CPU多核浅说

写在前面 现在您要去选择 CPU，恐怕遇到频率最高的词就是“核”了，什么“双核”“4核”“6核”“8核”等等，等 等。 而且很可能被忽悠得倾囊购“核”，多多益善。那么，对于一般的电脑族来说，真的是多多益善吗？ 本文力求以通俗的语言来说说 CPU的核。因为要尽量避免艰涩难懂的专业术语，所以难免不严谨，不到位， 不科学，不专业。好在是要给非专业人士看的入门级东东。大部分内容都是网络文章整理而成，纯属个人理解， 绝非权威观点。 CPU多 核 浅 说 先得说说 CPU的核 CPU的核是 CPU的核心（Die）又称为内核。在 CPU 芯片上，整合了许多东东。CPU中心那块隆起的芯 片就是核心，是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的，CPU 所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心 执行。 走到顶峰的单核 一直以来，科学家们一直在发明这样那样的技术来提高个人电脑 CPU 的性能。什么倍频、缓存、多线程、 超线程等等，等等，不一而足。结果使 CPU的主频不断提高。理论上讲，CPU主频越高，运算速度越快。 但是，可但是，当主频接近 4GHz时，CPU两大巨头 Intel和 AMD都发现，速度走到了极限。 那就是，单纯的主频提升，已经无法明显提升电脑的整体性能。据说，主频达到一定高度时，频率提高 50%， 性能提升可能微不足道。 另外，频率越高，消耗功率越大，发热量越大，散热问题也越来越叫人头痛。而且，当晶体管数量增加导致 功耗增长超过性能增长速度后，处理器的可靠性就会受到致命性的影响。 更重要的是，单核 CPU尽管采用了多线程、超线程等技术，但仍旧不能满足人们要求电脑同时完成多种任 务的奢求。 为了克服诸多限制，满足人们越来越高的口味，也是因为许多技术的进步，多核技术终于走进了个人电脑。 SMP与 CMP 如果在网上拜读关于多核 CPU的文章的话，一定会常看到 SMP与 CMP这两个东西。其实，非专业人士大 可不必明了它们，可为了不蒙圈，简单了解了解也不多余。 SMP（Symmetric Multi Processing，对称多处理） 这种结构是在一个电脑中安装了多个CPU，各CPU共享内存子系统，以及总线系统。各CPU并行执行不同 的任务。常规的一般是8—16个CPU，很难做到100个以上。SMP在高性能服务器和工作站级主板架构中最为常 见。比如UNIX服务器可支持最多256个CPU的系统。 当然，对日趋小型化，低能耗，低价格的个人电脑来讲，SMP系统是不适用的。所以，随着技术的不断进 步，CMP应运而生了。 CMP（Chip multi processors，单芯片多处理器） 其基本思想是将SMP集成到同一芯片内，各自并行执行不同的任务。 因此，在单核走向巅峰之后，多核CPU开始崭露头角。现在应用于个人电脑的多核CPU基本都是CMP结构 的。 多核的区别 原生多核 这指的是真正意义上的多核。每个核心之间都是完全独立的，都拥有自己的前端总线，不会造成冲突，即使 在高负载状况下，每个核心都能保证自己的性能不受太大的影响。 原生多核最早是由 AMD提出的。在 Intel的单核超线程技术问世并迅速走进鼎盛的时候，AMD早就确定了 多核战略。HT 总线的应用为多核的实现奠定了坚实的基础。到 K8 CPU 时，AMD 实现了真正的多核，一举压 倒了 Intel的单核超线程。 AMD 多核 CPU 通过 HT 总线超传输技术让 CPU 内核直接跟外部相连（不再使用前端总线）和 CPU 内集 成内存控制器技术（过去是集成在主板北桥芯片中），使得每个内核都自己的高速缓存，都有自己的专用通道直 接与外部相连，没有资源争抢的问题。 AMD 多核 CPU 使 Intel 从超超线程的喜悦中清醒起来，开始了自己的多核之路。仓促之间，快速推出了封 装多核技术。 封装多核 它只是把多个核心直接封装在一起。比如 Intel 早期的双核系列，就是把两个单核直接封装在一起，但两个 核心共用一条前端总线。在两个核心想满载时，会争抢前端总线，导致性能大幅度下降。所以有人称其为“双芯”。 最大优点—并行多任务（进程） 多核 CPU系统最大的优点（也是开发的最主要目的）就是，可满足用户同时进行多任务处理等要求。例如： 同时可以检查邮件、刻录 CD、修改照片、剪辑视频等。 有人也许会问，我现在用的单核 CPU也可以呀。是可以，但却不同。 单核多线程 CPU是交替转换执行多任务，只不过交替转换的时间短得一般感觉不出来。如果同时执行的任 务太多，就会感觉到“慢”或“卡”。 而多核在理论上则是，在任何时间内，每个核各执行各自的任务，没有交替问题。 从这一点上讲，单核多线程和多核（一般每核也是多线程的）都可以执行多任务。只不过多核速度更快。 另一点要说明的是，双核并不是只能并行执行两个任务，因为采用多线程技术，每个核都会与单核多线程 CPU一样，执行多任务。 例如：要同时执行 4个任务，单核多线程要一个人交替执行，双核多线程则可以每个核交替执行 2个任务， 4核多线程则可以每个核单独执行 1个任务，8核多线程就要有 4个核在休息。 至于采用了 Intel超线程技术的单核，可以视为是双核，4核可以视为是 8核。当然，视为是 8核一般是比 不上实际是 8核的。 如果您有了多核 CPU的电脑，千万不要沾沾自喜，到处夸耀。因为，如果不能具备下述条件，多核电脑也 还是运行在单核状态下。 需要操作系统的支持 要想发挥 CPU的多核性能，需要操作系统能够及时、合理地给各个核分配任务和资源（例如：缓存、总线、 内存等）。 那么，什么操作系统可用呢？ Windows XP是在 SMP （对称多处理）时代开发的产物。所以，目前主流的操作系统Windows XP只提 供了最基本的双核支持。用户程序可以被指定在某一个核上运行。在绝大多数时间里，应用程序都在第一个核上 运行，但在一些情况下，比如游戏程序可以同时在两个核上运行。然而运行情况并不是很理想。 从 windows vista开始增加对多核的支持。引入了多种机制来避免冲突、死锁等问题。 直到 win7在，对多核的支持上表现更佳 苹果操作系统也因多核 CPU 的崛起而紧锣密鼓的急进。比如：OS 10.5 雪豹操作系统，支持多核 CPU 和 并行计算。 可见，目前无需过多考虑操作系统问题。 需要应用软件（应用程序）的支持 情况 1、要想充分发挥多核优势，需要采用线程级并行编辑的应用软件，比如常见的 Office、IE、PS等。 这些应用软件在运行时可以把并行的线程同时交付给多个核心分别处理，因而程序运行速度得到极大提高。 例如，打开 IE 浏览器上网。看似简单的一个操作，实际上浏览器进程会调用代码解析、Flash 播放、多媒体播 放、Java、脚本解析等一系列线程，这些线程可以并行地被多核 CPU处理，因而运行速度大大加快 情况 2、对于一些单线程（没有采用线程级并行编辑）的应用软件，单独运行在多核处理器上与单独运行 在同样 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 的单核处理器上没有明显的差别。 但是，由于目前主流操作系统是支持并行处理的，所以，当在多核处理器上同时运行多个单线程应用软件的 时候，操作系统会把多个程序（任务）的指令分别发送给多个核心，从而使得同时完成多个程序（任务）的速度 大大加快。 遗憾，相当遗憾 并行编程的软件是很难编写的。据说，能做到支持 128 个以上并行线程的应用程序简直是凤毛麟角。从这 一点上讲，一味增加 CPU的核也是没必要的。 当前流行的可供个人电脑使用的并行编程的软件并不多。目前的大部分应用程序还并不能自动分割成多任务， 分别交给多个核心去执行。所以，对于大多数个人电脑用户来说，多核所带来的实际益处，很可能并不明显。而 多核所带来的挑战，或者说麻烦，却是实实在在的。 可见，要想充分发挥多核 CPU的性能，光有硬件开发商的积极性是不够的，还需要广大应用软件开发商的 积极性。但是，在数十年来均为 x86架构开发应用服务的软件开发者，对多核 CPU 时代的来临仍旧准备不足。 小结一下 CPU多核技术在单核技术走到巅峰的时刻，开拓了一个个人电脑更广阔的发展空间。 多核 CPU无疑是个人电脑性能更加提高的一条新路。 选择多核 CPU无疑是个人电脑使用者现在和将来一段时期的最佳选择。但过多地追求核的数量，并非必要。 使用多核 CPU，无需过多操心操作系统的支持问题。 目前，能够充分发挥多核 CPU性能的应用软件并不多。所以，不要奢望多核 CPU会给您的常用操作带来 多明显的提高。我们急切希望软件开发商的与时俱进。 从这一点上讲，选择多核 CPU最多是个具有前瞻性的投入。如果您有经常更新电脑的嗜好，那就选适合的 吧。因为电脑这个东西真的是更新太快了。 最后要说的是，每种多核 CPU都有特定的主板技术与其相搭配。不要幻想老的主板会装上新的 CPU。