记住18条没人敢和你忽悠CPU( 五 )


超标量是通过内置多条流水线来同时执行多个处理器,其实质是以空间换取时间 。而超流水线是通过细化流水、提高主频,使得在一个机器周期内完成一个甚至多个操作,其实质是以时间换取空间 。例如Pentium 4的流水线就长达20级 。将流水线设计的步(级)越长,其完成一条指令的速度越快,因此才能适应工作主频更高的CPU 。但是流水线过长也带来了一定副作用,很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象,Intel的奔腾4就出现了这种情况,虽然它的主频可以高达1.4G以上,但其运算性能却远远比不上AMD 1.2G的速龙甚至奔腾III 。
12.封装形式
CPU封装是采用特定的材料将CPU芯片或CPU模块固化在其中以防损坏的保护措施,一般必须在封装后CPU才能交付用户使用 。CPU的封装方式取决于CPU安装形式和器件集成设计,从大的分类来看通常采用Socket插座进行安装的CPU使用PGA(栅格阵列)方式封装,而采用Slot x槽安装的CPU则全部采用SEC(单边接插盒)的形式封装 。现在还有PLGA(Plastic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封装技术 。由于市场竞争日益激烈,目前CPU封装技术的发展方向以节约成本为主 。
13、多线程
同时多线程Simultaneous multithreading,简称SMT 。SMT可通过复制处理器上的结构状态,让同一个处理器上的多个线程同步执行并共享处理器的执行资源,可最大限度地实现宽发射、乱序的超标量处理,提高处理器运算部件的利用率,缓和由于数据相关或Cache未命中带来的访问内存延时 。当没有多个线程可用时,SMT处理器几乎和传统的宽发射超标量处理器一样 。SMT最具吸引力的是只需小规模改变处理器核心的设计,几乎不用增加额外的成本就可以显著地提升效能 。多线程技术则可以为高速的运算核心准备更多的待处理数据,减少运算核心的闲置时间 。这对于桌面低端系统来说无疑十分具有吸引力 。Intel从3.06GHz Pentium 4开始,所有处理器都将支持SMT技术 。
14、多核心
多核心,也指单芯片多处理器(Chip multiprocessors,简称CMP) 。CMP是由美国斯坦福大学提出的,其思想是将大规模并行处理器中的SMP(对称多处理器)集成到同一芯片内,各个处理器并行执行不同的进程 。与CMP比较, SMT处理器结构的灵活性比较突出 。但是,当半导体工艺进入0.18微米以后,线延时已经超过了门延迟,要求微处理器的设计通过划分许多规模更小、局部性更好的基本单元结构来进行 。相比之下,由于CMP结构已经被划分成多个处理器核来设计,每个核都比较简单,有利于优化设计,因此更有发展前途 。目前,IBM 的Power 4芯片和Sun的 MAJC5200芯片都采用了CMP结构 。多核处理器可以在处理器内部共享缓存,提高缓存利用率,同时简化多处理器系统设计的复杂度 。
2005年下半年,Intel和AMD的新型处理器也将融入CMP结构 。新安腾处理器开发代码为Montecito,采用双核心设计,拥有最少18MB片内缓存,采取90nm工艺制造,它的设计绝对称得上是对当今芯片业的挑战 。它的每个单独的核心都拥有独立的L1,L2和L3 cache,包含大约10亿支晶体管 。上一页下一页
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15、SMP
SMP(Symmetric Multi-Processing),对称多处理结构的简称,是指在一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU),各CPU之间共享内存子系统以及总线结构 。在这种技术的支持下,一个服务器系统可以同时运行多个处理器,并共享内存和其他的主机资源 。像双至强,也就是我们所说的二路,这是在对称处理器系统中最常见的一种(至强MP可以支持到四路,AMD Opteron可以支持1-8路) 。也有少数是16路的 。但是一般来讲,SMP结构的机器可扩展性较差,很难做到100个以上多处理器,常规的一般是8个到16个,不过这对于多数的用户来说已经够用了 。在高性能服务器和工作站级主板架构中最为常见,像UNIX服务器可支持最多256个CPU的系统 。

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