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　　开篇之言：根据45年前摩尔先生提出的理论，半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每两年翻一番，频率每隔两年就会增加一倍，这就是著名的摩尔定律。但是随着时间的推移，CPU频率主频飞速提升的同时，功耗和发热量也是水涨船高，摩尔定律受到了严峻的挑战，改变设计思维刻不容缓，多核心设计方向应用而生。

  摩尔定律

　　如今，凭借多核心独有的技术特色，双核心CPU已经开始大行其道，而随着时间的推移，四核心CPU也已经开始挑战双核心CPU的主流地位。双核好还是四核好一时间成为大家热论的话题。那么，到底是双核好还是四核好呢？优势表现在哪方面？我们稍后一一解答。

多核心处理器的发展历史

　　首先我们从多核心处理器的发展历程说起。在多核心处理器发展史上，蓝色巨人IBM走在了前面。1999年10月份，IBM公布了业界首款双核心处理器——Power4。随着多核心处理器技术的不断发展，惠普（HP）、太阳(SUN）于本世纪初先后加入了多核心处理器的发展行列。但是，IBM们的多核心处理器仅限于企业级用户，针对服务器市场，普通消费者是无法体验多核心处理器优势的，无法从中直接受益。

业界首款多核心处理器——IBM Power4

　　在x86架构横行的PC市场，Intel当仁不让的担负起了让多核心处理器落户千家万户的重任。2004年，被寄予厚望的4GHz Pentium4 580处理器因为功耗太高而胎死腹中，Intel痛定思痛，并彻底改变发展策略。

Intel双核心Pentium XE 840

　　2005年春，Intel推出首款代号为smithfield的多核心处理器——90nm Pentium XE 840处理器，成为Intel台式CPU市场上双核处理器的开山鼻祖。自此，多核心处理器开始迅速发展。时至今日，Intel已经推出强悍的Core i7四核心处理器，并预计今年年底推出台式领域首款6核心处理器——32nm Westmere。

　　正如文章开头说的那样，处理器的主频每两年就要翻一番。但是，内存访问的速度要每六年才能提高一倍，而I/O访问的速度要提高一倍的话需要八年的时间。所以处理器与I/O的发展不均衡已经产生了很大的瓶颈，单纯依靠提高处理器主频来提升整个系统的性能已经不可行，反而会造成投资的浪费，因为大部分时间CPU都在等待内存或者I/O访问的返回才能继续下一步的工作。

　　此外，单核心的功耗控制问题也非常严峻。1995年Pentium处理器推出时热设计功率仅为10-15瓦，但是到了2007年，Intel推出单核心3.8GHz Pentium4 580/680时，其热设计功耗已经达到了惊人的115W。单核心处理器性能不断提升的同时，功耗也随之水涨船高，处理器一时间遇到了棘手的发展瓶颈。

单、多核心处理器性能/功耗对比图

　　为了控制处理器功耗不断攀升的局面，研发人员开发转变研发思维，将处理器的发展方向由不断更新制程工艺、提高频率向多重平行处理转变，两个以及两个以上核心的处理器应用而生。实际上，处理器的这种设计思维也就是好很多人所说的后摩尔时代处理器发展趋势。

多核心处理器的优势何在

　　多核处理器的优势还是显而易见的，主要具有以下几点：

　　首先，控制逻辑简单：相对超标量微处理器结构和超长指令字结构而言，单芯片多处理器结构的控制逻辑复杂性要明显低很多。相应的单芯片多处理器的硬件实现必然要简单得多。其次，主频高：由于单芯片多处理器结构的控制逻辑相对简单，包含极少的全局信号，因此线延迟对其影响比较小，因此，在同等工艺条件下，单芯片多处理器的硬件实现要获得比超标量微处理器和超长指令字微处理器更高的工作频率。

　　再次，低通信延迟：由于多个处理器集成在一块芯片上，且采用共享Cache或者内存的方式，多线程的通信延迟会明显降低，这样也对存储系统提出了更高的要求。

　　最后，低功耗：通过动态调节电压/频率、负载优化分布等，可有效降低CMP功耗。此外，多核心处理器的设计和验证周期短，因为微处理器厂商一般采用现有的成熟单核处理器作为处理器核心，从而可缩短设计和验证周期，节省研发成本，从而无形中降低零售价。

　　毋庸置疑，多核心处理器要比单核心处理器更具优势。下面我们通过多核心多线程技术来简单了解一下四核心处理器相对于单/双 核心处理器的优势所在。说道多核心多线程技术，我们不妨从线程和进程的基本概念入手。

　　在只有进程概念的操作系统（目前主要是Win XP和Vista）中，进程是存储器、外设等资源的分配单位，同时是处理器调度的对象。为了提高进程内的并发性，在引入线程的操作系统中，把线程作为处理器调度的对象，而把进程作为资源分配单位，一个进程内可同时有多个并发执行的线程。线程(Thread)是一个动态的对象，它是处理器调度的基本单位，表示进程中的一个控制点，执行一系列的指令。由于同一进程内各线程都可访问整个进程的所有资源，因此它们之间的通信比进程间通信要方便；而同一进程内的线程间切换也会由于许多上下文的相同而简化。线程与进程是两个密切相关的概念。我们可以把原来的进程概念理解为只有一个主线程的进程。

线程和进程的关系

　　如果您觉得以上概念生涩抽象的话，我们不妨换种比较易懂的说法。在Windows平台下，一个EXE是一个程序，只有一个进程，进程中包括了由操作系统分配给这个程序的基本资源，但是处理器并不能直接运行进程，而是要运行该进程中的一个线程。线程本身可以通过操作系统获得处理器的使用权限，从而让自己可以运行。也即说，进程和EXE是点对点的关系，一个进程对应一个EXE，这个进程至少包括一个线程来执行。那么简单来说，只包含一个线程的进程可以叫做单线程程序，如果包含多个的话就可以称之为多线程程序了。

　　理清进程和线程的基本概念和基本关系之后，我们切入主题，来看看为什么多核心处理器要好于单核心处理器。一个核心（一个物理CPU）在Windows里面算做一个CPU，每个CPU可以得到操作系统分配的处理任务，也就是说某个核心可以执行操作系统中某个进程的线程。对于单线程程序，他的唯一一个线程要想获得CPU时间，必须进入操作系统队列排队，经由操作系统调度之后，获得对某个CPU时间的权利（如果是单核心的话，那么肯定只有1个选择了，多核心的话，自然选择就更多，就好比一个超市，有一个收银窗口和两个收银台的工作效率是不同的）。对于多线程的程序，任何一个线程要执行的话，也要进行排队，在单核心CPU中，所有的线程都要排队在一个CPU上等待顺序执行，在多核心CPU上，同一个进程的多个线程有机会同时分布到多个CPU上并行计算。也即说，处理器核心越多的话，并行计算的机会就越多，工作效率自然就越大。

　　事实上，多核心处理器种的每颗核心同时间内可以执行各自不同的线程，而单核心处理器无论是支持二线程、四线程还是八线程，它也只能执行一个线程。也就是说，双核心处理器就能够同时执行两个不同的线程，而四核就可以同时执行不同的四个线程，后者的优势显而易见。
 

　　以上我们简单了解了多核心处理器的发展情况，并从技术的角度分析了四核心处理器的优势（事实上我们是从多核心的角度进行分析的）。下面我们再来通过应用的角度了解一下多核心处理器优势。

四核心处理器的办公及专业应用软件性能更强

　　一般来讲，日常应用包括两种典型模式。首先就是比较常见的日常应用程序，例如Photoshop、Dreamweaver、Office、IE等，它们采用线程级并行编程，可以在运行时同时调用多个线程协同工作，所以四核心八线程处理器相对于双核处理器而言运行速度将更快。例如，打开IE浏览器上网。看似简单的一个操作，实际上浏览器进程会调用代码解析、Flash播放、多媒体播放、Java、脚本解析等一系列线程，这些线程可以并行地被四核处理器处理，因而运行速度会加快。

3DMAX、MAYA等三维绘图软件更适合四核心处理器运行

　　另一种应用模式是一个程序采用了线程级并行编程，那么这个程序在运行时可以把并行的线程同时交付给多个核心分别处理，理论上讲，处理器物理核心越多，性能就越强。这类程序有的是为多路工作站或服务器设计的专业程序，也就是我们通常所说的专业应用软件，比如说3DMAX、MAYA、LightWave 3D等支持多线程技术的专业三维软件。

多任务操作还是四核强

　　除了办公及专业应用软件性能更强外，酷睿2四核心处理器的理论运算能力更强，比如说数学运算能力、加密运算能力强、单精度浮点运算能力、延伸精度浮点运算能力以及压缩文档能力等等。

　　实际上，理论运算性能对于CPU的要求相对比较高，这正好可以发挥酷睿2四核心CPU的优势。根据我们IT168之间的测试发现，Intel core2 QX9650四核心处理器的数学运算性能、加密运算等性能要明显好于同频的E8400双核心处理器。

CPU AES是一种加密计算测试

数值越大越好

CPU Queen是著名的关于10皇后问题的数学计算 

数值越大越好

　　酷睿2双核心处理器性能虽然已经能够达到大多数用户的需要，但是Intel Core 2 Quad系列处理器能够满足更为高端的需求。无论是编码、渲染、编辑还是传输， Intel Core 2 Quad四核处理器都能充分发挥的多媒体应用程序的优势。

Intel Core 2 Quad四核处理器在多媒体应用程序方面可以充分发挥核多力量大的优势

　　在多媒体应用能力应用方面，酷睿2四核心处理器具有与生俱来的优势。相对于酷睿2双核心CPU，四核心处理器在播放高清时的占用率更低，视频转码速度也更快。

视频转码测试

　　通过以前我们的测试，在1080i视频压缩测试中，Intel core2 QX9650以及QX6850四核心处理器的转码速度要明显好于双核E8400。

数值越小越好

　　平心而论，一直以来，处理器核心的多少似乎对于游戏性能的影响并不算很大。还记得2005年初双核处理器刚问世的时候吗？能用上第二个核心来提高性能的游戏真是凤毛麟角。对于游戏而言，处理器的多线程瓶颈似乎很难打破，让游戏开发者改变编程习惯真不是个容易的事。

　　但是，随着时间的推移，更多核心的处理器也出现了。逐渐能够感觉到，游戏对于处理器的多线程技术的优化过程一直是在进行中的，因为从2007年开始，陆续问世的《失落的星球》、《冲突世界》、《使命召唤4》、《孤岛危机》、《虚幻竞技场3》等一些游戏，可以发现已经能让玩家从更多的核心中开始获益了，四核处理器确实能获得比双核好很多的性能。

四核心处理器在游戏种的性能优势初现端倪，对于对CPU要求比较高的《侠盗飞车》系列更是如此

　　虽然目前很多游戏没有对四核处理器进行优化，所以在一些游戏当中，高频率的双核要比四核处理器的性能表现更为出色一些。但随着四核处理器的逐渐普及，一些游戏开发商已经加入了对四核处理器的优化，并且把四核处理器的性能发挥最大化。

　　除此之外，多核心CPU对虚拟化的支持力度以及对新一代操作系统windows7的支持也更好。虽然双核心CPU也可以支持虚拟化技术，但是四核心的支持力度无疑更完美，而且windows7将会对四核心CPU进行专门优化改进。

虚拟化技术的优势

　　虚拟化技术早在2006-2007年便成为PC平台的一大亮点。无论是Intel的VT(Virtualization Technology)技术还是AMD Pacifica技术，都可以让一台物理计算机虚拟出若干个虚拟的系统，这些虚拟系统能使用同样的PC资源独立工作。换句话说，这些技术允许用户在他们的 PC上同时运行超过一个操作系统，以便每个操作系统解决特定的运算任务。比如，一个虚拟系统能够扫描病毒，另外的虚拟系统则可以执行应用程序、文字处理或者玩游戏。

Windows 7将会对多核心，尤其是四核心处理器的将会更加完善

　　据我们了解，微软新一代操作系统Windows 7将会在今年下半年正式发布，将会对多核心，尤其是四核心处理器的将会更加完善。Windows 7将会调节各个级别堆栈中不同任务，不同层次的平衡，从而最大限度使系统做到设计高度并行、异步处理。这意味着Windows 7的多核心计算和优化分配能力将更强，Windows 7作为一个桌面系统将对8个或者更多CPU处理器的核心做好准备。

　　综上所述，四核心CPU在办公及专业应用软件性能方面、理论运算能力方面、多媒体应用能力方面、游戏性能以及多核心对虚拟化的支持和对Windows7的支持方面都要好于双核心CPU。事实上，Intel四核心CPU的优势不仅这些。2008年11月18日，Intel如期发布了基于全新架构的处理器酷睿i7，兑现了自己钟摆定律的承诺。首批登场的Core i7包括920、 940以及965XE三款处理器产品，与上一代酷睿2架构处理器不同，Core i7 920/940/965XE新增了对超线程技术的支持。

原生四核Core i7有八个逻辑内核

　　超线程技术（Hyper-Threading），又称为同步多线程技术（Simultaneous Multi-Threading，SMT）。超线程技术最早出现在130nm的Pentium 4上，超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高的CPU的运行效率。超线程技术使得Pentium 4单核CPU也拥有较出色的多任务性能，现在通过改进后的超线程技术再次回归到Core i7处理器上，让Core i7的性能提升了20-30%。

售价偏贵阻碍四核迅速普及

目前Intel便宜的四核处理器Q8200售价高达1050元

　　不过不得不提的是，目前Intel四核心处理器的售价依然偏贵，是阻碍四核心CPU普及的最大障碍。根据我们的了解，Intel目前最便宜的酷睿2四核Q8200散片售价为1050元左右，而用同样的价格就可以拿下一颗3.0GHz的Intel酷睿2双核E8400散片。四核心CPU降价势在必行。