為什麼微處理器要從單核轉向多核?

2022-03-06 02:04:22 字數 991 閱讀 8050

最近開始在網上看一些經典的網際網路的文章、新聞之類。。。平時對這些關注不多,以後注意積累這方面的內容吧。

。總結如下:

假定計算機的其他子系統不存在瓶頸的話,那麼影響計算機效能高低的核心部件就是處理器。反映在指令上就是處理器執行指令的效率。

處理器效能 = 主頻 x ipc

因此,提高處理器效能就是兩個途徑:提高主頻和提高每個時鐘週期內執行的指令數(ipc)。處理器微架構的變化可以改變ipc,效率更高的微架構可以提高ipc從而提高處理器的效能。但是,對於同一代的架構,改良架構來提高ipc的幅度是非常有限的,所以在單核處理器時代通過提高處理器的主頻來提高效能就成了唯一的手段。

不幸的是,給處理器提高主頻不是沒有止境的,從下面的推導中可以看出,處理器的功耗和處理器內部的電流、電壓的平方和主頻成正比,而主頻和電壓成正比。

因為: 「處理器功耗 正比於 電流x 電壓 x 電壓 x 主頻」,「主頻 正比於 電壓」

所以:「處理器功耗 正比於 主頻的三次方

如果通過提高主頻來提高處理器的效能,就會使處理器的功耗以指數(三次方)而非線性(一次方)的速度急劇上公升,很快就會觸及所謂的「頻率的牆」(frequency wall)。

提高ipc有兩種途徑:一是提高處理器微架構的並行度;二是採用多核架構。

在採用同樣的微架構的情況下:

因為:「處理器功耗 正比於 電流x 電壓 x 電壓 x 主頻」,「ipc 正比於 電流」  

所以:「處理器功耗 正比於 ipc

由單核處理器增加到雙核處理器,如果主頻不變的話,ipc理論上可以提高一倍,功耗理論上也就最多提高一倍,因為功耗的增加是線性的。而實際情況是,雙核處理器效能達到單核處理器同等效能的時候,前者的主頻可以更低,因此功耗的下降也是指數方(三次方)下降的。

所以採用多核不但可以提高ipc,還可以控制功耗。

除了多核技術的運用,採用更先進的高能效微架構可以進一步提高ipc和降低功耗——即提高能效。

為什麼微處理器要從單核轉向多核

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