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    雙核和單核的區別

    綠色心情 創建時間: 2007-10-27 11:40
      目前,雙核處理器的市場正如日中天,一場席卷整個處理器市場的雙核風暴來襲。Intel和AMD雙核處理器的推出,標志著PC正式進入了雙核時代。那麽,什麽是雙核處理器?雙核和單核的區別又在哪?堜O?AMD和Intel的雙核處理器又有什麽不同呢?未來的雙核處理器將如何發展?接下來我們就來一一解答這些問題。

    一“芯”一蛋過時了,現在流行雙“黃”!
      對于處理器來說,最重要的毫無疑問就是執行性能,而處理器的所有設計和技術也都是圍繞著如何提高處理器的性能展開的。可是x86處理器發展到今天,傳統的通過增加分支預測單元、緩存容量、提升頻率來增加性能之路似乎已經難以行得通了……當單核處理器似乎走到盡頭之際,Intel、AMD都不約而同地推出了自家的雙核處理器解決方案。搶先推出雙核處理器的是Intel,Intel早就給我們帶來了雙核的Pentium D與Pentium Extreme Edition處理器。繼Intel的雙核處理器之後,AMD也推出了令人期望已久的雙核處理器Athlon 64 X2。
      雙核處理器就是基于單個半導體的一個處理器上擁有兩個一樣功能的處理器核心,即是將兩個物理處理器核心整合到一個內核中。事實上,雙核架構的應用已經有一段時間,不過此前雙核處理器一直是服務器的專利,直到現在,雙核處理器才開始進入桌面的行列。
      雙核處理器技術的引入是提高處理器性能的有效方法。因為處理器實際性能是處理器在每個時鍾周期內所能處理指令數的總量,因此增加一個內核,處理器每個時鍾周期內可執行的單元數將增加一倍。
    單“黃” PK 雙“黃”,真的寡不敵衆?
      當雙核處理器運行在與相同頻率的傳統處理器時,這種程度的並行能夠提供很大的性能增長。在單一處理器上安置兩個或多個強大計算能力的核心開拓了一個全新的處理器世界。多核心處理器帶來的直接優勢是可以降低隨著單核心處理器頻率的不斷上升而增大的熱量和功耗。多核心處理器有助于為將來更加先進的軟件提供卓越的性能。
      同時,我們也應該清楚地知道,就目前的應用程序來看,大多數是基于單核處理器編寫的,此時如果在雙核處理器上運行的話,操作系統會把程序分成多個部分,讓兩個物理內核並行完成。但通常而言,大部分的單處理器程序是不可分的,因此它在雙核處理器上運行時性能並不會有明顯的提高。隨著物理內核數量的增加,CPU內核之間的通訊量和系統用于資源同步及維護的開銷也會逐漸上升。雙核處理器在成本上相對于單核心處理器也沒有優勢。同時大量的晶體管也帶來了更大的功耗和發熱量。
    硬用詞典
      雙核處理器:人多力量大的典型例子。把原本由一個人做的事情交給兩個人完成,效率肯定能得到提高,但是由于兩個人之間經常打架,所以需要一些時間去協調,因此雙核處理器的性能並不能達到單核心處理器的兩倍。
      超線程:“騙”線程到了超人的境界就成了“超”線程。用軟件欺騙系統,把單核心的處理器“造假”成雙核的,不過假的畢竟沒有真的好,所以超線程很快就沒落了,取而代之的是真正的雙核。但是打假辦說的“哪?埵釵n貨哪?奡N有假貨”又一次被應驗了,超線程也同樣被應用到雙核處理器中,因此支持超線程的雙核處理器中一共有4個核心,兩個物理的和兩個邏輯核心。
      FSB:“前端總線”,指CPU與北橋芯片之間的數據傳輸速率。FSB如同公路,一般來說越寬大越好,但是也有例外,例如一座擁有四層的立交橋和一條普通公路相比,立交橋的交通能力不一定會比寬大的公路差。FSB的概念現在僅用在Pentium 4處理器中,如果實際時鍾是200MHz的話,就代表800MHz。
    真假雙黃蛋?
      有人說Intel的雙核是由一個核心隔開的,是假雙核,而AMD的是真雙核,那麽究竟誰真誰假呢?讓我們來一起看看吧。
      Intel目前的桌面平台雙核處理器代號為Smithfield,基本上可以簡地單看作是把兩個Pentium 4所采用的Prescott核心整合在同一個處理器內部,兩個核心共享前端總線,每個核心都擁有獨立的1MB二級緩存,這顯然與Pentium 4 6××系列處理器的2MB緩存不同。由于處理器中的兩個內核都擁有獨立的緩存,因此必須保證每個物理內核的緩存信息一致,否則就會出現運算錯誤。針對這個問題,Intel將這個協調工作交給了北橋芯片(MCH或GMCH)。兩個核心需要同步更新處理器內緩存的數據時,要通過前端總線再通過北橋作更新(如下圖所示)。雖然緩存的數據量並不巨大,但由于需要通過北橋作出處理,無疑會帶來一定的延遲,核心之間的通信就會變得緩慢,這將大大影響處理器性能的發揮。所以Intel的雙核産品在工作效率上較AMD的産品低,只有通過提升頻率來彌補這個缺點,這就是雙核的Pentium D處理器頻率比較高的原因。
      與Pentium D不同的是,Athlon 64 X2的兩個內核並不需要通過外部FSB通信這一途徑。Athlon 64 X2內部整合了一個System Request Queue(SRQ)仲裁裝備,每一個核心將其請求放在SRQ中,當獲得資源後,請求將會被送往相應的執行核心,所有的過程都在CPU核心範圍之內完成。AMD雙核強調的是真正將兩個核心整合在一個矽晶內核上,可以真正發揮雙核效率。因此Athlon 64 X2的架構要優于Pentium D架構,尤其是在高負載的多線程/多任務環境下,AMD的處理器將會表現出比Intel處理器表現出更好的性能。
      AMD的雙核Athlon64 X2處理器從4200+開始,目前最高為Athlon64 4800+,與AMD目前的處理器PR值標稱方式相同,具體情況請見表2。
      小結:從Intel和AMD雙核處理器的構造來看,其實兩者都可以說是真的雙核心處理器,只是架構不同而已。

    雙核:荊棘滿路但前途光明
      顯然雙核甚至多核心處理器必將成為處理器發展史上的又一?媯{碑。但其仍然面臨幾個問題急需解決。
    功耗:Intel雙核處理器之痛
      雙核處理器面臨的最大挑戰之一就是處理器能耗的極限。性能增強了,能量消耗也隨著不斷增加,根據權威評測,代號Smithfield的CPU功耗高達130瓦,比Prescott核心的處理器還高出13%。隨著GPU、CPU的不斷發展,能耗問題已經不可避免地提到議事日程上了。雙核甚至多核心處理器的能耗問題也將是考驗AMD與Intel的重要問題之一,我們期待著65nm的工藝可以帶來更低的功耗。
    帶寬:AMD雙核處理器之癢
      AMD方面,為了和目前的Socket 940和Socket 939主板兼容,所以AMD不能增加其雙核的針腳數目。這樣做的缺點就在于其內存總線依然停留在128bit的寬度上,僅僅能支持DDR400的內存。所以雖然擁有了兩個核心,AMD全新的處理器還是得和單核處理器一樣僅能得到最高6.4GB/s的內存帶寬。AMD解決這一問題的辦法就是在轉向支持DDR2之後推出全新的Socket M2規格。
    期待:新一代的雙核處理器
      再從Pentium D本身來看,Pentium D處理器只不過是將兩個Pentium 4核心黏在一起的産物,這兩個核心幾乎不能被單獨地控制,因為他們仍然共享同樣的電壓,運行在相同的狀態之下。它們之間的通信必須要經過外部的FSB才可以,這讓它們之間的通信變得緩慢,即便是采用了65nm工藝之後,Pentium D(Presler)仍會面臨同樣的限制。
      可喜的是,Intel在這以後將會推出代號為“Presler”的下一代台式雙核處理器。該産品不但使用了更先進的65nm生産技術,使得處理器的核心尺寸低于140平方毫米,並且該産品采用了完整的兩個核心,成為了真正的雙核處理器。新的處理器采用了全新的設計架構,更加注重功能上的創新,加入了三項全新技術——Vanderpool虛擬化技術、LaGrande安全技術和iAMT(Intel Active Management Technology)技術。這些全新的技術將帶來安全性、性能等方面的提升,並且將在未來幾年成為主流的技術。



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