多核 _生活百科

文章插图
多核【多核】多核心（multicore）是指在一枚处理器（processor）中集成两个或多个完整的计算引擎(核心) 。
基本介绍中文名：多核
外文名：multicore
属于：处理器
概述多核心（multicore chips）是指在一枚处理器（chip）中集成两个或多个完整的计算引擎(核心) 。多核技术的开发源于工程师们认识到，仅仅提高单核晶片(one chip)的速度会产生过多热量且无法带来相应的性能改善，先前的处理器产品就是如此。他们认识到，在先前产品中以那种速率，处理器产生的热量很快会超过太阳表面。即便是没有热量问题，其性价比也令人难以接受，速度稍快的处理器价格要高很多。英特尔工程师们开发了多核晶片，使之满足“横向扩展”（而非“纵向扩充”）方法，从而提高性能。该架构实现了“分治法”战略。通过划分任务，执行绪套用能够充分利用多个执行核心，并可在特定的时间内执行更多任务。多核处理器是单枚晶片（也称为“硅核”），能够直接插入单一的处理器插槽中，但作业系统会利用所有相关的资源，将它的每个执行核心作为分立的逻辑处理器。通过在两个执行核心之间划分任务，多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。多核架构能够使软体更出色地运行，并创建一个促进未来的软体编写更趋完善的架构。儘管认真的软体厂商还在探索全新的软体并发处理模式，但是，随着向多核处理器的移植，已有软体无需被修改就可支持多核平台。作业系统专为充分利用多个处理器而设计，且无需修改就可运行。为了充分利用多核技术，套用开发人员需要在程式设计中融入更多思路，但设计流程与对称多处理(SMP) 系统的设计流程相同，并且单执行绪套用也继续运行。得益于执行绪技术的套用在多核处理器上运行时将显示出卓越的性能可扩充性。此类软体包括多媒体套用（内容创建、编辑，以及本地和数据流回放）、工程和其他技术计算套用以及诸如套用伺服器和资料库等中间层与后层伺服器套用。多核技术能够使伺服器并行处理任务，此前，这可能需要使用多个处理器，多核系统更易于扩充，并且能够在更纤巧的外形中融入更强大的处理性能，这种外形所用的功耗更低、计算功耗产生的热量更少。多核技术是处理器发展的必然。发展为什幺不能用单核的设计达到用户对处理器性能不断提高的要求呢？答案是功耗问题限制了单核处理器不断提高性能的发展途径。作为计算机核心的处理器就是将输入的数位化的数据和信息，进行加工和处理，然后将结果输出。假定计算机的其他子系统不存在瓶颈的话，那幺影响计算机性能高低的核心部件就是处理器。反映在指令上就是处理器执行指令的效率。处理器性能 = 主频 x IPC从上面的公式可以看出，衡量处理器性能的主要指标是每个时钟周期内可以执行的指令数(IPC: Instruction Per Clock)和处理器的主频。其实频率就是每秒钟做周期性变化的次数，1秒钟只有1次时钟周期的改变叫1Hz(赫兹) 。主频为1GHz 就是1秒钟有10亿个时钟周期。因此，提高处理器性能就是两个途径：提高主频和提高每个时钟周期内执行的指令数(IPC) 。处理器微架构的变化可以改变IPC，效率更高的微架构可以提高IPC从而提高处理器的性能。但是，对于同一代的架构，改良架构来提高IPC的幅度是非常有限的，所以在单核处理器时代通过提高处理器的主频来提高性能就成了唯一的手段。不幸的是，给处理器提高主频不是没有止境的，从下面的推导中可以看出，处理器的功耗和处理器内部的电流、电压的平方和主频成正比，而主频和电压成正比。因为： “处理器功耗正比于电容 x 电压 x 电压 x 主频”，“主频正比于电压”所以：“处理器功耗正比于主频的三次方”如果通过提高主频来提高处理器的性能，就会使处理器的功耗以指数(三次方)而非线性(一次方)的速度急剧上升，很快就会触及所谓的“频率的墙”(frequency wall) 。过快的能耗上升，使得业界的多数厂商寻找另外一个提高处理器性能的因子，提高IPC 。提高IPC可以通过提高指令执行的并行度来实现，而提高并行度有两种途径：一是提高处理器微架构的并行度；二是採用多核架构。