雙核處理器:一個處理器上集成兩個運算核心-中文百科頻道

簡介

雙核處理器（Dual Core Processor）是指在一個處理器上集成兩個運算核心，從而提高計算能力。“雙核”的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架構的高端服務器廠商提出的，不過由于RISC架構的服務器價格高、應用面窄，沒有引起廣泛的注意。簡而言之，雙核處理器即是基于單個半導體的一個處理器上擁有兩個一樣功能的處理器核心。

換句話說，将兩個物理處理器核心整合入一個核中。芯片制造廠商們也一直堅持尋求增進性能而不用提高實際硬件覆蓋區的方法。多核處理器解決方案針對這些需求，提供更強的性能而不需要增大能量或實際空間。

概述

最近逐漸熱起來的“雙核”概念，主要是指基于X86開放架構的雙核技術。在這方面，居領導地位的廠商主要有Intel和AMD兩家。其中，兩家的思路又有不同。AMD從一開始設計時就考慮到了對多核心的支持。

所有組件都直接連接到CPU，消除系統架構方面的挑戰和瓶頸。兩個處理器核心直接連接到同一個内核上，核心之間以芯片速度通信，進一步降低了處理器之間的延遲。而Intel采用多個核心共享前端總線的方式。專家認為，AMD的架構對于更容易實現雙核以至多核，Intel的架構會遇到多個内核争用總線資源的瓶頸問題。

雙核心處理器技術的引入是提高處理器性能的有效方法。因為處理器實際性能是處理器在每個時鐘周期内所能處理器指令數的總量，因此增加一個内核，處理器每個時鐘

周期内可執行的單元數将增加一倍。在這裡我們必須強調一點的是，如果你想讓系統達到最大性能，你必須充分利用兩個内核中的所有可執行單元:即讓所有執行單元都有活可幹!為什麼IBM、SUN、HP等廠商的雙核産品無法實現普及呢，因為它們相當昂貴的，從來沒得到廣泛應用。

比如擁有128MB L3緩存的雙核心IBM Power4處理器的尺寸為115x115mm，生産成本相當高。因此，我們不能将IBM Power4和HP PA8800之類雙核心處理器稱為AMD即将發布的雙核心處理器的前輩。

目前，x86雙核處理器的應用環境已經頗為成熟，大多數操作系統已經支持并行處理，目前大多數新或即将發布的應用軟件都對并行技術提供了支持，因此雙核處理器一旦上市，系統性能的提升将能得到迅速的提升。因此，目前整個軟件市場其實已經為多核心處理器架構提供了充分的準備。

意義

x86多核處理器标志着計算技術的一次重大飛躍。這一重要進步發生之際，正是企業和消費者面對飛速增長的數字資料和互聯網的全球化趨勢，開始要求處理器提供更多便利和優勢之時。

多核處理器，較之當前的單核處理器，能帶來更多的性能和生産力優勢，因而最終将成為一種廣泛普及的計算模式。多核處理器還将在推動PC安全性和虛拟技術方面起到關鍵作用，虛拟技術的發展能夠提供更好的保護、更高的資源使用率和更可觀的商業計算市場價值。

普通消費者也将比以往擁有更多的途徑獲得更高性能，從而提高他們家用PC和數字媒體計算系統的使用。

在單一處理器上安置兩個或更多強大的計算核心的創舉開拓了一個全新的充滿可能性的世界。多核心處理器可以為戰勝今天的處理器設計挑戰提供一種立竿見影、經濟有效的技術――降低随着單核心處理器的頻率(即“時鐘速度”)的不斷上升而增高的熱量和功耗。多核心處理器有助于為将來更加先進的軟件提供卓越的性能。現有的操作系統(例如MS Windows、

Linux和Solaris)都能夠受益于多核心處理器。在将來市場需求進一步提升時，多核心處理器可以為合理地提高性能提供一個理想的平台。因此，下一代軟件應用程序将會利用多核處理器進行開發。無論這些應用是否能幫助專業動畫制作公司更快更節省地生産出更逼真的電影，或開創出突破性的方式生産出更自然更富靈感的PC機，使用多核處理器的硬件所具有的普遍實用性都将永遠地改變這個計算世界。

雖然雙核甚至多核芯片有機會成為處理器發展史上最重要的改進之一。需要指出的是，雙核處理器面臨的最大挑戰之一就是處理器能耗的極限!性能增強了，能量消耗卻不能增加。根據著名的湯氏硬件網站得到的文件顯示，代号Smithfield的CPU熱設計功耗高達130瓦，比現在的Prescott處理器再提升13%。由于今天的能耗已經處于一個相當高的水平，我們需要避免将CPU作成一個“小型核電廠”，所以雙核甚至多核處理器的能耗問題将是考驗AMD與Intel的重要問題之一。

關于多核處理器，從全球範圍内看，AMD在對客戶的理解和對輸出最符合客戶需求的産品方面的理念走在Intel的前面，從上世紀九十年代起就一直計劃着這一重大進展，它第一個宣布了在單處理器上安置多個核心的想法。2006年注定是CPU市場鋒煙四起的一年，也可以說是裡程碑的一年。

AMD在年中率先揭竿而起，抛出了AM2平台，并迅速完成了與前代産品的替換。而作為處理器巨頭的Intel自然也不是蓋的，兩個月後，Conroe這顆重磅炸彈狠狠砸向市場，“性能提高40%，功耗降低40%”令人為之興奮，也砸得AMD亂了方寸，情急之下再次起用降價策略來保護市場。

就當所有人認為Intel會在Conroe發布後專心市場的經營，普及雙核心平台，而放松對新産品的研發之際，Intel再次傳來爆炸新聞，11月12日，Intel将推出全新的四核心處理器Kentsfield。從雙核到四核，Intel僅僅不到半年之間，竟然出如此大跌進，這的确讓人感到非常意外。

目前距離Intel正式發售四核心處理器還有很短的時間，但是Intel在9月份的IDF上已經正式發布了代号為Kentsfield的四核心處理器，而近期各大媒體也都拿到了産品進行評測。而AMD方面，根據其Roadmap顯示，AMD四核心架構的K8L處理器要到07年中才會面世，這樣一來，Intel的四核心将整整領先AMD三個季度。

類型

Intel雙核處理器

目前Intel推出的台式機雙核心處理器有Pentium D、Pentium EE(Pentium Extreme Edition)和Core Duo三種類型，三者的工作原理有很大不同。

Pentium D和Pentium EE分别面向主流市場以及高端市場，其每個核心采用獨立式緩存設計，在處理器内部兩個核心之間是互相隔絕的，通過處理器外部(主闆北橋芯片)的仲裁器負責兩個核心之間的任務分配以及緩存數據的同步等協調工作。兩個核心共享前端總線，并依靠前端總線在兩個核心之間傳輸緩存同步數據。

從架構上來看，這種類型是基于獨立緩存的松散型雙核心處理器耦合方案，其優點是技術簡單，隻需要将兩個相同的處理器内核封裝在同一塊基闆上即可；缺點是數據延遲問題比較嚴重，性能并不盡如人意。另外，Pentium D和Pentium EE的最大區别就是Pentium EE支持超線程技術而Pentium D則不支持，Pentium EE在打開超線程技術之後會被操作系統識别為四個邏輯處理器。

Intel目前的桌面平台雙核心處理器産品分為Pentium D和Pentium Extreme Edition(Pentium EE)兩大系列，其中，Pentium D包括820(2.8GHz)、830(3.0GHz)、840(3.2GHz)三個型号，采用800MHz FSB，面向主流市場；而Pentium EE目前隻有840(3.2GHz)一個型号，同樣采用800MHz FSB，面向高端應用。

Pentium D與Pentium EE都采用0.09微米制程，LGA775接口；它們最主要的區别就是Pentium EE支持超線程技術，而Pentium D則不支持超線程技術，也就是說在打開超線程技術的情況下Pentium EE将被操作系統識别為四顆處理器。

在主闆芯片組方面，由于北橋芯片擔負着處理和交換不同核心緩存數據的重要作用，所以目前能夠支持Pentium D和Pentium EE的是945/955系列，而915/925是不能支持的，在915/925主闆上就算是能夠開機，也隻能使用雙核心其中的一個核心！

AMD雙核處理器

AMD推出的雙核心處理器分别是雙核心的Opteron系列和全新的Athlon 64 X2系列處理器。其中Athlon 64 X2是用以抗衡Pentium D和Pentium Extreme Edition的桌面雙核心處理器系列。

AMD推出的Athlon 64 X2是由兩個Athlon 64處理器上采用的Venice核心組合而成，每個核心擁有獨立的512KB(1MB) L2緩存及執行單元。除了多出一個核芯之外，從架構上相對于目前Athlon 64在架構上并沒有任何重大的改變。

雙核心Athlon 64 X2的大部分規格、功能與我們熟悉的Athlon 64架構沒有任何區别，也就是說新推出的Athlon 64 X2雙核心處理器仍然支持1GHz規格的HyperTransport總線，并且内建了支持雙通道設置的DDR内存控制器。與Intel雙核心處理器不同的是，Athlon 64 X2的兩個内核并不需要經過MCH進行相互之間的協調。

AMD在Athlon 64 X2雙核心處理器的内部提供了一個稱為System Request Queue(系統請求隊列)的技術，在工作的時候每一個核心都将其請求放在SRQ中，當獲得資源之後請求将會被送往相應的執行核心，也就是說所有的處理過程都在CPU核心範圍之内完成，并不需要借助外部設備。

對于雙核心架構，AMD的做法是将兩個核心整合在同一片矽晶内核之中，而Intel的雙核心處理方式則更像是簡單的将兩個核心做到一起而已。與Intel的雙核心架構相比，AMD雙核心處理器系統不會在兩個核心之間存在傳輸瓶頸的問題。因此從這個方面來說，Athlon 64 X2的架構要明顯優于Pentium D架構。雖然與Intel相比，AMD并不用擔心Presco

tt核心這樣的功耗和發熱大戶，但是同樣需要為雙核心處理器考慮降低功耗的方式。為此AMD并沒有采用降低主頻的辦法，而是在其使用90nm工藝生産的Athlon 64 X2處理器中采用了所謂的Dual Stress Liner應變矽技術，與SOI技術配合使用，能夠生産出性能更高、耗電更低的晶體管。

AMD推出的Athlon 64 X2處理器給用戶帶來最實惠的好處就是，不需要更換平台就能使用新推出的雙核心處理器，隻要對老主闆升級一下BIOS就可以了，這與Intel雙核心處理器必須更換新平台才能支持的做法相比，升級雙核心系統會節省不少費用。

AMD目前的桌面平台雙核心處理器是Athlon 64 X2，其型号按照PR值分為3800+至4800+等幾種，同樣采用0.09微米制程，Socket 939接口，支持1GHz的Hyper Transport，當然也都支持雙通道DDR内存技術。

由于AMD雙核心處理器的仲裁器是在CPU内部而不是在北橋芯片上，所以在主闆芯片組的選擇上要比Intel雙核心處理器要寬松得多，甚至可以說與主闆芯片組無關。

理論上來說，任何Socket 939的主闆通過更新BIOS都可以支持Athlon 64 X2。對普通消費者而言，這樣可以保護已有的投資，而不必象Intel雙核心處理器那樣需要同時升級主闆。

雙核與超線程區别

Intel的Hyper-Threading技術可以在Windows中被識别為兩顆處理器，因此不少人被誤導，認為Hyper-Threading和Dual Core一樣能同時執行并發的兩個線程。

Hyper-Threading其實就是一顆核心以模拟的方式扮作兩顆處理器，以增加運算速度，但并不代表着它能像真正的兩顆物理處理器那樣，因為Dual/Multi Core的每一顆處理器都有獨立的資源，但HT技術中模拟的每一顆處理都是共用同一顆物理處理器的資源，當兩個模拟出來的處理器需要物理處理器的相同的資源時，其中一個模拟的處理器就要暫停并讓出資源。

說到底HT技術隻是為了更好的利用處理器閑置資源而開發出來的技術，與Dual/Multi Core技術的雙物理核心還是有本質的區别。