什麽是雙核心處理器

什麽是雙核心處理器

現在雙核心處理器成爲了市場中的熱點，兩大CPU巨頭Intel和AMD相繼發佈自己的雙核心産品，各大品牌機廠商也爭先恐後地推出了配備雙核心處理器的一系列整機産品。同時，有不少普通用戶對雙核心處理器還沒有什麽認識，甚至有些人還認爲雙核心處理器的性能是單核心處理器性能的兩倍...那麽，雙核心處理器到底是怎麽回事？其相對於單核心處理器又有什麽優勢？雙核心處理器能帶來多大的性能提升呢？ 雙核心的由來 　　所謂雙核心處理器，簡單地說就是在一塊CPU基板上集成兩個處理器核心，並通過平行匯流排將各處理器核心連接起來。雙核心並不是一個新概念，而只是CMP（Chip Multi Processors，單晶片多處理器）中最基本、最簡單、最容易實現的一種類型。其實在RISC處理器領域，雙核心甚至多核心都早已經實現。CMP最早是由美國斯坦福大學提出的，其思想是在一塊晶片內實現SMP（Symmetrical Multi-Processing，對稱多處理）架構，且並行執行不同的進程。早在上個世紀末，惠普和IBM就已經提出雙核處理器的可行性設計。IBM在2001年就推出了基於雙核心的POWER4處理器，隨後是Sun和惠普公司，都先後推出了基於雙核架構的UltraSPARC以及PA-RISC晶片，但此時雙核心處理器架構還都是在RISC領域，直到前不久Intel和AMD相繼推出自己的雙核心處理器，雙核心才真正走入了主流的X86領域。 　 MCM模組內封裝了4個Power4晶片，共有8個CPU核心 　 Intel和AMD之所以推出雙核心處理器，最重要的原因是原有的普通單核心處理器的頻率難於提升。由於頻率難於提升，Intel在發佈3.8GHz的産品以後只得宣佈停止4GHz的産品計劃；而AMD在實際頻率超過2GHz以後也無法大幅度提升，3GHz成爲了AMD無法逾越的一道難關。正是在這種情況下，爲了尋找新的賣點，Intel和AMD都不約而同地祭起了雙核心這面大旗。 　 Sun UltraSPARC IV雙核處理器 　 Intel雙核心處理器的簡介 Intel目前的桌面平臺雙核心處理器代號爲Smithfield，基本上可以簡單看作是把兩個Pentium 4所採用的Prescott核心整合在同一個處理器內部，兩個核心共用前端匯流排，每個核心都擁有獨立的1MB二級緩存，兩個核心加起來一共擁有2MB，但這顯然與Pentium 4 6XX系列處理器的2MB緩存不同。但由於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資訊必須保持一致，否則就會出現運算錯誤。例如在系統的記憶體資料區記錄著A＝1；如果第一個處理器內核對此資料區進行讀寫操作，並且改寫爲A＝0，那麽第二個處理器內核的緩存也必須進行更新，把A更新爲0，否則的話，在以後的操作中資料就會出錯。這樣一個過程就是緩存資料的一致性，也就是說雙核心處理器需要"仲裁器"來作協調。針對這個問題，Intel將這個協調工作交給了北橋晶片（MCH或GMCH）：兩個核心需要同步更新處理器內緩存的資料時，需要通過前端匯流排再通過北橋作更新。雖然緩存的資料並不巨大，但由於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。 Intel目前的桌面平臺雙核心處理器産品分爲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）三個型號，採用800MHz FSB，面向主流市場；而Pentium EE目前只有840（3.2GHz）一個型號，同樣採用800MHz FSB，面向高級應用。Pentium D與Pentium EE都採用0.09微米制程，LGA775介面；它們最主要的區別就是Pentium EE支援超線程技術，而Pentium D則不支援超線程技術，也就是說在打開超線程技術的情況下Pentium EE將被作業系統識別爲四顆處理器。 　 Pentium D與Pentium EE雙核處理器 在主板晶片組方面，由於北橋晶片擔負著處理和交換不同核心緩存資料的重要作用，所以目前能夠支援Pentium D和Pentium EE的是945/955系列，而915/925是不能支援的，在915/925主板上就算是能夠開機，也只能使用雙核心其中的一個核心！ AMD雙核心處理器的簡介 AMD目前的桌面平臺雙核心處理器代號爲Toledo和Manchester，基本上可以簡單看作是把兩個Athlon 64所採用的Venice核心整合在同一個處理器內部，每個核心都擁有獨立的512KB或1MB二級緩存，兩個核心共用Hyper Transport，從架構上來說相對於目前的Athlon 64架構並沒有任何改變。但與Intel的雙核心處理器不同的是，由於AMD的Athlon 64處理器內部整合了記憶體控制器，而且在當初Athlon 64設計時就爲雙核心做了考慮，但是仍然需要仲裁器來保證其緩存資料的一致性。AMD在此採用了SRQ（System Request Queue）技術，在工作的時候每一個核心都將其請求放在SRQ中，當獲得資源之後請求將會被送往相應的執行核心，所以其緩存資料的一致性不需要通過北橋晶片，直接在處理器內部就可以完成。與Intel的雙核心處理器相比，其優點是緩存資料延遲得以大大降低。 AMD目前的桌面平臺雙核心處理器是Athlon 64 X2，其型號按照PR值分爲3800+至4800+等幾種，同樣採用0.09微米制程，Socket 939介面，支援1GHz的Hyper Transport，當然也都支援雙通道DDR記憶體技術。 　 Athlon 64 X2 　 由於AMD雙核心處理器的仲裁器是在CPU內部而不是在北橋晶片上，所以在主板晶片組的選擇上要比Intel雙核心處理器要寬鬆得多，甚至可以說與主板晶片組無關。理論上來說，任何Socket 939的主板通過更新BIOS都可以支援Athlon 64 X2。對普通消費者而言，這樣可以保護已有的投資，而不必像Intel雙核心處理器那樣需要同時升級主板。 雙核心處理器的適用範圍 目前，Windows XP專業版等作業系統支援雙物理核心和四個邏輯核心，但這並不意味著所有軟體對此都有優勢。事實上大量的測試已經證明，無論是Intel還是AMD的雙核心處理器，相對於其各自的同頻率的單核心處理器而言，對於目前的普通應用例如多媒體軟體、遊戲和辦公軟體等等都沒有任何性能提升，甚至可能還稍有降低，因爲這些普通應用目前都還只是單線程程式，在處理器執行指令時實際上只有一個核心在工作，而另外一個核心則處於空閒狀態幫不上忙。所以對普通用戶而言，只要日常應用的程式仍然是單線程的話，雙核心處理器實際上沒有任何意義，反而還增大了購買成本。除非經常執行大運算量的多工處理，例如在遊戲的同時進行影音處理等等，這時雙核心處理器才能真正發揮作用。 目前最適合雙核心處理器發揮威力的平台是伺服器和工作站，這是因爲其經常進行多工處理，而且日常運行的大量程式都是多線程程式，例如圖形工作站所使用的Adobe Photoshop和3D MAX等都是多線程程式。一般來說，在執行多工處理和多線程程式時，雙核心處理器要比同頻率的單核心處理器的性能要高大約50%-70%，甚至在某些應用下性能幾乎能提升100%。 當然，隨著雙核心處理器的強勢推出和逐漸普及，日後支援多線程的普通應用程式也會逐漸增多，對普通用戶而言那時雙核心處理器才會真正發揮作用。 總的來說，雖然雙核心處理器的性能較單核心處理器的性能有所提升，但考慮到目前大部分的應用程式，比如辦公軟體、遊戲、多媒體軟體等應用都是單線程的，大運算量的多工應用對普通用戶而言也不會多，特別是考慮到目前雙核心處理器的價格仍然要比單核心處理器貴得多的情況下，對大多數普通用戶來說單核心處理器仍是最佳選擇；而對於伺服器和工作站領域的專業用戶來說，首先考慮的是工作效率，而價格不占主導因素，則完全可以考慮雙核心處理器，畢竟它帶來的性能提升是那麽的明顯。