新技术解析——多核处理器技术趋势分析

　　摘要：多核技术能够使服务器并行处理任务，多核系统更易于扩充，并且能够在更纤巧的外形中融入更强大的处理性能，这种外形所用的功耗更低、计算功耗产生的热量更少。多核架构能够使目前的软件更出色地运行，并创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。

　　标签：多核 技术趋势

　　多内核是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)，多核处理器是单枚芯片(也称为“硅核”)，能够直接插入单一的处理器插槽中，但操作系统会利用所有相关的资源，将它的每个执行内核作为分立的逻辑处理器。通过在两个执行内核之间划分任务，多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。

　　多核技术能够使服务器并行处理任务，多核系统更易于扩充，并且能够在更纤巧的外形中融入更强大的处理性能，这种外形所用的功耗更低、计算功耗产生的热量更少。多核架构能够使目前的软件更出色地运行，并创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。尽管认真的软件厂商还在探索全新的软件并发处理模式，随着向多核处理器的移植，现有软件无需被修改就可支持多核平台。

　　操作系统专为充分利用多个处理器而设计，且无需修改就可运行。为了充分利用多核技术，应用开发人员需要在程序设计中融入更多思路，但设计流程与目前对称多处理 (SMP) 系统的设计流程相同，并且现有的单线程应用也将继续运行。得益于线程技术的应用在多核处理器上运行时将显示出卓越的性能可扩充性，此类软件包括多媒体应用 (内容创建、编辑，以及本地和数据流回放)、工程和其他技术计算应用以及诸如应用服务器和数据库等中间层与后层服务器应用。

　　多核处理器主要具有以下几个显著的优点：

　　控制逻辑简单：相对超标量微处理器结构和超长指令字结构而言，单芯片多处理器结构的控制逻辑复杂性要明显低很多。相应的单芯片多处理器的硬件实现必然要简单得多。

　　高主频：由于单芯片多处理器结构的控制逻辑相对简单，包含极少的全局信号，因此线延迟对其影响比较小，因此，在同等工艺条件下，单芯片多处理器的硬件实现要获得比超标量微处理器和超长指令字微处理器更高的工作频率。

　　低通信延迟：由于多个处理器集成在一块芯片上，且采用共享Cache或者内存的方式，多线程的通信延迟会明显降低，这样也对存储系统提出了更高的要求。

　　低功耗：通过动态调节电压/频率、负载优化分布等，可有效降低CMP功耗。

　　设计和验证周期短：微处理器厂商一般采用现有的成熟单核处理器作为处理器核心，从而可缩短设计和验证周期，节省研发成本。

　　多核技术应用前景

　　随着操作系统及应用软件对多核处理器的进一步支持及优化、芯片制造工艺的成熟、AMD及Intel为代表的低功耗技术的发展、芯片级虚拟化技术的成熟等诸多因素，将推动服务器处理器多核化趋势的进一步彰显。多核技术将成为服务器技术的重要技术支点，更多的多核服务器处理器将在07年内登场，包括Intel 和安腾、AMD的4核Opteron、Sun的UltraSPARC和Negara八核T1芯片、IBM的Cell BE芯片和Power5多核、HP的PA-RISC多核、使得整个市场充斥着各种多核的技术。此外，国内的龙芯3也是专门面向服务器系统的CPU，目前也在进行多核的研发，国内厂商曙光将在其新品中搭栽龙芯多核处理器。

　　应用需求的不断提高是计算机发展的根本动力。如目前的服务器应用，要求高的吞吐率和在多处理器上的多线程应用;Internet的应用、P2P和普适计算的应用都促使了计算机性能的不断提升，多核技术已经成为服务器技术的重要技术支点。大型企业的ERP、CRM等复杂应用，科学计算、政府的大型数据库管理系统、数字医疗领域、电信、金融等都需要高性能计算，多核技术可以满足这些应用的需求。

　　随着英特尔酷睿2双核处理器的正式发布，最诱人的莫过于酷睿2双核处理器所带来的前所未有的强大性能，性能发挥到极致的同时，功耗也得到很好的控制，桌面级的酷睿2双核E6000系列处理器的热设计功耗(TDP)只有65W，远低于Prescott核心接近100W的TDP。在移动处理器上即将迎来的是 Merom核心，Merom与如今大红大紫的Conroe一样，都采用Intel最新的Core架构。而AMD发布双核64位Athlon，统称 Athlon 64 2x，用于支持桌面系统和笔记本系统;另外，AMD还表示有可能推出桌面多核处理器，用于游戏市场，前提是游戏市场推出可以利用多核功能的游戏。

　　AMD 嵌入式处理器采用AMD64长效保修计划，保证至少五年之处理器供应时间，且增加两款以AMD畅销行动产品为基础的低功耗处理器。分别为Mobile AMD Sempron 3500+处理器，以及AMD Turion 64 X2 TL-52双核心行动运算技术。此两款处理器的发表提供设计工程师在系统开发上新的选择，并且带给顾客最佳性能与较低持有成本。

　　英特尔多核嵌入式处理器面向范围广泛的嵌入式应用，提供卓越性能和可扩充性，实现低能耗、高效能优势。这些全新处理器以较低功耗为嵌入式市场带来了极为卓越的性能，同时相关芯片组还采用了改进的集成显卡组件。采用这些嵌入式处理器及相关芯片组进行设计的开发商将会发现，它们堪称小外形设计的最佳选择，如可为嵌入式应用带来出色性能和I/O密度的全新COM(Computer-on-Module)Express外形规范等。

　　从目前来看，多核处理器的推广还受到一定程度的限制，如一些桌面应用尚不支持多线程、多核处理器价格相对偏高、应用开发工具不成熟等。随着应用需求的扩大和技术的不断进步，多核必将展示出其强大的性能优势。但是多核处理器是处理器发展的必然趋势，无论是移动与嵌入式应用、桌面应用还是服务器应用，都将采用多核的架构，因此我们可以肯定地说：多核技术应用前景广阔。