什么是雙核處理器呢?雙核處理器背后的概念蘊涵著什么意義呢?簡而言之,雙核處理器即是基于單個半導(dǎo)體的一個處理器上擁有兩個一樣功能的處理器核心。換句話說,將兩個物理處理器核心整合入一個核中。企業(yè)IT管理者們也一直堅持尋求增進性能而不用提高實際硬件覆蓋區(qū)的方法。多核處理器解決方案針對這些需求,提供更強的性能而不需要增大能量或?qū)嶋H空間。
雙核心處理器技術(shù)的引入是提高處理器性能的有效方法。因為處理器實際性能是處理器在每個時鐘周期內(nèi)所能處理器指令數(shù)的總量,因此增加一個內(nèi)核,處理器每個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行的單元數(shù)將增加一倍。在這里我們必須強調(diào)一點的是,如果你想讓系統(tǒng)達(dá)到最大性能,你必須充分利用兩個內(nèi)核中的所有可執(zhí)行單元:即讓所有執(zhí)行單元都有活可干!
為什么IBM、HP等廠商的雙核產(chǎn)品無法實現(xiàn)普及呢,因為它們相當(dāng)昂貴的,從來沒得到廣泛應(yīng)用。比如擁有128MB L3緩存的雙核心IBM Power4處理器的尺寸為115x115mm,生產(chǎn)成本相當(dāng)高。因此,我們不能將IBM Power4和HP PA8800之類雙核心處理器稱為AMD即將發(fā)布的雙核心處理器的前輩。
目前,x86雙核處理器的應(yīng)用環(huán)境已經(jīng)頗為成熟,大多數(shù)操作系統(tǒng)已經(jīng)支持并行處理,目前大多數(shù)新或即將發(fā)布的應(yīng)用軟件都對并行技術(shù)提供了支持,因此雙核處理器一旦上市,系統(tǒng)性能的提升將能得到迅速的提升。因此,目前整個軟件市場其實已經(jīng)為多核心處理器架構(gòu)提供了充分的準(zhǔn)備。
多核處理器的創(chuàng)新意義
x86多核處理器標(biāo)志著計算技術(shù)的一次重大飛躍。這一重要進步發(fā)生之際,正是企業(yè)和消費者面對飛速增長的數(shù)字資料和互聯(lián)網(wǎng)的全球化趨勢,開始要求處理器提供更多便利和優(yōu)勢之時。多核處理器,較之當(dāng)前的單核處理器,能帶來更多的性能和生產(chǎn)力優(yōu)勢,因而最終將成為一種廣泛普及的計算模式。多核處理器還將在推動PC安全性和虛擬技術(shù)方面起到關(guān)鍵作用,虛擬技術(shù)的發(fā)展能夠提供更好的保護、更高的資源使用率和更可觀的商業(yè)計算市場價值。普通消費者也將比以往擁有更多的途徑獲得更高性能,從而提高他們家用PC和數(shù)字媒體計算系統(tǒng)的使用。
在單一處理器上安置兩個或更多強大的計算核心的創(chuàng)舉開拓了一個全新的充滿可能性的世界。多核心處理器可以為戰(zhàn)勝今天的處理器設(shè)計挑戰(zhàn)提供一種立竿見影、經(jīng)濟有效的技術(shù)――降低隨著單核心處理器的頻率(即“時鐘速度”)的不斷上升而增高的熱量和功耗。多核心處理器有助于為將來更加先進的軟件提供卓越的性能?,F(xiàn)有的操作系統(tǒng)(例如MS Windows、Linux和Solaris)都能夠受益于多核心處理器。在將來市場需求進一步提升時,多核心處理器可以為合理地提高性能提供一個理想的平臺。因此,下一代軟件應(yīng)用程序?qū)枚嗪颂幚砥鬟M行開發(fā)。無論這些應(yīng)用是否能幫助專業(yè)動畫制作公司更快更節(jié)省地生產(chǎn)出更逼真的電影,或開創(chuàng)出突破性的方式生產(chǎn)出更自然更富靈感的PC機,使用多核處理器的硬件所具有的普遍實用性都將永遠(yuǎn)地改變這個計算世界。
雖然雙核甚至多核芯片有機會成為處理器發(fā)展史上最重要的改進之一。需要指出的是,雙核處理器面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是處理器能耗的極限!性能增強了,能量消耗卻不能增加。根據(jù)著名的湯氏硬件網(wǎng)站得到的文件顯示,代號Smithfield的CPU熱設(shè)計功耗高達(dá)130瓦,比現(xiàn)在的Prescott處理器再提升13%。由于今天的能耗已經(jīng)處于一個相當(dāng)高的水平,我們需要避免將CPU作成一個“小型核電廠”,所以雙核甚至多核處理器的能耗問題將是考驗AMD與Intel的重要問題之一。
關(guān)于多核處理器,從全球范圍內(nèi)看,AMD在對客戶的理解和對輸出最符合客戶需求的產(chǎn)品方面的理念走在Intel的前面,從上世紀(jì)九十年代起就一直計劃著這一重大進展,它第一個宣布了在單處理器上安置多個核心的想法。我來解釋一下,雙通道是關(guān)于內(nèi)存的名詞(什么,你不會連內(nèi)存都不知道是什么吧!),雙核是關(guān)于CPU的名詞
雙通道:雙通道內(nèi)存技術(shù)其實是一種內(nèi)存控制和管理技術(shù),它依賴于芯片組的內(nèi)存控制器發(fā)生作用,在理論上能夠使兩條同等規(guī)格內(nèi)存所提供的帶寬增長一倍。它并不是什么新技術(shù),早就被應(yīng)用于服務(wù)器和工作站系統(tǒng)中了,只是為了解決臺式機日益窘迫的內(nèi)存帶寬瓶頸問題它才走到了臺式機主板技術(shù)的前臺。在幾年前,英特爾公司曾經(jīng)推出了支持雙通道內(nèi)存?zhèn)鬏敿夹g(shù)的i820芯片組,它與RDRAM內(nèi)存構(gòu)成了一對黃金搭檔,所發(fā)揮出來的卓絕性能使其一時成為市場的最大亮點,但生產(chǎn)成本過高的缺陷卻造成了叫好不叫座的情況,最后被市場所淘汰。由于英特爾已經(jīng)放棄了對RDRAM的支持,所以目前主流芯片組的雙通道內(nèi)存技術(shù)均是指雙通道DDR內(nèi)存技術(shù),主流雙通道內(nèi)存平臺英特爾方面是英特爾 865、875系列,而AMD方面則是NVIDIA Nforce2系列。
雙通道內(nèi)存技術(shù)是解決CPU總線帶寬與內(nèi)存帶寬的矛盾的低價、高性能的方案。現(xiàn)在CPU的FSB(前端總線頻率)越來越高,英特爾 Pentium 4比AMD Athlon XP對內(nèi)存帶寬具有高得多的需求。英特爾 Pentium 4處理器與北橋芯片的數(shù)據(jù)傳輸采用QDR(Quad Data Rate,四次數(shù)據(jù)傳輸)技術(shù),其FSB是外頻的4倍。英特爾 Pentium 4的FSB分別是400、533、800MHz,總線帶寬分別是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的內(nèi)存帶寬分別是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在單通道內(nèi)存模式下,DDR內(nèi)存無法提供CPU所需要的數(shù)據(jù)帶寬從而成為系統(tǒng)的性能瓶頸。而在雙通道內(nèi)存模式下,雙通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的內(nèi)存帶寬分別是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在這里可以看到,雙通道DDR 400內(nèi)存剛好可以滿足800MHz FSB Pentium 4處理器的帶寬需求。而對AMD Athlon XP平臺而言,其處理器與北橋芯片的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)采用DDR(Double Data Rate,雙倍數(shù)據(jù)傳輸)技術(shù),F(xiàn)SB是外頻的2倍,其對內(nèi)存帶寬的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于英特爾 Pentium 4平臺,其FSB分別為266、333、400MHz,總線帶寬分別是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用單通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能滿足其帶寬需求,所以在AMD K7平臺上使用雙通道DDR內(nèi)存技術(shù),可說是收效不多,性能提高并不如英特爾平臺那樣明顯,對性能影響最明顯的還是采用集成顯示芯片的整合型主板。
NVIDIA推出的nForce芯片組是第一個把DDR內(nèi)存接口擴展為128-bit的芯片組,隨后英特爾在它的E7500服務(wù)器主板芯片組上也使用了這種雙通道DDR內(nèi)存技術(shù),SiS和VIA也紛紛響應(yīng),積極研發(fā)這項可使DDR內(nèi)存帶寬成倍增長的技術(shù)。但是,由于種種原因,要實現(xiàn)這種雙通道DDR(128 bit的并行內(nèi)存接口)傳輸對于眾多芯片組廠商來說絕非易事。DDR SDRAM內(nèi)存和RDRAM內(nèi)存完全不同,后者有著高延時的特性并且為串行傳輸方式,這些特性決定了設(shè)計一款支持雙通道RDRAM內(nèi)存芯片組的難度和成本都不算太高。但DDR SDRAM內(nèi)存卻有著自身局限性,它本身是低延時特性的,采用的是并行傳輸模式,還有最重要的一點:當(dāng)DDR SDRAM工作頻率高于400MHz時,其信號波形往往會出現(xiàn)失真問題,這些都為設(shè)計一款支持雙通道DDR內(nèi)存系統(tǒng)的芯片組帶來不小的難度,芯片組的制造成本也會相應(yīng)地提高,這些因素都制約著這項內(nèi)存控制技術(shù)的發(fā)展。
普通的單通道內(nèi)存系統(tǒng)具有一個64位的內(nèi)存控制器,而雙通道內(nèi)存系統(tǒng)則有2個64位的內(nèi)存控制器,在雙通道模式下具有128bit的內(nèi)存位寬,從而在理論上把內(nèi)存帶寬提高一倍。雖然雙64位內(nèi)存體系所提供的帶寬等同于一個128位內(nèi)存體系所提供的帶寬,但是二者所達(dá)到效果卻是不同的。雙通道體系包含了兩個獨立的、具備互補性的智能內(nèi)存控制器,理論上來說,兩個內(nèi)存控制器都能夠在彼此間零延遲的情況下同時運作。比如說兩個內(nèi)存控制器,一個為A、另一個為B。當(dāng)控制器B準(zhǔn)備進行下一次存取內(nèi)存的時候,控制器A就在讀/寫主內(nèi)存,反之亦然。兩個內(nèi)存控制器的這種互補“天性”可以讓等待時間縮減50%。雙通道DDR的兩個內(nèi)存控制器在功能上是完全一樣的,并且兩個控制器的時序參數(shù)都是可以單獨編程設(shè)定的。這樣的靈活性可以讓用戶使用二條不同構(gòu)造、容量、速度的DIMM內(nèi)存條,此時雙通道DDR簡單地調(diào)整到最低的內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)128bit帶寬,允許不同密度/等待時間特性的DIMM內(nèi)存條可以可靠地共同運作。
支持雙通道DDR內(nèi)存技術(shù)的臺式機芯片組,英特爾平臺方面有英特爾的865P、865G、865GV、865PE、875P以及之后的915、925系列;VIA的PT880,ATI的Radeon 9100 IGP系列,SIS的SIIS 655,SIS 655FX和SIS 655TX;AMD平臺方面則有VIA的KT880,NVIDIA的nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP及其以后的芯片。
AMD的64位CPU,由于集成了內(nèi)存控制器,因此是否支持內(nèi)存雙通道看CPU就可以。目前AMD的臺式機CPU,只有939接口的才支持內(nèi)存雙通道,754接口的不支持內(nèi)存雙通道。除了AMD的64位CPU,其他計算機是否可以支持內(nèi)存雙通道主要取決于主板芯片組,支持雙通道的芯片組上邊有描述,也可以查看主板芯片組資料。此外有些芯片組在理論上支持不同容量的內(nèi)存條實現(xiàn)雙通道,不過實際還是建議盡量使用參數(shù)一致的兩條內(nèi)存條。
內(nèi)存雙通道一般要求按主板上內(nèi)存插槽的顏色成對使用,此外有些主板還要在BIOS做一下設(shè)置,一般主板說明書會有說明。當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)雙通道后,有些主板在開機自檢時會有提示,可以仔細(xì)看看。由于自檢速度比較快,所以可能看不到。因此可以用一些軟件查看,很多軟件都可以檢查,比如cpu-z,比較小巧。在“memory”這一項中有“channels”項目,如果這里顯示“Dual”這樣的字,就表示已經(jīng)實現(xiàn)了雙通道。兩條256M的內(nèi)存構(gòu)成雙通道效果會比一條512M的內(nèi)存效果好,因為一條內(nèi)存無法構(gòu)成雙通道
雙核心:隨著近日英特爾、AMD推出各種雙核CPU新品,“雙核”概念在業(yè)內(nèi)逐漸升溫。有意思的是,雖然都是雙核,英特爾和AMD確各談各的。英特爾大談雙核到桌面,AMD則直取雙核的服務(wù)器市場。這兩個公司雙核到底有什么不同呢?以下是關(guān)于雙核技術(shù)的背景資料,供大家參考。
雙核技術(shù)背景
雙核處理器是指在一個處理器上集成兩個運算核心,從而提高計算能力?!半p核”的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架構(gòu)的高端服務(wù)器廠商提出的,不過由于RISC架構(gòu)的服務(wù)器價格高、應(yīng)用面窄,沒有引起廣泛的注意。
不同的構(gòu)架
最近逐漸熱起來的“雙核”概念,主要是指基于X86開放架構(gòu)的雙核技術(shù)。在這方面,起領(lǐng)導(dǎo)地位的廠商主要有AMD和Intel兩家。其中,兩家的思路又有不同。AMD從一開始設(shè)計時就考慮到了對多核心的支持。所有組件都直接連接到CPU,消除系統(tǒng)架構(gòu)方面的挑戰(zhàn)和瓶頸。兩個處理器核心直接連接到同一個內(nèi)核上,核心之間以芯片速度通信,進一步降低了處理器之間的延遲。而Intel采用多個核心共享前端總線的方式。專家認(rèn)為,AMD的架構(gòu)對于更容易實現(xiàn)雙核以至多核,Intel的架構(gòu)會遇到多個內(nèi)核爭用總線資源的瓶頸問題。
AMD和Intel不同的體系結(jié)構(gòu)
雙核與雙芯(Dual Core Vs. Dual CPU):
AMD和Intel的雙核技術(shù)在物理結(jié)構(gòu)上也有很大不同之處。AMD將兩個內(nèi)核做在一個Die(內(nèi)核)上,通過直連架構(gòu)連接起來,集成度更高。Intel則是采用兩個獨立的內(nèi)核封裝在一起,因此有人將Intel的方案稱為“雙芯”,認(rèn)為AMD的方案才是真正的“雙核”。
從用戶端的角度來看,AMD的方案能夠使雙核CPU的管腳、功耗等指標(biāo)跟單核CPU保持一致,從單核升級到雙核,不需要更換電源、芯片組、散熱系統(tǒng)和主板,只需要刷新BIOS軟件即可,這對于主板廠商、計算機廠商和最終用戶的投資保護是非常有利的。客戶可以利用其現(xiàn)有的90納米基礎(chǔ)設(shè)施,通過BIOS更改移植到基于雙核心的系統(tǒng)。計算機廠商可以輕松地提供同一硬件的單核心與雙核心版本,使那些既想提高性能又想保持IT環(huán)境穩(wěn)定性的客戶能夠在不中斷業(yè)務(wù)的情況下升級到雙核心。在一個機架密度較高的環(huán)境中,通過在保持電源與基礎(chǔ)設(shè)施投資不變的情況下移植到雙核心,客戶的系統(tǒng)性能將得到巨大的提升。在同樣的系統(tǒng)占地空間上,通過使用雙核心處理器,客戶將獲得更高水平的計算能力和性能。
什么是雙核處理器
什么是雙核處理器呢?雙核處理器背后的概念蘊涵著什么意義呢?簡而言之,雙核處理器即是基于單個半導(dǎo)體的一個處理器上擁有兩個一樣功能的處理器核心。換句話說,將兩個物理處理器核心整合入一個核中。企業(yè)IT管理者們也一直堅持尋求增進性能而不用提高實際硬件覆蓋區(qū)的方法。多核處理器解決方案針對這些需求,提供更強的性能而不需要增大能量或?qū)嶋H空間。
雙核心處理器技術(shù)的引入是提高處理器性能的有效方法。因為處理器實際性能是處理器在每個時鐘周期內(nèi)所能處理器指令數(shù)的總量,因此增加一個內(nèi)核,處理器每個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行的單元數(shù)將增加一倍。在這里我們必須強調(diào)一點的是,如果你想讓系統(tǒng)達(dá)到最大性能,你必須充分利用兩個內(nèi)核中的所有可執(zhí)行單元:即讓所有執(zhí)行單元都有活可干!
為什么IBM、HP等廠商的雙核產(chǎn)品無法實現(xiàn)普及呢,因為它們相當(dāng)昂貴的,從來沒得到廣泛應(yīng)用。比如擁有128MB L3緩存的雙核心IBM Power4處理器的尺寸為115x115mm,生產(chǎn)成本相當(dāng)高。因此,我們不能將IBM Power4和HP PA8800之類雙核心處理器稱為AMD即將發(fā)布的雙核心處理器的前輩。
目前,x86雙核處理器的應(yīng)用環(huán)境已經(jīng)頗為成熟,大多數(shù)操作系統(tǒng)已經(jīng)支持并行處理,目前大多數(shù)新或即將發(fā)布的應(yīng)用軟件都對并行技術(shù)提供了支持,因此雙核處理器一旦上市,系統(tǒng)性能的提升將能得到迅速的提升。因此,目前整個軟件市場其實已經(jīng)為多核心處理器架構(gòu)提供了充分的準(zhǔn)備。
多核處理器的創(chuàng)新意義
x86多核處理器標(biāo)志著計算技術(shù)的一次重大飛躍。這一重要進步發(fā)生之際,正是企業(yè)和消費者面對飛速增長的數(shù)字資料和互聯(lián)網(wǎng)的全球化趨勢,開始要求處理器提供更多便利和優(yōu)勢之時。多核處理器,較之當(dāng)前的單核處理器,能帶來更多的性能和生產(chǎn)力優(yōu)勢,因而最終將成為一種廣泛普及的計算模式。多核處理器還將在推動PC安全性和虛擬技術(shù)方面起到關(guān)鍵作用,虛擬技術(shù)的發(fā)展能夠提供更好的保護、更高的資源使用率和更可觀的商業(yè)計算市場價值。普通消費者也將比以往擁有更多的途徑獲得更高性能,從而提高他們家用PC和數(shù)字媒體計算系統(tǒng)的使用。
在單一處理器上安置兩個或更多強大的計算核心的創(chuàng)舉開拓了一個全新的充滿可能性的世界。多核心處理器可以為戰(zhàn)勝今天的處理器設(shè)計挑戰(zhàn)提供一種立竿見影、經(jīng)濟有效的技術(shù)――降低隨著單核心處理器的頻率(即“時鐘速度”)的不斷上升而增高的熱量和功耗。多核心處理器有助于為將來更加先進的軟件提供卓越的性能?,F(xiàn)有的操作系統(tǒng)(例如MS Windows、Linux和Solaris)都能夠受益于多核心處理器。在將來市場需求進一步提升時,多核心處理器可以為合理地提高性能提供一個理想的平臺。因此,下一代軟件應(yīng)用程序?qū)枚嗪颂幚砥鬟M行開發(fā)。無論這些應(yīng)用是否能幫助專業(yè)動畫制作公司更快更節(jié)省地生產(chǎn)出更逼真的電影,或開創(chuàng)出突破性的方式生產(chǎn)出更自然更富靈感的PC機,使用多核處理器的硬件所具有的普遍實用性都將永遠(yuǎn)地改變這個計算世界。
雖然雙核甚至多核芯片有機會成為處理器發(fā)展史上最重要的改進之一。需要指出的是,雙核處理器面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是處理器能耗的極限!性能增強了,能量消耗卻不能增加。根據(jù)著名的湯氏硬件網(wǎng)站得到的文件顯示,代號Smithfield的CPU熱設(shè)計功耗高達(dá)130瓦,比現(xiàn)在的Prescott處理器再提升13%。由于今天的能耗已經(jīng)處于一個相當(dāng)高的水平,我們需要避免將CPU作成一個“小型核電廠”,所以雙核甚至多核處理器的能耗問題將是考驗AMD與Intel的重要問題之一。
關(guān)于多核處理器,從全球范圍內(nèi)看,AMD在對客戶的理解和對輸出最符合客戶需求的產(chǎn)品方面的理念走在Intel的前面,從上世紀(jì)九十年代起就一直計劃著這一重大進展,它第一個宣布了在單處理器上安置多個核心的想法。
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