什麽是雙核心處理器
朱漢琳 2006.10.01
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。 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。 MCM 模組內封裝了 4 個 Power4 晶片，共有 8 個 CPU 核心
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 Sun UltraSPARC IV 雙核處理器 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。 Athlon 64 X2 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。 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。 資料來源：http://www.pcdak.com/news/newtech/200597153111.htm
