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CPU 单核和双核的区别!

发布时间:2019-10-04| 来源:未知 | 浏览量:

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  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 的线MHz。 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: 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 从 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bit 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

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