双核和单核

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双核和单核的区别目前，双核处理器的市场正如日中天，一场席卷整个处理器市场的双核风暴来袭。Intel和AMD双核处理器的推出，标志着PC正式进入了双核时代。那么，什么是双核处理器？双核和单核的区别又在哪里呢？AMD和Intel的双核处理器又有什么不同呢？未来的双核处理器将如何发展？接下来我们就来一一解答这些问题。 一“芯”一蛋过时了，现在流行双“黄”！ 　　对于处理器来说，最重要的毫无疑问就是执行性能，而处理器的所有设计和技术也都是围绕着如何提高处理器的性能展开的。可是x86处理器发展到今天，传统的通过增加分支预测单元、缓存容量、提升频率来增加性能之路似乎已经难以行得通了……当单核处理器似乎走到尽头之际，Intel、AMD都不约而同地推出了自家的双核处理器解决方案。抢先推出双核处理器的是Intel，Intel早就给我们带来了双核的Pentium D与Pentium Extreme Edition处理器。继Intel的双核处理器之后，AMD也推出了令人期望已久的双核处理器Athlon 64 X2。 　　双核处理器就是基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理器核心，即是将两个物理处理器核心整合到一个内核中。事实上，双核架构的应用已经有一段时间，不过此前双核处理器一直是服务器的专利，直到现在，双核处理器才开始进入桌面的行列。 　　双核处理器技术的引入是提高处理器性能的有效方法。因为处理器实际性能是处理器在每个时钟周期内所能处理指令数的总量，因此增加一个内核，处理器每个时钟周期内可执行的单元数将增加一倍。 单“黄” PK 双“黄”，真的寡不敌众？ 　　当双核处理器运行在与相同频率的传统处理器时，这种程度的并行能够提供很大的性能增长。在单一处理器上安置两个或多个强大计算能力的核心开拓了一个全新的处理器世界。多核心处理器带来的直接优势是可以降低随着单核心处理器频率的不断上升而增大的热量和功耗。多核心处理器有助于为将来更加先进的软件提供卓越的性能。 　　同时，我们也应该清楚地知道，就目前的应用程序来看，大多数是基于单核处理器编写的，此时如果在双核处理器上运行的话，操作系统会把程序分成多个部分，让两个物理内核并行完成。但通常而言，大部分的单处理器程序是不可分的，因此它在双核处理器上运行时性能并不会有明显的提高。随着物理内核数量的增加，CPU内核之间的通讯量和系统用于资源同步及维护的开销也会逐渐上升。双核处理器在成本上相对于单核心处理器也没有优势。同时大量的晶体管也带来了更大的功耗和发热量。 硬用词典 　　双核处理器：人多力量大的典型例子。把原本由一个人做的事情交给两个人完成，效率肯定能得到提高，但是由于两个人之间经常打架，所以需要一些时间去协调，因此双核处理器的性能并不能达到单核心处理器的两倍。 　　超线程：“骗”线程到了超人的境界就成了“超”线程。用软件欺骗系统，把单核心的处理器“造假”成双核的，不过假的毕竟没有真的好，所以超线程很快就没落了，取而代之的是真正的双核。但是打假办说的“哪里有好货哪里就有假货”又一次被应验了，超线程也同样被应用到双核处理器中，因此支持超线程的双核处理器中一共有4个核心，两个物理的和两个逻辑核心。 　　FSB：“前端总线”，指CPU与北桥芯片之间的数据传输速率。FSB如同公路，一般来说越宽大越好，但是也有例外，例如一座拥有四层的立交桥和一条普通公路相比，立交桥的交通能力不一定会比宽大的公路差。FSB的概念现在仅用在Pentium 4处理器中，如果实际时钟是200MHz的话，就代表800MHz。 真假双黄蛋？ 　　有人说Intel的双核是由一个核心隔开的，是假双核，而AMD的是真双核，那么究竟谁真谁假呢？让我们来一起看看吧。 　　Intel目前的桌面平台双核处理器代号为Smithfield，基本上可以简地单看作是把两个Pentium 4所采用的Prescott核心整合在同一个处理器内部，两个核心共享前端总线，每个核心都拥有独立的1MB二级缓存，这显然与Pentium 4 6××系列处理器的2MB缓存不同。由于处理器中的两个内核都拥有独立的缓存，因此必须保证每个物理内核的缓存信息一致，否则就会出现运算错误。针对这个问题，Intel将这个协调工作交给了北桥芯片（MCH或GMCH）。两个核心需要同步更新处理器内缓存的数据时，要通过前端总线再通过北桥作更新（如下图所示）。虽然缓存的数据量并不巨大，但由于需要通过北桥作出处理，无疑会带来一定的延迟，核心之间的通信就会变得缓慢，这将大大影响处理器性能的发挥。所以Intel的双核产品在工作效率上较AMD的产品低，只有通过提升频率来弥补这个缺点，这就是双核的Pentium D处理器频率比较高的原因。 　　与Pentium D不同的是，Athlon 64 X2的两个内核并不需要通过外部FSB通信这一途径。Athlon 64 X2内部整合了一个System Request Queue(SRQ)仲裁装备，每一个核心将其请求放在SRQ中，当获得资源后，请求将会被送往相应的执行核心，所有的过程都在CPU核心范围之内完成。AMD双核强调的是真正将两个核心整合在一个硅晶内核上，可以真正发挥双核效率。因此Athlon 64 X2的架构要优于Pentium D架构，尤其是在高负载的多线程/多任务环境下，AMD的处理器将会表现出比Intel处理器表现出更好的性能。 　　AMD的双核Athlon64 X2处理器从4200+开始，目前最高为Athlon64 4800+，与AMD目前的处理器PR值标称方式相同，具体情况请见表2。 　　小结：从Intel和AMD双核处理器的构造来看，其实两者都可以说是真的双核心处理器，只是架构不同而已。 双核：荆棘满路但前途光明 　　显然双核甚至多核心处理器必将成为处理器发展史上的又一里程碑。但其仍然面临几个问题急需解决。 功耗：Intel双核处理器之痛 　　双核处理器面临的最大挑战之一就是处理器能耗的极限。性能增强了，能量消耗也随着不断增加，根据权威评测，代号Smithfield的CPU功耗高达130瓦，比Prescott核心的处理器还高出13%。随着GPU、CPU的不断发展，能耗问题已经不可避免地提到议事日程上了。双核甚至多核心处理器的能耗问题也将是考验AMD与Intel的重要问题之一，我们期待着65nm的工艺可以带来更低的功耗。 带宽：AMD双核处理器之痒 　　AMD方面，为了和目前的Socket 940和Socket 939主板兼容，所以AMD不能增加其双核的针脚数目。这样做的缺点就在于其内存总线依然停留在128bit的宽度上，仅仅能支持DDR400的内存。所以虽然拥有了两个核心，AMD全新的处理器还是得和单核处理器一样仅能得到最高6.4GB/s的内存带宽。AMD解决这一问题的办法就是在转向支持DDR2之后推出全新的Socket M2规格。 期待：新一代的双核处理器 　　再从Pentium D本身来看，Pentium D处理器只不过是将两个Pentium 4核心黏在一起的产物，这两个核心几乎不能被单独地控制，因为他们仍然共享同样的电压，运行在相同的状态之下。它们之间的通信必须要经过外部的FSB才可以，这让它们之间的通信变得缓慢，即便是采用了65nm工艺之后，Pentium D（Presler）仍会面临同样的限制。 　　可喜的是，Intel在这以后将会推出代号为“Presler”的下一代台式双核处理器。该产品不但使用了更先进的65nm生产技术，使得处理器的核心尺寸低于140平方毫米，并且该产品采用了完整的两个核心，成为了真正的双核处理器。新的处理器采用了全新的设计架构，更加注重功能上的创新，加入了三项全新技术——Vanderpool虚拟化技术、LaGrande安全技术和iAMT（Intel Active Management Technology）技术。这些全新的技术将带来安全性、性能等方面的提升，并且将在未来几年成为主流的技术。