主流双核微处理器技术分析及性能对比.ppt

计算机体系结构课程论文课堂报告 主流双核微处理器技术分析及性能对比 陈丰李宏量孙瑜杰2006 06 26 计算机体系结构课程论文课堂报告 引言 背景 一直以来 处理器的频率就像夜空中最耀眼的星星 吸引着人们的目光 在90年代 频率对于处理器来说简直就是性能的唯一标尺 长久以来CPU在摩尔定律指引下保持高速发展 CPU速度每18个月提高一倍 而价格下降为原来的二分之一 计算机体系结构课程论文课堂报告 频率提高遭遇瓶颈 当处理器的频率进入了 G 时代后 频率对于处理器综合性能的影响力开始减弱 AMD的低频产品同样可以拥有其标称值 PR 性能 Intel用于迅驰平台的低频移动处理器也能够轻松击败其自家的高频产品 计算机体系结构课程论文课堂报告 产生问题 在现有工艺下 普通单核心处理器的频率难于提升 性能没有质的飞跃 反而在功耗散热 良品率以及成本的控制上给厂商带来了众多难题 由于频率难于提升 Intel在发布3 8GHz的产品以后只得宣布停止4GHz的产品计划 而AMD在实际频率超过2GHz以后也无法大幅度提升 3GHz成为了AMD无法逾越的一道坎 计算机体系结构课程论文课堂报告 CPU的高功耗和高发热 计算机体系结构课程论文课堂报告 CPU功耗发展图 计算机体系结构课程论文课堂报告 新技术引入 双 多核心处理器 所谓双核心处理器 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 双核心并不是一个新概念 而只是CMP ChipMultiProcessors 单芯片多处理器 中最基本 最简单 最容易实现的一种类型 其实在RISC处理器领域 双核心甚至多核心都早已经实现 但此时双核心处理器架构还都是在高端的RISC领域 直到前不久Intel和AMD相继推出自己的双核心处理器 双核心才真正走入了主流的X86领域 计算机体系结构课程论文课堂报告 与HT 超线程 技术对比 计算机体系结构课程论文课堂报告 Intel向厂商提供的资料中 Intel把双核心原理形象的比喻为一名厨师 一位厨师在同一时间只能做出一道美味的菜肴 因此客人点的下一道菜必需等上一道菜完成后才可以继续 虽然我们可以进行多项任务 但实际上每一个线程只能处理一个工作 Intel把它比喻作原始人只懂起一个炉头做饭 而Intel的Hyper Threading就好比一个厨师用两手同一时间熟两个食物 虽然效率会比单线称处理好些 但还是有很多限制 而双核心就好比两个厨师分开煮两个食物 效率当然比Hyper Threading更佳 另外Intel的双核心还会拥有Hyper Threading技术 即代表两个厨师两只手 同一时间可以运作四个线程 计算机体系结构课程论文课堂报告 技术剖析 Intel篇 Intel目前的桌面平台双核心处理器代号为Smithfield 基本上可以简单看作是把两个Pentium4所采用的Prescott核心整合在同一个处理器内部 两个核心共享前端总线 每个核心都拥有独立的1MB二级缓存 两个核心加起来一共拥有2MB 由于处理器中的两个内核都拥有独立的缓存 因此必须保证每个物理内核的缓存信息必须保持一致 否则就会出现运算错误 计算机体系结构课程论文课堂报告 例如在系统的内存数据区记录着A 1 如果Core1对此数据区进行读写操作 并且改写为A 0 那么Core2的cache也必须进行更新 把A更新为0 否则的话 在以后的操作中数据就会出错 此即cache数据的一致性问题 双核心处理器需要 仲裁器 来作协调 Intel将这个协调工作交给了北桥芯片 两个核心需要同步更新处理器内缓存的数据时 需要通过前端总线再通过北桥作更新 计算机体系结构课程论文课堂报告 技术剖析 AMD篇 AMD的技术架构为实现双核和多核奠定了坚实的基础 其Athlon64处理器内部整和了内存控制器 在当初Athlon64设计时就为双核心做了考虑 AMD采用了SRQ SystemRequestQueue 系统请求队列 技术 在工作的时候每一个核心都将其请求放在SRQ中 当获得资源之后请求将会被送往相应的执行核心 所以其缓存数据的一致性不需要通过北桥芯片 直接在处理器内部就可以完成 AMD双核心处理器的仲裁器是在CPU内部而不是在北桥芯片上 所以在主板芯片组的选择上要比Intel双核心处理器要宽松得多 甚至可以说与主板芯片组无关 计算机体系结构课程论文课堂报告 由于成本方面考虑 目前AMD是采用双核心共享单内存控制器的做法 计算机体系结构课程论文课堂报告 实际性能考察 计算机体系结构课程论文课堂报告 计算机体系结构课程论文课堂报告 CPUmark99测试 开启双核关闭双核 计算机体系结构课程论文课堂报告 计算机体系结构课程论文课堂报告 SuperPi测试 情况类似 计算机体系结构课程论文课堂报告 SisoftSandra测试 计算机体系结构课程论文课堂报告 TMPGEncPlus测试 TMPGEncPlus是一个视频音频压缩 转换软件 这类软件往往由于专业性较强而较早的提供了对多处理器的支持 分别在双核状态下运行单个任务和双个任务 观察CPU使用情况 计算机体系结构课程论文课堂报告 双核状态运行单个TMPGEncPlus 用时 3分37秒 计算机体系结构课程论文课堂报告 双核状态同时运行两个TMPGEncPlus 用时 6分10秒 计算机体系结构课程论文课堂报告 关闭双核 时间 5分23秒 是开启双核花费时间的1 49倍 计算机体系结构课程论文课堂报告 游戏测试简述 总共测试了6个游戏项目 而双核处理器的表现可以说并没有给我们惊喜 在6个项目中 双核心PD840只有微弱的优势 而这些并不显著优势还是建立在高分辨率以及双显卡SLI平台之上的 其实得到这样的结果也并不意外 因为双核架构的优势在目前的游戏上很难体现出效果 一来 针对双核架构设计的游戏目前还没有真正意义上存在 并且估计未来一段时间内也不会出现 二来 在驱动方面 虽然NVIDIA早先的Forceware就宣称针对双核进行了优化 但我们看到的效果却并不明显 计算机体系结构课程论文课堂报告 总结 从测试结果可以看出 如果你问我双核比单核来说是不是性能有提高 那么我回答你是有提高的 如果你问我双核处理器对你来说有没有用 那么我回答你得看你的应用状况了 你是不是会用到支持多CPU的软件 或者会不会经常同时进行多个操作或者使用大型专业软件 如视频图像处理 音频处理 长时间编译等 如果你的回答是肯定的 那么我的回答也是肯定的 计算机体系结构课程论文课堂报告 过对双核技术的分析 可以看出双核心技术对于解决近期CPU频率提升瓶颈已经随之而来的性能瓶颈具有革命性的作用 至少在理论上它的出现为CPU厂家带来了新的希望和卖点 也让用户有机会接触到更高性能的处理器 当然这只是体现在理论上 如果要双核处理器真正发挥他的实力 勿庸置疑需要主板架构 操作系统 应用软件的全方位支持 这在测试中已经体现出来 支持双核与不支持双核的软件在CPU使用率上几乎是2 1的关系 如果没有这些支持 那么双核只能浪费在那里 无法全速运行 计算机体系结构课程论文课堂报告 价格方面 如果单核和双核的价格差不多 选择双核还是单核这个问题 相信已经不用我来回答了 目前看来Intel和AMD都在低端双核处理器上大做文章 大打价格战 其双核产品价格已经到达千元以内 相信双核处理器的普及只是时间问题 计算机体系结构课程论文课堂报告 感谢张老师和刘老师 Thankyou