多核为什么要发展多核

Question

如题所述

Answer 1

为何需要发展多核处理器？尽管单核处理器可以通过提高主频来提升性能，但功耗问题成为了其发展的一个瓶颈。功耗与主频成正比，且为三次方关系，这导致了“频率墙”的限制。为解决这个问题，业界开始寻求提高指令执行并行度，也就是提高处理器的IPC（每时钟周期指令数）来提升性能。

提高IPC有两种途径：一是优化微架构，使其能够并行处理更多指令；二是采用多核架构。在单核处理器的基础上，增加到双核，即使主频不变，IPC理论上可以翻倍，功耗最多增加一倍。实际上，双核处理器通过更低的主频和更高的并行度，可以实现更好的性能和更低的功耗。这种设计趋势表明，未来的处理器倾向于在相同微架构下增加核心数，以提高并行处理能力，同时控制功耗的上升。

英特尔®酷睿™架构的创新，如宽区动态执行引擎和高级数字媒体增强技术，提升了IPC，而智能功率特性则降低了功耗。然而，随着技术发展，晶体管集成度的提高和成本增加，以及发热量和干扰因素的影响，使处理器频率的提升面临极限。因此，技术限制和经济效益考虑成为多核发展的驱动力，以保持摩尔定律的有效性。

多核技术的优势在于它能在不增加生产难度的情况下，通过多个低频率核心提供超过单核的处理效能，特别是在处理大量并行数据时，多核心的优势更为明显，提高了工作效率。这种多处理器协作的方式，不仅提升了性能，还实现了更好的性价比。从单核到多核的发展，无疑验证了摩尔定律在性能提升方面的强大影响力。