雙核技術

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什麼是雙核技術

  雙核就是二個核心,核心(Die)又稱為內核,是CPU最重要的組成部分。CPU中心那塊隆起的晶元就是核心,是由單晶硅以一定的生產工藝製造出來的,CPU所有的計算、接受/存儲命令、處理數據都由核心執行。各種CPU核心都具有固定的邏輯結構,一級緩存、二級緩存、執行單元、指令級單元和匯流排介面等邏輯單元都會有科學的佈局。

雙核技術原理[1]

  雙核或多核處理器是指在同一個實體處理器的封裝裡面包含兩個或多個執行核心。這些執行核心各自擁有獨立的執行單元和高速緩存,可以完全獨立地處理自己的數據,而且不會共用彼此的通道,可以真正獲得指令階段的平行處理,是物理上的雙處理器系統。

  把兩個核心或多個核心封裝在一個處理器里,主要有兩種實現的方式。最簡單的一種是“Multi-chip”封裝方式,就是把兩個或多個原本的單處理器內核(Die)原封不動地封裝在一起,再利用外部線路來互相連接,基本上是兩個或多個內核併排在

  一起;另一種方法是“Multi-coreSingleDie”封裝方式,在晶圓切割的時候,依據兩個或多個核心為單位來切割內核,彼此互連的線路也包含在晶粒裡頭。

  雙核架構和超線程技術不同,它擁有兩個核心,每個核心有自己獨立的執行單元和緩存,因此在每個時鐘周期內所能執行的指令數比單核增加一倍,可以實現兩個線程並行處理,在同等級別中雙核處理器的工作效率就要遠遠高於單核處理器。但是在單個物理內核中線程在本質上還是串列處理的。要想通過雙核技術來提高處理器性能,同樣也需要特定的軟體支持。如果軟體是單線程的,那麼其中一個內核也就使用不到,其效率相當於單核處理器。

雙核技術的主要優勢及問題[2]

  優點主要是雙核技術的引入是提高處理器性能的行之有效的方法。由於生產技術的限制,傳統通過提升工作頻率來提升處理器性能的作法目前面臨嚴重的阻礙,高頻cPu的耗電量和發熱量越來越大,已經給整機散熱帶來十分嚴峻的考驗。雙核技術可以很好的避免這一點。增加一個內核,處理器每個時鐘周期內可執行的單元數將增加一倍。引入雙核架構也將可以全面增加處理器的功能,這是一個十分重要的影響因素。雙處理器架構的引入和微軟下一代LonIghom(Vista)操作系統將在很大程度上促進虛擬技術的發展。

  問題是目前雙核都是簡單地將兩個物理內核”疊加”在一起,這必然帶來晶體管數量的大幅度增加,帶來的直接後果就是由泄漏電流引起的功耗大幅度增加,就算是採用了節能技術其發熱量也居高不下,從而導致雙核心處理器相對於單核心處理器而言頻率提升更加困難。而且由於目前的製造工藝的限制,雙核心處理器的良品率要比單核心處理器的低,這必然會帶來成本的居高不下。

參考文獻

  1. 林傑,餘建坤.比較分析CPU超線程技術與雙核技術的異同[J].電腦應用與軟體.2011,12
  2. 於佳偉.淺談雙核技術[J].企業技術開發:下半月.2009,3
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