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理论与现实的差异 多核心芯片软开发瓶颈何在?

导读: 随着手机市场竞争的白热化,手机芯片设计商为了创造出差异性,发表了8核心以上的CPU。让手机芯片的核心数量一举超越主流笔电的2或4核心。然而,我们是否真的需要如此多的核心?是什么原因让我们无法彻底地发挥CPU的真本事?

  OFweek电子工程网讯:随着手机市场竞争的白热化,手机芯片设计商为了创造出差异性,发表了8核心以上的CPU。让手机芯片的核心数量一举超越主流笔电的2或4核心。然而,我们是否真的需要如此多的核心?是什么原因让我们无法彻底地发挥CPU的真本事?

  中央处理器,CPU(Central Processing Unit),做为电脑的大脑,掌管着电脑所有运行的程式。为了让程式可以运行的更快更稳,电脑架构师们不断的思考着该如何设计出更好的CPU架构,让使用者得以享受更加快速、便利的电脑。

  为了设计出更为出色的CPU,工程师便想借由不断提高CPU的时脉,让CPU得以在一秒内执行更多的指令。随着科技的发展,时脉的确如工程师所愿,逐步的提高。从1990年代开始,CPU的时脉从60MHz,一举提升到2000年的2000MHz。进步幅度之大,令人赞叹。

  发展遇到瓶颈,多核心的时代来临?

  到了千禧年,时脉的进展,却不再如此顺利。当CPU时脉发展到4GHz左右时,工程师发现,CPU每秒所制造出的热,已经突破一般家用散热器可以负担的量。为了解决工程上的瓶颈,工程师开始将目光放在多核心架构上。因此,Intel以及AMD皆于2005年发表了双核心CPU,欲借由双核心的技术,突破单芯片效能的瓶颈。

  但是,多核心架构却没有如原先预期的向超多核心发展。intel从2005年至2015年。将近10年间,在一般消费者市场(不含电竞玩家)所发售的CPU也顶多从双核心进展到四核心。至于AMD,即使发表了8核心的CPU于市场上,其效能也顶多和该时期的同级4核intel CPU相当。

  究竟是什么样的因素,让CPU的核心无法如同时脉的进展般,一飞冲天?

  应用程式的极限,多核心无用武之地?

  在不考虑在单一CPU中加入过多核心,会大幅增加CPU的耗电量时。最主要的因素便是多核心的应用程式不容易开发,让电脑架构师决定持续研究如何改善一个核心的效能,而非多核心架构的开发。但是,为何多核心的应用程式会难以开发呢,这必须从使用者常用的应用程式来看。

  在日常的使用环境中,使用者大多是使用网页浏览器、看影片、以及玩游戏。而这3种,恰好是3种不同的应用类型。

  在使用网页浏览器时,电脑大多在等待使用者下新的指令,像是打字以及使用滑鼠点击连结,接着便是从远端读取网页资料并绘成使用者介面。软件在CPU端可以平行运作的部分相当稀少,也因此,多核心在单纯的浏览网页上,并无法带来太多的增益。

  上网看影片则是电脑会不断的从伺服器接收影片的资料以及向伺服器送请求,接收资料后,交由绘图处理器(GPU)进行绘图运算,将压缩过的编码影像档转换成显示器的画面。在这一类应用中,工作负担主要是在GPU端,CPU可平行的程度也不高。

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责任编辑:Alvin
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