双核CPU技术详解

huiningliqiang

什么是双核CPU？
双核处理器架构
双核处理器是指在一个处理器上集成两个运算核心，从而提高计算能力。“双核”的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架构的高端服务器厂商提出的，不过由于RISC架构的服务器价格高、应用面窄，没有引起广泛的注意。
　　最近逐渐热起来的“双核”概念，主要是指基于X86开放架构的双核技术。在这方面，起领导地位的厂商主要有AMD和Intel两家。其中，两家的思路又有不同。AMD从一开始设计时就考虑到了对多核心的支持。所有组件都直接连接到CPU，消除系统架构方面的挑战和瓶颈。两个处理器核心直接连接到同一个内核上，核心之间以芯片速度通信，进一步降低了处理器之间的延迟。而Intel采用多个核心共享前端总线的方式。专家认为，AMD的架构对于更容易实现双核以至多核，Intel的架构会遇到多个内核争用总线资源的瓶颈问题
从双核技术本身来看，到底什么是双内核？毫无疑问双内核应该具备两个物理上的运算内核，而这两个内核的设计应用方式却大有文章可作。据现有的资料显示，AMD Opteron 处理器从一开始设计时就考虑到了添加第二个内核，两个CPU内核使用相同的系统请求接HyperTransport技术和内存控制器，兼容90纳米单内核处理器所使用的940引脚接口。而英特尔的双核心却仅仅是使用两个完整的CPU封装在一起，连接到同一个前端总线上。可以说，AMD的解决方案是真正的“双核”，而英特尔的解决方案则是“双芯”。可以设想，这样的两个核心必然会产生总线争抢，影响性能。不仅如此，还对于未来更多核心的集成埋下了隐患，因为会加剧处理器争用前端总线带宽，成为提升系统性能的瓶颈，而这是由架构决定的。因此可以说，AMD的技术架构为实现双核和多核奠定了坚实的基础。AMD直连架构（也就是通过超传输技术让CPU内核直接跟外部I/O相连，不通过前端总线）和集成内存控制器技术，使得每个内核都自己的高速缓存可资遣用，都有自己的专用车道直通I/O，没有资源争抢的问题，实现双核和多核更容易。而Intel是多个核心共享二级缓存、共同使用前端总线的，当内核增多，核心的处理能力增强时，就像现在北京郊区开发的大型社区一样，多个社区利用同一条城市快速路，肯定要遇到堵车的问题。
关于双处理器系统，大多数的人已经意识到两颗处理器并不意谓着性能自动加倍，在安装好所有适当组件的系统，操作系统可将工作分配给有空的处理器，要能充分发挥多处理器的优势，新一代的软件需要有多线程的设计，也就是要将程序分成许多可以独立执行的小程序区块，Windows XP操作系统中的任务调度程序就可以分配线程给不同的处理器，让负载平衡得到最佳化的安排，使整个系统性能有更好的反应。
　　时光回到2002年的秋天，英特尔展示其Hyper Threading(HT)技术，HT技术让Pentium 4 3.06GHz及其之后的处理器可以一次执行两个线程，虽然这个功能只在某些理想状况下，提升单一程序的性能，但是让系统可以将后台执行程序放到第二个逻辑处理单元，获得了不错的反响。也正是要感谢HT技术，从此很少有让系统因为处理器被吃掉100%性能而停滞的问题发生。
不过，虽然越来越多的多线程软件针对Pentium4处理器进行了优化，但单一个有HT及程序代码并行处理技术的Pentium处理器在性能上的提升已经相当有限，而且由于热消耗的问题，使得处理器在速度上的增加已无法再有长足的进展。随着AMD的K8架构的日益成熟，Pentium4处理器已经显得有点力不从。在数月的性能停滞后，最后英特尔终于发布了双核心Pentium D处理器，希望处理器的性能上能更上一层楼……

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WCG229738785

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