雙核CPU知識講解

1、雙 核 C P U 知 識 講 解 要買雙核電腦，首先要了解雙核。請看 Intel 和 AMD 各自的雙核，我們重點是學習它們的區(qū)別，只有在了解之后才能知道，選哪 一個更好，或者更有性價比。要指正的是， intel 和 AMD 的緩存的用處是不一樣的，并不能直接相比，轉貼中關于緩存的說法 是錯的。AMD L1 緩存與 L2 緩存和 INTEL L1 緩存 L2 緩存大小無可比性，大家可不要亂來比。 INTEL 的 L1 緩存是數(shù)據(jù)代碼指令追存緩存，而 AMD L1 緩存是實數(shù)據(jù)讀寫緩存。 INTERL L1 緩存里 存著數(shù)據(jù)在 L2 緩存里的地址， L1 緩并不存有實際數(shù)據(jù)，所以大家看到INT

2、EL CPU 的 L1 緩存都比較小。相反 AMD L1 緩存里則存實際數(shù)據(jù)，當 L1 緩存滿了時 ,再把數(shù)據(jù)存到 L2 緩存，所以大家看到 AMD CPU 的 L1 緩存都比較大，為 128K 。因為 L1 緩存比 L2 緩存的延遲速度更小，所以在緩存上， AMD CPU 比 INTEL CPU 的效率更 高。而說起 L2 緩存的大小，我們強調 INTEL CPU 的 L2 緩存超大，不過 L2 緩存其實在一般使用中 并沒起到什么作用，反而倒浪費了消費者錢。CPU 處理數(shù)據(jù)概率CPU 使用 0-128K 緩存的概率是 80%CPU 使用 128-256K 緩存的概率是 10%CPU 使用 2

3、56-512K 緩存的概率是 5%CPU 使用 512-1M 緩存的概率是 3%CPU 使用更大緩存的概率是 2% 所以說太大的緩存并不是很有用。AMD 和 Intel 的內存控制的架構都不一樣，僅僅用幾個數(shù)據(jù)根本無法反映出實際情況，實際上 是 AMD 的架構更不存在瓶頸， Intel 的共享 FSB 架構需要和其它硬件設備爭奪帶寬，延遲也 大，大 L2 的目的也正是為了降低 FSB 瓶頸的影響。雙核處理器可以說是 CPU 領域最大的亮點。畢竟 X86 處理器發(fā)展到了今天，在傳統(tǒng)的通過增加 分支預測單元、緩存的容量、提升頻率來增加性能之路似乎已經(jīng)難以行通了。因此，當單核處 理器似乎走到盡頭之際

4、，Intel 、AMD 都不約而同地推出了自家的雙核處理器解決方案：Pentium D 、 Athlon 64 X2 ！ 所謂雙核處理器，簡單地說就是在一塊 CPU 基板上集成兩個處理器核心，并通過并行總線 將各處理器核心連接起來。雙核其實并不是一個全新概念，而只是CMP（Chip Multi Processors ，單芯片多處理器 ）中最基本、最簡單、最容易實現(xiàn)的一種類型。、處理器協(xié)作機制：AMD Athlon 64 X2Athlon 64 核心，采用了獨立緩存的System Request Interface （系”統(tǒng)請求SRI 單元擁有連接到兩個二級緩存SRI 單元完成即可。這樣子的設計

5、Athlon 64 X2 其實是由 Athlon 64 演變而來的，具有兩個 設計，兩顆核心同時擁有各自獨立的緩存資源，而且通過 接口，簡稱 SRI ）使Athlon 64 X2兩個核心的協(xié)作更加緊密的高速總線，如果兩個核心的緩存數(shù)據(jù)需要同步，只需通過 不但可以使 CPU 的資源開銷變小，而且有效的利用了內存總線資源，不必占用內存總線資源。Pentium D與 Athlon 64 X2 一樣， Pentium D 兩個核心的二級高速緩存是相互隔絕的，不過并沒有專門 設計協(xié)作的接口，而只是在前端總線部分簡單的合并在一起，這種設計的不足之處就在于需要 消耗大量的 CPU 周期。即當一個核心的緩存數(shù)

6、據(jù)更改之后，必須將數(shù)據(jù)通過前端總線發(fā)送到北 橋芯片，接著再由北橋芯片發(fā)往內存，而另外一個核心再通過北橋讀取該數(shù)據(jù)，也就是說， Pentium D 并不能像 Athlon 64 X2 一樣，在 CPU 內部進行數(shù)據(jù)同步，而是需要通過訪問內存來進 行同步，這樣子就比 Athlon 64 X2 多消耗了一些時間。二、二級緩存對比：二級緩存對于 CPU 的處理能力影響不小，這一點可以從同一家公司的產品線上的高低端產 品當中明顯的體現(xiàn)出來。二級緩存做為一個數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，其大小具有相當重大的意義，越大 的緩存也就意味著所能容納的數(shù)據(jù)量越多，這就大大地減輕了由于總線與內存的速度無法配合 CPU 的處理速度，

7、而浪費了 CPU 的資源。事實上也證明了，較大的高速緩存意味著可以一次交換更多的可用數(shù)據(jù)，而且還可以大大 降低高速緩存失誤情況的出現(xiàn)，以及加快數(shù)據(jù)的訪問速度，使整體的性能更高。就目前而言， AMD 的 CPU 在二級高速緩存的設計上，由于制造工藝的原因，還是比較 小，高端的最高也只達到 2M ，不少中低端產品只有 512K ，這對于數(shù)據(jù)的處理多多少少會帶來 一些不良的影響，特別是處理的數(shù)據(jù)量較大的時候。 Intel 則相反，在這方面比較重視，如 Pentium D 核心內部便集成了 2M 的二級高速緩存，這在處理數(shù)據(jù)的時候具有較大的優(yōu)勢，在高 端產品中，甚至集成 4M 的二級高速緩存，可以說是

8、 AMD 的 N 倍。在一些實際測試所得出來的 數(shù)據(jù)也表明，二級緩存較大的 Intel 分數(shù)要高于二級緩存較小的 AMD 不少。三、內存架構對比：由 Athlon 64 開始， AMD 便開始采用將內存控制器集成于 CPU 內核當中的設計，這種設計 的好處在于，可以縮短 CPU 與內存之間的數(shù)據(jù)交換周期，以前都是采用內存控制器集成于北橋 芯片組的設計，改成集成于 CPU 核心當中，這樣一來 CPU 無需通過北橋，直接可以對內存進行 訪問操作，在有效的提高了處理效率的同時，還減輕了北橋芯片的設計難度，使主板廠商節(jié)約 了成本。不過這種設計在提高了性能的同時，也帶來了一些麻煩，一個是兼容性問題，由于

9、內 存控制器集成于核心之內，不像內置于北橋芯片內部，兼容性較差，這就給用戶在選購內存的 時候帶來一些不必要的麻煩。除了內存兼容性較差之外，由于采用核心集成內存控制器的緣故，對于內存種類的選擇也 有著很大的制約。就現(xiàn)在的內存市場上來看，很明顯已經(jīng)像 DDR2 代過渡，而到目前為止 Athlon 64 所集成的還只是 DDR 內存控制器，換句話說，現(xiàn)有的Athlon 64 不支持 DDR2 ，這不僅對性能起到了制約，對用戶選擇上了造成了局限性。而 Intel 的 CPU 卻并不會有這樣子的麻 煩，只需要北橋集成了相應的內存控制器，就可以輕松的選擇使用哪種內存，靈活性增強了不 少。還有一個問題，如若

10、用戶采用集成顯卡時， AMD 的這種設計會影響到集成顯卡性能的發(fā) 揮。目前集成顯卡主要是通過動態(tài)分配內存做為顯存，當采用 AMD 平臺時，集成在北橋芯片 當中的顯卡核心需要通過 CPU 才能夠對內存操作，相比直接對內存進行操作，延遲要長許多。四、平臺帶寬對比：隨著主流的雙核處理器的到來，以及945、 955 系列主板的支持， Intel 的前端總線將提升到1066Mhz ，配合上最新的 DDR2 667 內存，將 I/O 帶寬進一步提升到 8.5GB/S ，內存帶寬也達到 了 10.66GB/S ，相比 AMD 目前的 8.0GB/S （ I/O 帶寬）、 6.4GB/S （內存帶寬）來說，

11、Intel 的要 遠遠高出，在總體性能上要突出一些。五、功耗對比：在功耗方面， Intel 依然比較 AMD 的要稍為高一些，不過，近期的已經(jīng)有所好轉了。 Intel 自推出了 Prescott 核心，由于采用 0.09 微米制程、集成了更多的 L2 緩存，晶體管更加的細薄， 從而導致漏電現(xiàn)象的出現(xiàn)，也就增加了漏電功耗，更多的晶體管數(shù)量帶來了功耗及熱量的上升。為了改進Prescott核心處理器的功耗和發(fā)熱量的問題，Intel便將以前應用于移動處理器上的EIST(Enhanced Intel Speedstep Technolog )移植到目前的主流 Prescott 核心 CPU 上，以保證有

12、 效的控制降低功耗及發(fā)熱量。而AMD方面則加入了 Cool ' n' Quiet術，以降低 CPU自身的功耗，其工作原理與In tel的SpeedStep 動態(tài)調節(jié)技術相似，都是通過調節(jié)倍頻等等來實現(xiàn)降低功耗的效果。實際上， Intel 的 CPU 功率之所以目前會高于 AMD ，其主要的原因在于其內部集成的晶體 管遠遠要比 AMD 的 CPU 多得多，再加上工作頻率上也要比 AMD 的 CPU 高出不少，這才會變 得功率較大。不過在即將來臨的In tel新一代CPU架構Con roe ,這個問題將會得到有效的解決。其實 Conroe 是由目前的 Pentium M 架構變化而

13、來的，它延續(xù)了 Pentium M 的絕大多數(shù)優(yōu)點，如 功耗更加低，在主頻較低的情況下已然能夠獲得較好的性能等等這些?？梢钥闯?，未來Intel 將把移動平臺上的 Conroe 移植到桌面平臺上來，取得統(tǒng)一。六、流水線對比：自踏入 P4 時代以來， Intel 的 CPU 內部的流水線級要比 AMD 的高出一些。以前的 Northwood 和 Willamette 核心的流水線為 20 級，相對于當時的 PIII 或者 Athlon XP 的 10 級左右 的流水線來說，增長了幾乎一倍。而目前市場上采用Proscott 核心 CPU 流水線為 31 級。很多人會有疑問，為何要加長流水線呢？其實流

14、水線的長短對于主頻影響還是相當大的。流水線越 長，頻率提升潛力越大，若一旦分支預測失敗或者緩存不中的話，所耽誤的延遲時間越長，為 此在 Netburst 架構中， Intel 將 8 級指令獲取 /解碼的流水線分離出來，而Proscott 核心有兩個這樣的 8 級流水線，因此嚴格說起來， Northwood 和 Willamette 核心有 28 級流水線，而 Proscott 有 39 級流水線，是現(xiàn)在 Athlon 64(K8) 架構流水線的兩倍。相信不少人都知道較長流水線不足之處，不過，是否有了解過較長流水線的優(yōu)勢呢？在NetBurst 流水線內部功能中，每時鐘周期能夠處理三個操作數(shù)。這

15、和K7/K8 是相同的。理論上， NetBurst 架構每時鐘執(zhí)行 3 指令乘以時鐘速度，便是最后的性能，由此可見頻率至上論有其 理論基礎。以此為準來計算性能的話，則 K8 也非 NetBurst 對手。不過影響性能的因素有很多， 最主要的就是分支預測失敗、緩存不中、指令相關性三個方面。這三個方面的問題每個 CPU 都會遇到，只是各種解決方法及效果存在著差異而已。而NetBurst 天生的長流水線既是它的最大優(yōu)勢，也是它的最大劣勢。如果一旦發(fā)生分支預測失敗 或者緩存不中的情況， Prescott 核心就會有 39 個周期的延遲。這要比其他的架構延遲時間多得 多。不過由于其工作主頻較高，加上較大

16、容量的二級高速緩存在一定程度上彌補了NetBurst 架構的不足之處。不過流水線的問題在 Intel 的新一代 CPU 架構 Conroe 得到了較好的解決，這樣子以來，大 容量的高速緩存，以及較低的流水線，配合雙核心設計，使得未來的Intel CPU 性能更加優(yōu)異。AMD 認為，自己的雙核 Opteron 和 Athlon-64 X2 才符合真正意義上的雙核處理器準則，并隱晦 地表示 Intel 雙核處理器只是 “雙芯 ”，暗示其為 “偽雙核 ”，聲稱自己的才是 “真雙核 ”，真假雙核 在外界引起了爭議，也為消費者的選擇帶來了不便。AMD 認為，它的雙核之所以是 “真雙核 ”，就在于它并不只是簡單地將兩個處理器核心集成 在一個硅晶片 (或稱 DIE )上，與單核相比，它增添了 “系統(tǒng)請求接口 (”System Request Interface ， SRI )和“交叉開關 ”(Crossbar Switch )。它們的作用據(jù) AMD 方面介紹應是對兩個核心的任務進 行仲裁、及實現(xiàn)核與核之間