Tratando múltiples núcleos de CPU como uno

  

Dado que pueden compartir los mismos datos y buses de E / S y los mismos registros, podría haber un diseño arquitectónico donde varias unidades de procesamiento pasen por un conjunto de instrucciones

Esto generalmente se conoce como diseño "superscalar" y es usado por casi todos los procesadores modernos.

Como han señalado los otros, el problema clave es dependencias de datos ; los núcleos deben estar ejecutando instrucciones que no dependen de los resultados de los demás.

  

Una unidad podría procesar una instrucción durante su reloj alto y luego la segunda unidad procesar la siguiente instrucción durante su reloj alto

temporización de borde negativo , pero es una técnica muy impopular, porque en casi todos los casos puede reemplazarlo con un reloj dos veces más rápido y realizar operaciones solo en bordes positivos, introduciendo la tubería Retrasos donde los circuitos no pueden mantenerse al día. El único caso común que se utiliza es DDR SDRAM.

Todo funciona bien hasta que el núcleo azul necesita un valor de datos al comienzo de su instrucción que el núcleo rojo aún no ha terminado de producir.

Obtienes la misma clase de dificultad con un solo núcleo canalizado, donde se requiere el valor de los datos de una instrucción para la siguiente. Cuanto más profunda es la tubería, más ciclos se pierden en la parada mientras la segunda instrucción espera los resultados de la primera.

Una mitigación para el segundo problema, y también sería aplicable al primero si alguna vez intentaste construirlo, es un micro-hilo. Si los datos aún no están disponibles, trabaje en otra cosa por un tiempo.

Desafortunadamente, esto requiere que se ofrezcan múltiples procesos independientes al procesador. Esto es quizás lo que está detrás de un resurgimiento en la popularidad de un estilo de programación puramente funcional, donde las funciones sin efectos secundarios se pueden ejecutar en paralelo de forma automática sin necesidad de ser humano.