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为什么是“双核”?

(2007-03-27 12:26:51)

“双核”就是将两个中央处理器整合在一个内核中,供一台计算机使用。实际上双核技术在8088也就是所谓186时代就有了,后来作为高速服务器的专利技术一直存在。支撑多CPU的是所谓的“并行”计算技术,包括“并行”结构和“并行”算法。最有名的并行机当属200312月联想宣布的“深腾6800 超级计算机。它就是由1060个主频为13Ghz的处理器构成的,其计算能力排名当时世界第14位。

简单地说并行计算就是多个处理器同时处理某一项任务。注意到有些任务是没有办法同时处理的,比如说那些有严格时序要求的,下一步计算必须以上一步结果为输入的任务。例如(1+2* 3,就得先算出加,再求乘积。但是大多数的任务都是可以并行计算的,如图像处理中对单个像素的处理,比如我们常说的多任务-一边在打印,一边在上网。

由于个人电脑的软件系统依旧是基于单数据流、单指令流的传统算法,目前双核的工作仅仅是体系结构上的并行计算,如一个处理器管理I/O,显示和打印等后台业务,另外一个专门负责计算。图像加速卡上也有一个中央处理器,不过它是专门用来处理图像的,这也是一种并行结构。

在个人机上使用双核主要是由于处理器的价格大幅度下降,以及个人机系统和应用软件规模越来越大。同时还有一个原因是处理器的集成度提升速度放缓,摩尔定律的周期越来越长,越来越接近其物理极限的缘故。

目前的集成电路可以支持65纳米线宽,据说到2022年,硅集成电路的线宽可能达到5个纳米。5纳米在目前技术前提下就是我们的物理极限了,因为作为目前最先进的光刻技术,其使用的最短波长光为真空紫外线,其波长为10纳米,理论上能加工其波长一半精度的硅晶体。要知道一个硅原子的直径是0.234纳米,五纳米也就是大概21个硅原子排在一起。

集成电路的线宽下降、尺寸减小到一定限度时,会遇到有很多难以克服的问题,如发热、漏电、工艺的不可控等等。IntelAMD的双核处理器,设计功耗(TDP)130W 110W,这可能是目前硅晶工艺的极限负载了。当然新工艺和新材料可能会把5纳米这个极限延伸,但总有一天,硅微电子技术会走到尽头,

当单个处理器的能力提高速度不能满足应用的需要时,双核就成为明显提高个人电脑表现,获得用户青睐的杀手锏。当集成电路到了物理极限时,增加使用CPU的个数就是唯一能提高性能的办法,或许会很快就会出现四核,八核的个人电脑。

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