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解析:8核手机处理器技术

2013-03-19 09:13
Radow
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  多核不等于高效能

  核心数的增加,不代表运算效能也线性增加,而是逐渐趋缓的走势,在相同时脉、相同制程、相同微架构的电路设计等前提下,若单核芯片的效能为100%,则双核芯片的效能不会是200%,而是低于200%,原因在于2个核心必须对运算工作进行沟通协调,协调即会造成效能损耗。

  若要减少核心间的协调耗损,则需要传输量大、路由绕径智能化的芯片内汇流排(On-Chip Bus),好的汇流排设计可以减少损耗,如双核可达170%效能,协调耗损为30%,差的汇流排则高损耗,双核仅有140%效能。

  随着芯片内核数的增加,每增加1个核所能带来的边际效能将递减,假若单核为100%效能,追加第2核可再加70%效能,但再追加第3核恐仅再加60%,第4核更只有50%,将4个核加总的结果是100+70+60+50=280,即4核的真实效能仅为2.8核。

  此为单纯硬件电路方面的效能估算,不代表软件实际执行所发挥的效能,倘若手机操作系统不能对多核进行最佳化编译,不能即时、充分发挥硬件功效,则效能还必须再往下打折扣。举例而言,Windows Phone 7.x版的手机操作系统仅能支持单核,即便采行双核手机芯片,依然只能发挥单核功效。

  如果芯片电路能在愈多核的情况下,其协调折耗仍然很少,学理上称为效能的扩展延伸性(Scalability)佳,再将操作系统,甚至是操作系统之上的资料库、虚拟机器、应用程序等一并考虑,这些软件也必须同样具有扩展延伸性,如此效能才能获得充分发挥,此称为真实应用效能(Real Application Performance),而不是只在特有的基准标竿(Benchmark)测试上得到高分。

  多核的功耗挑战

  增加核数除对效能有影响外,功耗用电也会受影响,每增加1个核,意味着核的用电增加1倍,双核为2倍用电,8核便则8倍用电。

  为了减少耗电,芯片业者着手更智能化的省电设计,采行如同家庭与办公大楼类似的省电手法,凡没有在用的房间立即关灯,减少照明用电。类似的,多核芯片把芯片内的多个电路功效划分成一个个的岛区,当软件不支持多核执行时,就把多核的供电关闭,仅提供单核供电,或需要多少个核执行即对多少个核提供电力,以此精省芯片的整体电能。

  这样还不够,芯片业者发现芯片的运作时脉每增加10%,功耗则高至20~30%,用电量呈指数性攀升。为了节省电能,许多产品的CPU多以降频方式执行,如ASUS Eee PC与Apple iPhone等,在时脉上都降低30%,但电能却可精省至50%,以此增加电池使用时间。

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