双核热中的冷思考

    ZDNetChina服务器站 服务器芯片/组件技巧  近期，AMD率先推出了全球第一款用于服务器及工作站的双核处理器。不过，在这场热闹的双核潮中，我们需要冷静的思考。

　　面对计算能力不断提高的需求，双核成为CPU厂商显著提升CPU性能共同的解决方案。但是在以前，双核只在高端的RISC处理器中实现，而x86平台还一直处在单核时代。

　　近期，AMD率先推出了全球第一款用于服务器及工作站的双核处理器，从此将x86平台带入了双核时代——一个全新的处理器时代，使得双核成为了眼下最热门的技术概念。

　　不过，在这场热闹的双核潮中，我们需要冷静的思考。

　　对于用电脑只是为了一般办公、文档处理的用户来说，也许会认为现在计算能力已经过剩了。实际上，对企业IT主管来说，企业总是面临着计算能力不足的压力；那些处在气象学、生物学、地矿物探等基础研究领域前沿的科学家们，更是时刻在期盼着高性能的超级计算机，以缩短计算时间；通信运营商们，时刻面临着扩充数据中心的要求。

　　性能需求无止境

　　是什么让现有的计算能力捉襟见肘？又是什么让用户和CPU制造厂商在不断地努力挖掘自身的能力？关键是出现在我们生活中的电子数据指数级增长，互联网全球化对计算能力有着强劲的需求。

　　对于电信、IDC等行业，由于网络应用越来越广，电子邮件的广泛使用，电子交易越来越普遍等，使得网络流量大幅度增长。仅中国截至2005年第一季度，就已经有近75G的国际出口带宽，这些带宽每小时通过数据流量就高达270Tbit。

　　在高性能计算领域，处理器性能的提升对于探矿、气象都有着重要的意义。对于企业级用户，电子邮件使用使网络流量增加，ERP、BI（商业智能）及数据采集等应用都需要强劲的运算能力。

　　企业方面，企业的研发、生产、销售、管理等关键业务应用越来越多地数字化，网络安全的措施，大大增加了计算性能的开销。对数据安全的担忧、服务器虚拟化、服务器整合等新的应用模式都对处理器性能提出更高要求，数据量的急剧增加甚至使得企业用户也开始考虑构建自己的数据中心。

　　即便对于个人用户，应用程序越来越复杂，同时打开多个应用程序的情况非常普遍，典型的例子是，前台运行文字处理、电子表格应用，后台运行杀毒、IM即时通信及电子邮件。游戏、MP3、视频处理、刻盘等，都需要强劲的CPU。各行各业对计算能力的需求无止境，如果没有强大的计算能力作为支持，应用的发展会很快受到制约。

　　双核心直接提升性能

　　面对计算能力不断提高的需求，双核心成为CPU厂商显著提升CPU性能共同的解决方案。

　　双核、多核技术，在一个处理器上集成两个或多个计算单元，一颗CPU提供接近2、4、8颗CPU的性能，要让计算机制造商的工作更简单。从目前来看，双核或多核技术对提高计算性能有较大的潜力可挖。实际上，不仅仅是大家最近看到曝光较多的AMD和Intel，高端的RISC处理器厂商IBM、HP和Sun也都是双核或多核技术的拥戴者，他们甚至比AMD和Intel走得更早一些，只不过他们处在高端，由于昂贵的造价和专有的操作系统，相对于标准批量的x86市场，应用的范围要窄一些，人们知道得少一些罢了。

　　在双核问题上，先迈出了关键一步的AMD，其全球第一款用于服务器及工作站的双核处理器承载的是AMD长期致力于以最佳的技术为用户带来最佳效益的思路——因为双核技术的最大优势就是在保护用户现有投资的基础上，提供提升计算密度的扩展空间，并延长整个计算平台的生命周期，这也是为什么AMD会在双核及多核技术上主动、而不是迫于市场压力投入巨资进行研发的主要原因。

　　值得我们冷静思考的一点是，虽然双内核是大家公认提升性能的解决方案，但“戏法人人会变，各有巧妙不同”。在“双内核”这个屋檐下，每家的解决方案有很大差异，其原因所在，就是出发点和技术投资的力度不一样。而AMD的双核战略中，我们可以清晰地看到以下几个特征：

　　思路决定产品

　　AMD率先推出的是服务器及工作站平台的双核处理器，为什么呢？众所周知，与台式机相比，服务器对处理器的性能要求更高，正如我们前面已经提到的，众多基于服务器的应用都需要大幅提升服务器性能。而台式机方面，用64位提高性能尚有非常大的空间。这一点应该是不容置疑的，我们走过了4位、8位、16位、32位，到现在的64位计算，至少现在还没有人提出“位数瓶颈”这个概念。

　　“双核”与“双芯”

　　从双核技术本身来看，到底什么是双内核？毫无疑问双内核应该具备两个物理上的运算内核，而这两个内核的设计应用方式却大有文章可作。资料显示，AMD 皓龙处理器从一开始设计时就考虑到了添加第二个内核，两个CPU内核使用相同的系统请求接口SRI、HyperTransport技术和内存控制器，兼容90纳米单内核处理器所使用的940引脚接口，而不是仅仅将两个完整的CPU封装在一起连接到同一个前端总线上的做法。可以说，仅仅靠封装连起来的两个CPU并不是真正的“双核”，充其量只能被称为“双芯”。可以设想，这样的两个核心必然会产生总线争抢，影响性能。不仅如此，还对于未来更多核心的集成埋下了隐患，因为会加剧处理器争用前端总线带宽，成为提升系统性能的瓶颈，而这是由架构决定的。因此可以说，AMD的技术架构为实现双核和多核奠定了坚实的基础。AMD直连架构（也就是通过超传输技术让CPU内核直接跟外部I/O相连，不通过前端总线）和集成内存控制器技术，使得每个内核都自己的高速缓存可资遣用，都有自己的专用车道直通I/O，没有资源争抢的问题，实现双核和多核更容易。

　　相反，如果采用多个核心共享二级缓存、共同使用前端总线的做法，那么当内核增多、核心处理能力增强时，就像现在北京郊区开发的大型社区一样，多个社区利用同一条城市快速路，肯定要遇到堵车的问题。 　　

　　产品的价格仅仅是一部分

　　AMD的双核CPU跟现有单核CPU接口规格（管脚数）、功耗一样，因此从单核换成双核，不需要更换芯片组、主板、电源，只需要升级BIOS软件、拔下单核处理器插上双核处理器就行了，芯片组、主板、电源厂商不用投入新的研发成本，价格会按半导体市场的规律自然降低，用户现有的设备也可以通过升级CPU提升性能。因此在应用上具备一个非常大的优势，那就是功耗不变。也许对于普通用户来说功耗影响不大，但对于高密度的服务器如数据中心来说，就具备了很大的优势，不需要增加额外的散热设备，就可以立即提升系统的性能，降低总拥有成本。

　　可以预见，在AMD将x86服务器带入双核时代后，在视频编辑、科学计算、服务器整合，虚拟化等计算密集型和多线程应用中，双核心及多核心处理器将使用户轻松拥有更高的计算性能。