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2006-01-19, 07:49 PM
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長老會員
 
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技術 - 雙核才問世多核多緒時代已在敲門
原始出處：http://taiwan.cnet.com/enterprise/te...0102734,00.htm
顏國偉撰 2005/11/29 近陣子「雙核Dual Core」話題不斷，除了AMD、Intel先後推出雙核版的Opteron、Athlon 64 X2、Xeon、Pentium D外，也衝擊IBM、Oracle、BEA、Microsoft、EMC/VMWare、Novell/SuSE等多家知名業者的軟體授權政策。 為何雙核會盛行？這除了Intel例行抄襲大型主機、高階UNIX系統的技術架構外，另一原因是時脈提升的障礙。Intel上一次遭遇瓶頸是在Pentium III時代，當時鋁製程的Pentium III難以突破1GHz，即便勉強突破了也付出了極大的代價（高耗電、熱燙、不穩），最後只好向IBM討教，取得IBM的銅製程技術授權，才得以跨越1GHz的障礙（AMD一開始也是向IBM請求銅製程授權，但因未談攏，最後轉向Motorola授權，不過AMD後續的SOI技術依然向IBM授權，相關授權合作也將持續。）這一次Intel遭遇的是瓶頸是難以突破4GHz，一直處於3.8GHz而難以更高。 不過這並非只是Intel的問題；即使IBM也只能在實驗室內讓Cell達4GHz，量產Cell時，仍為求穩定還是降至3.2GHz。對眾家處理器廠商而言，既然時脈難以再提升，只好改以增加處理核心數目的手法來持續增快效能。IBM於2000年就已經完成雙核工藝的POWER4處理器，2001年底推出使用POWER4處理器的伺服器：eServer p690，HP、Sun的雙核處理器及伺服器是在2004年初到位。 至於今年才推出雙核的AMD、Intel則是落後IBM近四年的時間。 Intel的未來展望規劃（Roadmap）中，包括Celeron、Itanium 2等也會有雙核版，幾乎Intel全系列的處理器（手持、嵌入較例外）都會跟進，AMD也同樣朝全面雙核化邁進，即便已知雙核版的Itanium 2無法趕在今年底發表，而必須再等待半年時間，但仍然是未來研發主流。 多核Ｘ緒時代 不過，雙核不僅不是「終極」還只是個「開端」。2003年Intel發表使用HyperThreading技術（簡稱HT，超執行緒）的Xeon，僅在原有裸晶（Die）上增加10%的電路面積，就可以獲得20%∼30%的效能提升，這大概是Intel少數的原創技術，而非來自抄襲，此技術一出立即成為其他CPU業者的抄仿對象，尤其以仍在持續發展POWER、SPARC的IBM、Sun最為積極，而此時雙核產品還衍生出單緒及雙緒的差別。 首先以IBM率先見賢思齊，在接替POWER4的POWER5上也使用類似HT的設計，但IBM稱這樣的技術為Simultaneous Multithreading，一個POWER5除了有兩個執行核心外，每個執行核心還有兩個執行緒，如此就成了雙核雙緒的處理器，而 intel Xeon with HT則是單核雙緒。類似的技術Sun則納入到原有的CMP理念中，稱為CMT。 到了今年AMD推出雙核Opteron、雙核Athlon 64（稱為Athlon 64 X2），由於AMD的處理器不具有雙緒能力，尚處於雙核單緒，至於Intel最近才推出的新款Xeon（研發代號Paxville）也具有雙核，但也包括過去的HT，與IBM POWER5一樣是雙核雙緒。此外IBM也在今年發表雙核版的PowerPC G5處理器，過去單核版稱為PowerPC970或PowerPC970FX（製程技術強化版），如今雙核後改稱PowerPC970MP，屬於雙核單緒。 多核、多緒時代即將展開 到此為止了嗎？技術是永無止境的。不像HP的雙核版PA-RISC--PA-8800/PA-8900確定不會有後續發展，改由Itanium 2接替，Sun推出雙核版的UltraSPARC-IV/IV+後，預計明年初就會有UltraSPARC V，從規格上來看，UltraSPARC V將會是個「可怖」的處理晶片，畢竟Sun的處理器研發團隊人數在全球僅次於Intel（約1,400多人），還勝過IBM、AMD。 就目前所知，UltraSPARC V擁有八核四緒(正式名稱為UltraSPARC T1)，也就是同時間最多可以有32個執行緒在處理，而且，當某一個緒線（也有人反過來稱：線緒）工作完成後，後面若沒有其他的工作，也可以自動將排於其他緒線位置的待處理工作進行轉移，以維持平行緒線的整體利用效率，並更快完成工作。這點與IBM POWER5很類似。 相對的，Intel現有的CPU都不具有線緒工作機動轉移的能力，無論單核雙緒的Xeon還是雙核雙緒的Xeon都是如此。不能靈活調度緒線工作的結果，有時反而會讓工作效能減退（類似電影售票口，即便另一窗口比較少人或新加開窗口，也不准已在隊列的人離開，只有完全還沒排過隊的人可以去新窗口、較少人的窗口），這點已在雙顆實體Xeon（都具有HT）的電腦測試中得到證實。 不過，UltraSPARC V也有不完美之處，那就是運作時脈過低，僅1GHz，至多到1.2GHz（視製程良率而定，Sun是交付給TI代工生產），然而32緒x1GHz的結果也是相當可觀，而UltraSPARC的下一版：Rock（研發代號）更是鎖定同時最高達64緒。所以筆者必須說：多核多緒的時代即將展開！ Intel, AMD等加入全面雙核化以及IBM, Sun持續研發多核產品，開敨了多核多緒的時代，不過卻也引發新的問題，即軟體如何授權。 新興議題：軟體授權 但是，多核多緒很快又要將軟體授權方案形成衝擊。雙核並不表示效能就是比單核多一倍，事實上以AMD的說法，相同時脈下，雙核Opteron僅比單核多出30∼55%的效能，過去雙顆單核的系統反而能有70%的效能，也就是說，雙顆單核的伺服器，效能是傳統單顆單核的1.7倍，但是單顆雙核則只有1.3∼1.55倍，這是因為雙核共享同一組FSB（Front Side Bus，前端匯流排）之故，以致效能折損，但兩顆單核則有兩組FSB。 也因為單顆雙核不等於兩顆單核，所以BEA、Oracle才會調整授權策略。但是不同的雙核處理器又有不同的設計，較良善的設計確實更接近2倍的效能，IBM也是因此堅持雙核POWER4/5要收取雙顆處理器的授權。 至於雙緒、多緒，雖然也具有加速效果，但因為緒的加速不如核（作業系統中，Task > Process > Thread），所以通常不影響軟體授權，但是面對八核四緒的UltraSPARC V又該如何計費？當成8顆？6.35顆？還是7.11顆？著實又要傷一番腦筋。 筆者認為，最可能的作法是採行公用運算概念的用量計費，以每核使用時間來收費。Sun目前即有每顆Opteron使用一小時收取一美元的運算租用法。不過不同架構的CPU，每小時能夠貢獻的效能也有差異，不同的作業系統也有不同的效能發揮，不能一概而論，總而言之只會讓事情愈來愈複雜，或者愈來愈簡化（既然難以細估，乾脆概算，付年費隨便用，或其他的概略計法）。 此外，現在Java程式、.Net程式愈來愈多，這兩種程式本就原生支援多緒執行，反而是更早的是C++是採變通方式（用API提供多緒能力，並在撰寫程式時呼叫API）支援多緒執行，且用C++撰寫的機會愈來愈少，就連多數的學校也從過去教授C++而改教Java。 所以，執行Java、.Net的軟體更能與多核多緒晶片相應相合，如何是過去的MS-Office 95，由於是以單核單緒方式撰寫成（當時的背景所致，PC十多年來都是單核單緒的執行環境），那麼無論在多少緒、多少核的系統上執行都無法獲得加速效果，永遠是單核單緒的緩步執行，過去許多單機版遊戲也都是如此。 自此我們可以說，多核多緒無論軟體、硬體都到了水到渠成的一刻。 |
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__________________ 給自己看也給所有需要這些話鼓勵的人看! 認真不一定會得到美好的結果,但是不認真就一定沒有 想要有什麼結果,就秉持你的雙手 放手去做 總比什麼都沒付出最後失敗了才嘆氣來的好吧 沒努力的人.沒有資格說放棄 努力過的人.更要有勇氣繼續努力下去
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