双核CPU详解_阿吉老米-心灵图腾

1、双核CPU详解_阿吉老米-心灵图腾    要买双核电脑，首先要了解双核。    请看Intel和AMD各自的双核，我们重点是学习它们的区别，只有在了解之后才能知道，选哪一个更好，或者更有性价比。    要指正的是，intel和AMD的缓存的用处是不一样的，并不能直接相比，转贴中关于缓存的说法是错的。    AMD L1缓存与L2缓存和INTEL L1缓存L2缓存大小无可比性，大家可不要乱来比。INTEL的 L1 缓存是数据代码指令追存缓

2、存，而AMD L1缓存是实数据读写缓存。INTERL L1缓存里存着数据在L2缓存里的地址，L1 缓并不存有实际数据，所以大家看到INTEL CPU的 L1 缓存都比较小。     相反AMD L1缓存里则存实际数据，当L1 缓存满了时,再把数据存到L2 缓存，所以大家看到AMD CPU的L1缓存都比较大，为128K。     因为L1缓存比L2缓存的延迟速度更小，所以在缓存上，AMD CPU 比 INTEL CPU的效率更高。     而说起L2缓存的大小，我们强调 INT

3、EL CPU的L2缓存超大，不过L2缓存其实在一般使用中并没起到什么作用，反而倒浪费了消费者钱。     CPU处理数据概率    CPU使用0-128K缓存的概率是80%     CPU使用128-256K缓存的概率是10%     CPU使用512-1M缓存的概率是3%     CPU使用更大缓存的概率是2%     所以说太大的缓存并不是很有用。

4、60;    AMD和Intel的内存控制的架构都不一样，仅仅用几个数据根本无法反映出实际情况，实际上是AMD的架构更不存在瓶颈，Intel的共享FSB架构需要和其它硬件设备争夺带宽，延迟也大，大L2的目的也正是为了降低FSB瓶颈的影响。    双核处理器可以说是CPU领域最大的亮点。毕竟X86处理器发展到了今天，在传统的通过增加分支预测单元、缓存的容量、提升频率来增加性能之路似乎已经难以行通了。因此，当单核处理器似乎走到尽头之际， Intel、AMD都不约而同地推出了自家的双核处理器解决方案：Pentium D、Athlo

5、n 64 X2！    所谓双核处理器，简单地说就是在一块CPU基板上集成两个处理器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来。双核其实并不是一个全新概念，而只是CMP(Chip Multi Processors，单芯片多处理器)中最基本、最简单、最容易实现的一种类型。    一、处理器协作机制：    AMD Athlon 64 X2    Athlon 64 X2其实是由Athlon 64演变而来的，具有两个Athlon 64核心，

6、采用了独立缓存的设计，两颗核心同时拥有各自独立的缓存资源，而且通过“System Request Interface”（系统请求接口，简称SRI）使Athlon 64 X2两个核心的协作更加紧密。SRI单元拥有连接到两个二级缓存的高速总线，如果两个核心的缓存数据需要同步，只需通过SRI单元完成即可。这样子的设计不但可以使CPU的资源开销变小，而且有效的利用了内存总线资源，不必占用内存总线资源。    Pentium D    与Athlon 64 X2一样，Pentium D两个核心的二级高速缓存是相互隔绝的，不过

7、并没有专门设计协作的接口，而只是在前端总线部分简单的合并在一起，这种设计的不足之处就在于需要消耗大量的CPU周期。即当一个核心的缓存数据更改之后，必须将数据通过前端总线发送到北桥芯片，接着再由北桥芯片发往内存，而另外一个核心再通过北桥读取该数据，也就是说，Pentium D并不能像Athlon 64 X2一样，在CPU内部进行数据同步，而是需要通过访问内存来进行同步，这样子就比Athlon 64 X2多消耗了一些时间。    二、二级缓存对比：    二级缓存对于CPU的处理能力影响不小，这一点可以从同一家公司的产

8、品线上的高低端产品当中明显的体现出来。二级缓存做为一个数据的缓冲区，其大小具有相当重大的意义，越大的缓存也就意味着所能容纳的数据量越多，这就大大地减轻了由于总线与内存的速度无法配合CPU的处理速度，而浪费了CPU的资源。    事实上也证明了，较大的高速缓存意味着可以一次交换更多的可用数据，而且还可以大大降低高速缓存失误情况的出现，以及加快数据的访问速度，使整体的性能更高。    就目前而言，AMD的CPU在二级高速缓存的设计上，由于制造工艺的原因，还是比较小，高端的最高也只达到2M，不少中低端产品只有512K，这

9、对于数据的处理多多少少会带来一些不良的影响，特别是处理的数据量较大的时候。Intel则相反，在这方面比较重视，如Pentium D核心内部便集成了2M的二级高速缓存，这在处理数据的时候具有较大的优势，在高端产品中，甚至集成4M的二级高速缓存，可以说是AMD的N倍。在一些实际测试所得出来的数据也表明，二级缓存较大的Intel分数要高于二级缓存较小的AMD不少。    三、内存架构对比：    由Athlon 64开始，AMD便开始采用将内存控制器集成于CPU内核当中的设计，这种设计的好处在于，可以缩短CPU与内存之间

10、的数据交换周期，以前都是采用内存控制器集成于北桥芯片组的设计，改成集成于CPU核心当中，这样一来CPU无需通过北桥，直接可以对内存进行访问操作，在有效的提高了处理效率的同时，还减轻了北桥芯片的设计难度，使主板厂商节约了成本。不过这种设计在提高了性能的同时，也带来了一些麻烦，一个是兼容性问题，由于内存控制器集成于核心之内，不像内置于北桥芯片内部，兼容性较差，这就给用户在选购内存的时候带来一些不必要的麻烦。    除了内存兼容性较差之外，由于采用核心集成内存控制器的缘故，对于内存种类的选择也有着很大的制约。就现在的内存市场上来看，很明显已经像DDR2代过渡，

11、而到目前为止Athlon 64所集成的还只是DDR内存控制器，换句话说，现有的Athlon 64不支持DDR2，这不仅对性能起到了制约，对用户选择上了造成了局限性。而Intel的CPU却并不会有这样子的麻烦，只需要北桥集成了相应的内存控制器，就可以轻松的选择使用哪种内存，灵活性增强了不少。    还有一个问题，如若用户采用集成显卡时，AMD的这种设计会影响到集成显卡性能的发挥。目前集成显卡主要是通过动态分配内存做为显存，当采用AMD平台时，集成在北桥芯片当中的显卡核心需要通过CPU才能够对内存操作，相比直接对内存进行操作，延迟要长许多。 

12、60;  四、平台带宽对比：    随着主流的双核处理器的到来，以及945、955系列主板的支持，Intel的前端总线将提升到1066Mhz，配合上最新的DDR2 667内存，将I/O带宽进一步提升到8.5GB/S，内存带宽也达到了10.66GB/S，相比AMD目前的8.0GB/S（I/O带宽）、6.4GB/S（内存带宽）来说，Intel的要远远高出，在总体性能上要突出一些。    五、功耗对比：    在功耗方面，Intel依然比较AMD的要稍为高一些，

13、不过，近期的已经有所好转了。Intel自推出了Prescott核心，由于采用0.09微米制程、集成了更多的L2缓存，晶体管更加的细薄，从而导致漏电现象的出现，也就增加了漏电功耗，更多的晶体管数量带来了功耗及热量的上升。为了改进Prescott核心处理器的功耗和发热量的问题，Intel便将以前应用于移动处理器上的EIST（Enhanced Intel Speedstep Technolog）移植到目前的主流Prescott核心CPU上，以保证有效的控制降低功耗及发热量。    而AMD方面则加入了CoolnQuiet技术，以降低CPU自身的功耗，其工作原理

14、与Intel的SpeedStep动态调节技术相似，都是通过调节倍频等等来实现降低功耗的效果。    实际上，Intel的CPU功率之所以目前会高于AMD，其主要的原因在于其内部集成的晶体管远远要比AMD的CPU多得多，再加上工作频率上也要比AMD的CPU高出不少，这才会变得功率较大。不过在即将来临的Intel新一代CPU架构Conroe，这个问题将会得到有效的解决。其实Conroe是由目前的Pentium M架构变化而来的，它延续了Pentium M的绝大多数优点，如功耗更加低，在主频较低的情况下已然能够获得较好的性能等等这些。可以看出，未来Intel将

15、把移动平台上的Conroe移植到桌面平台上来，取得统一。    六、流水线对比：    自踏入P4时代以来，Intel的CPU内部的流水线级要比AMD的高出一些。以前的Northwood和Willamette核心的流水线为20级，相对于当时的PIII或者Athlon XP的10级左右的流水线来说，增长了几乎一倍。而目前市场上采用Proscott核心CPU流水线为31级。很多人会有疑问，为何要加长流水线呢？其实流水线的长短对于主频影响还是相当大的。流水线越长，频率提升潜力越大，若一旦分支预测失败或者缓存不中的话，所耽

16、误的延迟时间越长，为此在Netburst架构中，Intel将8级指令获取/解码的流水线分离出来，而Proscott核心有两个这样的8级流水线，因此严格说起来，Northwood和Willamette核心有28级流水线，而Proscott有39级流水线，是现在Athlon 64(K8)架构流水线的两倍。    相信不少人都知道较长流水线不足之处，不过，是否有了解过较长流水线的优势呢？在NetBurst流水线内部功能中，每时钟周期能够处理三个操作数。这和K7/K8是相同的。理论上，NetBurst架构每时钟执行3指令乘以时钟速度，便是最后的性能，由此可见频率

17、至上论有其理论基础。以此为准来计算性能的话，则K8也非NetBurst对手。不过影响性能的因素有很多，最主要的就是分支预测失败、缓存不中、指令相关性三个方面。    这三个方面的问题每个CPU都会遇到，只是各种解决方法及效果存在着差异而已。而NetBurst天生的长流水线既是它的最大优势，也是它的最大劣势。如果一旦发生分支预测失败或者缓存不中的情况，Prescott核心就会有39个周期的延迟。这要比其他的架构延迟时间多得多。不过由于其工作主频较高，加上较大容量的二级高速缓存在一定程度上弥补了NetBurst架构的不足之处。  

18、0; 不过流水线的问题在Intel的新一代CPU架构Conroe得到了较好的解决，这样子以来，大容量的高速缓存，以及较低的流水线，配合双核心设计，使得未来的Intel CPU性能更加优异。    AMD认为，自己的双核Opteron和Athlon-64 X2才符合真正意义上的双核处理器准则，并隐晦地表示Intel双核处理器只是“双芯”，暗示其为“伪双核”，声称自己的才是“真双核”，真假双核在外界引起了争议，也为消费者的选择带来了不便。    AMD认为，它的双核之所以是“真双核”，就在于它并不只是简单地将两个处理器核心集成在一个硅晶片（或称DIE）上，与单核相比，它增添了“系统请求接口”（System Request Interface，SRI）和“交叉开关”（Crossbar Switch）。它们的作用据AMD方面介绍应是对两个核心的