双核CPU揭密:英特尔/AMD没有告诉你的五项事实

2006-02-23 22:38:09来源: 电子工程专辑

如今,关于双核处理器的大肆宣传甚嚣尘上,以致于人们对该技术的理解似乎已脱离了某些事实。AMD英特尔都在网页上赞美各自的双核处理器的优点。它们的宣传行动很及时,因为多数产业观察人士都认为双核处理器将在2006年大行其道。

但是,在这些现象的背后,以及在众多这方面的媒体报导中,却隐藏着一些令人吃惊的非同寻常的事实。下面,我们将告诉你关于双核处理器你可能并不知道的五项事实。

事实一:英特尔和AMD都不是第一个推出双核处理器的厂商。

人们普遍以为,围绕双核处理器的竞争一直只在PC领域进行,而且AMD和英特尔在争做第一家向市场推出此类产品的厂商。这种看法是不对的。实际上,IBM走在了这两家公司的前面,尽管IBM推出的是非X86的服务器处理器。蓝色巨人在2001年就推出了双核的Power 4芯片,用于IBM的RISC服务器之中。

而AMD和英特尔在2004年公布了各自的双核计划,并在2005年才开始首次供应双核产品。但是,这两家公司推出的双核处理器令人眼花缭乱——包括AMD推出的双核Opteron服务器芯片和Athlon 64台式电脑芯片,以及英特尔推出的双核Pentiums和Xeons。而且AMD和英特尔仍在连续不断地宣布新款双核芯片,令人目不暇接。

即便在移动领域,IBM也是第一个向市场推出双核芯片的厂商,它的PowerPC 970FX低功耗版本在2005年发布。但是,这基本是一款OEM产品,不向普通买家供应。它的X86也是如此。

在X86领域,英特尔凭借它在1月推出的Centrino Duo赢得了移动双核处理器竞赛。该移动芯片支持流行的新款iMac,尽管iMac是一款台式电脑。(在苹果电脑公司内部,它被设计成类似于把一个大型笔记本电脑塞入一个平板显示器的背面,从其内部拆解分析中可以看出这点)。新款iMac也是采用英特尔处理器的首款苹果电脑。

事实二:问题在于功耗

出于技术挑战,双核被强加给产业,而产业并没有事先做好准备。

英特尔和AMD采用这项技术的真正原因,不是因为双核是一种突然出现的一种优秀创意。实际上,芯片厂商本可以非常满足地不断推出速度越来越快的单核处理器。但是,这种做法是不可行的,因为随着时钟速度超过3GHz,单核处理器开始消耗过多的功率。

确实,英特尔在2005年取消了计划中的4.0GHz “Tejas”处理器,因为该芯片的功耗可能超过100W。随着功耗的上升,超快单核芯片的冷却代价也越来越高,它要求采用更大的散热器和更有力的风扇,以保持其工作温度。

利用双核方案,既可以继续改善处理器性能,又可以暂时避开功耗和散热难题。AMD商业解决方案主管Margaret Lewis表示:“这是因为,作为处理器厂商,这是我们能够在一定的功耗范围内提高性能的唯一途径。”

当然,对半导体作出狭义解释的人会希望从此类芯片的片上电压、功能的多少和其它技术因素来证明其合理性。(这些领域的一些进步实际上使压低功耗更成为一种挑战。)

此外,有些人认为双核并不是万能药。正如2005年6月在Linuxhardware.org上发表的文章《深入了解双核》所言:“从我们的立场来看,双核并不是新东西;它只是改头换面的老产品(对称多重处理)……在单一处理器基础上建立的双处理器系统所面临的同样的性能问题仍然存在。”

但是,这作为一种简单的解释,基本上足够了。Lewis补充道:“物理定律没有改变;我们只是想出了如何进一步改进的方法。”

事实三:双核处理器不等于性能加倍

双核不一定会使你的电脑时钟速度更快,但它将针提高你的PC的整体性能。

这是一个有所不同的细微的技术特色。与单核处理器相比,双核没有任何速度一定较快的东西。如果你想要的只是原始时钟速度,就应该买你能够找到的最快的处理器。英特尔速度最快的单核盒装处理器是3.8GHz Pentium 4 model 670和3.6GHz Pentium 4 model 660。而目前速度最快的双核处理器是3.2GHz Pentium D 840. (一款3.6GHz双核Pentium D 960定于2006年第二季度推出。)

AMD的单核/双核处理器的最高速度可以相互媲美。单核Athlon 64 3400+的速度为2.4 GHz。双核Athlon 64 X2 4600+的速度也是2.4GHz。但是,在2.4 GHz速度上,双核的性能显然高于单核。即使两个核的运行速度都略低于2.4GHz,双核处理器的吞吐量也要高于一个速度略快的单核处理器。

但是,也许令人感到奇怪的是,双核处理器的性能没有加倍。(这是由于受到两个核之间共享资源的拖累)。AMD的Lewis表示:“我们看到的情况是性能是单核的1.4-1.8倍,实际情况取决于具体的应用。”

“当你把内核的数量增加一倍时,你保持同样的功率,但几乎把吞吐量提高了一倍。”英特尔研究人员Shekhar Borkar在2004年接受采访时是这样说的。(Shekhar Borkar显然没有太重视共享资源所造成的性能损失。)

许多技术人士就性能问题发出警告,他们象Wikipedia那样指出,“多核处理器需要操作系统的支持,以最佳地使用第二个计算资源。”

简单地说,这意味着多线程是获得良好性能的关键。多线程过去几年在单核环境中涌现出来,而且人们正在双核而对其进行更积极的开发。你每天都在你的电脑上运行一个超强的多线程应用,它被称为操作系统(OS)。”AMD的Lewis表示。“过去始终拥有一个多线程环境。它(双核)使这个多线程环境更有效率地运行。”

事实四:普通用户对双核茫然不知

英特尔同样是多线程的支持者。这家芯片巨头强调指出,它的支持其超线程技术的双核产品通过更有效率地利用可能会闲置的资源,“能够同时处理四个软件线程。”对于精通双核的人来说,这里要给出一个忠告,关于迄今多线程的实现情况以及现有的操作系统和应用程序利用双核处理器的情况还存在很大的争论。(在操作系统方面,有些Linux支持双核,而Windows Vista将是微软在设计时考虑到双核的首个操作系统。)

在所有的PC用户中,几乎有半数仍然对于双核一无所知。最近Harris Interactive进行的一项调查结果显示,在AMD宣布其Opteron已经将近三年之后,48%的PC用户对于双核是什么东西还茫然不知。(当然,在企业界情况是另外一种情形。人们普遍公认,数据中心经理和CIO非常了解双核计算能够给企业带来的能力。)

在这次针对家庭用户的调查中,42%的个人电脑拥有者表示,他们对双核有所了解,10%的早期采用者声称非常了解双核。在这52%的受访者中,不管是对双核一知半解还是非常了解,只有12%的人已经拥有双核系统。

这个比例不久可能会上升。市场调研公司Frost & Sullivan预测,双核处理器将以每年15-25%的速度在台式电脑、笔记本电脑和服务器领域取代单核芯片。英特尔可能希望这个速度来得更快—它计划2006年出货6000万个双核处理器。

事实五:四核、八核处理器就在眼前

为了让更多的消费者了解双核处理器,英特尔和AMD借鉴了好莱坞的做法。英特尔最近搞了一个名为“Intel Indies Film Contest”,向它认为是最佳数字短片的创作者颁发ViiV PC设备。AMD的视频比赛名为“The 64 Second Film Contest”。AMD表示,它举办的比赛显示,Athlon 64 X2处理器“正在把内容创作和多媒体性能带到一个新的层次”。虽然这两个比赛的获胜者表现都不错(英特尔的电影是讲故事,而AMD的短片更像是hip commercial),但除了这些作品都可能在PC上进行过编辑以外,它们表面上看不出来计算的痕迹。双核并不是最先进计算领域中的最新成就。

几年以后,双核可能成为过时产品。英特尔已在准备四核服务器处理器,计划在2007年推出。AMD也在开发四核芯片。

再远一些,英特尔正在准备一款代号为“Yorkfield”的八核芯片,计划在2008年推出。AMD的情况不太明确,它只是说将在2007年使内核数量增至两个以上。

在非x86领域,Sun已在供应一款八核服务器处理器,即UltraSparc T1 (以前的“Niagara”)。

确实,多核处理器看来将成为未来的发展方向。Co-Design Automation Inc.的创始人Simon Davidmann去年秋天对《EE Times》表示:“所有的芯片都将成为多处理器,我们必须学习如何给它们编程。”

关键字:双核  CPU  AMD  英特尔

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