CPU的案例
LS-DYNA參與計算的CPU數目與求解效率詳解 ￥1.99
開始前幾個問題：
問題1：計算機上只有1個8核16線程的CPU，在計算LS-DYNA SMP版本的算例時，CPU數目分別使用4、8、16,求解的效率會是線性增長嗎？
問題2：計算機上只有1個32核64線程的CPU，在計算LS-DYNA SMP版本的算例時，CPU數目分別使用8、16、32、64, 求解的效率會是線性增長嗎？
問題3：計算機上只有1個8核16線程的CPU，在計算LS-DYNA MPP版本的算例時，CPU數目分別使用4、8、16,求解的效率會是線性增長嗎？
問題4：計算機上有2個32核64線程的CPU，在計算LS-DYNA MPP版本的算例時，CPU數目分別使用8、16、32、64、128, 求解的效率會是線性增長嗎？
問題5：是不是計算時CPU利用率越高，計算效率越高？
在Windows平臺上，可能這幾個問題的答案超出你的想象！
問題1答案：
計算機上只有1個8核16線程的CPU，在計算LS-DYNA SMP版本的算例時，CPU數目分別使用4、8、16,求解的效率會是線性增長嗎？
在單顆8核16線程的CPU計算機上，SMP求解器建議在2、4、8時效率會提升，但是不建議超過8（不要超過物理核數，建議關閉超線程），超過物理核數8后，效率沒有任何提升！
問題2答案：
計算機上只有1個32核64線程的CPU，在計算LS-DYNA SMP版本的算例時，CPU數目分別使用8、16、32、64, 求解的效率會是線性增長嗎？
在單顆32核64線程的CPU計算機上，SMP求解器使用CPU數目分別為8、16、32、64時效率會提升，但是不建議超過16（極限不超過單顆CPU物理核數32），超過物理核數16后，效率幾乎沒有任何提升！
展開 淺談多核心CPU和SoC芯片及其工作原理！
前言：現在的CPU或SoC基本都是在單芯片中集成多個CPU核心，形成通常所說的4核、8核或更多核的CPU或SoC芯片。為什么要采用這種方式？多個CPU 核心在一起是如何工作的？CPU核心越多就一定越好嗎？帶著這些問題，筆者查閱了一些資料，學習了相關概念和要點并編輯成此文，試以通俗的語言來回答這些專業問題。文章一方面可作為自己的一個學習記錄，另一方面也希望對讀者有參考作用，不準確的地方歡迎討論和指正。
要說明什么是多核心CPU或SoC芯片，首先要從CPU核心(Core)說起。我們知道，CPU是中央處理器(Central Processing Unit)的英文簡稱，它具有控制和信息處理的能力，是電腦和智能設備的控制中樞。如果把傳統CPU芯片中的封裝和輔助電路(例如引腳的接口電路、電源電路和時鐘電路等)排除在外，只保留完成控制和信息處理功能的核心電路，這部分電路就是CPU核心，也簡稱CPU核。一個CPU核心基本上是一個完全獨立的處理器，它可以從內部存儲器中讀取指令，并執行指令指定的控制和計算任務。
如果把一個CPU核心和相關輔助電路封裝在一個芯片中，這個芯片就是傳統的單核心CPU芯片，簡稱單核CPU。如果把多個CPU核心和相關輔助電路封裝在一個芯片中，這個芯片就是多核心CPU芯片，簡稱多核CPU。當然，多核心CPU芯片會包含更多的輔助電路，以解決多個CPU核心之間的通信和協調問題。
如果在多核心CPU芯片中再集成一些其它功能部件和接口電路，就形成了完整的系統，那么這個芯片就變成了多核心SoC芯片了，簡稱多核SoC。在不嚴格區分的情況下，SoC也可以稱為CPU。
圖1用ARM的單核心CPU和多核心CPU進行舉例。圖中紅色虛線框標出的部分就是一個個的CPU核心，圖1a是ARM Cortex-A8基于ARMv7微架構的單核心CPU芯片的示意圖。
展開 理解Linux CPU上下文切換
我們都知道 Linux 是一個多任務操作系統，它支持的任務同時運行的數量遠遠大于 CPU 的數量。當然，這些任務實際上并不是同時運行的（Single CPU），而是因為系統在短時間內將 CPU 輪流分配給任務，造成了多個任務同時運行的假象。
CPU 上下文（CPU Context）
在每個任務運行之前，CPU 需要知道在哪里加載和啟動任務。這意味著系統需要提前幫助設置 CPU 寄存器和程序計數器。
CPU 寄存器是內置于 CPU 中的小型但速度極快的內存。程序計數器用于存儲 CPU 正在執行的或下一條要執行指令的位置。
它們都是 CPU 在運行任何任務之前必須依賴的依賴環境，因此也被稱為 “CPU 上下文”。如下圖所示：
知道了 CPU 上下文是什么，我想你理解 CPU 上下文切換就很容易了。“CPU上下文切換”指的是先保存上一個任務的 CPU 上下文（CPU寄存器和程序計數器），然后將新任務的上下文加載到這些寄存器和程序計數器中，最后跳轉到程序計數器。
這些保存的上下文存儲在系統內核中，并在重新安排任務執行時再次加載。這確保了任務的原始狀態不受影響，并且任務似乎在持續運行。
CPU 上下文切換的類型
你可能會說 CPU 上下文切換無非就是更新 CPU 寄存器和程序計數器值，而這些寄存器是為了快速運行任務而設計的，那為什么會影響 CPU 性能呢？
在回答這個問題之前，請問，你有沒有想過這些“任務”是什么？
展開 S7-1200 CPU啟動模式
S7-1200 CPU 通電后，它在開始執行循環用戶程序之前首先執行啟動程序。CPU 支持以下組態選項：
● 不重新啟動（保持為 STOP 模式）
● 暖啟動 - RUN 模式
● 暖啟動 - 斷電前的模式
啟動模式設置
S7-1200 啟動模式可以在“CPU 屬性-常規-啟動” 進行設置。如下圖 1 所示：
圖 1. CPU啟動選項設置
①“上電后啟動”：定義了CPU 上電后的啟動特性，共有以下三個選項，用戶可根據項目的特點及安全性來選擇，默認選項為“暖啟動-斷電前的操作模式”：
“不重新啟動（保持為STOP 模式）”：CPU 上電后直接進入STOP 模式；
“暖啟動-RUN模式”：CPU 上電后直接進入RUN模式；
“暖啟動-斷電前的操作模式”：選擇該項后，CPU上電后將按照斷電前該CPU 的RUN模式啟動，即斷電前CPU處于運行模式，則上電后 CPU 依然進入RUN模式；如果斷電前CPU 處于STOP狀態，則上電后CPU進入STOP模式。
如果在發生掉電或故障時，CPU 處于 STOP 模式，則 CPU 將在上電時進入 STOP 模式并保持 STOP 模式，直至收到進入 RUN 模式的命令；
如果在發生掉電或故障時，CPU 處于 RUN 模式，則在未檢測到可禁止 CPU 進入 RUN 模式的條件下，CPU 將在下次上電時進入 RUN 模式。
②“比較預設與實際組態”：定義了 S7-1200 PLC站的實際組態與當前組態不匹配時的 CPU 啟動特性：
“僅在兼容時，才啟動CPU”：所組態的模塊與實際模塊匹配（兼容）時，才啟動CPU。
展開 
科普：指令集——CPU芯片江湖中的門派標志
本文把芯片的范圍縮小，聚焦高端通用芯片CPU這一分支，我們會發現CPU芯片的種類也不少，而且“門派”林立，儼然像一個CPU芯片“江湖”，指令集和微架構就是這個江湖中的門派標志。什么是CPU指令集和微架構？為什么指令集和微架構是江湖門派標志？本文試圖用通俗的語言加以說明。
CPU是中央處理器(Central Processing Unit)的英文簡稱，是一種高端通用芯。它在計算機(電腦)和智能設備中用來指揮各個部件協同高效地工作。它是電腦和智能設備的控制中樞，是電腦中的大腦。
電腦的部件需要CPU來指揮，而CPU內的部件也需要受到指揮協調才能工作，這個指揮官就是程序，由程序發出的指揮CPU內部電路協同工作的命令，簡稱為指令。例如，如果要讓CPU完成一次A+B->C的計算，就要發2條存取指令，從存儲器把A和B取出來送到運算器中；再發1條加法指令，讓運算器執行加法運算；最后發1條存取指令，把C存入存儲器。這個例子中用到了兩種指令：存取指令和加法指令。
實際上，一個通用CPU要完成各類計算、推理、判斷和控制工作，它的指令種類少則幾十種，多則數百種，CPU的各種指令的集合稱為CPU的指令集。指令集確定了CPU的工作方式和與之相適應CPU內部的硬件架構，這種硬件架構稱為CPU的微架構。指令集和微架構是一個公司研發出新款CPU后形成的核心知識產權。指令集是CPU的頂層設計規范，微架構是這個頂層規范的物理實現，這種實現可以有多種，實現方法可以有變化。一般說的CPU架構就包含了CPU指令集和微架構兩個東西。
圖1.新的指令集和微架構可以創立一個新的CPU芯片江湖門派
圖1描述了指令集、微架構、CPU芯片和芯片用戶群之間的關系。可以看到，研發一款新的指令集和微架構，就相當于在CPU芯片江湖中創立了一個門派。
展開 主板維修教程之CPU供電電路原理及檢修
不能跑到C1
但有些朋友還問，為什么CPU供電都正常了，為什么測試卡還是跑FF或00呢，為什么CPU還沒有工作呢？這可就要按我們的維修規則了，先修供電，再修時鐘，后修復位。
就算你CPU供電正常了，但時鐘不正常或復位不正常，也會導致CPU不工作
南橋沒供電，供電偏高或偏低，也會導致CPU不工作。
北橋沒供電，供電偏高或仿低，也會導致CPU不工作。
南橋、北橋虛焊、不良，也會導致CPU不工作
內存沒供電也會導致CPU不工作（相對板來說）。
CPU座的數據線，如果有一條和北橋開路，或短路，也會導致CPU不工作。最好有一個CPU燈座，放到CPU插座上，一通電，就知道哪條數據線開路，短路等，總比你一根根的去量CPU的數據線。
CPU頻率跳線不對，也會不工作。BIOS壞CPU也會不工作，對于CPU不工作的原因還有很多，這些需要大家在維修經驗中慢慢總結。
展開 【攻略】完全兼容西門子CPU224的PLC
5、 LIGHTECH CPU224，可采用PPI協議連接市面上常用的文本、觸摸屏、上位組態軟件，（包括西門子的觸摸屏、和組態軟件WINCC）且支持西門子文本顯示器（TD200、TD400等），但不支持PROFIBUS協議進行的通信；西門子CPU224，目前市面上所有人機均同其兼容匹配。
6、 LIGHTECH CPU224（2PORT），具有雙485通信功能，其中1個為標準9孔串口PPI&自由口，另一個串口為485端子位，支持網絡讀寫指令；西門子CPU224，只擁有1個485串口通信，支持標準9孔串口的PPI&自由口。
7、 LIGHTECH CPU224（2PORT）繼電器型CPU，電源電壓為220V輸入，不提供24V傳感器電源輸出；西門子CPU224繼電器型，電源電壓為220V輸入，提供1個24V傳感器電源輸出，（該電源輸出位置LIGHTECH CPU224是作為第2個485通信）
8、 LIGHTECH CPU224的數據存儲器為永久性存儲；西門子CPU224內部存儲器數據標稱只能存儲22天，超過則可能導致數據丟失；
9、 LIGHTECH CPU224內置萬年歷功能，可簡單安裝紐扣電池，就可保障萬年歷功能在無外部電源狀態下工作1年以上；西門子CPU224內置萬年歷，需要外接西門子電池才可保障其萬年歷功能正常使用。
10、 LIGHTECH CPU224，編程環境中，指令全兼容；
11、 向導生成的指令中，LIGHTECH CPU224不支持PTO向導，支持PID向導、PWM向導、HSC向導；西門子CPU224 02.00之前的版本也不支持PTO向導，西門子CPU224 02.00及之后的版本支持PTO線性脈沖串輸出向導。
展開 【干貨分享】關于CPU的12個硬核干貨！
不管你玩硬件，還是做軟件，你的世界里都少不了計算機最核心的——CPU。
01
CPU是什么？
CPU與計算機的關系，就相當于大腦和人的關系，它是一種小型的計算機芯片，通常嵌入在電腦的主板上。
CPU的構建是通過在單個計算機芯片上放置數十億個微型晶體管來實現。
這些晶體管使它能夠執行運行存儲在系統內存中的程序所需的計算，所以，也可以說CPU決定了你電腦的計算能力。
02
CPU實際做什么？
CPU的工作核心是從程序或應用程序中獲取指令并且執行計算。
這個過程一共有三個關鍵階段：提取，解碼和執行。
CPU先從系統的RAM中提取指令，隨后解碼該指令的實際內容，最后再由CPU的相關部分執行該指令。
03
CPU的內部結構
剛才提到了很多CPU的重要性，那么CPU的內部結構是什么呢？又是由什么組成的呢？
下圖展示了一般程序的運行流程（以C語言為例），一般來說，了解程序的運行流程是掌握程序運行機制的基礎和前提。
在這個流程中，CPU負責解釋和運行最終轉換成機器語言的內容，CPU主要由兩部分構成：控制單元和算數邏輯單元（ALU）。
控制單元：從內存中提取指令并解碼執行；
算數邏輯單元（ALU）：處理算數和邏輯運算。
CPU和內存都是由許多晶體管組成的電子部件，可以把它比作計算機的心臟和大腦。
展開 CPU為什么是方形而不是圓形的？
稱不上巧合的是CPU芯片的形狀同樣為矩形，所以我們就先來講一講真正的CPU芯片為什么是這個形狀吧。
2、從制造說起
可能很多同學都知道，CPU芯片是由沙子制成的，不知道這份知識有沒有雷總想要將手機芯片賣成沙子價格的科普功勞在里面。
沙子的成分是二氧化硅，我們從中提取硅元素制成一個又粗又長的單晶硅棒，然后切割成一片一片的薄薄的圓形硅片，也就是我們更加熟知的“晶圓”。
圖1
直到這里晶圓還是圓形的，這也是它名字的由來。接下來經過一系列復雜的處理，包括離子注入、電鍍、光刻等等，這片晶圓上就出現了許多塊小小的CPU雛形。
然后對晶圓進行分割，把一塊塊的CPU芯片分離開來，并從中剔除掉不合格的部分，剩下的就是合格的CPU芯片了。
再把CPU芯片放在一片PCB板上，上面蓋上一片鋁蓋，中間用釬焊或硅脂連接起來，我們能見到的CPU就做好了。（當然沒這么簡單，此處太長不講）
3、那為何是方的？
有些同學可能聽了一頭霧水，CPU的生產過程和它為什么是方的之間有什么必然聯系嗎？實際上我們知道，CPU小方塊是從一張巨大的圓形大餅上切下來的，那么為了降低成本，肯定是把這張大餅切的份數越多越好。
展開 FCBGA封裝的 CPU 芯片散熱性能影響因素研究
圖8 晶圓功率密度與CPU結溫的關系曲線
從圖8可以看出：
(1)Die的面積越大，CPU 晶圓功率密度越小，CPU結溫、殼溫、散熱器溫度越低；
(2)Die的面積越大，CPU結殼溫差越小，即CPU結殼熱阻越小；
(3)Die的面積越大，CPU 外殼到散熱器之間的溫差越小；
(4)Die的面積(晶圓功率密度)對 CPU 熱阻和接觸熱阻影響較大，Die的面積增大至40mm*40mm(功率密度為22 W/cm
2左右)時，CPU 結溫降低17.6℃，殼溫降低13.4℃。
展開 利用博途修改CPU參數屬性配置
為什么CPU讀取的本地時間與當前實際時間相差7小時?
答：因為當前的實際時間是中國的北京時間，而CPU屬性中"時間"的默認時區為東一區:UTC+01:00，在CPU屬性中，必須先將本地時間的"時區"設置為中國所在的東八區：UTC+08：00，并將配置下載到CPU后，才能讀取到正確的本地時間。
干貨 | CPU、GPU、FPGA、ASIC等AI芯片特性及對比
為了實現可重構特性，FPGA 內部有大量極細粒度的基本單元，但是每個單元的計算能力（主要依靠LUT 查找表）都遠遠低于CPU 和GPU中的ALU模塊。
第二，速度和功耗相對專用定制芯片（ASIC）仍然存在不小差距。
第三，FPGA 價格較為昂貴，在規模放量的情況下單塊FPGA 的成本要遠高于專用定制芯片。
人工智能定制芯片是大趨勢，從發展趨勢上看，人工智能定制芯片將是計算芯片發展的大方向。
5、AI芯片算力對比
5.1 通用芯片—GPU
GPU（Graphics Processing Unit）即為圖形處理器。NVIDIA公司在1999年發布GeForce256圖形處理芯片時首先提出GPU的概念。從此NVIDIA顯卡的芯就用這個新名字GPU來稱呼。GPU使顯卡削減了對CPU的依賴，部分替代原本CPU的工作，特別是在3D圖形處理方面。由于在浮點運算、并行計算等方面，GPU可以提供數十倍乃至于上百倍于CPU的性能。
GPU相比CPU更適合人工智能計算。GPU和CPU分別針對的是兩種不同的應用場景，他們的設計目標不同，CPU需要很強的通用性來處理各種不同的數據類型，同時邏輯判斷又會引入大量的分支跳轉和中斷的處理。這些都使得CPU的內部結構異常復雜。而GPU擅長的則是在不需要被打斷的純凈的計算環境中進行類型高度統一的、相互無依賴的大規模數據處理，人工智能的計算恰巧主要是后者，這使得原本為圖像處理而生的GPU在人工智能時代煥發第二春。
CPU的邏輯運算單元（ALU）較少，控制器（control）占比較大；GPU的邏輯運算單元（ALU）小而多，控制器功能簡單，緩存（cache）也較少。架構的不同使得CPU擅長進行邏輯控制、串行計算，而GPU擅長高強度的并行計算。
展開 西門子PLC如何通過CPU 指示燈/STOP（停機）診斷
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有時會遇到CPU無法啟動或突然停機，或者CPU上指示燈SF，BF突然亮。
請按以下步驟確認情況 。
第一步 看CPU的指示燈狀態
DC5V----電源指示
SF---紅燈，系統故障
BF---紅燈，網絡故障
DC5V燈不亮
請檢查供電電源，電源接線及端子是否牢靠；如確認供電及接線無誤，可判斷CPU硬件故障，此時唯一方法聯系設備提供商售后維修。
指示燈全部閃爍
通常為電源供電質量，較強干擾，MMC卡故障，CPU故障。按如下順序逐條排除：
有無DP通信電纜，拆掉重新上電；
更換供電模塊，放到實驗室環境（非工廠環境）測試；
更換MMC卡測試；如程序丟失，聯系程序編寫人員索要原程序或設備供貨商。
更換CPU
SF常亮，或SF常亮，BF常亮或閃爍。
此時為系統故障或通信故障導致，需查看具體的診斷信息確認停機原因，請參看后續步驟。
第二步 查看診斷緩沖區
CPU停機可簡單分為致命錯誤和非致命錯誤，無論是什么原因導致，都會在CPU的診斷緩沖區留下痕跡。
因此，需要在線查看CPU的診斷緩沖區，來判斷具體的停機情況。
如圖所示，在硬件組態中，點擊在線按鈕，雙擊CPU進入CPU模塊信息，點擊診斷緩沖區查看具體的診斷信息。
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請按以下步驟確認情況 。
第一步 看CPU的指示燈狀態
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SF---紅燈，系統故障
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請檢查供電電源，電源接線及端子是否牢靠；如確認供電及接線無誤，可判斷CPU硬件故障，此時唯一方法聯系設備提供商售后維修。
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通常為電源供電質量，較強干擾，MMC卡故障，CPU故障。按如下順序逐條排除：
有無DP通信電纜，拆掉重新上電；
更換供電模塊，放到實驗室環境（非工廠環境）測試；
更換MMC卡測試；如程序丟失，聯系程序編寫人員索要原程序或設備供貨商。
更換CPU
SF常亮，或SF常亮，BF常亮或閃爍。
此時為系統故障或通信故障導致，需查看具體的診斷信息確認停機原因，請參看后續步驟。
第二步 查看診斷緩沖區
CPU停機可簡單分為致命錯誤和非致命錯誤，無論是什么原因導致，都會在CPU的診斷緩沖區留下痕跡。
因此，需要在線查看CPU的診斷緩沖區，來判斷具體的停機情況。
如圖所示，在硬件組態中，點擊在線按鈕，雙擊CPU進入CPU模塊信息，點擊診斷緩沖區查看具體的診斷信息。
展開 CPU到底是怎么識別代碼的？
A：我們舉例子的CPU里面只有3個模塊，就直接接了。真正的CPU里會有一個解碼器（decoder），把指令翻譯成需要的形式。
Q：你舉例子的簡單CPU，如果我輸入指令0011會怎么樣？
A：當然是同時激活了加法器和位移器從而產生不可預料的后果，簡單的說因為你使用了沒有設計的指令，所以后果自負唄。（在真正的CPU上這么干大概率就是崩潰唄，當然肯定會有各種保護性的設計，死也就死當前進程）
細心的小伙伴可能發現一個問題：你設計的指令【0001，數據與寄存器相加，結果保存到寄存器】這個一步做不出來吧？
畢竟還有一個回寫的過程，實際上確實是這樣。我們設計的簡易CPU執行一個指令差不多得三步，讀取指令，執行指令，寫寄存器。
經典的RISC設計則是分5步：讀取指令(IF)，解碼指令(ID)，執行指令(EX)，內存操作(MEM)，寫寄存器(WB)。我們平常用的x86的CPU有的指令可能要分將近20個步驟。
你可以理解有這么一個開關，我們啪的按一下，CPU就走一步，你按的越快CPU就走的越快。咦？聽說你有個想法？少年，你這個想法很危險啊，姑且不說你有沒有麒麟臂，能不能按那么快（現代的CPU也就2GHz多，大概也就一秒按個20億下左右吧）。
就算你能按那么快，雖然速度是上去了，但功耗會大大增加，發熱上升穩定性下降。
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