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多核心處理器

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多核心處理器英语Multi-core processor),也叫多微处理器核心,是在一個單一的計算元件中,加入兩個或兩個以上的獨立實體中央處理單元(在此,稱為core,核心)。這些核心可以分別獨立執行程式指令,利用平行計算的能力,可以加快程式的執行速度,提供多工能力。只有兩個核心的處理器,稱為雙核心處理器(dual-core processor)。

通常,将两个或更多的独立处理器封装在一個單一集成电路(IC)中的方案,稱為多核心處理器;封裝在不同IC中的獨立處理器,形成的計算機系統,稱為多處理器。一般说来,多核心微处理器允许一个计算设备在不需要将多核心包括在独立物理封装时执行某些形式的線程級並行處理Thread-Level Parallelism,TLP),这种形式的TLP通常被认为是晶片級多處理。在游戏中,你必须要使用驱动程序来利用第二颗核心。

「多核心」、「双核心」的定义在字面使用中有一定差距,他们通常指某些种类的中央处理器(Central Processing Unit,CPU),但是某些时候也应用到DSPSoC中。另外,某些情况中只适用于在同一个集成电路中的多核心微处理器。这些人将同一封装中集成的独立微处理器芯片称做“多处理模块”、“双核心”等。除非特别说明,本文将使用“多核心”指代在同一集成电路中集成的CPU。

商业化的例子[编辑]

开发动机[编辑]

技术压力[编辑]

CMOS製造技術不斷改善、減少單個邏輯閘的大小,基於半導體的微電子學的物理極限變成主要的設計考量。

商业诱因[编辑]

由於商用電腦要求提升,處理器向高效能的方向發展。如果多一粒同一效能的處理器下,理論上處理能力是原來的兩倍,因為有兩粒同一的處理器。在早年的Intel,就有出現過伺服器底板可安裝多粒單核心的Xeon。另,家用電腦都出現過可以安裝最少2粒pentium III的底板。但由於能源、成本、空間等問題,因而出現今天的「多核心」的發展向。

优势[编辑]

由于采用了相对简单的微处理器作为处理器核心,使得CMP具有高主频、设计和验证周期短、控制逻辑简单、扩展性好、易于实现、功耗低、通信延迟低等优点。此外,CMP还能充分利用不同应用的指令级并行和线程级并行,具有较高线程级并行性的应用如商业应用等可以很好地利用这种结构来提高性能。

劣势[编辑]

尽管多核心有比单核心运行速度更快的优势,但如果应用程序不支援多核心處理,这个优势就不能發揮。例如早期的軟件和Windows只支援單核心處理,而不會自動使用其他的核心作分工處理。

软件影响[编辑]

編程問題[编辑]

對於多核心的電腦,若在程式編寫編譯時無法把程式線性化,就不能充分利用多核心的特色,結果程式只能在一個核心上運行,白白浪費中央處理器的資源。

许可[编辑]

另外一個問題是對多核心處理器的軟件授權企業級的伺服器軟件是以處理器為單位授權。從前,中央處理器只有一個核心而多數電腦只有一個處理器,當然沒有問題。在雙核心處理器剛面世時,問題來了,有些軟件是以核心為單位授權,結果雙核心處理器需要兩個授權。現在的主流是把雙核心或多核心處理器計算成一個處理器,而微軟英特爾超微支持這個觀點(舉例說:微軟的Windows系統只支援最多四核心的電腦),甲骨文也支持這個觀點,但是甲骨文只計算英特爾和超微的多核心處理器為一個處理器,但是把其他的多核心處理器當成多個處理器。國際商業機器、惠普和微軟把多處理器模組當成多處理器,理由是如果把多處理器模組當成一個處理器,處理器廠商會製造大型、昂貴的多處理器模組來幫助客戶節省軟件費用,所以現在行業上漸漸把一枚晶片當作一個處理器。

普遍误解[编辑]

很多人以為中央處理器的核心數目越多,其效能會越高。缺乏對處理器運算速度的理解,軟件的支援問題等。例如:4粒486MHz的處理器面對1粒3.0GHz處理器。當然前者可同時有四條運算,而後者只有一條運算,但單是兆赫速度明顯有差距。而且不是全部軟件都支持多核心及多處理器的工作環境。

备注[编辑]

  1. ^ Digital signal processors, DSPs, have utilized dual-core architectures for much longer than high-end general purpose processors. A typical example of a DSP-specific implementation would be a combination of a RISC CPU and a DSP MPU. This allows for the design of products that require a general purpose processor for user interfaces and a DSP for real-time data processing; this type of design is suited to e.g. mobile phones.
  2. ^ Two types of operating systems are able to utilize a dual-CPU multiprocessor: partitioned multiprocessing and symmetric multiprocessing (SMP). In a partitioned architecture, each CPU boots into separate segments of physical memory and operate independently; in an SMP OS, processors work in a shared space, executing threads within the OS independently.

参见[编辑]

外部链接[编辑]