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什么是双核处理器?

原创 IT综合 作者:exitgogo 时间:2006-08-29 15:10:06 0 删除 编辑

前几天在ixpub上看到关于讨论双核CPU与双CPU的区别,来了兴致,就讨论了一下!

具体参见:http://www.ixpub.net/613560.html

[@more@] 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。IBM 在2001年就推出了基于双核心的POWER4处理器,随后是Sun和惠普公司,都先后推出了基于双核架构的UltraSPARC以及PA-RISC芯片,但此时双核心处理器架构还都是在高端的RISC领域,直到前不久Intel和AMD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。

  Intel双核心处理器的简介

  Intel目前的桌面平台双核心处理器代号为Smithfield,基本上可以简单看作是把两个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,两个核心加起来一共拥有2MB,但这显然与Pentium 4 6XX系列处理器的2MB缓存不同。但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必须保持一致,否则就会出现运算错误。例如在系统的内存数据区记录着A=1;如果第一个处理器内核对此数据区进行读写操作,并且改写为A=0,那么第二个处理器内核的缓存也必须进行更新,把A更新为0,否则的话,在以后的操作中数据就会出错。这样一个过程就是缓存数据的一致性,也就是说双核心处理器需要"仲裁器"来作协调。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,需要通过前端总线再通过北桥作更新。虽然缓存的数据并不巨大,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。

  Intel目前的桌面平台双核心处理器产品分为Pentium D和Pentium Extreme Edition(Pentium EE)两大系列,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;它们最主要的区别就是Pentium EE支持超线程技术,而Pentium D则不支持超线程技术,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。

  在主板芯片组方面,由于北桥芯片担负着处理和交换不同核心缓存数据的重要作用,所以目前能够支持Pentium D和Pentium EE的是945/955系列,而915/925是不能支持的,在915/925主板上就算是能够开机,也只能使用双核心其中的一个核心!

  AMD双核心处理器的简介

  AMD目前的桌面平台双核心处理器代号为Toledo和Manchester,基本上可以简单看作是把两个Athlon 64所采用的Venice核心整合在同一个处理器内部,每个核心都拥有独立的512KB或1MB二级缓存,两个核心共享Hyper Transport,从架构上来说相对于目前的Athlon 64架构并没有任何改变。但与Intel的双核心处理器不同的是,由于AMD的Athlon 64处理器内部整和了内存控制器,而且在当初Athlon 64设计时就为双核心做了考虑,但是仍然需要仲裁器来保证其缓存数据的一致性。AMD在此采用了SRQ(System Request Queue,系统请求队列)技术,在工作的时候每一个核心都将其请求放在SRQ中,当获得资源之后请求将会被送往相应的执行核心,所以其缓存数据的一致性不需要通过北桥芯片,直接在处理器内部就可以完成。与Intel的双核心处理器相比,其优点是缓存数据延迟得以大大降低。

  AMD目前的桌面平台双核心处理器是Athlon 64 X2,其型号按照PR值分为3800+至4800+等几种,同样采用0.09微米制程,Socket 939接口,支持1GHz的Hyper Transport,当然也都支持双通道DDR内存技术。

  由于AMD双核心处理器的仲裁器是在CPU内部而不是在北桥芯片上,所以在主板芯片组的选择上要比Intel双核心处理器要宽松得多,甚至可以说与主板芯片组无关。理论上来说,任何Socket 939的主板通过更新BIOS都可以支持Athlon 64 X2。对普通消费者而言,这样可以保护已有的投资,而不必象Intel双核心处理器那样需要同时升级主板。

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双核(Dual Core)技术是指把两颗或两颗以上处理器的核心直接做到同一颗处理器上,以多颗处理器核心协同运算来提高执行效率。与服务器领域普遍应用的多处理器级联技术相比,Dual/Multi Core技术的好处是可以令通信电路变短,达到更低的延迟值,降低整体的生产成本。

双核与超线程区别

Intel的Hyper-Threading技术可以在Windows中被识别为两颗处理器,因此不少人被误导 ,认为Hyper-Threading和Dual Core一样能同时执行并发的两个线程。Hyper-Threading其实就是一颗核心以模拟的方式扮作两颗处理器,以增加运算速度,但并不代表着它能像真正的两颗物理处理器那样,因为Dual/Multi Core的每一颗处理器都有独立的资源,但HT技术中模拟的每一颗处理都是共用同一颗物理处理器的资源,当两个模拟出来的处理器需要物理处理器的相同的资源时,其中一个模拟的处理器就要暂停并让出资源。说到底HT技术只是为了更好的利用处理器闲置资源而开发出来的技术,与Dual/Multi Core技术的双物理核心还是有本质的区别。

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