多核处理器的基本原理

    ZDNetChina服务器站 5月2日芯片/组件应用  多核处理器运用功率和频率之间的基本关系原理。通过将多个内核整合在一起，每个内核能够在较 低的频率下运行，从而各个单内核的功耗下降而且分摊到多个内核上。由此得到的结果就是性能大幅超过单核处理器。以下图表基于我们在实验室中使用常见 工作负 载所得到的实验结果，这些数据充分表现了该技术的 主要优势：以主频升降为主导的性能提升和降低的关系

    表 1：时钟频率增加 20%（tc），单核性能提高 13%， 但需要增加 73% 的功耗。相反的，降低 20% 的时钟频 率可以相应减少 49% 的功耗，但也会造成 13% 的性能 损失。

    表 2：以表 1 中的降频为例，增加第二个内核，就得到一 个双核处理器。降低 20% 的时钟频率， 可有效提升 73% 的性能，而功耗则相当于最大频率时的单核处理器。

    这种功耗和频率的基本对应关系能够有效用于增加内核的数目，从两个到四个，到八个甚至更多， 这样就 能在不增加功耗的情况下不断提高性能。不过，要想 实现这一切还需要做出许多改进。只有像英特尔这类 拥有雄厚实力的公司才能做到。

    这些改进包括：

    • 不断改进芯片制程（从 65 纳米到 45 纳米再到 32 纳 米），增加晶体管密度。此外，英 特尔致力于继续推 出具有高能效表现的晶体管。

    • 提高每个内核的性能并针对多核进行优化，大约每两 年就推出一款新改进的微体系结构。

    • 改进内存子系统，优化数据访问能力，确保数据在所 有内核之间得到快速、流畅的使用。 从而最大限度地 降低延迟，并提高效率和速度。

    • 优化连接各内核的互连架构，提高内核和内存单元之 间的性能等等