前景春光無(wú)限 多核處理器技術(shù)應用趨勢分析

 
　　多內核是指在一枚處理器中集成兩個(gè)或多個(gè)完整的計算引擎(內核)，多核處理器是單枚芯片(也稱(chēng)為“硅核”)，能夠直接插入單一的處理器插槽中，但操作系統會(huì )利用所有相關(guān)的資源，將它的每個(gè)執行內核作為分立的邏輯處理器。 
 
 　　通過(guò)在兩個(gè)執行內核之間劃分任務(wù)，多核處理器可在特定的時(shí)鐘周期內執行更多任務(wù)。

　　多核技術(shù)能夠使服務(wù)器并行處理任務(wù)，多核系統更易于擴充，并且能夠在更纖巧的外形中融入更強大的處理性能，這種外形所用的功耗更低、計算功耗產(chǎn)生的熱量更少。多核架構能夠使目前的軟件更出色地運行，并創(chuàng )建一個(gè)促進(jìn)未來(lái)的軟件編寫(xiě)更趨完善的架構。盡管認真的軟件廠(chǎng)商還在探索全新的軟件并發(fā)處理模式，隨著(zhù)向多核處理器的移植，現有軟件無(wú)需被修改就可支持多核平臺。

　　操作系統專(zhuān)為充分利用多個(gè)處理器而設計，且無(wú)需修改就可運行。為了充分利用多核技術(shù)，應用開(kāi)發(fā)人員需要在程序設計中融入更多思路，但設計流程與目前對稱(chēng)多處理 (SMP) 系統的設計流程相同，并且現有的單線(xiàn)程應用也將繼續運行。得益于線(xiàn)程技術(shù)的應用在多核處理器上運行時(shí)將顯示出卓越的性能可擴充性，此類(lèi)軟件包括多媒體應用(內容創(chuàng )建、編輯，以及本地和數據流回放)、工程和其他技術(shù)計算應用以及諸如應用服務(wù)器和數據庫等中間層與后層服務(wù)器應用。

　　多核處理器主要具有以下幾個(gè)顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)：

　　● 控制邏輯簡(jiǎn)單：相對超標量微處理器結構和超長(cháng)指令字結構而言，單芯片多處理器結構的控制邏輯復雜性要明顯低很多。相應的單芯片多處理器的硬件實(shí)現必然要簡(jiǎn)單得多。

　　● 高主頻：由于單芯片多處理器結構的控制邏輯相對簡(jiǎn)單，包含極少的全局信號，因此線(xiàn)延遲對其影響比較小，因此，在同等工藝條件下，單芯片多處理器的硬件實(shí)現要獲得比超標量微處理器和超長(cháng)指令字微處理器更高的工作頻率。

　　● 低通信延遲：由于多個(gè)處理器集成在一塊芯片上，且采用共享Cache或者內存的方式，多線(xiàn)程的通信延遲會(huì )明顯降低，這樣也對存儲系統提出了更高的要求。

　　● 低功耗：通過(guò)動(dòng)態(tài)調節電壓/頻率、負載優(yōu)化分布等，可有效降低CMP功耗。

　　● 設計和驗證周期短：微處理器廠(chǎng)商一般采用現有的成熟單核處理器作為處理器核心，從而可縮短設計和驗證周期，節省研發(fā)成本。

　　多核技術(shù)應用前景

　　隨著(zhù)操作系統及應用軟件對多核處理器的進(jìn)一步支持及優(yōu)化、芯片制造工藝的成熟、AMD及Intel為代表的低功耗技術(shù)的發(fā)展、芯片級虛擬化技術(shù)的成熟等諸多因素，將推動(dòng)服務(wù)器處理器多核化趨勢的進(jìn)一步彰顯。多核技術(shù)將成為服務(wù)器技術(shù)的重要技術(shù)支點(diǎn)，更多的多核服務(wù)器處理器將在07年內登場(chǎng)，包括Intel和安騰、AMD的4核Opteron、Sun的UltraSPARC和Negara八核T1芯片、IBM的Cell BE芯片和Power5多核、HP的PA-RISC多核、使得整個(gè)市場(chǎng)充斥著(zhù)各種多核的技術(shù)。此外，國內的龍芯3也是專(zhuān)門(mén)面向服務(wù)器系統的CPU，目前也在進(jìn)行多核的研發(fā)，國內廠(chǎng)商曙光將在其新品中搭栽龍芯多核處理器。

　　應用需求的不斷提高是計算機發(fā)展的根本動(dòng)力。如目前的服務(wù)器應用，要求高的吞吐率和在多處理器上的多線(xiàn)程應用;Internet的應用、P2P和普適計算的應用都促使了計算機性能的不斷提升，多核技術(shù)已經(jīng)成為服務(wù)器技術(shù)的重要技術(shù)支點(diǎn)。大型企業(yè)的ERP、CRM等復雜應用，科學(xué)計算、政府的大型數據庫管理系統、數字醫療領(lǐng)域、電信、金融等都需要高性能計算，多核技術(shù)可以滿(mǎn)足這些應用的需求。

　　隨著(zhù)英特爾酷睿2雙核處理器的正式發(fā)布，最誘人的莫過(guò)于酷睿2雙核處理器所帶來(lái)的前所未有的強大性能，性能發(fā)揮到極致的同時(shí)，功耗也得到很好的控制，桌面級的酷睿2雙核E6000系列處理器的熱設計功耗(TDP)只有65W，遠低于Prescott核心接近100W的TDP。在移動(dòng)處理器上即將迎來(lái)的是Merom核心，Merom與如今大紅大紫的Conroe一樣，都采用Intel最新的Core架構。而AMD發(fā)布雙核64位Athlon，統稱(chēng)Athlon 64 2x，用于支持桌面系統和筆記本系統;另外，AMD還表示有可能推出桌面多核處理器，用于游戲市場(chǎng)，前提是游戲市場(chǎng)推出可以利用多核功能的游戲。

　　AMD嵌入式處理器采用AMD64長(cháng)效保修計劃，保證至少五年之處理器供應時(shí)間，且增加兩款以AMD暢銷(xiāo)行動(dòng)產(chǎn)品為基礎的低功耗處理器。分別為Mobile AMD Sempron 3500+處理器，以及AMD Turion 64 X2 TL-52雙核心行動(dòng)運算技術(shù)。此兩款處理器的發(fā)表提供設計工程師在系統開(kāi)發(fā)上新的選擇，并且帶給顧客最佳性能與較低持有成本。

　　英特爾多核嵌入式處理器面向范圍廣泛的嵌入式應用，提供卓越性能和可擴充性，實(shí)現低能耗、高效能優(yōu)勢。這些全新處理器以較低功耗為嵌入式市場(chǎng)帶來(lái)了極為卓越的性能，同時(shí)相關(guān)芯片組還采用了改進(jìn)的集成顯卡組件。采用這些嵌入式處理器及相關(guān)芯片組進(jìn)行設計的開(kāi)發(fā)商將會(huì )發(fā)現，它們堪稱(chēng)小外形設計的最佳選擇，如可為嵌入式應用帶來(lái)出色性能和I/O密度的全新COM(Computer-on-Module)Express外形規范等。

　　從目前來(lái)看，多核處理器的推廣還受到一定程度的限制，如一些桌面應用尚不支持多線(xiàn)程、多核處理器價(jià)格相對偏高、應用開(kāi)發(fā)工具不成熟等。隨著(zhù)應用需求的擴大和技術(shù)的不斷進(jìn)步，多核必將展示出其強大的性能優(yōu)勢。但是多核處理器是處理器發(fā)展的必然趨勢，無(wú)論是移動(dòng)與嵌入式應用、桌面應用還是服務(wù)器應用，都將采用多核的架構，因此我們可以肯定地說(shuō)：多核技術(shù)應用前景廣闊。