Intel多核微处理器技术.doc

Intel多核微处理器技术多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。多核技术的开发源于工程师们认识到仅仅提高单核芯片的速度会产生过多热量且无法带来相应的性能改善先前的处理器产品就是如此。他们认识到在先前产品中以那种速率处理器产生的热量很快会超过太阳表面。即便是没有热量问题其性价比也令人难以接受速度稍快的处理器价格要高很多。英特尔工程师们开发了多核芯片使之满足“横向扩展”（而非“纵向扩充”）方法从而提高性能。该架构实现了“分治法”战略。通过划分任务线程应用能够充分利用多个执行内核并可在特定的时间内执行更多任务。多核处理器是单枚芯片（也称为“硅核”）能够直接插入单一的处理器插槽中但操作系统会利用所有相关的资源将每个执行内核作为分立的逻辑处理器。通过在两个执行内核之间划分任务多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。多核架构能够使软件更出色地运行并创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。英特尔对多核芯片信心十足预估到2015年多核芯片将广泛应用于笔记本电脑、服务器、移动装置上市占率分别为70%、85%、70%多核微处理器技术将成为主流根据摩尔定律CPU的速度应该每过18个月翻一番。在过去的几十年中CPU的速度以一个令人意想不到的速度上升在这当中每年性能的提升可以达到58%之多。可是自从1996年以后CPU速度上升的步伐似乎慢了下来。根据专家们的分析从1996年到2002年CPU的提升速度只有41%而从2002年至今更是下降到25%。有业内人士分析说这种下降的趋势还会继续下去。那么究竟是什么因素阻碍着CPU的快速发展?首先让我们看看影响CPU性能的几个关键技术指标。影响CPU性能的几个关键技术指标：1、主频。即CPU的工作频率也就是CPU每秒执行的指令数。主频越高CPU的速度越快。主频是衡量CPU性能的一个指标。2、前端总线速度。前端总线即FrontSideBus通常用FSB表示是将CPU连接到北桥芯片(一块电脑主板以CPU插座为北的话靠近CPU插座的一个起连接作用的芯片称为“北桥芯片”英文名：NorthBridgeChipset。北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切为了提高通信性能而缩短传输距离。)的总线。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。北桥芯片是主板上最靠近CPU的那块芯片它是负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件。前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大如果没有足够快的前端总线CPU的速度再快也只能干着急等着前端总线把所需数据传递过来后才能进行计算。3、流水线和超标量技术及分支预测机制。每一条指令的执行至多需要5个周期分别为取指周期、译码周期、执行周期、访问存储器周期和写回周期。流水线就是在一个时钟周期启动一条指令从而实现一个时钟周期完成一条指令;超标量就是在一个时钟周期启动多条指令。因而一个时钟周期可以完成多条指令。因此流水线和超标量技术通过指令间的并行来提高CPU的运算速度。指令间的并行度越大CPU的速度越快。比如IntelXeon3.2GHz(EM64T)支持SSE3流指令技术英特尔开发的第三代SIMD指令集可以增强浮点和多媒体运算的速度。而正确的分支预测可以将需要执行的指令提前预取从而提高CPU的速度。4、缓存的级数和各级缓存的大小。最初的计算机CPU里并没有缓存。因为那时内存的速度和CPU的速度基本相当内存能够满足CPU的数据需要。可是后来CPU的速度按照摩尔定律提升而内存的速度却上升相对缓慢。为了解决内存速度缓慢引起的系统瓶颈缓存的概念应运而生。缓存保存CPU经常使用的数据所以缓存越大保存的信息越多命中率越高就减少了CPU访问内存的次数从而提高了整体性能。缓存可以做很多级目前已经做到三级。5、芯片架构。以前的CPU都是单核心的现在双核心的CPU已经问世。Intel的Pentium840ExtremeEdition芯片采用的是Smithfield它是在一块硅芯片上集成两个处理器核心以后还会有多核心的CPU。从芯片架构这方面分析衡量处理器效率通常有两个指标：一是芯片的能源利用效率也就是每瓦性能在消耗同等能源条件下最终性能高的产品能源效率就较高；第二个指标便是芯片的晶体管效率我们可以引入“每晶体管性能”来衡量在消耗等量晶体管数量条件下芯片效能高者效率就越高。晶体管规模越大制造成本越高对芯片厂商来说提高每晶体管性能能够在保持成本不变的前提下获得更卓越的性能。一般来说每瓦性能和每晶体管性