各種雙核心服務(wù)器CPU的比較

2024-09-10 14:18:46

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供稿：網(wǎng)友

服務(wù)器處理器有單路、雙路和多路(如4、8、16、64等);現(xiàn)在經(jīng)常聽到“雙核心”處理器，什么是“雙核心”處理器?目前有哪些廠家生產(chǎn)“雙核心”處理器呢?今天我們就帶著讀者的這些疑問來為為大家詳細(xì)進(jìn)行解答。

所謂“雙核心”處理器就是采用獨(dú)立緩存的設(shè)計，將兩個核心整合在同一芯片上可以提高性能，能耗的增長得到控制，功率密度可以降低。將雙核心甚至多核心的緩存整合在一起，將緩存整合在一起理論上可以讓每個處理器核心以更快的速度存取更多的數(shù)據(jù)，晶體管數(shù)量也更為經(jīng)濟(jì);這樣的設(shè)計效率和成本符合技術(shù)和市場的發(fā)展方向。

雙核心處理器的一個主要特點(diǎn)是:它運(yùn)行起來象是一個雙處理器架構(gòu)，但實(shí)際上只是一個單處理器架構(gòu)。因此軟件必須進(jìn)行專門的設(shè)計才能夠充分利用多個核心。目前軟件中專門針對Hyper-Threading技術(shù)而設(shè)計的應(yīng)用，在雙核心中也能夠充分體現(xiàn)出來。

從目前的工藝和技術(shù)發(fā)展程度看，處理器設(shè)計和生產(chǎn)商有充裕的能力提供更多的晶體管，而不是更高的頻率。從IBM、Sun的雙核心/多核心處理器的發(fā)展過程來看，將緩存分開來設(shè)計不是性能和成本最優(yōu)的方案，但設(shè)計會比較簡單。Intel和AMD都面臨迫切的競爭壓力和制造工藝矛盾，在邁進(jìn)雙核心處理器的過程當(dāng)中，通過選擇較為簡單的方案，可以降低開發(fā)工作量、控制風(fēng)險、縮短上市時間。

作為處理器領(lǐng)域的雙核心，英特爾和AMD 一直處于“此消彼漲”的膠著狀態(tài)，在2005年二者將爭奪雙核心處理器市場。英特爾將在2005年第4季度推出基于Itanium 2的雙核心處理器，3季度推出雙核心桌面微處理器。AMD的90納米工藝Opteron處理器已經(jīng)正式出貨，而90nm SOI工藝的雙核心Opteron處理器將在2005年下半年推出，3季度將推出Athlon 64 4200+和FX-57處理器。而到2007年將推出具備四個內(nèi)核的處理器產(chǎn)品。

一、 AMD的雙核心處理器

實(shí)際上，AMD的處理器現(xiàn)有架構(gòu)最適合引入雙核心設(shè)計。AMD現(xiàn)有的Opteron處理器就可以通過HyperTransport總線互連。 AMD透露其雙核心處理器內(nèi)部采用Crossbar架構(gòu)互聯(lián)，預(yù)計是HyperTransport的一種變種，或者說是簡化。每個核心都有獨(dú)立的一級緩存和二級緩存，二級緩存的容量在512KB到1MB，看來每個核心的緩存容量與目前中檔的Athlon 64相當(dāng)。

AMD雙核心處理器有CPU0和CPU1兩個內(nèi)核，各自有獨(dú)立的1MB二級緩存，兩個處理器內(nèi)核共享系統(tǒng)請求接口和分配閘門界面。同時，雙核心的處理器內(nèi)建內(nèi)存控制器HT0、HT1、HT2和分配閘門界面連接。AMD表示，雙核心處理器架構(gòu)，可以在不提升處理器工作頻率的情況下，達(dá)到雙倍性能，同時AMD也表示，雙核心每個核心的功耗都已經(jīng)降低，因此雙核心處理器功耗并不會很大。

AMD會給每個核心提供一個APIC ID，這樣任何新老軟件都很容易識別出是雙處理器或者是超線程處理器，軟件兼容性上不會有任何問題。另外，AMD雙核心處理器將支持SSE3指令集，許多人相信這是AMD通過AMD64與Intel進(jìn)行的交叉授權(quán)的一部分。

AMD的雙核心處理器將采用Socket 940和939接口，前者面向工作站、服務(wù)器市場，可以支持最多8條DIMM;后者面向普通終端市場，最多支持4條DIMM。讓雙核心共享 Hypertransport接口和雙通道內(nèi)存已經(jīng)足夠，因此AMD不需要急于引進(jìn)更復(fù)雜的接口，Hypertransport的頻率會提升到1GHz。 AMD甚至表示，雙核心處理器兼容于單核心Opteron處理器，現(xiàn)有的Opteron主機(jī)板只需要更新BIOS，就可以正常運(yùn)行雙核心Opteron處理器。

二、Intel 的雙核心處理器

在最近的IDF上，Intel向外界展示了多款雙核心處理器，同時還對外公布了雙核心處理器的架構(gòu)。Intel公司的雙核心處理器分成兩大類，第一類是在一個半導(dǎo)體模型中集成兩個單獨(dú)的核心，每個核心與前端總線之間都有一個獨(dú)立的接口，以Pentium D為代表。Pentium D處理器具備兩個核心，不支持超線程技術(shù)，每個核心在同一時刻只能運(yùn)行一個線程。

另一類是比較獨(dú)特，這類處理器的兩個核心共享一個連接到前端總線的接口，以MP Paxville為代表。Paxville是一款服務(wù)器處理器，它所采用的共享接口架構(gòu)同時也是一種最新的架構(gòu)。目前，Intel 8500芯片組能夠?qū)@款處理器提供最好的支持，一個Intel 8500芯片組能夠同時支持4個Paxville處理器(總共8個核心)。這款I(lǐng)ntel 8500芯片組具備兩條前端總線，而每兩個Paxville處理器共享其中的一條。

Intel集成雙處理核心的Itanium處理器開發(fā)代號為Montecito，現(xiàn)在關(guān)于Montecito的相關(guān)資料還不錯，但目前知道其肯定會使用0.09微米工藝生產(chǎn)，而且它也是首款采用從Compaq購買Alpha技術(shù)的Intel處理器。“Montecito”版Itanium在一片硅片上同時集成了兩顆像“Madison”版Itanium處理器引擎。我們用紅色分別圈住了兩個內(nèi)核。在Montecito圖片的頂部是L2緩存，優(yōu)先權(quán)判決器被放置在中央。

盡管Montecito雙核心處理器能夠大大的提高性能但是它僅僅局限于A-0硅片。英特爾聲稱Montecito能夠在一片硅片上使性能提高1.5到2倍，并因此而感到自豪。眾所周知，當(dāng)程序調(diào)用更多的線程和使用更多的高效判決法則時平均執(zhí)行效率將會有進(jìn)一步的提高。但是有重要的一點(diǎn)是我們要記住的，雙核處理器的性能增長不能夠超過 2倍。因此英特爾似乎正走著穩(wěn)固的發(fā)展步伐。

Intel雙核心架構(gòu)的出現(xiàn)，主要是為了解決單一處理器核心在芯片體積大幅增加、散熱問題惡化的前提下，頻率與性能提高卻很有限的問題。加上 Intel先前發(fā)布的超線程(HyperThreading)、虛擬化技術(shù)、64位兼容等技術(shù)，可望提升系統(tǒng)性能、刺激用戶購買欲望。

三、威盛的雙核心處理器

為了不讓AMD和Intel的雙核心處理器計劃的光芒把自己完全蓋掩，威盛科技(Via)也開始開發(fā)自己的雙芯(twin-core)x86處理器，預(yù)計將于2005年6月投放市場，而在6月上市更有可能讓他們成為第一家正式推出兩個核心的x86處理器的企業(yè)。

繼AMD和Intel宣布將在2005年推出雙核心處理器后，VIA也不甘落后，日前他們對媒體透露自己已經(jīng)有了雙核心設(shè)計的產(chǎn)品。

與Intel和AMD的將2顆核心建立在單一硅片上的做法不同，VIA是把2顆Esther C7核心封裝在一起，同時借助IBM的90納米SOI技術(shù)，工作頻率1GHZ的雙核心產(chǎn)品功耗也僅僅只有3.5W，同時VIA表示處理器的最高頻率可以達(dá)到2GHZ。Esther也將加入VIA的Padlock以及ESA加密并且支持NV Bit。

雙芯(twin-core)處理器主要設(shè)計用途是高密度運(yùn)算的服務(wù)器群，威盛的雙處理器同樣可以用于小型的Mini-ITX主板上，而客戶甚至可以在一個標(biāo)準(zhǔn)的1U服務(wù)器機(jī)架上安裝兩塊Mini-ITX主板，運(yùn)行四顆雙芯處理器。

四、IBM的雙核心處理器

IBM公司目前正在為推出其新的90納米PowerPC 970FX處理器的雙核心G5而做最后的準(zhǔn)備。新的雙核心名為“Antares”。被正式命名為PowerPC 970MP的芯片在每個AltiVec/Velocity Engine SIMD單元都擁有一個970核心和比970FX's多512KB的L2緩存，即L2緩存達(dá)到了1MB。但是新的芯片仍然沒有L3緩存的支持。

制造這款芯片的材料為全絕緣硅晶體(SOI)，但這并非此款產(chǎn)品的真正驚人之處:新款芯片的模型尺寸為13.23 x 11.63mm。這與現(xiàn)在流行的970和970FX芯片并不兼容。970MP將在970FX系列芯片的電源控制系統(tǒng)中有所改進(jìn)，也就是說，新的電源控制系統(tǒng)將同步貫穿于雙核心CPU的兩個處理器。

這款芯片的最初頻率為3GHz，采用1GHz的前端主線頻率。

IBM在雙核心處理器Power4采用CMP技術(shù)(一個硅片上集成兩個64位超標(biāo)量微處理器核心)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用“Multi-chip Module(MCM)”封裝方式，將4個Power4組合成一個較大的封裝，類似一個8個CPU的SMP系統(tǒng)。隨后IBM推出雙核心Power5芯片。 Power5除采用更新的制造工藝外，還具有SMT能力。這樣，Power5將同時采用CMP和SMT，可以在單顆CPU上，獲得最多16個處理器的運(yùn)算能力。

IBM新的雙核心Power 5是目前業(yè)界最先進(jìn)的64位雙核心處理器。POWER5處理器每顆內(nèi)含2億7千6百萬個晶體管的超強(qiáng)運(yùn)算火力，其中雙核心的設(shè)計概念領(lǐng)先業(yè)界兩年以上;系統(tǒng)微分割讓POWER5每顆處理器最多可劃分為十個微分割區(qū)，可同時執(zhí)行AIX 5L、Linux、OS/400等不同的操作系統(tǒng)，充份達(dá)到一機(jī)十用的效果。

五、SUN的雙核心處理器

SUN UltraSparc IV使用了兩個UltraSparc III核心，而且采用了與UltraSPARC III相同的Fireplane系統(tǒng)內(nèi)部互連線路。UltraSPARC IV處理器采用TI的0.13微米工藝制造，內(nèi)核尺寸為355平方毫米，包含6千6百萬個晶體管，有1.05GHz和1.2GHz兩個版本。

由于具有兩個內(nèi)核，UltraSPARC IV的功耗也將近翻了一倍，1.2GHz版本將達(dá)到100W左右，而目前的UltraSPARC III的峰值功率僅為53W。

新一代雙核心UltraSPARC Ⅳ+處理器采用了德州儀器公司的90毫微米的工藝技術(shù)，它通過擴(kuò)展的高速緩存、功能與轉(zhuǎn)移預(yù)測機(jī)制、增強(qiáng)的預(yù)取能力和新型的計算能力等新技術(shù)，將現(xiàn)有的UltraSPARC Ⅳ處理器的應(yīng)用吞吐量翻了一番。

雙核心處理器UltraSPARC Ⅳ+處理器采用了片上多線程技術(shù)(CMT)，通過多個運(yùn)算(或稱線程)的同時進(jìn)行，繼續(xù)執(zhí)行Sun的吞吐量計算戰(zhàn)略，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能。同時，還有一組新的RAS(隨機(jī)存取存儲器)，使這一新的設(shè)計成為UltraSPARC系列處理器中最可靠的一員。

六、HP的雙核心處理器

惠普的雙核心處理器PA-RISC 8800，其每個 CPU的性能要比以前的PA-8700處理器高20～40%。并已經(jīng)將這款處理器用到他們的服務(wù)器產(chǎn)品中。PA-RISC 8800工作頻率800MHz或是1GHz，系統(tǒng)帶寬6.5GB/s，可以支持最大24GB DDR內(nèi)存。處理器內(nèi)部則具有1.5MB的L1緩存，以及驚人的32MB L2緩存。