登录 / 注册
IT168信息化频道
IT168首页 > 信息化 > 信息化应用 > 正文

谁把我们带进双核时代

2008-07-16 21:30    来源:  作者: 吴以四 编辑: 叶明
  【IT168 资讯】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。在芯片的多核发展历程中,IBM第一个发布了双核RISC处理器,在2001年发布的POWER 4芯片第一次采取了双核的架构。2004年POWER 5也随之出现,它除了继承双核的架构外,还加入了多线程的技术。随后是 HP和Sun相继在2004年的2月和3月推出了基于双核架构名为PA-RISC8800和UltraSPARC Ⅳ的双内核处理器,但此时双核心处理器架构还都是在高端的RISC领域。
   
  为什么IBM、HP等厂商的双核产品无法实现普及呢?因为它们相当昂贵,没能得到广泛应用。比如拥有128MB L3缓存的双核心IBM Power 4处理器的尺寸为115x115mm,生产成本相当高。
   
  双核时代开启
   
  直到AMD和Intel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。
   
  2005年4月21日,AMD发布了6款用于支持x86指令集服务器的双核心Opteron处理器。针对8路应用,AMD发布了Opteron 875/870/865三款处理器,主频依次为2.2/2.0/1.8GHz。另外三款针对双路应用的处理器相继正式出货,分别是Opteron 275/270/265,频率同样是2.2/2.0/1.8GHz。这些双核产品可同时适用于工作站服务器市场,Sun、惠普、IBM和曙光等服务器厂商均表示将推出相关产品。
   
  Intel在2005年4月18日发布了其用于桌面PC的双内核处理器——Pentium D及Pentium Extreme Edition。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。Pentium D和Pentium Extreme Edition两者之间的唯一差别主要体现在是否支持超线程技术上: Pentium D不支持HT技术,而Pentium Extreme Edition则支持。由于支持 HT 技术, Pentium Extreme Edition可以并行处理4条线程的任务,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,而Pentium D则只能同时处理两线程的任务。
   
  随着两家CPU巨人的双核产品的相继发布,IT领域硝烟又起,双核战争正式打响。2006初Intel的又一批双核新品的发布,无疑使这战争越演越烈。
   
  2006年1月9日,Intel发布了中文名字位“酷睿”的新款双核处理器。作为Intel“欢跃(Viiv)”平台和代号Napa的下一代“讯驰”移动平台的核心组建,“酷睿”再次显示了Intel在双核领域继续坐霸主宝座的决心。
   
  与双核RISC处理器相比,x86双核处理器的推出在芯片发展历史上更具有划时代意义,可以说双核x86处理器的发布才开启了IT的双核时代。目前,x86双核处理器的应用环境已经颇为成熟,大多数操作系统已经支持并行处理,目前大多数新或即将发布的应用软件都对并行技术提供了支持,因此双核处理器的上市,将会使系统性能得到迅速提升。
   
  RISC会离我们远去吗?
   
  在x86双核处理器如日中天的背后,我们也许会思索,RISC会离我们远去吗?
   
  IBM、HP和SUN等在基于RISC的双核处理器上的尝试都没有取得理想的成绩,HP更是在去年彻底抛弃了RISC芯片。当我们带着是否RISC终将被芯片商最终抛弃的疑问询问Intel和AMD时,他们出奇一致地认为RISC不会消亡,并指出在很多高端计算应用方面RISC有着x86无法比拟的优势。在高端服务器市场的RISC阵营,不但有IBM Power、Sun UltraSPARC、MIPS、Alpha等明星级处理器,而且它已经有二十多年的发展历史。从IBM七十年代末的S/38开始,采用RISC处理器的系统就开始吸引企业用户的关注,经过这么多年的积累,RISC系统已经在企业服务器和HPC用户心中建立了一种类似于神化的、不可动摇的地位。
   
  如果我们将RISC处理器与x86处理器作对比,很容易发现二者存在巨大差别:在晶体管规模和能耗相当的情况,RISC处理器的性能比x86处理器高出数倍甚至数十倍,二者根本不具可比性。造成这种情况的根本原因在于:RISC基于一套优化过的指令体系,该指令体系根据著名的“80-20”法则所创立,让20%的活跃指令处于优先执行阶段,以此为基础设计出的处理器就具有高效率的特点。相反,x86处理器属于CISC体系,指令不管执行频度高低都处于相同的地位、执行单元都得占据同样数量的晶体管,造成的后果就是芯片规模大,性能一直难有根本性提升。
   
  在1995年,一个名叫NexGen的公司(后被AMD收购)认识到x86指令集是提高CPU性能的一个很大的障碍,因为x86指令的长度和格式都各不相同,会造成解码困难。于是他们开发出了NX586(AMD在NX586的基础上开发出了K6核心),NX586在相同时钟频率下的运行速度比Pentium快,秘密就在于它把那些长度不定的x86指令集翻译成了短小且长度固定的类RISC指令,新一代x86 CPU诞生了。这些CPU使用了同RISC CPU一样的性能增强手段。几乎同时,Intel采用了同样的思路:Pentium Pro就具有一个快速的RISC核心,后来的PⅢ、PⅡ、赛扬等CPU都是在这个核心(P6)上繁衍出来的。
   
  x86架构在今天仍然能同RISC竞争的主要原因是,现代的x86 CPU都具有先进的RISC核心、寄存器重命名、乱序执行等技术,从而突破了x86架构的限制,进而向服务器等高端应用扩展着它的领地,甚至和RISC服务器一较长短。
   
  今天,RISC依旧着其高端应用的角色,而x86应用的触角则伸向了各个角落,安腾架构处理器也开始挑战RISC的高端应用优势。究竟RISC会不会离我们远去,只能由应用去验证。
  
  来源:《信息系统工程》
  
标签: 前沿应用
  • IT168企业级IT168企业级
  • IT168文库IT168文库

扫码送文库金币

编辑推荐
系统架构师大会
系统架构师大会
点击或扫描关注
IT168企业级微信关注送礼
IT168企业级微信关注送礼
扫描关注
首页 评论 返回顶部