英特爾多內(nèi)核處理器架構(gòu)

英特爾多內(nèi)核處理器架構(gòu)英特爾旗下處理器架構(gòu)01架構(gòu)由來實(shí)現(xiàn)方式發(fā)展藍(lán)圖使用說明長期戰(zhàn)略架構(gòu)處理器目錄0305020406基本信息多內(nèi)核處理器架構(gòu)是指芯片設(shè)計(jì)工程師在單個(gè)處理器中集成兩個(gè)或多個(gè)基于英特爾奔騰處理器的“執(zhí)行內(nèi)核（即計(jì)算引擎）”。多內(nèi)核處理器可直接插入到單一處理器基座中。但是，操作系統(tǒng)會(huì)把它的每個(gè)執(zhí)行內(nèi)核作為獨(dú)立的邏輯處理器，為其分配相應(yīng)的執(zhí)行資源。架構(gòu)由來架構(gòu)由來在1989年10月發(fā)行的《IEEE綜覽》中，刊出了一篇題為“2000年微處理器前瞻（MicroprocessorsCirca2000）”的文章。該文預(yù)言多內(nèi)核處理器在世紀(jì)之交的幾年中投放市場。該論文由四位英特爾公司的技術(shù)人員聯(lián)合發(fā)表，其作者包括數(shù)字企業(yè)事業(yè)部副總裁兼總經(jīng)理帕特·基辛格先生。他運(yùn)用摩爾定律對未來進(jìn)行了大膽預(yù)測。15年后，他們的預(yù)測已經(jīng)成為不爭的事實(shí)。多內(nèi)核處理器性能的開發(fā)已經(jīng)成為英特爾的重要業(yè)務(wù)和產(chǎn)品活動(dòng)之一。長期以來，英特爾始終堅(jiān)持不懈地致力于提高計(jì)算平臺的整體性能，為用戶提供價(jià)值更高、功能更強(qiáng)的個(gè)人電腦。大約在1997年前，英特爾加快了平臺水平的提升步伐，開始推出基礎(chǔ)技術(shù)和特性，期望為廣大用戶帶來更大的利益。這些基礎(chǔ)特性可以創(chuàng)造更大的價(jià)值，具有更強(qiáng)的功能。它們被逐漸納入到英特爾制定的均衡平臺遠(yuǎn)景計(jì)劃當(dāng)中，超越了原來的千兆赫茲（GHz）目標(biāo)。英特爾重新調(diào)整了公司戰(zhàn)略，把資源從單純提升頻率的項(xiàng)目中轉(zhuǎn)移出來，開始多核架構(gòu)領(lǐng)域的開發(fā)。在2000年經(jīng)濟(jì)低迷時(shí)期，英特爾仍堅(jiān)持提升制造能力，為此進(jìn)行了大量的投資。由此，英特爾具備了卓越的處理器（包括多內(nèi)核處理器）制造能力，可在保持高產(chǎn)量的同時(shí)，有效控制成本及價(jià)格。多內(nèi)核處理器性能是英特爾以平臺為中心方案的核心。多內(nèi)核處理器可以提升性能、降低功耗，能夠有效地同步處理多個(gè)任務(wù)。多內(nèi)核處理器具備的這些特性，為用戶帶來了超凡的家庭和商務(wù)使用體驗(yàn)。使用說明使用說明英特爾四內(nèi)核處理器圖解實(shí)際上，這種芯片內(nèi)部架構(gòu)的實(shí)施理念就是“分解處理”戰(zhàn)略。多內(nèi)核處理器可以分解傳統(tǒng)微處理器中由單個(gè)英特爾奔騰微處理內(nèi)核處理的任務(wù)，分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)執(zhí)行內(nèi)核中完成。于是，在一定的時(shí)鐘周期內(nèi)，多內(nèi)核處理器可以執(zhí)行更多的任務(wù)。因此，多內(nèi)核處理器設(shè)計(jì)可以改善用戶的整體使用體驗(yàn)。但是，要實(shí)現(xiàn)這一改善，就必須對平臺中運(yùn)行的軟件進(jìn)行重新編寫，使其具有在多個(gè)執(zhí)行內(nèi)核間分配任務(wù)的功能。這一功能被稱作線程級并行處理能力或“線程”。支持該功能的應(yīng)用和操作系統(tǒng)，（諸如MicrosoftWindowsXP），被稱作“線程（threaded）應(yīng)用”或“多線程（multithreaded）應(yīng)用”。具有線程級并行處理能力的處理器可以完全獨(dú)立地執(zhí)行代碼線程。即可以同時(shí)處理應(yīng)用中的一個(gè)線程和操作系統(tǒng)中的一個(gè)線程，或可以同時(shí)處理單個(gè)應(yīng)用中的多個(gè)并行線程。（多媒體應(yīng)用尤其適合線程級并行處理，因?yàn)樗鼈兊暮芏噙\(yùn)算指令都可以并行運(yùn)行。）由于軟件開發(fā)商還不斷地開發(fā)運(yùn)用此構(gòu)架的線程應(yīng)用，因此多內(nèi)核處理器勢必在家庭和工作場所中，為電腦用戶帶來全新的使用體驗(yàn)。換言之，多內(nèi)核處理器可以提高用戶在多任務(wù)環(huán)境中的使用體驗(yàn)。在此類環(huán)境中，多個(gè)前臺應(yīng)用與后臺應(yīng)用同時(shí)運(yùn)行，如病毒防護(hù)與安全、無線、管理、壓縮、加密和同步等。與其它先進(jìn)的英特爾硬件增強(qiáng)線程功能一樣，多核性能反映了向并行處理領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。而并行處理理念原本只應(yīng)用于超級計(jì)算領(lǐng)域。例如，英特爾于2002年推出超線程（HT）技術(shù)。實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)方式要在整個(gè)行業(yè)中實(shí)現(xiàn)多核處理性能，就必須滿足制程技術(shù)和多內(nèi)核處理器制造能力（硅核尺寸必須滿足批量生產(chǎn)的要求）兩方面的要求。英特爾具有雄厚的實(shí)力，可以滿足這兩個(gè)方面的要求：英特爾具有優(yōu)秀的制程和能力，可以在其各個(gè)產(chǎn)品領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)雙內(nèi)核處理器的批量制造。英特爾預(yù)計(jì)，2006年85%以上的服務(wù)器處理器，和70%以上的移動(dòng)和臺式英特爾奔騰處理器家族均采用雙核技術(shù)。英特爾在2001年至2003年間，共投資280億美元作為研發(fā)費(fèi)用。這一戰(zhàn)略決策幫助英特爾實(shí)現(xiàn)了上述全球目標(biāo)。英特爾公司的產(chǎn)品已經(jīng)從單核過渡到雙核或多核，晶圓尺寸已經(jīng)縮小到300毫米，擁有90納米和65納米的制程和大量的制造工廠，這些成就證明了這一投資的價(jià)值。由于擁有極高的制造能力，英特爾能夠生產(chǎn)出各種處理器產(chǎn)品，滿足不同客戶的廣泛需求。英特爾公司具有四家300毫米晶圓制造工廠。然而，擁有關(guān)鍵的芯片制造能力和技術(shù)，并不足以成功實(shí)現(xiàn)硬件增強(qiáng)線程和多核處理功能。另外還需要優(yōu)秀的軟件，為用戶帶來更出色的用戶體驗(yàn)。英特爾已經(jīng)深刻的認(rèn)識到這一點(diǎn)。英特爾與多家操作系統(tǒng)和應(yīng)用廠商攜手合作，共同優(yōu)化和增強(qiáng)軟件的線程性能。此類改良工作首先開始于服務(wù)器和工作站領(lǐng)域。此后，自20世紀(jì)90年代末開始，逐漸擴(kuò)展至臺式機(jī)系統(tǒng)。2002年，超線程（HT）技術(shù)正式被引入到臺式機(jī)當(dāng)中。長期戰(zhàn)略長期戰(zhàn)略英特爾在并行處理涉及和硬件增強(qiáng)線程功能開發(fā)方面，已經(jīng)具有多年的歷史。在由英特爾設(shè)計(jì)師Gelsinger、PaoloGargini博士、GerhardParker和AlbertYu于1989年編寫的《2000年微處理器前瞻》（Microprocessors,Circa2000）（PDF542KB）中，對其硬件增強(qiáng)線程功能進(jìn)行了多次公開討論。盡管英特爾對這一領(lǐng)域的研究在該論文發(fā)表之前就已經(jīng)開始。但是該論文的發(fā)表標(biāo)志著英特爾首次公開發(fā)表多內(nèi)核處理器的概念。早在1994年，英特爾奔騰處理器就已經(jīng)具備了指令級并行處理能力。應(yīng)用這一架構(gòu)特性后，單一代碼線程中的各個(gè)指令可被抽離出來，隨后并行處理，最后再按照原始的順序進(jìn)行組合。同年，英特爾推出“無膠合”雙處理功能——在兩個(gè)主板插座中插入兩個(gè)完整的處理器，為服務(wù)器和工作站提供硬件增強(qiáng)線程環(huán)境。1995年，英特爾推出了英特爾PentiumPro處理器，同時(shí)還推出了“無膠合”多處理功能。英特爾PentiumPro處理器最多可在一塊主板上，實(shí)現(xiàn)四個(gè)處理器之間的無縫連接，支持服務(wù)器和工作站級產(chǎn)品在線程軟件環(huán)境下，獲得更強(qiáng)的計(jì)算處理能力。當(dāng)時(shí)，存在大量配備單一處理器的平臺。上述技術(shù)和功能的推出使得單個(gè)處理器擁有了更加強(qiáng)大的線程級并行處理能力。早在2000年，英特爾就已把超線程（HT）技術(shù)引入到IntelNetBurst微體系結(jié)構(gòu)（應(yīng)用于英特爾奔騰4處理器和英特爾至強(qiáng)處理器）中。這一新方法能夠提供更高的線程級并行處理能力，并且可以被廣泛地應(yīng)用。英特爾認(rèn)識到，超線程（HT）技術(shù)必定能夠提高多核產(chǎn)品的并行處理能力。發(fā)展藍(lán)圖發(fā)展藍(lán)圖英特爾計(jì)劃在2005年開始生產(chǎn)應(yīng)用于筆記本電腦、臺式機(jī)和服務(wù)器平臺中的雙核產(chǎn)品。英特爾在重要的產(chǎn)品線中部署多內(nèi)核處理器。多內(nèi)核處理器成為英特爾平臺核心的關(guān)鍵一環(huán)。第一款用于臺式機(jī)平臺的英特爾雙內(nèi)核處理器代號為“Smithfield”，應(yīng)用90納米制程，計(jì)劃于2005年投放市場。英特爾計(jì)劃于2006年推出基于65納米制程的雙核臺式機(jī)處理器。代號為“Montecito”的雙核英特爾安騰處理器是第一款應(yīng)用在服務(wù)器平臺上的雙核處理器。該處理器采用90納米制程，計(jì)劃于2005年下半年推出。此外，下一代“Montecito”芯片上裝配超過17億個(gè)晶體管和24MB的高級緩存。英特爾計(jì)劃于2006年第一季度推出兩款具有英特爾64位擴(kuò)展技術(shù)的雙內(nèi)核英特爾至強(qiáng)處理器，這兩款產(chǎn)品專門為雙處理器和多處理器平臺進(jìn)行了優(yōu)化。按照英特爾的計(jì)劃，第一款移動(dòng)雙核處理器（代碼為“Yonah”）應(yīng)在2005年交付盈利；于2006年開始批量生產(chǎn)。該處理器設(shè)計(jì)基于移動(dòng)優(yōu)化微體系結(jié)構(gòu)，采用65納米制程，具有電源管理功能和增強(qiáng)的性能，可以運(yùn)行眾多要求苛刻的應(yīng)用和多線程應(yīng)用。此外，英特爾還計(jì)劃推出針對筆記本電腦、臺式機(jī)和服務(wù)器平臺設(shè)計(jì)的雙核或多內(nèi)核處理器。英特爾公司還開發(fā)多款雙核和多核設(shè)計(jì)。英特爾認(rèn)識到，市場對于具備適當(dāng)類型計(jì)算能力和性能的平臺的需求持續(xù)攀升。架構(gòu)處理器架構(gòu)處理器英特爾四內(nèi)核四處理器架構(gòu)芯片Tigerton2006年底，英特爾發(fā)布了全新的多內(nèi)核服務(wù)器芯片，Tigerton。英特爾工作人員展示了這款四內(nèi)核服務(wù)器芯片，該芯片被用于四處理器服務(wù)器產(chǎn)品，這也意味著該服務(wù)器擁有16個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算內(nèi)核。Tigerton芯片系列在2007年第三季度面市，以作為XeonMP芯片家族的補(bǔ)充。英特爾表示，Tigerton是MP系列產(chǎn)品中，首款應(yīng)用酷睿（Core）微處理器架構(gòu)的芯片，該架構(gòu)比起傳統(tǒng)的Netburst，在功耗和性能方面均得到了長足進(jìn)步，并且最終完全取代NetBurst。在桌面、筆記本以及雙內(nèi)核服務(wù)器市場，英特爾均推出了Core內(nèi)核處理器，只有四內(nèi)核以上服務(wù)器芯片領(lǐng)域，公司還局限于傳統(tǒng)Netburst架構(gòu)。因此，此次發(fā)布的Tigerton，也是對Core內(nèi)核產(chǎn)品線的一次擴(kuò)充。另一方面，Tigerton四內(nèi)核服務(wù)器處理器