双核起源 谁把我们带进双核时代

来源:PChome原创文章属性:新闻作者:PChome编辑部

所谓双核心处理器,简单地说就是在一块

CPU

基板上集成两个处理器核心,并通过并行总线将各处理器核心连接起来。双核心并不是一个新概念,而只是

CMP(Chip Multi Processors

,单芯片多处理器

)

中最基本、最简单、最容易实现的一种类型。其实在

RISC

处理器领域,双核心甚至多核心都早已经实现。

CMP

最早是由美国斯坦福大学提出的,其思想是在一块芯片内实现

SMP(Symmetrical Multi-Processing

,对称多处理

)

架构,且并行执行不同的进程。

早在上个世纪末,惠普和

IBM

就已经提出双核处理器的可行性设计。在芯片的多核发展历程中,

IBM

第一个发布了双核

RISC

处理器,在

2001

年发布的

POWER 4

芯片第一次采取了双核的架构。

2004

年

POWER 5

也随之出现,它除了继承双核的架构外,还加入了多线程的技术。随后是

HP

和

Sun

相继在

2004

年的

2

月和

3

月推出了基于双核架构名为

PA-RISC8800

和

UltraSPARC

Ⅳ的双内核处理器,但此时双核心处理器架构还都是在高端的

RISC

领域。

为什么

IBM

、

HP

等厂商的双核产品无法实现普及呢?因为它们相当昂贵,没能得到广泛应用。比如拥有

128MB L3

缓存的双核心

IBM Power 4

处理器的尺寸为

115x115mm

,生产成本相当高。

双核时代开启

直到

AMD

和

Intel

相继推出自己的双核心处理器,双核心才真正走入了主流的

x86

领域。

Intel

和

AMD

之所以推出双核心处理器,最重要的原因是原有的普通单核心处理器的频率难于提升,性能没有质的飞跃。由于频率难于提升,

Intel

在发布

3.8GHz

的产品以后只得宣布停止

4GHz

的产品计划;而

AMD

在实际频率超过

2GHz

以后也无法大幅度提升,

3GHz

成为了

AMD

无法逾越的一道坎。正是在这种情况下,为了寻找新的卖点,

Intel

和

AMD

都不约而同地祭起了双核心这面大旗。

2005

年

4

月

21

日,

AMD

发布了

6

款用于支持

x86

指令集服务器的双核心

Opteron

处理器。针对

8

路应用,

AMD

发布了

Opteron 875/870/865

三款处理器,主频依次为

2.2/2.0/1.8GHz

。另外三款针对双路应用的处理器相继正式出货,分别是

Opteron 275/270/265

,频率同样是

2.2/2.0/1.8GHz

。这些双核产品可同时适用于工作站和服务器市场,

Sun

、惠普、

IBM

和曙光等服务器厂商均表示将推出相关产品。

Intel

在

2005

年

4

月

18

日发布了其用于桌面

PC

的双内核处理器——

Pentium D

及

Pentium Extreme Edition

。其中,

Pentium D

包括

820(2.8GHz)

、

830(3.0GHz)

、

840(3.2GHz)

三个型号,采用

800MHz FSB

,面向主流市场;而

Pentium EE

目前只有

840(3.2GHz)

一个型号,同样采用

800MHz FSB

,面向高端应用。

Pentium D

与

Pentium EE

都采用

0.09

微米制程,

LGA775

接口。

Pentium D

和

Pentium Extreme Edition

两者之间的唯一差别主要体现在是否支持超线程技术上:

Pentium D

不支持

HT

技术,而

Pentium Extreme Edition

则支持。由于支持

HT

技术,

Pentium Extreme Edition

可以并行处理

4

条线程的任务,也就是说在打开超线程技术的情况下

Pentium EE

将被操作系统识别为四颗处理器,而

Pentium D

则只能同时处理两线程的任务。

随着两家

CPU

巨人的双核产品的相继发布,

IT

领域硝烟又起,双核战争正式打响。

2006

初

Intel

的又一批双核新品的发布,无疑使这战争越演越烈。

2006

年

1

月

9

日,

Intel

发布了中文名字位“酷睿”的新款双核处理器。作为

Intel

“欢跃(

Viiv

)”平台和代号

Napa

的下一代“讯驰”移动平台的核心组建,“酷睿”再次显示了

Intel

在双核领域继续坐霸主宝座的决心。

与双核

RISC

处理器相比,

x86

双核处理器的推出在芯片发展历史上更具有划时代意义,可以说双核

x86

处理器的发布才开启了

IT

的双核时代。目前,

x86

双核处理器的应用环境已经颇为成熟,大多数操作系统已经支持并行处理,目前大多数新或即将发布的应用软件都对并行技术提供了支持,因此双核处理器的上市,将会使系统性能得到迅速提升。

RISC

会离我们远去吗?

在

x86

双核处理器如日中天的背后,我们也许会思索,

RISC

会离我们远去吗?

IBM

、

HP

和

SUN

等在基于

RISC

的双核处理器上的尝试都没有取得理想的成绩,

HP

更是在去年彻底抛弃了

RISC

芯片。当我们带着是否

RISC

终将被芯片商最终抛弃的疑问询问

Intel

和

AMD

时,他们出奇一致地认为

RISC

不会消亡,并指出在很多高端计算应用方面

RISC

有着

x86

无法比拟的优势。在高端服务器市场的

RISC

阵营,不但有

IBM Power

、

Sun UltraSPARC

、

MIPS

、

Alpha

等明星级处理器,而且它已经有二十多年的发展历史。从

IBM

七十年代末的

S/38

开始,采用

RISC

处理器的系统就开始吸引企业用户的关注,经过这么多年的积累,

RISC

系统已经在企业服务器和

HPC

用户心中建立了一种类似于神化的、不可动摇的地位。

如果我们将

RISC

处理器与

x86

处理器作对比,很容易发现二者存在巨大差别:在晶体管规模和能耗相当的情况,

RISC

处理器的性能比

x86

处理器高出数倍甚至数十倍,二者根本不具可比性。造成这种情况的根本原因在于:

RISC

基于一套优化过的指令体系,该指令体系根据著名的“

80-20

”法则所创立,让

20

%的活跃指令处于优先执行阶段,以此为基础设计出的处理器就具有高效率的特点。相反,

x86

处理器属于

CISC

体系,指令不管执行频度高低都处于相同的地位、执行单元都得占据同样数量的晶体管,造成的后果就是芯片规模大,性能一直难有根本性提升。

在

1995

年,一个名叫

NexGen

的公司(后被

AMD

收购)认识到

x86

指令集是提高

CPU

性能的一个很大的障碍,因为

x86

指令的长度和格式都各不相同,会造成解码困难。于是他们开发出了

NX586(AMD

在

NX586

的基础上开发出了

K6

核心

)

,

NX586

在相同时钟频率下的运行速度比

Pentium

快,秘密就在于它把那些长度不定的

x86

指令集翻译成了短小且长度固定的类

RISC

指令,新一代

x86 CPU

诞生了。这些

CPU

使用了同

RISC CPU

一样的性能增强手段。几乎同时,

Intel

采用了同样的思路:

Pentium Pro

就具有一个快速的

RISC

核心,后来的

P

Ⅲ、

P

Ⅱ、赛扬等

CPU

都是在这个核心(

P6

)上繁衍出来的。

x86

架构在今天仍然能同

RISC

竞争的主要原因是,现代的

x86 CPU

都具有先进的

RISC

核心、寄存器重命名、乱序执行等技术,从而突破了

x86

架构的限制

,

进而向服务器等高端应用扩展着它的领地,甚至和

RISC

服务器一较长短。

今天,

RISC

依旧着其高端应用的角色,而

x86

应用的触角则伸向了各个角落,安腾架构处理器也开始挑战

RISC

的高端应用优势。究竟

RISC

会不会离我们远去,只能由应用去验证。

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