金华瑞普钛业有限公司:“双核技术”什么意思？

什么是双核处理器？

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。

下图就是两款Intel单双核CPU的对比照片（左为双核Pentium D 820，右为单核Pentium 4 670）。

你真的需要双核处理器吗？

当笔者问及很多消费者要买什么配置的笔记本电脑时，大部分的消费者都不太清楚什么样的配置才能满足自己的需要。其实对于这个问题，可以逆向提问：“你买笔记本电脑做什么？”变换问题之后，相信大部分的消费者都能够回答，而90%的答案会集中在这么几项上：上网、聊天、文字处理、办公、看电影、玩游戏。如果仅仅是这些应用，真的需要买双核处理器吗？

为了使大家对双核处理器有个比较全面的了解，让我们先从迅驰二代SONOMA平台谈起。Intel在SONOMA平台上采用了PCI Express、SATA(部分机型)、DDR2内存、双通道等新技术，就差一个“超线程”。

什么是超线程？通俗的说来就是让一颗处理器同时执行多个程序而共同分享一颗处理器内的资源，采用超线程技术的处理器在理论上像两颗处理器一样，在同一时间执行两条指令，而没有采用这一技术的处理器在任一时刻只能够对一条指令进行操作。问题又出来了，为什么Intel不在Yonah处理器上采用超线程技术呢？超线程技术虽然能把处理器中的两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，进行多线程操作，减少了CPU的闲置时间，提高的CPU的运行效率，但它并不像两个真正的处理器那样具有独立的资源，当两个线程都同时需要某一个资源时，其中一个要暂时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能，并且遇到不支持多处理器作业的程序时，还会降低处理器的性能。此外，超线程技术还需要芯片组、软件支持，才能比较理想的发挥该项技术的优势。换句话说，超线程技术是明显的“投入太多，产出太少”。

另一方面，Intel也迫切需要提高处理器性能，由于受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约，单核心的奔腾M处理器在频率和缓存上已经达到极限，并且如果再继续盲目的提高运行频率，还会带来巨大的发热量，这对笔记本电脑来说是很致命的。因此，在Napa平台上采用双核心设计的处理器，也是事态发展所必然的。

而所谓的双核处理器就是将两个物理处理器核心整合入一个内核中。事实上，双核架构并不是什么新技术，不过此前双核心处理器一直是服务器的专利，如今开始向PC渗透。

讲了这么多关于超线程、双核心的东西，主要是想阐明一个观点，双核心技术实际上是来接替超线程技术。正如前文所说，双核心技术其实可以理解为两个“物理”处理器，是一种“硬”的方式；而超线程技术只是两个“逻辑”处理器，是一种“软”的方式。因此，双核心处理器的主要优势是在处理多线程、多任务上，此外，集成的两个物理核心还能提高处理器的整体性能，使双核心处理器的性能要明显强于单核心处理器。

虽然目前Windows XP-PRO等操作系统支持双物理核心和四个逻辑核心，但这并不意味着所有软件对双核心都有优化。因此，在很多实际的应用中，双核心的表现并不突出，比如在运行一些多媒体软件、游戏和办公软件等单线程任务时，虽然双核心处理器的执行效率确实比单核心处理器要高，不过达不到很多人的预期，这是因为处理器在执行指令时，实际上只有一个核心在工作，另一个核心基本处于空闲状态，说的俗点儿就是有劲也使不上。那么运行一些多个单线程任务呢，如果是比较简单的任务，比如一边上网一边听歌，恐怕你也不会感觉双核处理器会快多少。不过，如果你一边玩3D游戏，一边在进行音频或视频处理的话，那么这时才能体会到双核心的优势，系统运行起来要比单核心处理器流畅很多。所以，要使双核心处理器真正发挥作用，除非同时运行一些运算量比较大多任务处理，否则对于普通用户而言，如果日常应用的程序都是单线程，双核心处理器真有点奢侈之嫌。

那么，双核处理器对于哪些消费者比较适合呢？笔者认为双核处理器主要针对是一些需要进行图形、图象处理的消费者比较合适，比如Adobe Photoshop和3D MAX等，这些软件都是多线程程序，而双核处理器在在执行多任务处理和多线程程序时，双核心处理器要比同频率的单核心处理器的性能要高大约50%-70%，甚至在某些应用下性能几乎能提升100%。

对于双核心处理器，很多消费者还存在这样一个误解，认为其性能是单核心处理器的两倍，而Intel在广告和宣传时似乎也片面的夸大了双核处理器的性能。就拿同一核心的处理器来比较，虽然Yonah双核处理器的性能比Yonah单核心处理器确实强很多，但由于技术上的原因，在同一频率下性能大概只有后者的1.5倍而已。

当然，随着双核心处理器的强势推出和逐渐普及，日后支持多线程的普通应用程序也会逐渐增多，对普通用户而言那时双核心处理器才会真正发挥作用。

随着近日英特尔、AMD推出各种双核CPU新品，“双核”概念在业内逐渐升温。有意思的是，虽然都是双核，英特尔和AMD确各谈各的。英特尔大谈双核到桌面，AMD则直取双核的服务器市场。这两个公司双核到底有什么不同呢?以下是关于双核技术的背景资料，供大家参考。

双核技术背景

双核处理器是指在一个处理器上集成两个运算核心，从而提高计算能力。“双核”的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架构的高端服务器厂商提出的，不过由于RISC架构的服务器价格高、应用面窄，没有引起广泛的注意。

不同的构架

最近逐渐热起来的“双核”概念，主要是指基于X86开放架构的双核技术。在这方面，起领导地位的厂商主要有AMD和Intel两家。其中，两家的思路又有不同。AMD从一开始设计时就考虑到了对多核心的支持。所有组件都直接连接到CPU，消除系统架构方面的挑战和瓶颈。两个处理器核心直接连接到同一个内核上，核心之间以芯片速度通信，进一步降低了处理器之间的延迟。而Intel采用多个核心共享前端总线的方式。专家认为，AMD的架构对于更容易实现双核以至多核，Intel的架构会遇到多个内核争用总线资源的瓶颈问题。

AMD和Intel不同的体系结构

双核与双芯(Dual Core Vs. Dual CPU):

AMD和Intel的双核技术在物理结构上也有很大不同之处。AMD将两个内核做在一个Die(内核)上，通过直连架构连接起来，集成度更高。Intel则是采用两个独立的内核封装在一起，因此有人将Intel的方案称为“双芯”，认为AMD的方案才是真正的“双核”。

从用户端的角度来看，AMD的方案能够使双核CPU的管脚、功耗等指标跟单核CPU保持一致，从单核升级到双核，不需要更换电源、芯片组、散热系统和主板，只需要刷新BIOS软件即可，这对于主板厂商、计算机厂商和最终用户的投资保护是非常有利的。

客户可以利用其现有的90纳米基础设施，通过BIOS更改移植到基于双核心的系统。计算机厂商可以轻松地提供同一硬件的单核心与双核心版本，使那些既想提高性能又想保持IT环境稳定性的客户能够在不中断业务的情况下升级到双核心。在一个机架密度较高的环境中，通过在保持电源与基础设施投资不变的情况下移植到双核心，客户的系统性能将得到巨大的提升。在同样的系统占地空间上，通过使用双核心处理器，客户将获得更高水平的计算能力和性能。