有自己的gil。 这样你就有了真正的并行处理的python代码! 不要害怕并行处理! 有了concurrent.futures库,python可以让你简...

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  • 多核框架如图1所示,PL内使用MicroBlaze软核,PS内为ARM双硬核,通用外设控制器、DDR挂在PS上,PL和PS共享DDR。PS程序在DDR里运行应用程序,Microblaze在内部BRAM中运行。 图1 多核框架图 2 启动过程 ...
  • 源于一种基于消息的存储一致模型 传统上,多处理器系统中的存储器一致性都是通过总线侦听实现的,每个内核都与一个通用多层总线连接,能够侦听同级处理器的存储器存取流量,以调节每个高速缓冲器行的一致状态。...
  • 多核环境下,原来基于单核的合理设计和实践无法适应多核环境;主要包括原语的修正、调度修正、能耗管理等。 21.2 多核环境下进程同步与调度 多核环境带来的最大变化是进程的同步与调度。由于.
  • 在某些非线性动力学系统中,状态变量函数通常可以与控制变量函数分开,这给识别此类系统带来了很多麻烦。为了很好地解决这个问题,提出了一种改进的带有多核的最小二乘支持向量回归(LSSVR)模型,并将该模型应用于...
  • 多行星:使用VPLanet的多核仿真 使用multi-planet可以在一个或多个内核上运行使用创建的大量仿真。 包含的脚本mpstatus可以提供仿真的当前状态。 请注意, multi-planet不能用于在多台计算机上运行模拟。 多行星设置...
  • 多核压缩和解压缩

    2022-05-19 09:23:35
    默认采用tar -czvf gccgo.tgz gccgo来压缩文件,发现仅仅单核工作,对于多核的aarch64服务器非常不友好及浪费资源。如何让多核同时工作是接下来需要讲解的内容。 环境如下: [root@cp1 ~]# uname -a Linux cp1 4.19....
  • 1 top 命令,然后按数字“1” 2 命令:mpstat -P ALL 3 命令:sar -P ALL 输出较多,可grep或者重定向至文件查看 个人推荐使用第二种方式,操作方便且输出较少,看起来直观。 转载于:...
  • 其实,从CPU的多线程技术上就能看到这个端倪多线程继续无非是继续压榨单一CPU核心的处理器能力,让工作任务充分填满CPU负载,否则,为什么不真多核心做进一步优化,而回过头来在多核处理器上针对单核心处理能力做...
  • 《Linux多线程编程 多核编程》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Linux多线程编程 多核编程(28页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。1、Linux多线程编程,IEEE POSIX 标准 p1003.1c (Pthreads) 定义了处理线程的一系列C...
  • 针对40100G高速以太网多核处理器架构的研究与改进.pdf针对40100G高速以太网多核处理器架构的研究与改进.pdf针对40100G高速以太网多核处理器架构的研究与改进.pdf针对40100G高速以太网多核处理器架构的研究与改进.pdf...

空空如也

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多核状态