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标题: Intel、AMD双核心处理器术解 [打印本页]

作者: 久木 时间: 2005-10-27 19:07 标题: Intel、AMD双核心处理器术解

[这个贴子最后由久木在 2005/10/27 07:11pm 第 2 次编辑]

目前Intel推出的双核心处理器有Pentium D和Pentium Extreme Edition，同时推出945/955芯片组来支持新推出的双核心处理器，采用90nm工艺生产的这两款新推出的双核心处理器使用是没有针脚的LGA 775接口，但处理器底部的贴片电容数目有所增加，排列方式也有所不同。

桌面平台的核心代号Smithfield的处理器，正式命名为Pentium D处理器，除了摆脱阿拉伯数字改用英文字母来表示这次双核心处理器的世代交替外，D的字母也更容易让人联想起Dual-Core双核心的涵义。

揭开外壳后的双核心Pentium D处理器

双核心构架内部示意图

Intel的双核心构架更像是一个双CPU平台，Pentium D处理器继续沿用Prescott架构及90nm生产技术生产。Pentium D内核实际上由于两个独立的2独立的Prescott核心组成，每个核心拥有独立的1MB L2缓存及执行单元，两个核心加起来一共拥有2MB，但由于处理器中的两个核心都拥有独立的缓存，因此必须保正每个二级缓存当中的信息完全一致，否则就会出现运算错误。

MCH协调两颗核心之间的相互调用

为了解决这一问题，Intel将两个核心之间的协调工作交给了外部的MCH（北桥）芯片，虽然缓存之间的数据传输与存储并不巨大，但由于需要通过外部的MCH芯片进行协调处理，毫无疑问的会对整个的处理速度带来一定的延迟，从而影响到处理器整体性能的发挥。
由于采用Prescott内核，因此Pentium D也支持EM64T技术、XD bit安全技术。值得一提的是，Pentium D处理器将不支持Hyper-Threading技术。原因很明显：在多个物理处理器及多个逻辑处理器之间正确分配数据流、平衡运算任务并非易事。比如，如果应用程序需要两个运算线程，很明显每个线程对应一个物理内核，但如果有3个运算线程呢？因此为了减少双核心Pentium D架构复杂性，英特尔决定在针对主流市场的Pentium D中取消对Hyper-Threading技术的支持。
同出自Intel之手，而且Pentium D和Pentium Extreme Edition两款双核心处理器名字上的差别也预示着这两款处理器在规格上也不尽相同。其中它们之间最大的不同就是对于超线程（Hyper-Threading）技术的支持。Pentium D不能支持超线程技术，而Pentium Extreme Edition则没有这方面的限制。在打开超线程技术的情况下，双核心Pentium Extreme Edition处理器能够模拟出另外两个逻辑处理器，可以被系统认成四核心系统。

作者: 久木 时间: 2005-10-27 19:21 标题: Intel、AMD双核心处理器术解

前言及规格

Intel在4月18日发布了PC史上的首个双核心平台，包括了Pentium Extreme Edition 840处理器以及955X芯片组，在时间上似乎领先于AMD了。不过在工作站/服务器方面却是AMD占了先机——双核心的Opteron x65/x70/x75系列处理器已经正式推出了。Intel对于推动双核心平台的普及十分积极，即将于5月26日正式推出的主流双核心平台产品——Pentium D系列处理器以及945系列芯片组就是其真正针对主流市场的“武器”。面对Intel强劲的双核心平台攻势，AMD自然也不能示弱，于是其面向桌面平台的Athlon 64 X2双核心处理器就此出炉了——虽然其正式的发布日期也将是5月底，不过这并不妨碍我们对它进行一个比较详细的介绍。

目前AMD计划推出的双核心桌面处理器有四种型号，具体特性如下表所示：
名称 AMD Athlon 64 X2
型号 4800+ 4600+ 4400+ 4200+
ADA4800DAA6CD ADA4600DAA5BV ADA4400DAA6CD ADA4200DAA5BV
核心代号 Toledo Manchester Toledo Manchester
时钟频率 2400MHz 2200MHz
HyperTransport 频率 1GHz
核心电压 1.35-1.40V
TDP 110W
L1 cache 128KB（64KB+64KB）*2
L2 cache 1MB*2 512KB*2 1MB*2 512KB*2
制造工艺 90nm SOI
针脚规格 Socket 939
实际上Toledo核心就相当于是两个San Diego核心的Athlon 64处理器的集成，至于Manchester自然就相当于两个Venice核心了——这也就是说，双核心的Athlon 64 X2处理器均将支持SSE3指令集。另外我们不难发现的是，AMD的桌面双核心处理器的频率与其单核心产品基本上处于同一水平上——这一点与Intel非常不一样（Intel目前频率最高的桌面单核心处理器达到了3.8GHz，而其最高频率的双核心处理器只不过3.2GHz）。当然这并不难理解，因为Athlon 64处理器，特别是采用了90nm SOI工艺的Athlon 64处理器的发热量要比Intel的高频率的Prescott核心处理器要低不少，所以自然可以采用比较高的工作频率了（当然从绝对频率的角度来看，Athlon 64 X2也还是低于Pentium D的）。
Athlon 64 X2架构简介

由于Intel受发热量限制目前的双核心处理器最高只有3.2GHz，因此在性能上肯定要比AMD的 Athlon 64 X2要低一些——不过Pentium D不如Athlon64 X2的地方并不仅仅只有这方面而已。在处理器的架构上AMD也有其独到之处，下图所示就是AMD的双核心处理器的架构示意图。

我们可以看到，两个核心所采用的L2缓存也是分别独享的，也就是两个L2缓存中保存的数据是一致的。实际的可利用容量和一个核心的L2缓存容量是相同的——这一点和Intel一样。与Intel有所不同的是，AMD方案的两个核心之间的通信是通过处理器内部的Crossbar实现的。相比之下Intel的Pentium D处理器的核心之间的通信则是需要通过芯片组的MCH来进行——这显然比AMD的方案要带来更多的延迟时间。不过AMD的架构也并非十全十美，双核心处理器仍然只支持双通道DDR400内存无疑是一个有些令人遗憾的地方——两个处理器核心自然需要更大的内存带宽。
当然AMD沿用以前的内存控制器也是有很大的好处的，那就是双核心的Athlon 64 X2处理器可以在目前几乎所有的Socket 939主板上使用（当然BIOS更新是必要的）。这方面AMD有着Intel无可比拟的优势——因为以前的915/925主板并不能支持Intel的双核心处理器。

上图就是Athlon 64 X2处理器的核心的图片——基本上也就是两个相同的Athlon 64核心。
价格、定位及结语

虽然Athlon 64 X2相对于Pentium D而言拥有着架构上的优势，但是至少在短时间内Athlon 64 X2不可能成为市场的主流产品，主要原因有两个：产能与价格。我们知道AMD在产能方面一直就不算充裕，而双核心处理器的更大的核心面积就意味着每片晶圆的产出数量要大大减少。因此在AMD产能问题没有完全得到解决的情况下，双核心处理器就不可能真的面向主流市场。
而AMD给出了其桌面处理器的定位也应印证了这一点。

我们从上图可以看到，双核心的Athlon 64 X2的定位是处于Athlon 64与Athlon 64 FX之间的。当然，也不能说Athlon 64 FX的定位就一定比Athlon 64 X2更高——只不过对于游戏发烧友们来说，运行频率更高的Athlon 64 FX在目前多数都不支持多线程处理的游戏软件中的表现会更好一些而已。
至于价格方面，Athlon 64 X2的价格确实有些令人吃不消，如下表所示：

与规格相同的单核心Athlon 64处理器相比，双核心的Athlon 64 X2的价格都快接近其两倍了——这一点在其最低端型号的Athlon 64 X2 4400+上体现得最明显。而与之形成鲜明对比的是，Intel的Pentium D 820/830/840（频率分别为2.8GHz、3.0GHz以及3.2Ghz）的售价分别仅为$241、$316以及$530——也就是说目前售价最高的Pentium D也比最便宜的Athlon 64 X2要便宜，在未来的近半年时间内这种状况恐怕都不会改变。
总的来说，Athlon 64 X2处理器相对于Intel的Pentium D有着很多的优势——特别是对于打算升级的AMD平台用户来说，如果使用的是Socket 939主板的话，只需要更换处理器就可以享受到双核心带来的好处了。而在性能上由于架构和频率（并非绝对频率）上的优势，Athlon 64 X2必将超越Pentium D，而Intel的Hyper-Threading技术在Pentium D身上也不复存在了——这进一步拉大了其与AMD之间的性能差距。尽管如此，由于售价过于昂贵以及AMD的产能问题，Athlon 64 X2恐怕在相当长的一段时间内都不会真正的面向大众市场——好事多磨用在这里是再恰当不过了。

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