主流雙核微處理器技術(shù)分析及性能對(duì)比.ppt

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計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 主流雙核微處理器技術(shù)分析及性能對(duì)比 陳豐李宏量孫瑜杰2006 06 26 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 引言 背景 一直以來(lái) 處理器的頻率就像夜空中最耀眼的星星 吸引著人們的目光 在90年代 頻率對(duì)于處理器來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直就是性能的唯一標(biāo)尺 長(zhǎng)久以來(lái)CPU在摩爾定律指引下保持高速發(fā)展 CPU速度每18個(gè)月提高一倍 而價(jià)格下降為原來(lái)的二分之一 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 頻率提高遭遇瓶頸 當(dāng)處理器的頻率進(jìn)入了 G 時(shí)代后 頻率對(duì)于處理器綜合性能的影響力開(kāi)始減弱 AMD的低頻產(chǎn)品同樣可以擁有其標(biāo)稱值 PR 性能 Intel用于迅馳平臺(tái)的低頻移動(dòng)處理器也能夠輕松擊敗其自家的高頻產(chǎn)品 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 產(chǎn)生問(wèn)題 在現(xiàn)有工藝下 普通單核心處理器的頻率難于提升 性能沒(méi)有質(zhì)的飛躍 反而在功耗散熱 良品率以及成本的控制上給廠商帶來(lái)了眾多難題 由于頻率難于提升 Intel在發(fā)布3 8GHz的產(chǎn)品以后只得宣布停止4GHz的產(chǎn)品計(jì)劃 而AMD在實(shí)際頻率超過(guò)2GHz以后也無(wú)法大幅度提升 3GHz成為了AMD無(wú)法逾越的一道坎 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 CPU的高功耗和高發(fā)熱 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 CPU功耗發(fā)展圖 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 新技術(shù)引入 雙 多核心處理器 所謂雙核心處理器 簡(jiǎn)單地說(shuō)就是在一塊CPU基板上集成兩個(gè)處理器核心 并通過(guò)并行總線將各處理器核心連接起來(lái) 雙核心并不是一個(gè)新概念 而只是CMP ChipMultiProcessors 單芯片多處理器 中最基本 最簡(jiǎn)單 最容易實(shí)現(xiàn)的一種類型 其實(shí)在RISC處理器領(lǐng)域 雙核心甚至多核心都早已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 但此時(shí)雙核心處理器架構(gòu)還都是在高端的RISC領(lǐng)域 直到前不久Intel和AMD相繼推出自己的雙核心處理器 雙核心才真正走入了主流的X86領(lǐng)域 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 與HT 超線程 技術(shù)對(duì)比 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 Intel向廠商提供的資料中 Intel把雙核心原理形象的比喻為一名廚師 一位廚師在同一時(shí)間只能做出一道美味的菜肴 因此客人點(diǎn)的下一道菜必需等上一道菜完成后才可以繼續(xù) 雖然我們可以進(jìn)行多項(xiàng)任務(wù) 但實(shí)際上每一個(gè)線程只能處理一個(gè)工作 Intel把它比喻作原始人只懂起一個(gè)爐頭做飯 而Intel的Hyper Threading就好比一個(gè)廚師用兩手同一時(shí)間熟兩個(gè)食物 雖然效率會(huì)比單線稱處理好些 但還是有很多限制 而雙核心就好比兩個(gè)廚師分開(kāi)煮兩個(gè)食物 效率當(dāng)然比Hyper Threading更佳 另外Intel的雙核心還會(huì)擁有Hyper Threading技術(shù) 即代表兩個(gè)廚師兩只手 同一時(shí)間可以運(yùn)作四個(gè)線程 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 技術(shù)剖析 Intel篇 Intel目前的桌面平臺(tái)雙核心處理器代號(hào)為Smithfield 基本上可以簡(jiǎn)單看作是把兩個(gè)Pentium4所采用的Prescott核心整合在同一個(gè)處理器內(nèi)部 兩個(gè)核心共享前端總線 每個(gè)核心都擁有獨(dú)立的1MB二級(jí)緩存 兩個(gè)核心加起來(lái)一共擁有2MB 由于處理器中的兩個(gè)內(nèi)核都擁有獨(dú)立的緩存 因此必須保證每個(gè)物理內(nèi)核的緩存信息必須保持一致 否則就會(huì)出現(xiàn)運(yùn)算錯(cuò)誤 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 例如在系統(tǒng)的內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)記錄著A 1 如果Core1對(duì)此數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行讀寫(xiě)操作 并且改寫(xiě)為A 0 那么Core2的cache也必須進(jìn)行更新 把A更新為0 否則的話 在以后的操作中數(shù)據(jù)就會(huì)出錯(cuò) 此即cache數(shù)據(jù)的一致性問(wèn)題 雙核心處理器需要 仲裁器 來(lái)作協(xié)調(diào) Intel將這個(gè)協(xié)調(diào)工作交給了北橋芯片 兩個(gè)核心需要同步更新處理器內(nèi)緩存的數(shù)據(jù)時(shí) 需要通過(guò)前端總線再通過(guò)北橋作更新 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 技術(shù)剖析 AMD篇 AMD的技術(shù)架構(gòu)為實(shí)現(xiàn)雙核和多核奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 其Athlon64處理器內(nèi)部整和了內(nèi)存控制器 在當(dāng)初Athlon64設(shè)計(jì)時(shí)就為雙核心做了考慮 AMD采用了SRQ SystemRequestQueue 系統(tǒng)請(qǐng)求隊(duì)列 技術(shù) 在工作的時(shí)候每一個(gè)核心都將其請(qǐng)求放在SRQ中 當(dāng)獲得資源之后請(qǐng)求將會(huì)被送往相應(yīng)的執(zhí)行核心 所以其緩存數(shù)據(jù)的一致性不需要通過(guò)北橋芯片 直接在處理器內(nèi)部就可以完成 AMD雙核心處理器的仲裁器是在CPU內(nèi)部而不是在北橋芯片上 所以在主板芯片組的選擇上要比Intel雙核心處理器要寬松得多 甚至可以說(shuō)與主板芯片組無(wú)關(guān) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 由于成本方面考慮 目前AMD是采用雙核心共享單內(nèi)存控制器的做法 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 實(shí)際性能考察 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 CPUmark99測(cè)試 開(kāi)啟雙核關(guān)閉雙核 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 SuperPi測(cè)試 情況類似 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 SisoftSandra測(cè)試 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 TMPGEncPlus測(cè)試 TMPGEncPlus是一個(gè)視頻音頻壓縮 轉(zhuǎn)換軟件 這類軟件往往由于專業(yè)性較強(qiáng)而較早的提供了對(duì)多處理器的支持 分別在雙核狀態(tài)下運(yùn)行單個(gè)任務(wù)和雙個(gè)任務(wù) 觀察CPU使用情況 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 雙核狀態(tài)運(yùn)行單個(gè)TMPGEncPlus 用時(shí) 3分37秒 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 雙核狀態(tài)同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)TMPGEncPlus 用時(shí) 6分10秒 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 關(guān)閉雙核 時(shí)間 5分23秒 是開(kāi)啟雙核花費(fèi)時(shí)間的1 49倍 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 游戲測(cè)試簡(jiǎn)述 總共測(cè)試了6個(gè)游戲項(xiàng)目 而雙核處理器的表現(xiàn)可以說(shuō)并沒(méi)有給我們驚喜 在6個(gè)項(xiàng)目中 雙核心PD840只有微弱的優(yōu)勢(shì) 而這些并不顯著優(yōu)勢(shì)還是建立在高分辨率以及雙顯卡SLI平臺(tái)之上的 其實(shí)得到這樣的結(jié)果也并不意外 因?yàn)殡p核架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在目前的游戲上很難體現(xiàn)出效果 一來(lái) 針對(duì)雙核架構(gòu)設(shè)計(jì)的游戲目前還沒(méi)有真正意義上存在 并且估計(jì)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)也不會(huì)出現(xiàn) 二來(lái) 在驅(qū)動(dòng)方面 雖然NVIDIA早先的Forceware就宣稱針對(duì)雙核進(jìn)行了優(yōu)化 但我們看到的效果卻并不明顯 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 總結(jié) 從測(cè)試結(jié)果可以看出 如果你問(wèn)我雙核比單核來(lái)說(shuō)是不是性能有提高 那么我回答你是有提高的 如果你問(wèn)我雙核處理器對(duì)你來(lái)說(shuō)有沒(méi)有用 那么我回答你得看你的應(yīng)用狀況了 你是不是會(huì)用到支持多CPU的軟件 或者會(huì)不會(huì)經(jīng)常同時(shí)進(jìn)行多個(gè)操作或者使用大型專業(yè)軟件 如視頻圖像處理 音頻處理 長(zhǎng)時(shí)間編譯等 如果你的回答是肯定的 那么我的回答也是肯定的 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 過(guò)對(duì)雙核技術(shù)的分析 可以看出雙核心技術(shù)對(duì)于解決近期CPU頻率提升瓶頸已經(jīng)隨之而來(lái)的性能瓶頸具有革命性的作用 至少在理論上它的出現(xiàn)為CPU廠家?guī)?lái)了新的希望和賣點(diǎn) 也讓用戶有機(jī)會(huì)接觸到更高性能的處理器 當(dāng)然這只是體現(xiàn)在理論上 如果要雙核處理器真正發(fā)揮他的實(shí)力 勿庸置疑需要主板架構(gòu) 操作系統(tǒng) 應(yīng)用軟件的全方位支持 這在測(cè)試中已經(jīng)體現(xiàn)出來(lái) 支持雙核與不支持雙核的軟件在CPU使用率上幾乎是2 1的關(guān)系 如果沒(méi)有這些支持 那么雙核只能浪費(fèi)在那里 無(wú)法全速運(yùn)行 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 價(jià)格方面 如果單核和雙核的價(jià)格差不多 選擇雙核還是單核這個(gè)問(wèn)題 相信已經(jīng)不用我來(lái)回答了 目前看來(lái)Intel和AMD都在低端雙核處理器上大做文章 大打價(jià)格戰(zhàn) 其雙核產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)到達(dá)千元以內(nèi) 相信雙核處理器的普及只是時(shí)間問(wèn)題 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程論文課堂報(bào)告 感謝張老師和劉老師 Thankyou