多核处理器推动性能极限

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新型微处理器以更低的功耗和时钟速度提供前所未有的性能，并具有更高的功率效率水平。“多核处理器”，顾名思义，就是在不增加半导体封装尺寸、功耗或成本的情况下，为处理器提供多个执行核心。

由于特定的处理器核心可以专用于给定的系统任务，因此执行真正的多任务的能力成为现实。这使得新技术适合于高需求和实时计算。越来越多的应用程序，特别是空间受限的嵌入式系统，正准备利用多核的优势。迄今为止，英特尔公司(Intel Corp.)已经推出了基于英特尔创新技术的双核和四核处理器

令人眼花缭乱的进步标志着微处理器和半导体技术的进步。在设备尺寸不断缩小的同时，计算速度和处理能力的持续增长却遵循着摩尔定律的道路，比大多数人预测的要长得多。然而，即使是最新的传统微处理器在面对高需求应用时也会遇到性能和功耗限制。需要一些新的东西。

最近的突破是能够在处理器中放置多个独立的执行核心(或计算引擎)——在单个硅芯片上创建多核处理器。它为微处理器在更广泛的应用中提供了前所未有的新机会。多核处理器提供了许多好处——其中包括真正的多任务处理，不同的任务可以同时访问单独的处理器核心，从而提高性能。英特尔公司在嵌入式计算、通信和网络技术方面拥有35年的专业知识，在开发多核处理器(mcp)方面一直表现突出。

许多好处

改进的可靠性、性能和电源管理是它的一大优点。特别是对于工业和自动化应用，多核处理器提供了更高水平的可靠性。例如，当关闭一个关键的控制回路时，能够将特定的处理器核心专用于该任务意味着完成所需控制动作的信心更高。一个或多个可用于执行关键任务的额外核心实现了工业应用程序的另一个方面——实时控制。

具有适当操作系统的实时(RT)任务可以安全地在专用核心上运行，而非关键任务，例如操作员界面(HMI)，则在另一个核心上运行，在通用操作系统(如Microsoft* Windows*)下运行。因此，HMI功能的意外崩溃不会中断应用程序的RT部分。专用核心进一步确保其资源不会被其他非关键任务所稀释。

RT控制反应的一个衡量标准是时钟抖动或控制回路的理想闭合与实际闭合之间的时间差。它转化为机床或自动化系统的定位精度。英特尔

微体系结构

英特尔多核处理器采用了一种微架构，可以分配设备功能，并允许在子块级别进行更细粒度的功率控制。英特尔细分市场经理Babu Narasimhan解释说，降低平台功耗的方法包括控制时钟速度和选择低功耗sku。他说:“降低芯片控制电压，关闭内核中不使用的部分，可以节省电力。”例如，英特尔

其他技术也可以节省电力。Verplanke指出，mcp的智能电路允许“时钟门控”，或者在应用程序不使用时关闭逻辑或电路的特定部分。“我们还可以在降低功耗的同时增加设备功能方面做得比以前更多。”

一个重要的特点是英特尔speedstepydynamic电压控制是英特尔®处理器所独有的，”Verplanke说。

总的来说，英特尔内存控制器和I/O控制器，Verplanke补充说。“动态执行”和“智能缓存”图表说明了英特尔酷睿微架构的两个重要部分。

65 nm的过程

较低的核心电压和降低工作频率的可能性使更小的半导体芯片更节能。然而，模具的生产也更加复杂。英特尔已经掌握了65纳米(nm)工艺节点，该工艺节点用于生产其所有多核产品。英特尔在向65纳米技术过渡方面领先于竞争对手，从而使多核处理器体积更小、效率更高。在较小的工艺节点上，泄漏电流/功率占总功率或动态功率的比例更大。即使在空闲电路中也必须控制漏电流，以提高处理器的效率。Narasimhan指出:“65nm工艺的设计考虑了更低的泄漏电流。除了节省电力，关闭空闲电路也限制了泄漏电流的消耗。

另一种在芯片层面提高功率效率的创新技术被称为“应变硅”。在英特尔先进的65纳米工艺中，它迫使半导体材料中的硅原子分开，从而减少电子流动的限制，从而减少功耗和热量的产生。

产品视图，成本视图

目前的英特尔多核处理器基于英特尔酷睿微架构，采用65纳米技术制造，并提供64位计算。产品阵容包括:

• 双核英特尔

• 英特尔

• 英特尔四核

典型的产品平台还包括芯片组、内存和内存控制器、通信总线、接口端口等，其组件取决于嵌入式、桌面、工作站或服务器类型的应用程序。处理器和芯片组提供5到7年的生命周期支持，以确保客户的设计稳定性并保护投资。

四核处理器最初是作为服务器微处理器推出的。2007年4月，英特尔在硅谷(加州圣何塞)嵌入式系统会议上宣布了一款新的嵌入式四核处理器。

从更积极的方面来看，MCP技术的收购成本不是问题。由于制造效率和不断发展的工艺改进，英特尔多核处理器目前几乎不需要额外的成本。“英特尔的附加值。

软件帮助迁移

毫不奇怪，需要兼容的软件代码来实现多核处理器的好处。许多基于早期微处理器使用的遗留软件的应用程序通常是单线程的，无法利用多核提供的优势。用户可能不会仅仅通过改变硬件就看到性能的提高。然而，英特尔提供了一些软件工具来简化客户向多核处理器的迁移路径。

许多开发人员希望最大化应用程序性能。玩猜谜游戏。

其他可用的迁移工具包括英特尔和英特尔。Checker发现软件代码中的并行性，而Profiler分析并优化多核处理器最佳操作所需的结果线程代码的性能。

英特尔的嵌入式部门专注于几个目标细分市场，向客户展示如何利用多核。几个开源应用程序被用来演示软件迁移到Multi-Core的方法。在安全部分，一个名为Snort的开源入侵检测系统被移植到一个多核环境中，我们使用流水线概念演示了显著的性能提升。这避免了重写算法的需要，并提供了将此应用程序迁移到多核的更简单方法。一个类似的方法被用于将一个名为Amide的开源图像渲染应用程序迁移到Multi-Core。在本例中，数据(工作集)巧妙地分布在四个线程上，每个线程分配给一个CPU核心。每个线程处理四分之一的数据，从而提高了系统的整体性能。

为更广泛的应用做好准备

多核处理器最初的目标市场细分是服务器、数据处理、图像/语音处理、无线通信和高端医疗成像应用。在控制和自动化领域的广泛应用由于几个因素已经延迟，其中大部分不再适用。早期的双核处理器体积更大，耗电更大，运行温度更高，这并不能很好地满足工业用户所面临的散热和空间限制。此外，行业采用新技术的谨慎性质和有限的用户意识减缓了市场渗透。

英特尔现在提供功耗低至10w的双核处理器;用于服务器的mcp具有更宽的功率范围。超低功耗产品，功耗仅为4-5 W，可用于移动和定制应用。英特尔认为未来将有更多的主流工艺应用，如HMI(人机界面)、数据密集型CAD和机器视觉系统，特别是在CNC生产机器中。工业控制器的日益复杂化可能会加速对mcp的需求。英特尔的Narasimhan补充说:“工业控制器和相关传感器以及现场自动控制的更密集的处理要求是新的市场驱动力。”

虽然新一代微处理器是本次发布会的焦点，但英特尔还有更多的产品可以提供。它为客户提供基于可靠规划和长期产品连续体的模块化，可扩展的计算解决方案。

多核处理器可能永远不会达到独占的细分市场份额。单核处理器在许多低端计算系统中仍有很大的发展空间。然而，即将到来的多核处理器的统治地位是显而易见的。2006年，英特尔向主流市场的mcp出货量超过了其单核同类产品。

随着用户对多核处理器技术所能提供的功能的认识的提高，在工业自动化和控制以及其他应用领域的前景是广阔的。

每个核心	核心1	酷睿2
高效的14级管道	指令提取和预解码	指令提取和预解码
更深层次的缓冲区	指令队列	指令队列
4宽频解码执行	解码	解码
4宽微操作执行	重命名/ Alloc	重命名/ Alloc
微观与宏观融合	退休小组(重新排序缓冲区）	退休小组(重新排序缓冲区）
增强的运算器	执行	执行

性能测试和评级是使用特定的计算机系统和/或组件进行测量的，反映了通过这些测试测量的英特尔产品的大致性能。系统硬件或软件设计或配置的任何差异都可能影响实际性能。买家应参考其他信息来源，以评估他们正在考虑购买的系统或组件的性能。有关性能测试和英特尔产品性能的详细信息，请访问英特尔性能基准限制

本文档中提供的信息与英特尔产品的销售和/或使用相关，包括与特定用途、适销性或任何专利、版权或其他知识产权侵权相关的责任或保证。

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版权

NI使嵌入式控制器性能提高100%

美国国家仪器公司(NI)是虚拟仪器领域的技术先驱和领导者，该公司希望通过微处理器创新来利用其控制器产品的最高性能。它与英特尔最新的可用芯片设备保持同步，并且已经应用多核处理器(mcp)大约一年了。

“我们在许多行业中使用双核智能控制。”

Stock将mcp的好处总结为更高的性能，更高的应用程序可靠性,更有效的CPU使用。性能的提高来自于额外的核心，它在不提高时钟速率的情况下提供了更高的处理效率。更高的速度在标准处理器中产生不可接受的功耗/热量。“对于多线程应用，我们已经看到使用英特尔的PXI嵌入式控制器的性能提高了100%

系统可靠性特别影响需要同时执行两个计算任务的应用程序。Stock继续说道:“双核确保了关键(实时)任务不会及时饿死，也不会在评估处理器核心时受阻。”第二核心还可以帮助处理器在具有大量I/O点和大量通信通道的应用程序中更有效地处理数据流。

“软件是充分利用多核处理器性能的最大障碍，”Stock补充道。“供应商正争先恐后地开发多线程软件和应用程序，以帮助用户编写程序，充分利用微处理器的优势。”Stock同意需要一个开发环境，使用户能够简单地创建并行代码，然后智能地将代码放入多线程中，以便在多个核心上同时执行。

美国国家仪器公司的旗舰产品LabVIEW*图形编程环境就是为了实现这一目标。LabVIEW提供了固有的多线程代码、并行数据流和可视化功能，以补充多核处理器的并行任务操作。英特尔

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