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2006双核对决:浅析Intel与AMD双核引擎
2006年7月11日 10:25  来源:SPN睿商在线  作者:潘玲
 谁都不能否认这样一个事实:尽管PC性能瓶颈已经不仅仅是CPU,但是作为技术发展的焦点,CPU受到的关注程度依旧是最大的。在已经过去的05年中,AMD与Intel全方位展开了前所未有的激烈竞争,并日益升温......这一切都令2005年的CPU市场变得热闹非凡。而在2006,必将是CPU市场更为剧烈动荡,竞争的一年。

一、 谁优谁劣?——AMD与Intel产品对比分析

1、 AMD与Intel的产品线概述

  AMD目前的主流产品线按接口类型可以分成两类,分别是基于Socket 754接口的中低端产品线和基于Socket 939接口的中高端产品线;而按处理器的品牌又分为Sempron、Athlon 64、Opteron系列,此外还有双核的Athlon 64 X2系列,其中Sempron属于低端产品线,Athlon 64,Opteron和Athlon 64 X2属于中高端产品线。这样看来,AMD家族同一品牌的处理器除了接口类型不同之外,同时还存在着多种不同的核心,这给消费者带来了一些不必要的挑选麻烦。可以说AMD现在的产品线有点让消费者雾里看花的感觉。产品线路脉络不太清晰。

  与AMD复杂的产品线相比,Intel的产品线可以说是相当清晰的。Intel目前主流的处理器都采用LGA 775接口,按市场定位可以分成低端的Celeron D系列、中端的Pentium 4 5xx系列和高端的Pentium 4 6xx系列、双核的Pentium D系列。除了Pentium D处理器以外,其他目前在市面上销售的处理器都是基于Prescott核心,主要以频率和二级缓存的不同来划分档次,这给了消费者一个相当清晰的印象,便于选择购买。

2、 AMD与Intel产品线对比

  所谓双核处理器,简单地说就是在一块CPU基板上集成两个处理器核心,并通过并行总线将各处理器核心连接起来。双核其实并不是一个全新概念,而只是CMP(Chip Multi Processors,单芯片多处理器)中最基本、最简单、最容易实现的一种类型。 Intel、AMD都不约而同地推出了自家的双核处理器解决方案:Pentium D、Athlon 64 X2!

处理器协作机制:

·AMD Athlon 64 X2

    Athlon 64 X2具有两个Athlon 64核心,采用独立缓存的设计,两颗核心同时拥有各自独立的缓存资源,而且通过SRI使Athlon 64 X2两个核心的协作更加紧密。SRI单元拥有连接到两个二级缓存的高速总线,如果两个核心的缓存数据需要同步,只需通过SRI单元完成即可。这样子的设计不但可以使CPU的资源开销变小,而且有效的利用了内存总线资源,不必占用内存总线资源。

·Pentium D

    与Athlon 64 X2一样,Pentium D两个核心的二级高速缓存是相互隔绝的,不过并没有专门设计协作的接口,而只是在前端总线部分简单的合并在一起,这种设计的不足之处就在于需要消耗大量的CPU周期。即当一个核心的缓存数据更改之后,必须将数据通过前端总线发送到北桥芯片,接着再由北桥芯片发往内存,而另外一个核心再通过北桥读取该数据,也就是说,Pentium D并不能像Athlon 64 X2一样,在CPU内部进行数据同步,而是需要通过访问内存来进行同步,这样子就比Athlon 64 X2多消耗了一些时间。

二级缓存对比:

  二级缓存做为一个数据的缓冲区,其大小具有相当重大的意义。事实证明,较大的高速缓存意味着可以一次交换更多的可用数据,而且可以大大降低高速缓存失误情况的出现,以及加快数据的访问速度,使整体的性能更高。 

   就目前而言,AMD的CPU在二级高速缓存的设计上,由于制造工艺的原因,高端的最高也只达到2M,不少中低端产品只有512K,这对于数据的处理多多少少会带来一些不良的影响,特别是处理的数据量较大的时候。Intel则相反,如Pentium D核心内部便集成了2M的二级高速缓存,这在处理数据的时候具有较大的优势,在高端产品中,甚至集成4M的二级高速缓存。在一些实际测试所得出来的数据也表明,二级缓存较大的Intel分数要高于二级缓存较小的AMD不少。

内存架构对比:

  由Athlon 64开始,AMD便开始采用将内存控制器集成于CPU内核当中的设计,这种设计的好处在于,可以缩短CPU与内存之间的数据交换周期。不过这种设计在提高了性能的同时,也带来了一些麻烦,一个是兼容性问题,由于内存控制器集成于核心之内,不像内置于北桥芯片内部,兼容性较差,这就又给用户在选购内存的时候带来一些不必要的麻烦。

  除了内存兼容性较差之外,由于采用核心集成内存控制器的缘故,对于内存种类的选择也有着很大的制约。

     目前软件对系统内存的需求也正在暗暗的提升。今天我们用Photoshop打开一张500万象素图片内存便会消耗近100MB内存。Windows XP系统在128MB内存的PC上运行的速度也变得难以忍受。家庭娱乐用户配置512MB内存已经是必然得要求,而微软推广的Vista系统使得1GB内存成为系统的起点。在未来高清晰度视频的广泛普及和3D游戏的极端复杂,将会对内存速度、容量提出全方位的挑战。就现在的内存市场上来看,很明显已经向DDR2代过渡,技术的迅猛发展,使得DDR1代产品在不久的将来会被淘汰出局,而让AMD很尴尬的是现有的Athlon 64不支持DDR2,例如目前市场上出现的AMD Athlon64 3600+这一款CPU产品,它不仅对性能起到了制约,对用户选择上了造成了局限性。

     而Intel的CPU却不会有这样的麻烦,只需要北桥集成了相应的内存控制器,就可以轻松的选择使用哪种内存,灵活性增强了不少。还有一个问题,如若用户采用集成显卡时,AMD的这种设计会影响到集成显卡性能的发挥。

平台带宽对比:

     随着主流的双核处理器的到来,以及945、955系列主板的支持,Intel的前端总线将提升到1066Mhz,配合上最新的DDR2 667内存,将I/O带宽进一步提升到8.5GB/S,内存带宽也达到了10.66GB/S,相比AMD目前的8.0GB/S(I/O带宽)、6.4GB/S(内存带宽)来说,Intel的要远远高出,在总体性能上要突出一些。

功耗对比:

     在功耗方面,Intel依然比较AMD的要稍为高一些,不过,近期的已经有所好转了。Intel将以前应用于移动处理器上的EIST移植到目前的主流Prescott核心CPU上,以保证有效的控制降低功耗及发热量。

     而AMD方面则加入了Cool'n'Quiet技术,以降低CPU自身的功耗,其工作原理与Intel的SpeedStep动态调节技术相似,都是通过调节倍频等等来实现降低功耗的效果。

     由于Intel的CPU内部集成的晶体管远远要比AMD的CPU多得多,再加上工作频率上也要比AMD的CPU高出不少,这才会变得功率较大。不过在Intel新一代CPU架构Conroe,这个问题将会得到有效的解决。其实Conroe是由目前的Pentium M架构变化而来的,它延续了Pentium M的绝大多数优点,如功耗更加低,在主频较低的情况下已然能够获得较好的性能等等这些。可以看出,未来Intel将把移动平台上的Conroe移植到桌面平台上来,取得统一。

流水线对比:

     自踏入P4时代以来,Intel的CPU内部的流水线级要比AMD的高出一些。流水线的长短对于主频影响还是相当大的。流水线越长,频率提升潜力越大,若一旦分支预测失败或者缓存不够的话,所耽误的延迟时间越长,为此在Netburst架构中,Intel将8级指令获取/解码的流水线分离出来,而Proscott核心有两个这样的8级流水线,因此严格说起来,Northwood和Willamette核心有28级流水线,而Proscott有39级流水线,是现在Athlon 64(K8)架构流水线的两倍。

     在双核处理器推广的过程中,AMD宣扬自己的双核Opteron和Athlon-64 X2才符合真正意义上的双核处理器准则,它的双核之所以是“真双核”,就在于它并不只是简单地将两个处理器核心集成在一个硅晶片(或称DIE)上,与单核相比,它增添了“系统请求接口”(System Request Interface,SRI)和“交叉开关”(Crossbar Switch)。它们的作用据AMD方面介绍应是对两个核心的任务进行仲裁、及实现核与核之间的通信。它们与集成的内存控制器和Hyper Transport总线配合,可让每个核心都有独享的I/O带宽、避免资源争抢,实现更小的内存延迟,并提供了更大的扩展空间,让双核能轻易扩展成为多核。

     根据前面我们提到CMP的概念,英特尔和AMD的双核处理器,以及它们未来的多核处理器实际上都属于CMP架构。而对双核处理器的架构或标准,目前业界对双核处理器的架构并没有共同标准或定义,自然也就没有什么真伪之分。

     CMP的原意就是在一个处理器上集成多个处理器核心,在这一点上AMD与英特尔并无分别。此外在不久前AMD举办的“我为双核狂”的活动中,有不少玩家指出,AMD的双核处理器在面对多任务环境下,无法合理分配CPU运算资源,导致运行同样的程序却会得到不同的时间,AMD的双核稳定性还需改善。从不少媒体的评测还可以看到,AMD的双核在单程序运行的效率要高于Intel处理器,但是在多任务的测试中则全面落后!

     从真正的双核应用上来看(双核的发展主要是由于各种程序的同时运行,即多程序同时运行的要求),Intel的双核更符合多程序的发展需求。

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