雙核處理器 - 一個(gè)處理器上集成兩個(gè)運(yùn)算核心
雙核處理器（Dual Core Processor）是指在一個(gè)處理器上集成兩個(gè)運(yùn)算核心，從而提高計(jì)算能力?！半p核”的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架構(gòu)的高端服務(wù)器廠商提出的，不過(guò)由于RISC架構(gòu)的服務(wù)器價(jià)格高、應(yīng)用面窄，沒(méi)有引起廣泛的注意。簡(jiǎn)而言之，雙核處理器即是基于單個(gè)半導(dǎo)體的一個(gè)處理器上擁有兩個(gè)一樣功能的處理器核心。換句話說(shuō)，將兩個(gè)物理處理器核心整合入一個(gè)核中。芯片制造廠商們也一直堅(jiān)持尋求增進(jìn)性能而不用提高實(shí)際硬件覆蓋區(qū)的方法。多核處理器解決方案針對(duì)這些需求，提供更強(qiáng)的性能而不需要增大能量或?qū)嶋H空間。
簡(jiǎn)介
雙核處理器（Dual Core Processor）是指在一個(gè)處理器上集成兩個(gè)運(yùn)算核心，從而提高計(jì)算能力?！半p核”的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架構(gòu)的高端服務(wù)器廠商提出的，不過(guò)由于RISC架構(gòu)的服務(wù)器價(jià)格高、應(yīng)用面窄，沒(méi)有引起廣泛的注意。簡(jiǎn)而言之，雙核處理器即是基于單個(gè)半導(dǎo)體的一個(gè)處理器上擁有兩個(gè)一樣功能的處理器核心。
換句話說(shuō)，將兩個(gè)物理處理器核心整合入一個(gè)核中。芯片制造廠商們也一直堅(jiān)持尋求增進(jìn)性能而不用提高實(shí)際硬件覆蓋區(qū)的方法。多核處理器解決方案針對(duì)這些需求，提供更強(qiáng)的性能而不需要增大能量或?qū)嶋H空間。
概述
最近逐漸熱起來(lái)的“雙核”概念，主要是指基于X86開(kāi)放架構(gòu)的雙核技術(shù)。在這方面，居領(lǐng)導(dǎo)地位的廠商主要有Intel和AMD兩家。其中，兩家的思路又有不同。AMD從一開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了對(duì)多核心的支持。
所有組件都直接連接到CPU，消除系統(tǒng)架構(gòu)方面的挑戰(zhàn)和瓶頸。兩個(gè)處理器核心直接連接到同一個(gè)內(nèi)核上，核心之間以芯片速度通信，進(jìn)一步降低了處理器之間的延遲。而Intel采用多個(gè)核心共享前端總線的方式。專家認(rèn)為，AMD的架構(gòu)對(duì)于更容易實(shí)現(xiàn)雙核以至多核，Intel的架構(gòu)會(huì)遇到多個(gè)內(nèi)核爭(zhēng)用總線資源的瓶頸問(wèn)題。
雙核心處理器技術(shù)的引入是提高處理器性能的有效方法。因?yàn)樘幚砥鲗?shí)際性能是處理器在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所能處理器指令數(shù)的總量，因此增加一個(gè)內(nèi)核，處理器每個(gè)時(shí)鐘
周期內(nèi)可執(zhí)行的單元數(shù)將增加一倍。在這里我們必須強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是，如果你想讓系統(tǒng)達(dá)到最大性能，你必須充分利用兩個(gè)內(nèi)核中的所有可執(zhí)行單元:即讓所有執(zhí)行單元都有活可干!為什么IBM、SUN、HP等廠商的雙核產(chǎn)品無(wú)法實(shí)現(xiàn)普及呢，因?yàn)樗鼈兿喈?dāng)昂貴的，從來(lái)沒(méi)得到廣泛應(yīng)用。
比如擁有128MB L3緩存的雙核心IBM Power4處理器的尺寸為115x115mm，生產(chǎn)成本相當(dāng)高。因此，我們不能將IBM Power4和HP PA8800之類雙核心處理器稱為AMD即將發(fā)布的雙核心處理器的前輩。
目前，x86雙核處理器的應(yīng)用環(huán)境已經(jīng)頗為成熟，大多數(shù)操作系統(tǒng)已經(jīng)支持并行處理，目前大多數(shù)新或即將發(fā)布的應(yīng)用軟件都對(duì)并行技術(shù)提供了支持，因此雙核處理器一旦上市，系統(tǒng)性能的提升將能得到迅速的提升。因此，目前整個(gè)軟件市場(chǎng)其實(shí)已經(jīng)為多核心處理器架構(gòu)提供了充分的準(zhǔn)備。
意義
x86多核處理器標(biāo)志著計(jì)算技術(shù)的一次重大飛躍。這一重要進(jìn)步發(fā)生之際，正是企業(yè)和消費(fèi)者面對(duì)飛速增長(zhǎng)的數(shù)字資料和互聯(lián)網(wǎng)的全球化趨勢(shì)，開(kāi)始要求處理器提供更多便利和優(yōu)勢(shì)之時(shí)。
多核處理器，較之當(dāng)前的單核處理器，能帶來(lái)更多的性能和生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)，因而最終將成為一種廣泛普及的計(jì)算模式。多核處理器還將在推動(dòng)PC安全性和虛擬技術(shù)方面起到關(guān)鍵作用，虛擬技術(shù)的發(fā)展能夠提供更好的保護(hù)、更高的資源使用率和更可觀的商業(yè)計(jì)算市場(chǎng)價(jià)值。
普通消費(fèi)者也將比以往擁有更多的途徑獲得更高性能，從而提高他們家用PC和數(shù)字媒體計(jì)算系統(tǒng)的使用。
在單一處理器上安置兩個(gè)或更多強(qiáng)大的計(jì)算核心的創(chuàng)舉開(kāi)拓了一個(gè)全新的充滿可能性的世界。多核心處理器可以為戰(zhàn)勝今天的處理器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)提供一種立竿見(jiàn)影、經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)――降低隨著單核心處理器的頻率 - 即“時(shí)鐘速度”的不斷上升而增高的熱量和功耗。多核心處理器有助于為將來(lái)更加先進(jìn)的軟件提供卓越的性能?，F(xiàn)有的操作系統(tǒng) - 例如MS Windows、
Linux和Solaris都能夠受益于多核心處理器。在將來(lái)市場(chǎng)需求進(jìn)一步提升時(shí)，多核心處理器可以為合理地提高性能提供一個(gè)理想的平臺(tái)。因此，下一代軟件應(yīng)用程序?qū)?huì)利用多核處理器進(jìn)行開(kāi)發(fā)。無(wú)論這些應(yīng)用是否能幫助專業(yè)動(dòng)畫(huà)制作公司更快更節(jié)省地生產(chǎn)出更逼真的電影，或開(kāi)創(chuàng)出突破性的方式生產(chǎn)出更自然更富靈感的PC機(jī)，使用多核處理器的硬件所具有的普遍實(shí)用性都將永遠(yuǎn)地改變這個(gè)計(jì)算世界。
雖然雙核甚至多核芯片有機(jī)會(huì)成為處理器發(fā)展史上最重要的改進(jìn)之一。需要指出的是，雙核處理器面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是處理器能耗的極限!性能增強(qiáng)了，能量消耗卻不能增加。根據(jù)著名的湯氏硬件網(wǎng)站得到的文件顯示，代號(hào)Smithfield的CPU熱設(shè)計(jì)功耗高達(dá)130瓦，比現(xiàn)在的Prescott處理器再提升13%。由于今天的能耗已經(jīng)處于一個(gè)相當(dāng)高的水平，我們需要避免將CPU作成一個(gè)“小型核電廠”，所以雙核甚至多核處理器的能耗問(wèn)題將是考驗(yàn)AMD與Intel的重要問(wèn)題之一。
關(guān)于多核處理器，從全球范圍內(nèi)看，AMD在對(duì)客戶的理解和對(duì)輸出最符合客戶需求的產(chǎn)品方面的理念走在Intel的前面，從上世紀(jì)九十年代起就一直計(jì)劃著這一重大進(jìn)展，它第一個(gè)宣布了在單處理器上安置多個(gè)核心的想法。2006年注定是CPU市場(chǎng)鋒煙四起的一年，也可以說(shuō)是里程碑的一年。
AMD在年中率先揭竿而起，拋出了AM2平臺(tái)，并迅速完成了與前代產(chǎn)品的替換。而作為處理器巨頭的Intel自然也不是蓋的，兩個(gè)月后，Conroe這顆重磅炸彈狠狠砸向市場(chǎng)，“性能提高40%，功耗降低40%”令人為之興奮，也砸得AMD亂了方寸，情急之下再次起用降價(jià)策略來(lái)保護(hù)市場(chǎng)。
就當(dāng)所有人認(rèn)為Intel會(huì)在Conroe發(fā)布后專心市場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)，普及雙核心平臺(tái)，而放松對(duì)新產(chǎn)品的研發(fā)之際，Intel再次傳來(lái)爆炸新聞，11月12日，Intel將推出全新的四核心處理器Kentsfield。從雙核到四核，Intel僅僅不到半年之間，竟然出如此大跌進(jìn)，這的確讓人感到非常意外。
目前距離Intel正式發(fā)售四核心處理器還有很短的時(shí)間，但是Intel在9月份的IDF上已經(jīng)正式發(fā)布了代號(hào)為Kentsfield的四核心處理器，而近期各大媒體也都拿到了產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)測(cè)。而AMD方面，根據(jù)其Roadmap顯示，AMD四核心架構(gòu)的K8L處理器要到07年中才會(huì)面世，這樣一來(lái)，Intel的四核心將整整領(lǐng)先AMD三個(gè)季度。
類型
Intel雙核處理器
目前Intel推出的臺(tái)式機(jī)雙核心處理器有Pentium D、Pentium EE - Pentium Extreme Edition和Core Duo三種類型，三者的工作原理有很大不同。
Pentium D和Pentium EE分別面向主流市場(chǎng)以及高端市場(chǎng)，其每個(gè)核心采用獨(dú)立式緩存設(shè)計(jì)，在處理器內(nèi)部?jī)蓚€(gè)核心之間是互相隔絕的，通過(guò)處理器外部 - 主板北橋芯片的仲裁器負(fù)責(zé)兩個(gè)核心之間的任務(wù)分配以及緩存數(shù)據(jù)的同步等協(xié)調(diào)工作。兩個(gè)核心共享前端總線，并依靠前端總線在兩個(gè)核心之間傳輸緩存同步數(shù)據(jù)。
從架構(gòu)上來(lái)看，這種類型是基于獨(dú)立緩存的松散型雙核心處理器耦合方案，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單，只需要將兩個(gè)相同的處理器內(nèi)核封裝在同一塊基板上即可；缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)延遲問(wèn)題比較嚴(yán)重，性能并不盡如人意。另外，Pentium D和Pentium EE的最大區(qū)別就是Pentium EE支持超線程技術(shù)而Pentium D則不支持，Pentium EE在打開(kāi)超線程技術(shù)之后會(huì)被操作系統(tǒng)識(shí)別為四個(gè)邏輯處理器。
Intel目前的桌面平臺(tái)雙核心處理器產(chǎn)品分為Pentium D和Pentium Extreme Edition - Pentium EE兩大系列，其中，Pentium D包括820 - 2.8GHz、830 - 3.0GHz、840 - 3.2GHz三個(gè)型號(hào)，采用800MHz FSB，面向主流市場(chǎng)；而Pentium EE目前只有840 - 3.2GHz一個(gè)型號(hào)，同樣采用800MHz FSB，面向高端應(yīng)用。
Pentium D與Pentium EE都采用0.09微米制程，LGA775接口；它們最主要的區(qū)別就是Pentium EE支持超線程技術(shù)，而Pentium D則不支持超線程技術(shù)，也就是說(shuō)在打開(kāi)超線程技術(shù)的情況下Pentium EE將被操作系統(tǒng)識(shí)別為四顆處理器。
在主板芯片組方面，由于北橋芯片擔(dān)負(fù)著處理和交換不同核心緩存數(shù)據(jù)的重要作用，所以目前能夠支持Pentium D和Pentium EE的是945/955系列，而915/925是不能支持的，在915/925主板上就算是能夠開(kāi)機(jī)，也只能使用雙核心其中的一個(gè)核心！
AMD雙核處理器
AMD推出的雙核心處理器分別是雙核心的Opteron系列和全新的Athlon 64 X2系列處理器。其中Athlon 64 X2是用以抗衡Pentium D和Pentium Extreme Edition的桌面雙核心處理器系列。
AMD推出的Athlon 64 X2是由兩個(gè)Athlon 64處理器上采用的Venice核心組合而成，每個(gè)核心擁有獨(dú)立的512KB - 1MB L2緩存及執(zhí)行單元。除了多出一個(gè)核芯之外，從架構(gòu)上相對(duì)于目前Athlon 64在架構(gòu)上并沒(méi)有任何重大的改變。
雙核心Athlon 64 X2的大部分規(guī)格、功能與我們熟悉的Athlon 64架構(gòu)沒(méi)有任何區(qū)別，也就是說(shuō)新推出的Athlon 64 X2雙核心處理器仍然支持1GHz規(guī)格的HyperTransport總線，并且內(nèi)建了支持雙通道設(shè)置的DDR內(nèi)存控制器。與Intel雙核心處理器不同的是，Athlon 64 X2的兩個(gè)內(nèi)核并不需要經(jīng)過(guò)MCH進(jìn)行相互之間的協(xié)調(diào)。
AMD在Athlon 64 X2雙核心處理器的內(nèi)部提供了一個(gè)稱為System Request Queue - 系統(tǒng)請(qǐng)求隊(duì)列的技術(shù)，在工作的時(shí)候每一個(gè)核心都將其請(qǐng)求放在SRQ中，當(dāng)獲得資源之后請(qǐng)求將會(huì)被送往相應(yīng)的執(zhí)行核心，也就是說(shuō)所有的處理過(guò)程都在CPU核心范圍之內(nèi)完成，并不需要借助外部設(shè)備。
對(duì)于雙核心架構(gòu)，AMD的做法是將兩個(gè)核心整合在同一片硅晶內(nèi)核之中，而Intel的雙核心處理方式則更像是簡(jiǎn)單的將兩個(gè)核心做到一起而已。與Intel的雙核心架構(gòu)相比，AMD雙核心處理器系統(tǒng)不會(huì)在兩個(gè)核心之間存在傳輸瓶頸的問(wèn)題。因此從這個(gè)方面來(lái)說(shuō)，Athlon 64 X2的架構(gòu)要明顯優(yōu)于Pentium D架構(gòu)。雖然與Intel相比，AMD并不用擔(dān)心Presco
tt核心這樣的功耗和發(fā)熱大戶，但是同樣需要為雙核心處理器考慮降低功耗的方式。為此AMD并沒(méi)有采用降低主頻的辦法，而是在其使用90nm工藝生產(chǎn)的Athlon 64 X2處理器中采用了所謂的Dual Stress Liner應(yīng)變硅技術(shù)，與SOI技術(shù)配合使用，能夠生產(chǎn)出性能更高、耗電更低的晶體管。
AMD推出的Athlon 64 X2處理器給用戶帶來(lái)最實(shí)惠的好處就是，不需要更換平臺(tái)就能使用新推出的雙核心處理器，只要對(duì)老主板升級(jí)一下BIOS就可以了，這與Intel雙核心處理器必須更換新平臺(tái)才能支持的做法相比，升級(jí)雙核心系統(tǒng)會(huì)節(jié)省不少費(fèi)用。
AMD目前的桌面平臺(tái)雙核心處理器是Athlon 64 X2，其型號(hào)按照PR值分為3800+至4800+等幾種，同樣采用0.09微米制程，Socket 939接口，支持1GHz的Hyper Transport，當(dāng)然也都支持雙通道DDR內(nèi)存技術(shù)。
由于AMD雙核心處理器的仲裁器是在CPU內(nèi)部而不是在北橋芯片上，所以在主板芯片組的選擇上要比Intel雙核心處理器要寬松得多，甚至可以說(shuō)與主板芯片組無(wú)關(guān)。
理論上來(lái)說(shuō)，任何Socket 939的主板通過(guò)更新BIOS都可以支持Athlon 64 X2。對(duì)普通消費(fèi)者而言，這樣可以保護(hù)已有的投資，而不必象Intel雙核心處理器那樣需要同時(shí)升級(jí)主板。
雙核與超線程區(qū)別
Intel的Hyper-Threading技術(shù)可以在Windows中被識(shí)別為兩顆處理器，因此不少人被誤導(dǎo)，認(rèn)為Hyper-Threading和Dual Core一樣能同時(shí)執(zhí)行并發(fā)的兩個(gè)線程。
Hyper-Threading其實(shí)就是一顆核心以模擬的方式扮作兩顆處理器，以增加運(yùn)算速度，但并不代表著它能像真正的兩顆物理處理器那樣，因?yàn)镈ual/Multi Core的每一顆處理器都有獨(dú)立的資源，但HT技術(shù)中模擬的每一顆處理都是共用同一顆物理處理器的資源，當(dāng)兩個(gè)模擬出來(lái)的處理器需要物理處理器的相同的資源時(shí)，其中一個(gè)模擬的處理器就要暫停并讓出資源。
說(shuō)到底HT技術(shù)只是為了更好的利用處理器閑置資源而開(kāi)發(fā)出來(lái)的技術(shù)，與Dual/Multi Core技術(shù)的雙物理核心還是有本質(zhì)的區(qū)別。
發(fā)展趨勢(shì)
2006年注定是CPU市場(chǎng)鋒煙四起的一年，也可以說(shuō)是里程碑的一年。AMD在年中率先揭竿而起，拋出了AM2平臺(tái)，并迅速完成了與前代產(chǎn)品的替換。
而作為處理器巨頭的Intel自然也不是蓋的，兩個(gè)月后，Conroe這顆重磅炸彈狠狠砸向市場(chǎng)，“性能提高40%，功耗降低40%”令人為之興奮，也砸得AMD亂了方寸，情急之下再次起用降價(jià)策略來(lái)保護(hù)市場(chǎng)。
就當(dāng)所有人認(rèn)為Intel會(huì)在Conroe發(fā)布后專心市場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)，普及雙核心平臺(tái)，而放松對(duì)新產(chǎn)品的研發(fā)之際，Intel再次傳來(lái)爆炸新聞，11月12日，Intel將推出全新的四核心處理器Kentsfield。從雙核到四核，Intel僅僅不到半年之間，竟然出如此大躍進(jìn)，這的確讓人感到非常意外。
目前距離Intel正式發(fā)售四核心處理器還有很短的時(shí)間，但是Intel在9月份的IDF上已經(jīng)正式發(fā)布了代號(hào)為Kentsfield的四核心處理器，而近期各大媒體也都拿到了產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)測(cè)。而AMD方面，根據(jù)其Roadmap顯示，AMD四核心架構(gòu)的K8L處理器要到07年中才會(huì)面世，這樣一來(lái)，Intel的四核心將整整領(lǐng)先AMD三個(gè)季度。