雙核處理器概念

最近逐漸熱起來(lái)的“雙核”概念，主要是指基于X86開(kāi)放架構(gòu)的雙核技術(shù)。在這方面，居領(lǐng)導(dǎo)地位的廠商主要有Intel和AMD兩家。其中，兩家的思路又有不同。AMD從一開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了對(duì)多核心的支持。所有組件都直接連接到CPU，消除系統(tǒng)架構(gòu)方面的挑戰(zhàn)和瓶頸。兩個(gè)處理器核心直接連接到同一個(gè)內(nèi)核上，核心之間以芯片速度通信，進(jìn)一步降低了處理器之間的延遲。而Intel采用多個(gè)核心共享前端總線的方式。專家認(rèn)為，AMD的架構(gòu)對(duì)于更容易實(shí)現(xiàn)雙核以至多核，Intel的架構(gòu)會(huì)遇到多個(gè)內(nèi)核爭(zhēng)用總線資源的瓶頸問(wèn)題。

雙核處理器

雙核心處理器技術(shù)的引入是提高處理器性能的有效方法。因?yàn)樘幚砥鲗?shí)際性能是處理器在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所能處理器指令數(shù)的總量，因此增加一個(gè)內(nèi)核，處理器每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可執(zhí)行的單元數(shù)將增加一倍。在這里我們必須強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是，如果你想讓系統(tǒng)達(dá)到最大性能，你必須充分利用兩個(gè)內(nèi)核中的所有可執(zhí)行單元：即讓所有執(zhí)行單元都有活可干。

為什么IBM、SUN、HP等廠商的雙核產(chǎn)品無(wú)法實(shí)現(xiàn)普及呢，因?yàn)樗鼈兿喈?dāng)昂貴的，從來(lái)沒(méi)得到廣泛應(yīng)用。比如擁有128MB L3緩存的雙核心IBM Power4處理器的尺寸為115x115mm，生產(chǎn)成本相當(dāng)高。因此，我們不能將IBM Power4和HP PA8800之類雙核心處理器稱為AMD即將發(fā)布的雙核心處理器的前輩。

雙核處理器

目前，x86雙核處理器的應(yīng)用環(huán)境已經(jīng)頗為成熟，大多數(shù)操作系統(tǒng)已經(jīng)支持并行處理，目前大多數(shù)新或即將發(fā)布的應(yīng)用軟件都對(duì)并行技術(shù)提供了支持，因此雙核處理器一旦上市，系統(tǒng)性能的提升將能得到迅速的提升。因此，目前整個(gè)軟件市場(chǎng)其實(shí)已經(jīng)為多核心處理器架構(gòu)提供了充分的準(zhǔn)備。

雙核處理器類型

Intel

目前Intel推出的臺(tái)式機(jī)雙核心處理器有Pentium D、Pentium EE(Pentium Extreme Edition)和Core Duo三種類型，三者的工作原理有很大不同。

Pentium D和Pentium EE分別面向主流市場(chǎng)以及高端市場(chǎng)，其每個(gè)核心采用獨(dú)立式緩存設(shè)計(jì)，在處理器內(nèi)部?jī)蓚€(gè)核心之間是互相隔絕的，通過(guò)處理器外部(主板北橋芯片)的仲裁器負(fù)責(zé)兩個(gè)核心之間的任務(wù)分配以及緩存數(shù)據(jù)的同步等協(xié)調(diào)工作。兩個(gè)核心共享前端總線，并依靠前端總線在兩個(gè)核心之間傳輸緩存同步數(shù)據(jù)。從架構(gòu)上來(lái)看，這種類型是基于獨(dú)立緩存的松散型雙核心處理器耦合方案，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單，只需要將兩個(gè)相同的處理器內(nèi)核封裝在同一塊基板上即可;缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)延遲問(wèn)題比較嚴(yán)重，性能并不盡如人意。另外，Pentium D和Pentium EE的最大區(qū)別就是Pentium EE支持超線程技術(shù)而Pentium D則不支持，Pentium EE在打開(kāi)超線程技術(shù)之后會(huì)被操作系統(tǒng)識(shí)別為四個(gè)邏輯處理器。

雙核處理器

Intel目前的桌面平臺(tái)雙核心處理器產(chǎn)品分為Pentium D和Pentium Extreme Edition(Pentium EE)兩大系列，其中，Pentium D包括820(2.8GHz)、830(3.0GHz)、840(3.2GHz)三個(gè)型號(hào)，采用800MHz FSB，面向主流市場(chǎng);而Pentium EE目前只有840(3.2GHz)一個(gè)型號(hào)，同樣采用800MHz FSB，面向高端應(yīng)用。Pentium D與Pentium EE都采用0.09微米制程，LGA775接口;它們最主要的區(qū)別就是Pentium EE支持超線程技術(shù)，而Pentium D則不支持超線程技術(shù)，也就是說(shuō)在打開(kāi)超線程技術(shù)的情況下Pentium EE將被操作系統(tǒng)識(shí)別為四顆處理器。

雙核處理器

在主板芯片組方面，由于北橋芯片擔(dān)負(fù)著處理和交換不同核心緩存數(shù)據(jù)的重要作用，所以目前能夠支持Pentium D和Pentium EE的是945/955系列，而915/925是不能支持的，在915/925主板上就算是能夠開(kāi)機(jī)，也只能使用雙核心其中的一個(gè)核心!

AMD

AMD推出的雙核心處理器分別是雙核心的Opteron系列和全新的Athlon 64 X2系列處理器。其中Athlon 64 X2是用以抗衡Pentium D和Pentium Extreme Edition的桌面雙核心處理器系列。AMD推出的Athlon 64 X2是由兩個(gè)Athlon 64處理器上采用的Venice核心組合而成，每個(gè)核心擁有獨(dú)立的512KB(1MB) L2緩存及執(zhí)行單元。除了多出一個(gè)核芯之外，從架構(gòu)上相對(duì)于目前Athlon 64在架構(gòu)上并沒(méi)有任何重大的改變。

雙核心Athlon 64 X2的大部分規(guī)格、功能與我們熟悉的Athlon 64架構(gòu)沒(méi)有任何區(qū)別，也就是說(shuō)新推出的Athlon 64 X2雙核心處理器仍然支持1GHz規(guī)格的HyperTransport總線，并且內(nèi)建了支持雙通道設(shè)置的DDR內(nèi)存控制器。與Intel雙核心處理器不同的是，Athlon 64 X2的兩個(gè)內(nèi)核并不需要經(jīng)過(guò)MCH進(jìn)行相互之間的協(xié)調(diào)。AMD在Athlon 64 X2雙核心處理器的內(nèi)部提供了一個(gè)稱為System Request Queue(系統(tǒng)請(qǐng)求隊(duì)列)的技術(shù)，在工作的時(shí)候每一個(gè)核心都將其請(qǐng)求放在SRQ中，當(dāng)獲得資源之后請(qǐng)求將會(huì)被送往相應(yīng)的執(zhí)行核心，也就是說(shuō)所有的處理過(guò)程都在CPU核心范圍之內(nèi)完成，并不需要借助外部設(shè)備。

對(duì)于雙核心架構(gòu)，AMD的做法是將兩個(gè)核心整合在同一片硅晶內(nèi)核之中，而Intel的雙核心處理方式則更像是簡(jiǎn)單的將兩個(gè)核心做到一起而已。與Intel的雙核心架構(gòu)相比，AMD雙核心處理器系統(tǒng)不會(huì)在兩個(gè)核心之間存在傳輸瓶頸的問(wèn)題。因此從這個(gè)方面來(lái)說(shuō)，Athlon 64 X2的架構(gòu)要明顯優(yōu)于Pentium D架構(gòu)。雖然與Intel相比，AMD并不用擔(dān)心Prescott核心這樣的功耗和發(fā)熱大戶，但是同樣需要為雙核心處理器考慮降低功耗的方式。為此AMD并沒(méi)有采用降低主頻的辦法，而是在其使用90nm工藝生產(chǎn)的Athlon 64 X2處理器中采用了所謂的Dual Stress Liner應(yīng)變硅技術(shù)，與SOI技術(shù)配合使用，能夠生產(chǎn)出性能更高、耗電更低的晶體管。

雙核處理器

AMD推出的Athlon 64 X2處理器給用戶帶來(lái)最實(shí)惠的好處就是，不需要更換平臺(tái)就能使用新推出的雙核心處理器，只要對(duì)老主板升級(jí)一下BIOS就可以了，這與Intel雙核心處理器必須更換新平臺(tái)才能支持的做法相比，升級(jí)雙核心系統(tǒng)會(huì)節(jié)省不少費(fèi)用。AMD目前的桌面平臺(tái)雙核心處理器是Athlon 64 X2，其型號(hào)按照PR值分為3800+至4800+等幾種，同樣采用0.09微米制程，Socket 939接口，支持1GHz的Hyper Transport，當(dāng)然也都支持雙通道DDR內(nèi)存技術(shù)。

雙核處理器

由于AMD雙核心處理器的仲裁器是在CPU內(nèi)部而不是在北橋芯片上，所以在主板芯片組的選擇上要比Intel雙核心處理器要寬松得多，甚至可以說(shuō)與主板芯片組無(wú)關(guān)。理論上來(lái)說(shuō)，任何Socket 939的主板通過(guò)更新BIOS都可以支持Athlon 64 X2。對(duì)普通消費(fèi)者而言，這樣可以保護(hù)已有的投資，而不必象Intel雙核心處理器那樣需要同時(shí)升級(jí)主板。

雙核處理器區(qū)別

雙核與雙芯(Dual Core Vs. Dual CPU)是AMD和Intel在雙核處理器的物理構(gòu)造不同之處。AMD將兩個(gè)內(nèi)核做在一個(gè)Die(晶元)上，通過(guò)直連架構(gòu)連接起來(lái)，集成度更高。Intel則是將放在不同Die(晶元)上的兩個(gè)內(nèi)核封裝在一起，因此有人將Intel的方案稱為“雙芯”，認(rèn)為AMD的方案才是真正的“雙核”。從用戶端的角度來(lái)看，AMD的方案能夠使雙核CPU的管腳、功耗等指標(biāo)跟單核CPU保持一致，從單核升級(jí)到雙核，不需要更換電源、芯片組、散熱系統(tǒng)和主板，只需要刷新BIOS軟件即可，這對(duì)于主板廠商、計(jì)算機(jī)廠商和最終用戶的投資保護(hù)是非常有利的?？蛻艨梢岳闷洮F(xiàn)有的90納米基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)BIOS更改移植到基于雙核心的系統(tǒng)。

雙核處理器

計(jì)算機(jī)廠商可以輕松地提供同一硬件的單核心與雙核心版本，使那些既想提高性能又想保持IT環(huán)境穩(wěn)定性的客戶能夠在不中斷業(yè)務(wù)的情況下升級(jí)到雙核心。在一個(gè)機(jī)架密度較高的環(huán)境中，通過(guò)在保持電源與基礎(chǔ)設(shè)施投資不變的情況下移植到雙核心，客戶的系統(tǒng)性能將得到巨大的提升。在同樣的系統(tǒng)占地空間上，通過(guò)使用雙核心處理器，客戶將獲得更高水平的計(jì)算能力和性能。

雙核處理器超線程

Intel的Hyper-Threading技術(shù)可以在Windows中被識(shí)別為兩顆處理器，因此不少人被誤導(dǎo)，認(rèn)為Hyper-Threading和Dual Core一樣能同時(shí)執(zhí)行并發(fā)的兩個(gè)線程。

雙核處理器

Hyper-Threading其實(shí)就是一顆核心以模擬的方式扮作兩顆處理器，以增加運(yùn)算速度，但并不代表著它能像真正的兩顆物理處理器那樣，因?yàn)?/span>Dual/MultiCore的每一顆處理器都有獨(dú)立的資源，但HT技術(shù)中模擬的每一顆處理都是共用同一顆物理處理器的資源，當(dāng)兩個(gè)模擬出來(lái)的處理器需要物理處理器的相同的資源時(shí)，其中一個(gè)模擬的處理器就要暫停并讓出資源。說(shuō)到底HT技術(shù)只是為了更好的利用處理器閑置資源而開(kāi)發(fā)出來(lái)的技術(shù)，與Dual/Multi Core技術(shù)的雙物理核心還是有本質(zhì)的區(qū)別。

雙核處理器意義

x86多核處理器標(biāo)志著計(jì)算技術(shù)的一次重大飛躍。這一重要進(jìn)步發(fā)生之際，正是企業(yè)和消費(fèi)者面對(duì)飛速增長(zhǎng)的數(shù)字資料和互聯(lián)網(wǎng)的全球化趨勢(shì)，開(kāi)始要求處理器提供更多便利和優(yōu)勢(shì)之時(shí)。多核處理器，較之當(dāng)前的單核處理器，能帶來(lái)更多的性能和生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)，因而最終將成為一種廣泛普及的計(jì)算模式。多核處理器還將在推動(dòng)PC安全性和虛擬技術(shù)方面起到關(guān)鍵作用，虛擬技術(shù)的發(fā)展能夠提供更好的保護(hù)、更高的資源使用率和更可觀的商業(yè)計(jì)算市場(chǎng)價(jià)值。普通消費(fèi)者也將比以往擁有更多的途徑獲得更高性能，從而提高他們家用PC和數(shù)字媒體計(jì)算系統(tǒng)的使用。

在單一處理器上安置兩個(gè)或更多強(qiáng)大的計(jì)算核心的創(chuàng)舉開(kāi)拓了一個(gè)全新的充滿可能性的世界。多核心處理器可以為戰(zhàn)勝今天的處理器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)提供一種立竿見(jiàn)影、經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)――降低隨著單核心處理器的頻率(即“時(shí)鐘速度”)的不斷上升而增高的熱量和功耗。多核心處理器有助于為將來(lái)更加先進(jìn)的軟件提供卓越的性能?，F(xiàn)有的操作系統(tǒng)(例如MS Windows、Linux和Solaris)都能夠受益于多核心處理器。在將來(lái)市場(chǎng)需求進(jìn)一步提升時(shí)，多核心處理器可以為合理地提高性能提供一個(gè)理想的平臺(tái)。因此，下一代軟件應(yīng)用程序?qū)?huì)利用多核處理器進(jìn)行開(kāi)發(fā)。無(wú)論這些應(yīng)用是否能幫助專業(yè)動(dòng)畫(huà)制作公司更快更節(jié)省地生產(chǎn)出更逼真的電影，或開(kāi)創(chuàng)出突破性的方式生產(chǎn)出更自然更富靈感的PC機(jī)，使用多核處理器的硬件所具有的普遍實(shí)用性都將永遠(yuǎn)地改變這個(gè)計(jì)算世界。

雖然雙核甚至多核芯片有機(jī)會(huì)成為處理器發(fā)展史上最重要的改進(jìn)之一。需要指出的是，雙核處理器面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是處理器能耗的極限!性能增強(qiáng)了，能量消耗卻不能增加。根據(jù)著名的湯氏硬件網(wǎng)站得到的文件顯示，代號(hào)Smithfield的CPU熱設(shè)計(jì)功耗高達(dá)130瓦，比現(xiàn)在的Prescott處理器再提升13%。由于今天的能耗已經(jīng)處于一個(gè)相當(dāng)高的水平，我們需要避免將CPU作成一個(gè)“小型核電廠”，所以雙核甚至多核處理器的能耗問(wèn)題將是考驗(yàn)AMD與 Intel的重要問(wèn)題之一。

關(guān)于多核處理器，從全球范圍內(nèi)看，AMD在對(duì)客戶的理解和對(duì)輸出最符合客戶需求的產(chǎn)品方面的理念走在Intel的前面，從上世紀(jì)九十年代起就一直計(jì)劃著這一重大進(jìn)展，它第一個(gè)宣布了在單處理器上安置多個(gè)核心的想法。

雙核處理器發(fā)展趨勢(shì)

2006年注定是CPU市場(chǎng)鋒煙四起的一年，也可以說(shuō)是里程碑的一年。AMD在年中率先揭竿而起，拋出了AM2平臺(tái)，并迅速完成了與前代產(chǎn)品的替換。而作為處理器巨頭的Intel自然也不是蓋的，兩個(gè)月后，Conroe這顆重磅炸彈狠狠砸向市場(chǎng)，“性能提高40%，功耗降低40%”令人為之興奮，也砸得AMD亂了方寸，情急之下再次起用降價(jià)策略來(lái)保護(hù)市場(chǎng)。就當(dāng)所有人認(rèn)為Intel會(huì)在Conroe發(fā)布后專心市場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)，普及雙核心平臺(tái)，而放松對(duì)新產(chǎn)品的研發(fā)之際，Intel再次傳來(lái)爆炸新聞，11月12日，Intel將推出全新的四核心處理器Kentsfield。從雙核到四核，Intel僅僅不到半年之間，竟然出如此大躍進(jìn)，這的確讓人感到非常意外。

雙核處理器

目前距離Intel正式發(fā)售四核心處理器還有很短的時(shí)間，但是Intel在9月份的IDF上已經(jīng)正式發(fā)布了代號(hào)為Kentsfield的四核心處理器，而近期各大媒體也都拿到了產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)測(cè)。而AMD方面，根據(jù)其Roadmap顯示，AMD四核心架構(gòu)的K8L處理器要到07年中才會(huì)面世，這樣一來(lái)，Intel的四核心將整整領(lǐng)先AMD三個(gè)季度。