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多核时代的性能扩充
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介绍
为了维持曾在性能及性价比方面的提升,有必要采取新的战略。让我们近距离看一下英特尔® 安腾® 处理器。 

作者:Robert Shiveley

"1978 年,纽约与巴黎之间的一次商航耗资约 900 美元、历时 7 小时。如果当时摩尔定律已像应用在半导体行业中那样应用于航空领域,这段飞行使命则只需花费几分钱,在一秒之内即可完成。"(资料来源:英特尔PDF 863 KB)

Gordon Moore 在 1965 年的报纸中发表过如此预言,单个硅芯片中集成的晶体管数目每 18 至 24 个月大约会翻一番。这一预言后来成为广为人知的摩尔定律,而 40 多年来,英特尔公司持续开展工程设计,将此定律变为了现实(图 1)。在那一时期,晶体管密度的大幅提升推动着处理器性能及性价比的提升。这种性能方面的提升有力地推动着当今上万亿美元电子工业的发展,使个人电脑走向全球、走进成千上万家企业和家庭,从而将计算事务提升为一项基本业务。


图 1. 40 多年来,英特尔公司将摩尔定律付诸现实,不断提高晶体密度来提供更加快捷强大的处理器。

然而,这种性能上的增强并非仅源于晶体管密度的不断增加。性能的增强还严重依赖于另一项与晶体管大小密切相关的物理因素:处理器时钟频率。

通常,晶体管越小,其从一个状态转换到另一个状态的速度就越快。这样,在增加晶体管总数的同时,设计人员也可不断增加处理器的时钟频率。在许多情况下,时钟频率的增加要比密度上的增加更重要。工程师需要花费相当多的精力来高效地利用更多数量的晶体管。而另一方面,频率上的提升却能迅速而轻松地带来明显的性能优势。对于现有的软件代码来说,软件工程师无需进行修改或优化,就能使其运行得更快。多年来,这已是计算行业的一项主要事实,这也给企业用户带来诸多实惠。通过这种方式,人们就能以相对较少的代价,从现有代码中获得增值。

由于具备这项优势,频率增加长期以来成为处理器性能增益的主要引擎,这一点毫不为奇。第一款英特尔处理器发布于 1971 年,运行频率为 400 KHz。而今,英特尔处理器所支持的时钟速率几乎是原来的 10,000 倍。这种技术与高宽带网络通讯技术、高密度存储技术一道,已经成为引领当今时代(数据密集及互联网连接业务型实时应用)的基础工具。

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