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多核心处理器

2017-10-16
出处:族谱网
作者:阿族小谱
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商业化的例子IBM的POWER4,2000年发布的第一个双核心模块处理器。IBM的POWER5双核心芯片,还有应用在苹果电脑PowerMacG5中的[PowerPC970|PowerPC970MP]]双核心处理器。BroadcomSiByte(SB1250,SB1255,SB1455)PA-RISC(PA-8800)SunMicrosystemsUltraSPARCIV,UltraSPARCIV+,UltraSPARCT1AMD在2005年4月22日发布了它的双核心Opteron服务器/工作站用处理器,还有2005年5月31日发布的双核心桌面处理器Athlon64X2家族,AMD还发布了FX-60和FX-62高性能桌面处理器,以及Turion64X2移动处理器。Intel的双核心Xeon处理器,开发代号为Paxville和Dempsey,初始频率为3GHz。该公司当前还在开发双核心版本的I...

商业化的例子

IBM的POWER4,2000年发布的第一个双核心模块处理器。

IBM的POWER5双核心芯片,还有应用在苹果电脑PowerMac G5中的[PowerPC 970|PowerPC 970MP]]双核心处理器。

BroadcomSiByte(SB1250, SB1255, SB1455)

PA-RISC(PA-8800)

Sun MicrosystemsUltraSPARCIV, UltraSPARC IV+,UltraSPARC T1

AMD在2005年4月22日发布了它的双核心Opteron服务器/工作站用处理器,还有2005年5月31日发布的双核心桌面处理器Athlon 64 X2家族,AMD还发布了FX-60和FX-62高性能桌面处理器,以及Turion 64 X2移动处理器。

Intel的双核心Xeon处理器,开发代号为Paxville和Dempsey,初始频率为3 GHz。该公司当前还在开发双核心版本的Itanium高端服务器CPU架构并生产了Pentium D,Pentium 4的移动版。一个更新的处理器芯片Core Duo,应用在苹果电脑的iMac、高端的Mac mini、MacBook以及MacBook Pro中,以及其他多种如索尼、东芝、华硕等厂家的笔记本电脑中。下一代版本Core 2 Duo,开发代号Conroe,在2006年7月发布。

Microsoft的Xbox 360游戏终端使用了三核心的PowerPC微处理器。

Raza Microelectronics的XLR处理器拥有8个MIPS核心。

Cavium Networks的Octeon处理器拥有16个MIPS核心。

Intel® Xeon Phi™ Coprocessor 7100 Series处理器拥有61核心,运算能力可达1.208 TeraFLOPS。

Intel 发布的Broadwell-E架构处理器,最高型号——6950X就集成了10核心

开发动机

技术压力

CMOS制造技术不断改善、单个逻辑门不断变小,基于半导体的微电子学的物理极限变成主要的设计考量。

商业诱因

由于商用电脑要求提升,处理器向高性能的方向发展。两粒同性能的处理器理论上的处理能力是原来的两倍。早年的Intel就曾推出可安装多粒宏内核Xeon的服务器底板。此外,家用电脑也出现过可以安装最少2粒pentium III的底板。但由于能源、成本、空间等问题,今天的底板已向“多核心”发展。

优势

由于采用了相对简单的微处理器作为处理器核心,多核心处理器具有高主频、设计和验证周期短、控制逻辑简单、扩展性好、易于实现、功耗低、通信延迟低等优点。此外,多核心处理器还能充分利用不同应用的指令级并行和线程级并行,具有较高线程级并行性的应用可以很好地利用这种结构来提高性能。

劣势

尽管多核心有比单核心运行速度更快的优势,但如果应用程序不支持多核心处理,这个优势就不能发挥。例如早期的软件和Windows只支持宏核心处理,不会自动使用多个核心作分工处理。

软件影响

编程问题

对于多核心的电脑,若在程序编写或编译时无法把程序线性化,就不能充分利用多核心的特色,结果程序只能在一个核心上运行,白白浪费中央处理器的资源。

许可

另外一个问题是对多核心处理器的软件授权。企业级的服务器软件是以处理器为单位授权。从前,中央处理器只有一个核心而多数电脑只有一个处理器,并不存在这个问题。在双核心处理器刚面世时,有些软件是以核心为单位授权,而双核心处理器需要两个授权。现在的主流是把双核心或多核心处理器计算成一个处理器,而微软、英特尔和超微支持这个观点,甲骨文也支持这个观点,但是甲骨文只计算英特尔和超微的多核心处理器为一个处理器,但是把其他的多核心处理器当成多个处理器。国际商业机器、惠普和微软把多处理器模块当成多处理器,理由是如果把多处理器模块当成一个处理器,处理器厂商会制造大型、昂贵的多处理器模块来帮助客户节省软件费用,所以现在行业上渐渐把一枚芯片当作一个处理器。

普遍误解

很多人以为中央处理器的核心数目越多,其性能会越高。缺乏对处理器运算速度的理解,软件的支持问题等。例如:4核486MHz的处理器与单核3.0GHz处理器相比,虽然前者可同时有四条运算,而后者只有一条运算,但是时钟频率明显有差距。而且不是全部软件都支持多核心及多处理器的工作环境。

若是以上述的例子来做简单的说明, 4核486MHz的处理器就像是一个部门可以一次处理四个单位的工作,但每个处理单位却只有一个人慢慢完成;而单核3.0GHz的处理器像是一个部门一次只处理一个单位的工作,但该处理单位却有好几个人来快速的完成工作。

注释

^ Digital signal processors, DSPs, have utilized dual-core architectures for much longer than high-end general purpose processors. A typical example of a DSP-specific implementation would be a combination of aRISCCPU and a DSP MPU. This allows for the design of products that require a general purpose processor for user interfaces and a DSP for real-time data processing; this type of design is suited to e.g. mobile phones.

^ Two types of operating systems are able to utilize a dual-CPU multiprocessor: partitioned multiprocessing and symmetric multiprocessing (SMP). In a partitioned architecture, each CPU boots into separate segments of physical memory and operate independently; in an SMP OS, processors work in a shared space, executing threads within the OS independently.

参见

超线程

多线程

对称多处理机(SMP)

多任务

并行计算


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