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    某日Intel和AMD发现了单核处理器是有极限的,然后他们都不做单核了开始了多核处理器的道路,实际上到了现在单核处理器基本在PC和手机领域消失了。单核处理器:明明……明明是我先来的,但……为什么会这样呢?


    16核32线程的处理器都要进入主流市场了

    其实说白了就是想做一个超强的单核处理器难度实在是太高了,想提升处理器的单核性能无法就两条道路,一是通过架构的改良提升处理器IPC,二是直接提升处理器的频率。架构的改良需要大量的时间和资源投入,别看现在Intel和AMD一年弄一个新架构出来,实际上他们大部分时间都是在原有架构上小修小改来提升性能,这样不但更容易更快速,而且不容易翻车。架构的大改虽然可能带来较大的性能提升,但是也有时会弄出不适合的产品而大溃退,较好的正面例子就是Intel的Core、Sandy Bridge和AMD的Zen架构,而反例则是Intel的奔腾4和AMD的推土机处理器。

    而想提升处理器的频率也不是简单的事情,处理器的频率不单止和架构有关,和所用的制程工艺的关系更大,实质上是摩尔定律已经失效了,这个影响了半导体行业50年的金科玉律随着硅基芯片物理极限的到来已经失效了,从28nm节点之后其实就没有带来很大的性能改进了,而且功耗问题也越来越严重。

    大家都知道理论上制程工艺越先进(制程数字越小),CPU性能会更高,功耗、发热会更低,但是实际上这个问题很复杂,CPU的功耗可以分为静态功耗(Static Power)及动态功耗(Dynamic Power),前者主要是漏电流引起的,制程越先进,漏电流又有增加的趋势,而动态功耗可以用1/2*CV2F这个公式来计算,F频率越高,动态功耗就越高。

    为了上更高的频率,电压增加不可避免,但电压高了功耗也高了,总之静态功耗、动态功耗的存在就决定了CPU频率越高,功耗就会极速增加,将会严重影响处理器的性能表现,因为要降频。


    Intel打磨14nm已经很多年了

    制程工艺的放缓导致CPU频率不可能大幅提升,有很多人会想到那么有没有非常牛的CPU架构让IPC性能大幅提升呢?理论上这种思路是可以的,但是现实很残酷,CPU架构还是要服从半导体工艺物理定律的,没有先进的工艺,再好的CPU架构也不可能实现。

    总的来说提升单核性能的难度其实相当的高,那有没有简单快捷提升CPU性能的方法呢?当然有啦,而且道理大家应该都懂,一双手工作速度不够快,再加多一双手就行了,对CPU来说也是一样,堆叠更多的核心数量就可以轻松的让性能翻倍,这虽然会提升处理器的生产成本,但是与一个全新的架构研发成本相比,这不算什么。


    Intel Nehalem架构

    CPU主流市场从单核到双核,从双核到四核的升级速度很快,但是四核处理器做了消费级主流平台旗舰很长一段时间(AMD的K10.5六核处理器的存在感实在不高,至于那些推土机我都不知道说它是八核还是四模组八线程好了),直到AMD的锐龙处理器横空出世,主流平台才逐渐向八核迈进,今年AMD会把16核的Zen 2处理器推向市场,Intel的Comet Lake 10核处理器也准备在今年发布,处理器向多核发展是现在的大趋势,当然能否充分发挥多核处理器的性能就得看程序的多线程优化了,如果程序不能调用这么多内核这么多线程的话就无法发挥多内核的优势,这点就要辛苦程序员了。

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    • 这些评论亮了
    • 游客 2019-06-26 17:35

      读完了感觉文章写了和没写没啥区别,不知道是小编写不出来东西了还是我水平太高没看到实质的东西 ...

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      1#

    • 游客 02-20 08:50

      单核=摩托车
      双核=好摩托车
      三核=低档车
      四核=家用车
      V8=跑车
      W16=布加迪

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      15#

    • 游客 2019-06-30 20:19

      对于玩游戏而言,单核性能才是最重要的,毕竟很多东西很难并行处理。 ...

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      14#

    • 沉默等待验证会员 2019-06-29 20:15

      哟 AMD的图片竟然没看到Y神出来吹intel

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      13#

    • 乱古博士 2019-06-28 05:15

      乱古 博士

      堆积更多核心相对来说非常容易,可以直接让性能大幅提升,但实际却非常尴尬,需要软件的支持利用,于是就出现了一核有难多核围观,或者几核有难,更多核围观的局面,而很多能够利用到多核心的软件实际上也没有充分发挥出性能了!以前不发展多核是频率容易提升,每年都能保持50%以上的频率提升,从而让性能每年也保持50%以上的提升,这在最近十多年来说是不可思议的
      2019-06-28 05:13
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    • 所以实际上CPU从2002年冬推出奔腾4 3.06GHz主频之后就开始进入低速增长期了,只不过还是比现在快的太多而已

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      12#

    • 乱古博士 2019-06-28 05:13

      堆积更多核心相对来说非常容易,可以直接让性能大幅提升,但实际却非常尴尬,需要软件的支持利用,于是就出现了一核有难多核围观,或者几核有难,更多核围观的局面,而很多能够利用到多核心的软件实际上也没有充分发挥出性能了!以前不发展多核是频率容易提升,每年都能保持50%以上的频率提升,从而让性能每年也保持50%以上的提升,这在最近十多年来说是不可思议的

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      11#

    • 我的硬件我做主大学生 2019-06-27 17:40

      “想提升处理器的单核性能无法就两条道路”
      应该是无非吧
      小编扣鸡腿

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      10#

    • 游客 2019-06-27 14:27

      游客

      读完了感觉文章写了和没写没啥区别,不知道是小编写不出来东西了还是我水平太高没看到实质的东西 ...
      2019-06-26 17:35 已有9次举报
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    • 有什么问题? 我还真看不出哪里有文题 ?

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      9#

    • 游客 2019-06-27 13:19

      很好的功课复习。中间的那张14nm++的图片,我非常喜欢!

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      8#

    • 游客 2019-06-27 05:04

      在人拥有很多钱有什么好处?一样的无聊,看来是没东西写了

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      7#

    • 游客 2019-06-27 01:27

      Elwin 教授

      指令集除了带来运算捷径,其副作用也越来越不可小觑。intel可以考虑在bios中可以关闭几代avx的选项,很多时候新的avx指令集只是徒增负担
      2019-06-26 18:37
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    • 想不到你装逼做多能说出这么傻的言论,掩耳盗铃送给你。

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      6#

    • 63047838博士 2019-06-26 21:03

      Elwin 教授

      指令集除了带来运算捷径,其副作用也越来越不可小觑。intel可以考虑在bios中可以关闭几代avx的选项,很多时候新的avx指令集只是徒增负担
      2019-06-26 18:37
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    • CPU上的指令集是需要电路来工作的,要占用一定的芯片面积的,你用BIOS关掉它,无非就是像集显一样把它屏蔽掉。再说只有软件调用AVX的才会产生功耗,民用领域的CPU也不会支持AVX512这样规模的指令集。

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      5#

    • QQ23870862终极杀人王 2019-06-26 20:34

      只看性能

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      4#

    • Elwin教授 2019-06-26 18:37

      指令集除了带来运算捷径,其副作用也越来越不可小觑。intel可以考虑在bios中可以关闭几代avx的选项,很多时候新的avx指令集只是徒增负担

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      3#

    • vigo93教授 2019-06-26 17:56

      有什么好处?????就是睡不着时候打开我的2990WX数那64个框框,数着数着就睡着了,继续发我的白日梦。。。

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      2#

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