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處理器史話 | 這張漫畫告訴你,為什么雙核CPU能打敗四核CPU?

2016/10/28
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閱讀需 27 分鐘
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2010 年初始,Intel 發(fā)布了全新的 32nm 雙核 i5/i3 處理器,工藝的提升令雙核帶來了更強(qiáng)的性能,但雙核畢竟只是雙核,即便是擁有再強(qiáng)的單核執(zhí)行效率,在多線程應(yīng)用下也完全不是最廉價(jià)多核的對(duì)手,Intel 似乎也發(fā)現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象,同時(shí)祭出了封存已久的超線程技術(shù),讓雙核產(chǎn)品面對(duì)多線程應(yīng)用時(shí)同樣可以得心應(yīng)手。

那么,什么是超線程技術(shù)呢?


采用超線程即是可在同一時(shí)間里,應(yīng)用程序可以使用芯片的不同部分。雖然單線程芯片每秒鐘能夠處理成千上萬條指令,但是在任一時(shí)刻只能夠?qū)σ粭l指令進(jìn)行操作。而超線程技術(shù)可以使芯片同時(shí)進(jìn)行多線程處理,使芯片性能得到提升。

在這里,借用天極網(wǎng)上的一則漫畫——《鐵人三項(xiàng)之拔河:CPU 效率決定四核難敵雙核》,以喜聞樂見的形式,展開關(guān)于效率的問題討論。鐵人三項(xiàng)將上演雙核 CPU 和四核 CPU 的拔河大戰(zhàn),拔河的雙方分別是具有先進(jìn)架構(gòu)技術(shù)的雙核 CPU 以及具有更多核心的四核 CPU,誰能笑到最后我們拭目以待……

第一步:雙方選手登場(chǎng)。

第二步:開局,四核兄弟以微弱優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先。

第三步:雙核兄弟發(fā)力,四核兄弟雖然用了洪荒之力,但依然慘敗。

結(jié)局是:雙核兄弟輕松獲勝,四核兄弟雖然不服氣,但是無可奈何,暗自思索。


結(jié)論:CPU 其實(shí)不僅是要看頻率高低、核心數(shù)目多少、還有如架構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)等其他重要因素在里面。了解影響 CPU 效率的重要原因在那里……并不是核多就有優(yōu)勢(shì),相反很多時(shí)候核多的 CPU 效率反而不如核心少的那顆。

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漫畫看完了,結(jié)論有了,但到底為什么四核敗給了雙核呢?這個(gè)結(jié)論看起來很不科學(xué)。
在 CPU 的工作效率中,到底是“核”重要,還是“線程”重要呢?


實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn),下面以實(shí)際的產(chǎn)品 PK,來證明一點(diǎn):CPU 是如何玩轉(zhuǎn)效率的 (以下的數(shù)據(jù)和圖片,來自泡泡網(wǎng))。

PK 的雙方分別是 Intel 酷睿 i3/i5 雙核和 AMD 速龍 / 羿龍 II 三核,老對(duì)手無需多介紹,直接進(jìn)行了接下來的選題:比比多線程效率!目的是看看超線程技術(shù)是否達(dá)到了阻擊對(duì)手三核的能力,在原本強(qiáng)勁的單核能力下,多線程是否會(huì)有亮點(diǎn)?

AMD 三核挑戰(zhàn)酷睿 i3/i5,誰的效率更高?讓我們拭目以待。


測(cè)試平臺(tái)為 Win7 64bit,內(nèi)存方面為 4G 標(biāo)準(zhǔn)的主流雙通道 DDR3 1333 內(nèi)存,在硬盤方面使用了西部數(shù)據(jù)單碟 250G 硬盤進(jìn)行測(cè)試。


下面 PK 開始。


(1) PK 選項(xiàng)之 wPrime:邏輯多線程始終難敵真多核
本項(xiàng)目為理論運(yùn)算對(duì)比測(cè)試, wPrime 是一款通過算質(zhì)數(shù)來測(cè)試計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力等的軟件(特別是并行能力),但與 Super Pi 只能支持單線程不同的是,wPrime 最多可以支持八個(gè)線程,也就是說可以支持八核心處理器。軟件中不但加入了對(duì)多核的支持,而且算法更優(yōu),可以準(zhǔn)確的反應(yīng)出產(chǎn)品的運(yùn)算性能,測(cè)試多核處理器性能比 SuperPI 更準(zhǔn)確。


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從測(cè)試成績知道,純運(yùn)算下,虛擬的多核始終不如物理多核。


(2) PK 選項(xiàng)之 Fritz:超線程模擬四核逼平 AMD 三核
這是一款國際象棋測(cè)試軟件,但它并不是獨(dú)立存在的,而是《Fritz9》這款獲得國際認(rèn)可的國際象棋程序中的一個(gè)測(cè)試性能部分。由于國際象棋的運(yùn)算大致仍舊是依靠電腦 CPU 的高速處理能力,將每一個(gè)可能的走法以窮舉算法預(yù)測(cè),從中選擇勝算最大的最佳走法。所以用它來衡量對(duì)比不同的 PC 系統(tǒng)中 CPU 的多線程運(yùn)算能力也是有參考價(jià)值的。

Fritz 測(cè)試的是 CPU 的 AI 算法運(yùn)算能力,在默認(rèn)情況下,軟件是根據(jù)核心的數(shù)量,自動(dòng)設(shè)置線程數(shù),測(cè)試中明顯多核優(yōu)勢(shì)明顯,目前多線程的軟件越來越多,核心數(shù)量是決定性能的重要因素。


結(jié)論:具備超線程技術(shù)的雙核憑借先進(jìn)架構(gòu)僅能與 AMD 三核打成平手。


(3) PK 選項(xiàng)之 CrystalMark:線程數(shù)量決定整體性能比
CrystalMark 2004 是一款綜合測(cè)試工具,可以測(cè)試包括:CPU (ALU 和 FPU)、內(nèi)存、磁盤(硬盤)、圖形卡,你可以整體測(cè)試你的機(jī)器性能或者是分類選擇你需要測(cè)試的部分。

在算數(shù)處理器邏輯運(yùn)算和浮點(diǎn)運(yùn)算中,性能表現(xiàn)完全取決于主頻、架構(gòu)、核心數(shù)量。軟件檢測(cè)的是多核處理器中每個(gè)核心之間的協(xié)同工作性能,此項(xiàng)數(shù)值的大小可反映出多核處理器平臺(tái)中每個(gè)核心到芯片組進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)交換的帶寬。


測(cè)試中基本上是 Intel 處于領(lǐng)先,大部分功勞相信并不是超線程所帶來的效果,更多應(yīng)該取決于主頻高低,這也是高主頻速龍雙核性能高于羿龍雙核的原因。


(4) PK 選項(xiàng)之 CineBench R10:逼平三核,緩存依賴明顯
CineBench 使用針對(duì)電影電視行業(yè)開發(fā)的 Cinema 4D 特效軟件引擎,可以測(cè)試 CPU 和顯卡的性能。?


一直以來,Intel 處理器都獨(dú)霸渲染性能時(shí)代,單核性能新 32nm 產(chǎn)品都領(lǐng)先上代產(chǎn)品,i5 661 更是憑借高達(dá) 3.6GHz 的睿頻加速技術(shù),遙遙的拉開了差距。此外測(cè)試中多線程產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)還是比較明顯,畢竟價(jià)格和架構(gòu)都是與整體性能成正比的,多線程技術(shù)正好彌補(bǔ)了核心的損失,讓成績更加出色。

OpenGL 完全考驗(yàn)單核核心架構(gòu),對(duì)于緩存影響較大,單核性能越強(qiáng),效果越明顯,從結(jié)果來看,i3 與羿龍三核持平,i5 憑借高主頻性能最高。


與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容,謝絕轉(zhuǎn)載!

系列匯總:

之一:第一款處理器之謎

之二:處理器的春秋戰(zhàn)國時(shí)代:8 位處理器的恩怨與紛爭(zhēng)(上)

之三:處理器的春秋戰(zhàn)國時(shí)代:8 位處理器的恩怨與紛爭(zhēng)(下)

之四:處理器的三國時(shí)代:蘋果攪動(dòng) MCU 江湖

之五:處理器的三國時(shí)代:DR 公司盛氣凌人,IBM 轉(zhuǎn)身成就微軟

之六:32 位處理器的攻“芯”計(jì):英特爾如何稱霸 PC 江湖?

之七:AMD 稱霸 PC 處理器市場(chǎng)的“曇花一現(xiàn)”

之八:CPU 兩大陣營對(duì)擂,X86 構(gòu)架讓英特爾如日中天

之九:你知道 X86 構(gòu)架,你知道 SH 構(gòu)架嗎?

之十:SuperH 系列處理器:昔日惠普 Jornada PDA 的“核芯”

之十一:MIPS 構(gòu)架:曾經(jīng)是英特爾的“眼中釘”

之十二:MIPS 構(gòu)架之:我和龍芯有個(gè)約會(huì)

之十三:ARM 架構(gòu):有處理器之處,皆有 ARM

之十四:ARM 和英特爾還有一場(chǎng)“硬仗”要打!

之十五:PowerPC 架構(gòu):IBM 的一座金礦

之十六:PowerPC 和它的“前輩們”:曾經(jīng)那么風(fēng)華絕代

之十七:PowerPC 和它的“前輩們”:一代更比一代強(qiáng)

十八:當(dāng) Power 架構(gòu)的發(fā)展之路遭遇“滑鐵盧”

之十九:開啟多核時(shí)代的 Yonah:它是英特爾酷睿 core 的開發(fā)代號(hào)

之二十:除了 Core iX 系列,你未曾注意的架構(gòu)還有這些!

之二十一:處理器廠商的絕密武器之工藝之爭(zhēng)

之二十二:CPU 的主頻、倍頻、超頻,不是頻率越高速度就越快

AMD

AMD

AMD公司成立于1969年,總部位于美國加利福尼亞州桑尼維爾。AMD(NYSE: AMD)是一家創(chuàng)新的科技公司,致力于與客戶及合作伙伴緊密合作,開發(fā)下一代面向商用、家用和游戲領(lǐng)域的計(jì)算和圖形處理解決方案。

AMD公司成立于1969年,總部位于美國加利福尼亞州桑尼維爾。AMD(NYSE: AMD)是一家創(chuàng)新的科技公司,致力于與客戶及合作伙伴緊密合作,開發(fā)下一代面向商用、家用和游戲領(lǐng)域的計(jì)算和圖形處理解決方案。收起

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

1996畢業(yè)于華東理工大學(xué)自控系,同年7月進(jìn)入某大型國企擔(dān)任電氣員。2000年轉(zhuǎn)行從事硬件研發(fā)相關(guān)工作;后從事RFID相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì),曾參與中國自動(dòng)識(shí)別協(xié)會(huì)RFID行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的起草;歷任硬件工程師、主管設(shè)計(jì)師、項(xiàng)目經(jīng)理、部門經(jīng)理;2012年至今,就職于沈陽工學(xué)院,擔(dān)任電子信息工程專業(yè)教師,研究方向:自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。已經(jīng)出版教材《自動(dòng)識(shí)別技術(shù)概論》,職場(chǎng)故事《51的蛻變 》。