意法愛(ài)立信移動(dòng)平臺多核處理技術(shù)（二）

PC單核處理器在2003 年達到散熱極限時(shí)，此后性能再也沒(méi)有增長(cháng)的空間；而移動(dòng)平臺則不同，智能手機時(shí)代始于2007 年，移動(dòng)單核處理器還擁有巨大的性能提升空間，到今天為止，還沒(méi)有跡象顯示移動(dòng)平臺性能飽和。

人們不禁要問(wèn)：為什么移動(dòng)平臺不同于PC 處理器，在單核性能達到飽和前就轉向多核處理器？

我們認為有兩個(gè)原因，第一個(gè)原因是，移動(dòng)計算產(chǎn)品沿用數十年前的技術(shù)知識，特別是人們普遍知道，現代的操作系統能夠更高效地利用雙核處理器，高速緩存一致性和多任務(wù)處理操作系統等基本技術(shù)已經(jīng)到位。因為能夠充分利用雙核處理器，就沒(méi)有必要再等。而且，這個(gè)過(guò)程進(jìn)展得非?？?；第二個(gè)原因是進(jìn)攻性的營(yíng)銷(xiāo)策略。

像大多數商用平臺一樣，CPU 在進(jìn)入四核時(shí)代后的發(fā)展方向目前尚不清楚，PC 業(yè)的經(jīng)驗告訴我們，即使多核處理器存在于市場(chǎng)10 年后，使用雙核以上的處理器對于大多數軟件是沒(méi)有實(shí)用意義，唯一的技術(shù)解釋是移動(dòng)應用軟件比PC 軟件更易于多核處理，但是，我們在短時(shí)間內不會(huì )看到這種情況發(fā)生。

事實(shí)上，有說(shuō)服力的技術(shù)原因根本就不存在。動(dòng)機似乎都與市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)有關(guān)，因為智能手機市場(chǎng)競爭激烈，多核處理器是一個(gè)很有進(jìn)攻性的武器。目前，廠(chǎng)商利用處理器內核數量使自己的產(chǎn)品保持差異化，甚至消費者也這樣做。具有諷刺意義的是，技術(shù)上沒(méi)有任何新發(fā)明，市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)上沒(méi)有新意，相同的廣告詞早在PC 多核問(wèn)世時(shí)就被廣泛使用。像PC 機一樣，人們很快就會(huì )意識到，移動(dòng)設備內的CPU 內核數量與產(chǎn)品帶給客戶(hù)的真正價(jià)值沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)。

網(wǎng)絡(luò )瀏覽器是最重要的手機應用軟件之一，也是手機高性能CPU 的最大受益者，同時(shí)還是要求嚴格的PC 級應用軟件的一個(gè)實(shí)例，瀏覽器的性能非常重要，因為它直接影響用戶(hù)視覺(jué)互動(dòng)性。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )帶寬不斷增加，今天的處理速度已處于臨界線(xiàn)，將來(lái)HTML5 rich API 和不斷增加的編程內容（javascript）對處理速度要求更高。網(wǎng)絡(luò )瀏覽器還是高效使用今天的雙核處理器的一個(gè)很好的實(shí)例，因為操作系統支持功能、軟件工程、人機互動(dòng)（防止UI 死屏）、安全性和穩健性（不同處理過(guò)程中的多個(gè)標簽）的原因，瀏覽器引入了并行活動(dòng)。但是，因為缺少充足的均衡的軟件并行技術(shù)，瀏覽器無(wú)法滿(mǎn)足雙核以上數理器的運行需求，測試結果顯示，處理器從雙核進(jìn)化到四核，瀏覽器性能提升很小或根本沒(méi)有提升。

圖4 所示是在同一四核處理器硬件/軟件平臺上運行的兩款主流瀏覽器的測試成績(jì)，通過(guò)軟件設置（熱插撥）可以選擇不同的處理器數量，因此，測量結果完全是同一硬件/軟件環(huán)境的真實(shí)數據。在所有的配置中，工作頻率完全相同。相對分數是指在多次重復測量中若干個(gè)主流網(wǎng)站上的網(wǎng)頁(yè)加載時(shí)間的平均值，因此，這個(gè)用例代表了真實(shí)的網(wǎng)站瀏覽體驗，而不是人為的基準測試。當從單核切換到雙核時(shí)，速度提升30%是一個(gè)較好的成績(jì)，符合預期。然而，從雙核切換到四核時(shí)，處理速度只取得0-11%的提升。在雙核處理器上進(jìn)行相似的測試，從單核切換到雙核時(shí)，處理速度提升高達50%。

另一方面，如前文分析PC 處理器時(shí)提到的，不論處理器有多少個(gè)內核，頻率提高總是有益于提升軟件性能。當對多核處理器方案進(jìn)行比較時(shí)，這一點(diǎn)很重要，因為處理器內核增加會(huì )對頻率產(chǎn)生負面影響?；ミB線(xiàn)和存儲器等共享資源沖突，高速緩存、一致性電路的擴展受限，這些因素都會(huì )限制多核處理器的頻率提升。為提升多核處理器的總體頻率，需要使用軟件多核處理方法補償多核處理器降低的頻率。例如，我們在以前的折衷分析 ［5］中提到，四核處理器的頻率比雙核處理器降低約27%，軟件必須有70%的代碼實(shí)現并行化，才能使四核處理器的性能優(yōu)于雙核處理器，這是一個(gè)很大的比例，幾乎沒(méi)有應用軟件能夠達到這個(gè)水平，當然不是通過(guò)原生并行，因為取得如此高的平行化，需要特殊的專(zhuān)門(mén)的并行化工作。