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最近透露的Intel发展蓝图表明,代号为“Jonah”的下一代Pentium M架构将作为Intel未来双核心处理器的基础,包括移动、桌面PC和服务器等全部产品线都将转移到双核心处理器上来,而正在执行的Tejas、 Jayhawk和Tulsa开发计划全部中断,这意味着Intel开始真正意义上的架构大转折。
单芯片双核心处理器的架构
像我们在上面讲到的,Intel目前的Hyper-Threading超线程技术属于SMT同步多线程体系,通过采用模拟的方式让单个硬件核心执行多个任务,并非多个核心执行多个任务。虽然超线程可以提高硬件资源的使用率,而且多数情况下可以让效能有一定的提高。但是当系统本身高负载时开启这项功能,却可以造成性能的下降。
而Intel公布的Jonah则属于单芯片多处理器CMP架构,在一枚芯片中集成两个处理器,可以同时独立运行两个截然不同的任务,系统所拥有的运算能力也提高了一倍,很明显双核心将带来大幅度的性能提升。 当然,CMP架构与SMT架构并不冲突,完全可以让 Jonah的硬件内核也支持Hyper-Threading技术,这样从软件看来系统就拥有4枚逻辑处理器。
IBM 的Power 5和SUN的 UltraSPARC Ⅳ都采用CMP结合SMT的技术,不过Intel目前并没有考虑在移动处理器中引入SMT设计,而是打算在未来的桌面处理器中实现。换言之,Jonah只是纯粹的双核心产品,不具备超线程技术。
独占式二级缓存结构
双核心处理器中二级缓存的设计也是一个关键技术,目前有两种方案可供选择:一种是采用共享式结构,IBM的Power 4/5就是这种结构;另一种是独占式结构,SUN的UltraSPARC Ⅳ便采用这种设计。独占式结构与共享式结构都各具特色。如果双核心处理器始终都在执行多任务,独占式缓存可以获得更好的效能,因为两个核心可以随时获取缓存资源。
但如果是在单任务状态下(或者软件未对多核心优化),独占式结构反而会让双处理核心可使用的缓存资源变少,因而,在这种情况下共享缓存的优热就体现出来,一个活动中的核心可以占有两个二级缓存资源,效能会更理想。总体说来,共享式与独占式设计各有所长,谈不上孰优孰劣。
在Jonah的设计中,Intel将会与AMD一样,采用独占式二级缓存结构。实际上这也是由现有的Dothan核心的结构所决定的,由于并没有考虑多核心需要,Dothan的缓存控制单元都为独占结构,如果要改为多核心共享二级缓存的话,就势必要对内核大动手术。从Intel的经验来看,它不会冒这么高的技术风险,盲目地改变现成的缓存结构。
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