處理器性能概述

    比較參數(shù)是購買行為的一個重要環(huán)節(jié)，也是決定最終購買的一個重要環(huán)節(jié)。不過，對于處理器的購買而言，從很多年前開始這個參數(shù)比較的過程就簡單直接，將頻率的高低，緩存的大小做個羅列便完成。但是隨著2005年英特爾首先推出了雙核心奔騰D820，又在2006年發(fā)布了主頻率并不高，只有1.86GHz的酷睿2處理，而早在2005年，市場的主力便已經(jīng)是主頻率跑在3.0GHz的奔騰4了。緊接著在2007年又借助酷睿2 四核處理器Q6600的問世將處理器帶向四個核心。當然作為英特爾老對手的AMD，也不甘落后，也緊隨著英特爾的步調將AMD的產(chǎn)品線一路擴展到了四核。于是在這兩三年之內，決定處理器的性能便變得有些錯綜復雜起來，是繼續(xù)沿用主頻、緩存作為衡量標準還是更應該關注內核心數(shù)目？類似的參數(shù)不同廠家不同型號的產(chǎn)品又究竟孰優(yōu)孰劣？我想這樣的問題，不僅僅對只把電腦作為斧頭鋸子那樣的生產(chǎn)工具購買使用者，對于許多在電腦城里吆喝售賣電腦的商家來說，也不是那么容易弄得清楚的事情。

    對于目前多核心處理器而言，性能的提升其實是來自縱向與橫向兩個方面的，所謂縱向就是指每個處理核心處理能力的提升，這就包含提升處理核心的微架構，提升處理核心的頻率等等；而橫向的提升手段則是通過增加核心數(shù)量來實現(xiàn)的，這其實就是提高了處理器的并行能力，增加核心數(shù)的理想情況就是對每個核心性能的疊加，當然在實際環(huán)境性能的增加不是增加核心性能就倍增這么簡單，多核心之間的任務分配，協(xié)調，軟件與算法的配合都會制約性能增加的幅度。

    多核心的橫向性能疊加也是以每個核心處理能力為基礎的，我們就先從影響每個核心處理性能方面講起。這里可以列出一個公式：性能=主頻x每時鐘周期處理的指令數(shù)，剖析這個公式，位于乘號的兩邊是主頻和每時鐘周期處理的指令數(shù)，也就是說，性能與這兩個方面都是相關的。如果有人問很多年前我們以主頻論英雄的做法到底是不是正確呢，回答是有條件地正確著：在相同的微架構下，頻率越高，性能越好。這也是處理器廠家之間技術比拼的關鍵所在，這也就是為什么1.86GHz的酷睿2雙核性能比3GHz的奔騰4雙核還要更好些。因此，如何能提高微架構也就能夠提升每時鐘周期處理的指令數(shù)，如何能在每一次的制程提升中在保持能耗不提升的前提下將這一代處理器的主頻率到更高，這就是為什么處理器廠家在不斷地將工藝制程做著提升的核心原因之一。英特爾早在2007年就已經(jīng)走到45納米制程這一代，轉向32納米也是今年年底和明年年初的事情了，在這些方面英特爾一直遙遙領先。

    基本上講，首先一定要選準處理器微架構，這是購買選擇中最關鍵的一步，然后再在這個基礎上，根據(jù)經(jīng)濟實力選擇其中主頻比較高的型號，這樣下來，通常就能夠保證你的選擇不會存在什么太大的問題。

    再看看縱向的核心數(shù)問題，多核其實是處理器性能向前發(fā)展的必然趨勢，但就像前面提到的那樣，絕對不是簡單的線性乘法，刨去任務分配、總線通道的數(shù)據(jù)輸送效率不談，單單與軟件的配合就是一個漫長的歷程。我們曉得早在出現(xiàn)多核心的處理器之前，服務器領域早已引入了多路的概念，多路的結構就像多車道那樣能夠提升整體的通過能力，也就是程序處理能力。但那是在服務器領域，服務器本身的應用就是一個多任務多進程并行的環(huán)境，而且其應用領域的軟件也已經(jīng)在并行化多任務的道路上走過了些年頭，所以不管是多路還是多核都能夠為服務器應用帶來顯而易見的性能提升。而我們日常所用到的桌面級應用，在通常的應用條件下，特別是雙核剛剛面世的時候，多核心這種橫向的性能提升并不能帶來立竿見影的效果，除了在類似渲染這樣的計算密集型環(huán)境下，我們能看見接近幾乎翻倍的線性增長之外，在一些普通的應用環(huán)境，譬如簡單的游戲等并不能夠讓用戶感覺特別明顯的性能提升，而今四核逐漸走入主流的時候也類似的問題，甚至有很多人發(fā)現(xiàn)有時候一個高主頻的酷睿2雙核處理器在某些應用上并不輸于一個酷睿2四核的處理器。這便是程序有沒有優(yōu)化，或者沒有對多核充分優(yōu)化所引起的。由于現(xiàn)在的應用環(huán)境正處于新老交替、新老并存的階段，雖然經(jīng)過雙核甚至多核優(yōu)化的應用，游戲越來越多，但還是存在大量的原有軟件以及優(yōu)化不充分的環(huán)境。故而最新的，酷睿下一代的處理器微架構Nehalem，也就是目前市面上可以買到的酷睿i7處理器在兼顧到這樣復雜的環(huán)境之后實現(xiàn)了更智能化的解決方案——超線程 + 智能加速技術(單核心應用自動提高運行主頻)。超線程也是首先服務于服務器上的技術，通過處理器部分資源的加倍，讓物理內核仿真倍數(shù)的邏輯內核，使操作系統(tǒng)進一步充分利用處理器核心運算資源達到提高多任務處理效率的目的，所以我們能夠看到作為物理四核心的酷睿i7，在操作系統(tǒng)下有8個線程(8個邏輯核心)并行的工作場景，這就使得處理器能夠使并行優(yōu)化比較充分應用帶來進一步的性能提升。在實際的測試結果中，我們發(fā)現(xiàn)在渲染環(huán)境，開啟超線程比不開啟超線程，其性能的領先在30%左右。而反過來，在并行優(yōu)化不充分的環(huán)境下，“單核心自動超頻”則挺身而出，這項智能加速技術能夠將把處理器中處于空閑狀態(tài)的核心所節(jié)省下來的功耗空間“省下來”給活躍的處于工作狀態(tài)的核心所用，使得其能夠工作在比設定頻率更高的主頻上——就是所謂的“自動超頻”，在套用上面我們所提到的公式，作為公式右邊的頻率提高了，性能也就相應地得到提高。至此，談論處理器的微架構就不僅僅關乎單個處理內核單打獨斗的能力了，新的微架構的設計已經(jīng)將多核心的互補和協(xié)同工作考慮在了一起。

    這便是核心數(shù)，主頻、微架構等等這些名詞背后的具體含義，回到對處理器起的選擇上，到底怎么樣的處理器更加適合用戶的實際需求，應該選擇什么更為合適呢？當你是一個媒體制作者或者大型3D游戲瘋狂的追逐者，如前文所述，你需要的一定是一個越多核越好的處理器，4核心8線程的酷睿i7是強勁性能、確保你事半功倍的好幫手。當然，酷睿i7還是比較價高的平臺，那么你也還是可以選擇酷睿架構Q8200這樣的四核心處理器。而如果你的運行環(huán)境還是以目前主流應用為主，那么同樣酷睿微架構，頻率較高的酷睿2雙核E7400及其酷睿2雙核系列都是是你比較好的選擇。