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处理器发展的新里程碑——双内核运算
2005-08-12 16:01:00  作者:april 编辑:april   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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[Intel 4GHz 处理器取消发布]

全球最大一家公司的首席执行官跪在地上,请求原谅的场景并不多见,这是2004年10月份在美国佛罗里达举行的产业会议上,发生在英特尔公司首席执行官贝瑞特身上的一幕。原因是为其Pentium 4新一代4GHz芯片取消上市而道歉。

在1965年Intel公司的总裁高登.摩尔提出了摩尔定律:“半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年翻一番。”(到了1975年才修正为:“芯片上集成的晶体管数量将每两年翻一番。”)这个定律在当时被人认为是天方夜谭,但Intel公司却是追随着这个定律运转了40年。随着人们对处理器性能要求的不断提高,处理器的主频也在不断的提升,但4GHz处理器的取消发布也就意味Intel的X86处理器的技术走到了尽头。


处理器发展的新里程碑——双内核运算

处理器发展的新里程碑——双内核运算

作者:驱动之家评测室 编辑:驱动之家评测室 2005-7-6 18:12:00

-=忘得一干二净,只有她还记得=-

内容导航: 请选择[Intel 4GHz 处理器取消发布][是什么阻挡了巨人的脚步?][什么是双核?][Intel桌面级双核心处理器Pentium D 820][新一代Dual Core 平台——945P][基于945P的ECS PF5 Extreme][双PCI-E X16插槽!!][测试平台及环境说明][单核心 vs 双核心 - Super PI][单核心 vs 双核心 – PCMark 04][单核心 vs 双核心 –SiSoft Sandra 2005][单核心 vs 双核心 – 游戏性能测试][单核心 vs 双核心 – 多任务应用测试][你的处理器是多少颗核心?]

[是什么阻挡了巨人的脚步?]

目前处理器工作频率难以再往上提升的主因是核心温度过高,根据美国电气和电子工程师学会的一份资料显示,导致核心温度过高的原因是:随着处理器主频的提高,芯片需要增加大量的电能供给,但所增加电能的大部分却通过泄漏电流消耗掉了。而所谓泄漏电流,是指晶体管不管在导通还是截止(开关)的情况下,均有电流流动。发热的主因是由于截止的时候也有电流流动,因此就会造成电量的浪费和额外的热量。张力硅等技术就是为了有效的控制泄漏电流而设计出来的,但在实际应用中效果远没有人们期望的那样好。

使用90nm制程工艺制造的Prescott核心Pentium 4耗电量剧增的原因主要是泄漏电流引起的,因为采用了90nm工艺生产,所以CPU的晶体管电极间隔(制造工艺规格)也只有90nm。而此间隔越短,电流越容易导通,从而引起泄漏电流。当处理器频率提升后,问题也就愈加严重。因为工作频率就是晶体管的开关切换速度,频率的提高就代表着晶体管开关速度加快,泄漏电流也就越容易产生。

制程的进步令漏电情况更见严重,如果漏电情况得不到有效的改善的话,那么制程越先进的处理器工作溫度就越高,Prescott核心的Pentium 4就是一个很好的例子。Intel原本的推出4GHz处理器计划也要因此而取消。接着就发生了我们题头的那一幕。

既然在能有效控制泄漏电流之前再提升处理器的主频的路子走不通,那么就要开始寻求频率以外提升性能的方法,例如增加流水线的级数、提升Cache的容量和命中率、加强处理器的指令集如MMX、SSE、SSE2、SSE3、3D!Now等以优化执行效率等。当各种方法用尽后,单核心处理器也就自然而然的往双核心/多核心方向发展。

[什么是双核?]

Dual/Multi Core技术是指把两颗或两颗以上处理器的核心直接做到同一颗处理器上,以多颗处理器核心协同运算来提高执行效率。与服务器领域普遍应用的多处理器级联技术相比,Dual/Multi Core技术的好处是可以令通信电路变短,达到更低的延迟值,降低整体的生产成本。

Intel的Hyper-Threading技术可以在Windows中被识别为两颗处理器,因此不少人被误导 ,认为Hyper-Threading和Dual Core一样能同时执行并发的两个线程。Hyper-Threading其实就是一颗核心以模拟的方式扮作两颗处理器,以增加运算速度,但并不代表着它能像真正的两颗物理处理器那样,因为Dual/Multi Core的每一颗处理器都有独立的资源,但HT技术中模拟的每一颗处理都是共用同一颗物理处理器的资源,当两个模拟出来的处理器需要物理处理器的相同的资源时,其中一个模拟的处理器就要暂停并让出资源。说到底HT技术只是为了更好的利用处理器闲置资源而开发出来的技术,与Dual/Multi Core技术的双物理核心还是有本质的区别。

[Intel桌面级双核心处理器Pentium D 820]


处理器发展的新里程碑——双内核运算

处理器发展的新里程碑——双内核运算

Intel Pentium D处理器820型号(05A规格)的实际工作频率为2.80 GHz,内含2 MB (2×1MB)二级缓存,其实就是把两颗Pentium 4 Prescott核心放在一起,采用LGA 775接口,兼容于Intel 955X、945P、945G高速芯片组。支持Intel 64位扩展技术(EM64T),以及EDB (病毒防护技术)。运行于800 MHz FSB而非1066MHz,相信要到65nm的Presler才会达到1066MHz FSB。值得注意的是, Pentium D 820型号并不支持Intel SpeedStep技术,散热设计功率(thermal design power,TDP)在95 W至130 W之间,并未因采用双核心设计而大幅提升。

Intel首批将会推出Pentium D &Pentium XE 820、830及840,频率分别为2.8GHz、3.0GHz及3.2GHz,Pentium D与Pentium Extreme Edition 840最大的区别在于它不支持HT技术,因此只能同时执行两个并发线程。


处理器发展的新里程碑——双内核运算

处理器发展的新里程碑——双内核运算

最新的CPU-Z1.28.6版已经可以识别出这颗Pentium D 820,核心代号为SmithField,采用90纳米制程制造,支持SSE3,X86-64指令集,每颗核心拥有1MB的L2 Cache,支持800MHz的FSB,在Processor Selection中我们可以看到显示的双核心。

Dual Core的处理器只有新一代Intel芯片组才可以支持,包括服务器级别的i955X、桌面级别的i945P及i945G ,其中只有i955X芯片才可以同时支持Pentium XE及Pentium D,而i945系列只能支持Pentium D。如果把Pentium XE安装在i945上,其Hyper-Threading功能将被屏蔽。

[新一代Dual Core 平台——945P]


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和955X相比,945系列不支持ECC内存校验,最大内存容量也由955X的8GB减小到了4GB。但945芯片组在配置上比较灵活,支持533/800/1066MHz的FSB,因此它可以配合低端的Celeron D。不过945不再支持DDR内存,只能使用DDR2 533/667。945G内置的图形核心将采用GMA950。

南桥方面945将会搭配新一代的ICH7系列南桥,其内建6条PCI-E通道,只支持一个IDE,原有的4个SATA接口升级至SATAⅡ接口。ICH7R的RAID支持能力进一步加强,除了原来的Matrix RAID、RAID 0、RAID1及RAID 0+1外,还进一步支持RAID 5,USB 2.0的数目及音频方面则没有更改,还是8个USB 2.0接口及High-Definition Audio音效输出。

[基于945P的ECS PF5 Extreme]


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这款精英PF5 Extreme采用精英主板惯用的紫色的PCB。由于是大板设计,整块板子的走线比较宽松,做工和用料都比较扎实。


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代号为945P的北桥芯片,虽然Intel规格只支持800/1066MHz的FSB,但精英公司宣称他们的这款PF5 Extreme能支持到1.2GHz的FSB,在主板上我们也可以看到FSB 1.2GHz的字样,而且BIOS里的超频设置也进一步加强,明显精英想争取超频玩家的市场。


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CPU供电部分采用了四相电源供电,保证系统的稳定运行。


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支持最高4GB的DDR2 533/667MHz规格的内存,扩展性能足以满足绝大多数玩家需求。


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ICH7支持SATAⅡ 3Gb/s接口及NCQ磁盘技术,橙色的四个SATA接口便是由ICH7南桥所提供,而旁边红色的那两个SATA接口则由板载Silicon Image芯片提供。


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这颗Realtek 的RTL8100C网络控制芯片,为这款主板提供了10/100M网络接入功能。


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另外,PF5 Extreme还采用外接VIA VT6207芯片,来实现对IEEE1394接口的支持。目前DV(数码摄像机)设备仍多采用IEEE1394接口与计算机进行数据交流,而其大有普及之势,所以应用范围应该相当广泛。


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PF5 Extreme还提供了3个PCI,1个PCI-E X1接口,从这个角度我们可以看到,这款产品各连接设备间的布局很紧凑合理。


处理器发展的新里程碑——双内核运算

后面板上最左面的是PS/2的鼠标、键盘接口, USB 2.0接口仍是两个一组,每一组顶上还有一个RJ45网络接口,在最右边的就是由Realtek ALC880芯片提供的8声道的音频输入输出接口。

[双PCI-E X16插槽!!]


处理器发展的新里程碑——双内核运算

处理器发展的新里程碑——双内核运算

在这款PF5 Extreme上,我们惊奇的发现竟有两条PCI-E X16的显卡插槽,Intel的芯片向来不会带给我们什么惊喜,但在这款产品上出现双显卡接口不禁令我们联想到945P也支持SLi或者CrossFire?据精英那边的技术人员介绍,这款主板已经具备了运行双显卡的硬件条件,关键是要等Intel放出相关的驱动程序才能进行双显卡协同运作。


处理器发展的新里程碑——双内核运算

因考虑到双显卡协同运作时可能会发生PCI-E接口供电不足的情况,这款产品预先在橙色的PCI-E X16接口旁安置了一个大4Pin的供电接口,满足以后的可能发生的需求。

[单核心 vs 双核心 - Super PI]


处理器发展的新里程碑——双内核运算

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因为在频率上单核心的Pentium4 540要比Pentium D 820高出400MHz,所以在Super PI 1M与4M得分都比双核心的Pentium D 820要高出不少。

[单核心 vs 双核心 – PCMark 04]


处理器发展的新里程碑——双内核运算

PCMark 04内部整合了CPU,Memory,Graphics,磁盘等各项子系统的测试,综合考量测试平台性能,从我们的图表中可以看出,双核心的处理器在PCMark 04 CPU子系统的测试中大幅领先于单核心的Pentium 4 540。充分显示了双核心在处理多线程方面的优势。

[单核心 vs 双核心 –SiSoft Sandra 2005]


处理器发展的新里程碑——双内核运算

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处理器发展的新里程碑——双内核运算

在SiSoft Sandra 2005的测试中我们惊喜的发现,在主频低400MHz的情况下,双核心Pentium D 820 仍领先单核心的Pentium 4 540,在前两项测试中最高有72%的领先幅度,预计超频后有望实现2倍于Pentium 4 540的性能,而内存测试如我们所料,没有出现明显的分数差异。

[单核心 vs 双核心 – 游戏性能测试]


处理器发展的新里程碑——双内核运算

处理器发展的新里程碑——双内核运算

处理器发展的新里程碑——双内核运算

在3DMark 03/05的游戏测试中,我们发现双核心与单核心的区别不大,但CPU测试部分表明:双核心处理器在游戏中比起单核心处理器有着更优秀的表现.

[单核心 vs 双核心 – 多任务应用测试]


处理器发展的新里程碑——双内核运算

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从整个测试来看,单双核处理器在多任务的情况下性能都有所降低,但双核处理器的降幅远没单核处理器那么明显,以Pentium 4 540为例,其8M长度的Super PI成绩从原来的392s下降到417s。从单双核心处理器在多任务下运行效率来看,Pentium D 320在405s的时候同时完成了两个Super PI程序,而Pentium 4 540直到417s时才运行完第二个程序,在效率方面双核处理器占有比较明显的优势。

[你的处理器是多少颗核心?]

从整个测试来看,我们把双Prescott核心的Pentium D 820来对比Pentium 4 540,虽然性能並不是一倍的提升,但在大多数测试程序中,其执行效率还是表现的非常优秀,证明Dual Core是除了频率外最有效率的性能提升方案。但在我们单任务的Super PI测试中Pentium D 820表现的不如人意,除了主频低之外Super PI不支持多线程也是一个很重要的原因。

虽然Dual Core并不会为每一种类型的软件带来大幅度的性能提升,不过在日常使用中很多人都会同时打开多个软件,例如我们在打开IE上网冲浪的时候会同时运行Media Player听歌,甚至还会做一些图形处理,从我们的多任务应用测试部分中可以知道,Dual Core是可以使这些日常的多线程应用更加流畅,符合用户的需求。

在频率的再提升出现屏障的情况下,Dual Core技术无疑是目前提升处理器性能的唯一出路,从Intel的设计蓝图来看,以后处理器将由现在的集成双核心向集成多核心发展,到时候我们桌面级的处理器也能轻松应付诸如MYSQL等服务器软件。

双核的时代已经正式来临,它将彻底解决处理器性能停滞不前的问题。现在一提及处理器就会马上有人问你处理器的频率是多少。可能几年以后他就会改为问你的处理器是拥有多少颗核心的了。

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