¿Qué significa "tecnología de doble núcleo"?
¿Qué es un procesador de doble núcleo?
El llamado procesador de doble núcleo simplemente significa integrar dos núcleos de procesador en un sustrato de CPU y conectar los núcleos de procesador a través de un bus paralelo. El doble núcleo no es un concepto nuevo, sino que es simplemente el tipo de CMP (Chip Multi Processors) más básico, simple y fácil de implementar. De hecho, en el campo de los procesadores RISC ya se han implementado núcleos duales e incluso múltiples núcleos. CMP fue propuesto por primera vez por la Universidad de Stanford en Estados Unidos. Su idea es implementar la arquitectura SMP (Symmetrical Multi-Processing, multiprocesamiento simétrico) dentro de un chip y ejecutar diferentes procesos en paralelo. Ya a finales del siglo pasado, HP e IBM ya habían propuesto el diseño de viabilidad de procesadores de doble núcleo. IBM lanzó el procesador POWER4 de doble núcleo en 2001, seguido por Sun y HP, que lanzaron sucesivamente chips UltraSPARC y PA-RISC basados en la arquitectura de doble núcleo. Sin embargo, en ese momento, la arquitectura del procesador de doble núcleo todavía estaba en la cima. gama alta En el campo RISC, no fue hasta que Intel y AMD lanzaron sus propios procesadores de doble núcleo no hace mucho que el doble núcleo realmente entró en el campo X86 convencional.
La razón más importante por la que Intel y AMD lanzaron procesadores de doble núcleo es que la frecuencia de los procesadores de un solo núcleo ordinarios originales es difícil de aumentar y no hay un salto cualitativo en el rendimiento. Debido a que es difícil aumentar la frecuencia, Intel tuvo que anunciar la interrupción de los planes de productos de 4 GHz después de lanzar productos de 3,8 GHz; AMD no pudo aumentar significativamente la frecuencia real después de superar los 2 GHz, y 3 GHz se convirtió en un obstáculo insuperable para AMD. Es bajo esta circunstancia que para encontrar nuevos puntos de venta, tanto Intel como AMD han adoptado el estandarte de doble núcleo.
Introducción al procesador Intel de doble núcleo
El procesador de doble núcleo de la plataforma de escritorio actual de Intel tiene el nombre en código Smithfield. Básicamente, puede considerarse simplemente como el Prescott utilizado en dos Pentium 4. Los núcleos están integrados en el mismo procesador. Los dos núcleos comparten el bus frontal. Cada núcleo tiene un caché L2 independiente de 1 MB. Los dos núcleos suman 2 MB cada uno, pero esto es obviamente diferente al Pentium 4 6XX. La caché de 2 MB es diferente para los procesadores de la serie. Sin embargo, dado que los dos núcleos del procesador tienen cachés independientes, es necesario asegurarse de que la información de la caché de cada núcleo físico sea coherente; de lo contrario, se producirán errores de operación. Por ejemplo, A = 1 se registra en el área de datos de la memoria del sistema; si el primer núcleo del procesador lee y escribe esta área de datos y la reescribe en A = 0, entonces el caché del segundo núcleo del procesador también debe actualizarse a. 0, de lo contrario, los datos serán incorrectos en operaciones posteriores. Este proceso es la coherencia de los datos de la caché, lo que significa que los procesadores de doble núcleo necesitan un "árbitro" para la coordinación. En respuesta a este problema, Intel entregó este trabajo de coordinación al chip Northbridge (MCH o GMCH): cuando los dos núcleos necesitan actualizar sincrónicamente los datos almacenados en caché en el procesador, deben actualizarse a través del bus frontal y luego a través del el puente norte. Aunque los datos almacenados en caché no son enormes, sin duda provocarán un cierto retraso porque deben procesarse a través del Puente Norte y la comunicación entre núcleos se volverá lenta, lo que afectará en gran medida el rendimiento del procesador.
Los productos de procesador de doble núcleo de la plataforma de escritorio actual de Intel se dividen en dos series: Pentium D y Pentium Extreme Edition (Pentium EE). Entre ellos, Pentium D incluye 820 (2,8 GHz) y 830 (3,0 GHz). Hay tres modelos, 840 (3,2 GHz), que utilizan FSB de 800 MHz, dirigidos al mercado principal, mientras que Pentium EE actualmente solo tiene un modelo, 840 (3,2 GHz), que también utiliza FSB de 800 MHz, dirigido a aplicaciones de alta gama.
Tanto el Pentium D como el Pentium EE utilizan un proceso de 0,09 micrones y una interfaz LGA775; su principal diferencia es que el Pentium EE admite la tecnología Hyper-Threading, mientras que el Pentium D no admite la tecnología Hyper-Threading, lo que significa que cuando la tecnología Hyper-Threading está activada, Pentium EE será reconocido por el sistema operativo como cuatro procesadores.
En términos de conjuntos de chips de placa base, dado que el chip Northbridge juega un papel importante en el procesamiento e intercambio de datos de caché de diferentes núcleos, las series 945/955 que actualmente pueden admitir Pentium D y Pentium EE son las series 915/925. No es compatible. Incluso si se puede iniciar en la placa base 915/925, ¡solo puede usar uno de los núcleos duales!
Introducción a los procesadores AMD de doble núcleo
Los procesadores de doble núcleo de la plataforma de escritorio actual de AMD tienen los nombres en código Toledo y Manchester. Básicamente, pueden considerarse simplemente como dos núcleos Athlon 64. Está integrado en el mismo procesador. Cada núcleo tiene un caché de segundo nivel independiente de 512 KB o 1 MB. Los dos núcleos comparten Hyper Transport. A nivel arquitectónico, no hay cambios en comparación con la arquitectura actual del Athlon 64. Pero a diferencia del procesador de doble núcleo de Intel, el procesador Athlon 64 de AMD integra el controlador de memoria internamente, y el doble núcleo se consideró cuando se diseñó originalmente el Athlon 64, pero aún se necesita un árbitro para garantizar la coherencia de los datos en caché. AMD utiliza aquí la tecnología SRQ (Cola de solicitudes del sistema, Cola de solicitudes del sistema). Cuando está en funcionamiento, cada núcleo coloca su solicitud en SRQ. Cuando se obtiene el recurso, la solicitud se enviará al núcleo de ejecución correspondiente, por lo que es La coherencia de los datos almacenados en caché. No es necesario pasar por el chip Northbridge y se puede completar directamente dentro del procesador. En comparación con el procesador de doble núcleo de Intel, la ventaja es que la latencia de los datos de la caché se reduce considerablemente.
El procesador de doble núcleo de la plataforma de escritorio actual de AMD es el Athlon 64 Hyper Transport que, por supuesto, también admite la tecnología de memoria DDR de doble canal.
Dado que el árbitro del procesador AMD de doble núcleo está dentro de la CPU en lugar del chip Northbridge, la elección del chipset de la placa base es mucho más flexible que la del procesador Intel de doble núcleo. No tiene nada que ver con el chipset de la placa base. En teoría, cualquier placa base Socket 939 puede admitir Athlon 64 X2 actualizando el BIOS. Para los consumidores comunes, esto puede proteger las inversiones existentes sin tener que actualizar la placa base al mismo tiempo, como ocurre con los procesadores Intel de doble núcleo.
La siguiente imagen es una foto comparativa de dos CPU Intel de uno y dos núcleos (la izquierda es el Pentium D 820 de doble núcleo y la derecha es el Pentium 4 670 de un solo núcleo).
¿Realmente necesitas un procesador de doble núcleo?
Cuando el autor preguntó a muchos consumidores qué configuración de portátil querían comprar, la mayoría de los consumidores no estaban seguros de qué configuración podía satisfacer sus necesidades. De hecho, puede hacer esta pregunta al revés: "¿Para qué compra una computadora portátil?" Después de cambiar la pregunta, creo que la mayoría de los consumidores pueden responderla y el 90% de las respuestas se centrarán en los siguientes elementos: navegar por Internet. , chatear y enviar mensajes de texto Procese, trabaje, vea películas, juegue. Si es sólo para estas aplicaciones, ¿realmente necesito comprar un procesador de doble núcleo?
Para brindarles a todos una comprensión más completa de los procesadores de doble núcleo, comencemos con la plataforma SONOMA Centrino de segunda generación. Intel ha adoptado nuevas tecnologías como PCI Express, SATA (algunos modelos), memoria DDR2, canales duales, etc. en la plataforma SONOMA, excepto el "hyper-threading".
¿Qué es el hyperthreading? En términos sencillos, permite que un procesador ejecute múltiples programas al mismo tiempo y comparta los recursos en el mismo procesador. En teoría, un procesador que utiliza tecnología Hyper-Threading es como dos procesadores que ejecutan dos instrucciones al mismo tiempo. Los procesadores sin esta tecnología solo pueden funcionar con una instrucción a la vez. Una vez más surge la pregunta: ¿por qué Intel no utiliza la tecnología Hyper-Threading en el procesador Yonah? Aunque la tecnología Hyper-Threading puede simular los dos núcleos lógicos del procesador en dos chips físicos para realizar operaciones de subprocesos múltiples, reduciendo el tiempo de inactividad de la CPU y mejorando la eficiencia operativa de la CPU, no es como dos procesadores reales. Un hilo con recursos independientes, cuando dos hilos necesitan un determinado recurso al mismo tiempo, uno de ellos debe detenerse temporalmente y abandonar el recurso hasta que estos recursos estén inactivos antes de continuar. Por lo tanto, el rendimiento de Hyper-Threading no es igual al rendimiento de dos CPU y también reducirá el rendimiento del procesador cuando se encuentre con programas que no admitan operaciones multiprocesador. Además, la tecnología Hyper-Threading también requiere soporte de chipset y software para poder aprovechar esta tecnología de manera ideal. En otras palabras, la tecnología Hyper-Threading es obviamente "demasiada inversión y muy poca producción".
Por otro lado, Intel también necesita urgentemente mejorar el rendimiento del procesador. Debido a las limitaciones del proceso de fabricación y los altos costes, el procesador Pentium M de un solo núcleo ha llegado a sus límites en términos de frecuencia y caché. Si continúa aumentando ciegamente la frecuencia de funcionamiento, se generarán enormes cantidades de calor, lo cual es fatal para las computadoras portátiles. Por tanto, el uso de procesadores de doble núcleo en la plataforma Napa es inevitable para el desarrollo de la situación.
El denominado procesador de doble núcleo integra dos núcleos físicos de procesador en un solo núcleo. De hecho, la arquitectura de doble núcleo no es una tecnología nueva, pero los procesadores de doble núcleo han sido una patente de servidores antes y ahora están comenzando a penetrar en las PC.
He hablado mucho sobre hyper-threading y dual-core, principalmente para aclarar un punto. La tecnología de doble núcleo en realidad reemplaza la tecnología de hyper-threading. Como se mencionó anteriormente, la tecnología de doble núcleo en realidad puede entenderse como dos procesadores "físicos", que es un método "duro"; mientras que la tecnología de hiperprocesamiento es solo dos procesadores "lógicos", que es un método "suave". Por lo tanto, la principal ventaja de un procesador de doble núcleo es el procesamiento de subprocesos múltiples y tareas múltiples. Además, los dos núcleos físicos integrados también pueden mejorar el rendimiento general del procesador, lo que hace que el rendimiento de un procesador de doble núcleo sea significativamente. mejor que el de un dispositivo con procesador de un solo núcleo.
Aunque los sistemas operativos como Windows XP-PRO actualmente admiten dos núcleos físicos y cuatro núcleos lógicos, esto no significa que todo el software esté optimizado para dos núcleos. Por lo tanto, en muchas aplicaciones prácticas, el rendimiento de los procesadores de doble núcleo no es sobresaliente, por ejemplo, cuando se ejecutan tareas de un solo subproceso, como algunos programas multimedia, juegos y software de oficina, aunque la eficiencia de ejecución de los procesadores de doble núcleo es de hecho mayor. que el de los procesadores de un solo núcleo, pero no cumple con las expectativas de muchas personas. Esto se debe a que cuando el procesador ejecuta instrucciones, solo un núcleo está funcionando y el otro núcleo está básicamente inactivo. No uses su poder. ¿Qué pasa con la ejecución de múltiples tareas de un solo subproceso? Si se trata de una tarea relativamente simple, como escuchar música mientras navega por Internet, me temo que no sentirá que un procesador de doble núcleo será mucho más rápido. Sin embargo, si juega juegos en 3D y realiza procesamiento de audio o video al mismo tiempo, podrá aprovechar las ventajas de los núcleos duales: el sistema funcionará mucho mejor que un procesador de un solo núcleo. Por lo tanto, para que un procesador de doble núcleo realmente desempeñe su función, a menos que algunas tareas con una cantidad relativamente grande de cálculo se ejecuten al mismo tiempo, para los usuarios comunes, si los programas de aplicación diarios son de un solo subproceso, el procesador de doble núcleo El procesador central es realmente un lujo.
Entonces, ¿para qué consumidores son más adecuados los procesadores de doble núcleo? El autor cree que los procesadores de doble núcleo son principalmente adecuados para consumidores que necesitan realizar procesamiento de gráficos e imágenes, como Adobe Photoshop y 3D MAX. Estos software son programas de subprocesos múltiples y los procesadores de doble núcleo realizan múltiples tareas y múltiples tareas. procesamiento Cuando se ejecutan programas con subprocesos, el rendimiento de un procesador de doble núcleo es aproximadamente entre un 50% y un 70% mayor que el de un procesador de un solo núcleo de la misma frecuencia. En algunas aplicaciones, el rendimiento puede incluso mejorarse en casi un 100%. .
Muchos consumidores todavía tienen un malentendido acerca de los procesadores de doble núcleo, pensando que su rendimiento es el doble que el de los procesadores de un solo núcleo, e Intel parece haber exagerado unilateralmente los procesadores de doble núcleo en publicidad y publicidad. actuación. Simplemente compare procesadores con el mismo núcleo. Aunque el rendimiento del procesador Yonah de doble núcleo es mucho mejor que el del procesador Yonah de un solo núcleo, por razones técnicas, el rendimiento a la misma frecuencia es solo aproximadamente 1,5 veces mayor que el de este último. .
Por supuesto, con la fuerte introducción y la popularización gradual de los procesadores de doble núcleo, la cantidad de aplicaciones comunes que admiten subprocesos múltiples aumentará gradualmente en el futuro. Para los usuarios comunes, los procesadores de doble núcleo también lo harán. realmente entra en juego.