雙核處理器

雙核與雙芯(Dual Core Vs. Dual CPU)是AMD和Intel在雙核處理器的物理構(gòu)造不同之處。AMD將兩個內(nèi)核做在一個Die(晶元)上，通過直連架構(gòu)連接起來，集成度更高。Intel則是將放在不同Die(晶元)上的兩個內(nèi)核封裝在一起，因此有人將Intel的方案稱為"雙芯"，認為AMD的方案才是真正的"雙核"。從用戶端的角度來看，AMD的方案能夠使雙核CPU的管腳、功耗等指標跟單核CPU保持一致，從單核升級到雙核，不需要更換電源、芯片組、散熱系統(tǒng)和主板，只需要刷新BIOS軟件即可，這對于主板廠商、計算機廠商和最終用戶的投資保護是非常有利的?？蛻艨梢岳闷洮F(xiàn)有的90納米基礎(chǔ)設(shè)施，通過BIOS更改移植到基于雙核心的系統(tǒng)。 計算機廠商可以輕松地提供同一硬件的單核心與雙核心版本，使那些既想提高性能又想保持IT環(huán)境穩(wěn)定性的客戶能夠在不中斷業(yè)務(wù)的情況下升級到雙核心。在一個機架密度較高的環(huán)境中，通過在保持電源與基礎(chǔ)設(shè)施投資不變的情況下移植到雙核心，客戶的系統(tǒng)性能將得到巨大的提升。在同樣的系統(tǒng)占地空間上，通過使用雙核心處理器，客戶將獲得更高水平的計算能力和性能。

目前Intel推出的臺式機雙核心處理器有Pentium D、Pentium EE(Pentium Extreme Edition)和Core Duo三種類型，三者的工作原理有很大不同。

Pentium D和Pentium EE分別面向主流市場以及高端市場，其每個核心采用獨立式緩存設(shè)計，在處理器內(nèi)部兩個核心之間是互相隔絕的，通過處理器外部(主板北橋芯片)的仲裁器負責兩個核心之間的任務(wù)分配以及緩存數(shù)據(jù)的同步等協(xié)調(diào)工作。兩個核心共享前端總線，并依靠前端總線在兩個核心之間傳輸緩存同步數(shù)據(jù)。從架構(gòu)上來看，這種類型是基于獨立緩存的松散型雙核心處理器耦合方案，其優(yōu)點是技術(shù)簡單，只需要將兩個相同的處理器內(nèi)核封裝在同一塊基板上即可;缺點是數(shù)據(jù)延遲問題比較嚴重，性能并不盡如人意。另外，Pentium D和Pentium EE的最大區(qū)別就是Pentium EE支持超線程技術(shù)而Pentium D則不支持，Pentium EE在打開超線程技術(shù)之后會被操作系統(tǒng)識別為四個邏輯處理器。

Intel目前的桌面平臺雙核心處理器產(chǎn)品分為Pentium D和Pentium Extreme Edition(Pentium EE)兩大系列，其中，Pentium D包括820(2.8GHz)、830(3.0GHz)、840(3.2GHz)三個型號，采用800MHz FSB，面向主流市場;而Pentium EE目前只有840(3.2GHz)一個型號，同樣采用800MHz FSB，面向高端應(yīng)用。Pentium D與Pentium EE都采用0.09微米制程，LGA775接口;它們最主要的區(qū)別就是Pentium EE支持超線程技術(shù)，而Pentium D則不支持超線程技術(shù)，也就是說在打開超線程技術(shù)的情況下Pentium EE將被操作系統(tǒng)識別為四顆處理器。

在主板芯片組方面，由于北橋芯片擔負著處理和交換不同核心緩存數(shù)據(jù)的重要作用，所以目前能夠支持Pentium D和Pentium EE的是945/955系列，而915/925是不能支持的，在915/925主板上就算是能夠開機，也只能使用雙核心其中的一個核心!

AMD推出的雙核心處理器分別是雙核心的Opteron系列和全新的Athlon 64 X2系列處理器。其中Athlon 64 X2是用以抗衡Pentium D和Pentium Extreme Edition的桌面雙核心處理器系列。AMD推出的Athlon 64 X2是由兩個Athlon 64處理器上采用的Venice核心組合而成，每個核心擁有獨立的512KB(1MB) L2緩存及執(zhí)行單元。除了多出一個核芯之外，從架構(gòu)上相對于目前Athlon 64在架構(gòu)上并沒有任何重大的改變。

雙核心Athlon 64 X2的大部分規(guī)格、功能與我們熟悉的Athlon 64架構(gòu)沒有任何區(qū)別，也就是說新推出的Athlon 64 X2雙核心處理器仍然支持1GHz規(guī)格的HyperTransport總線，并且內(nèi)建了支持雙通道設(shè)置的DDR內(nèi)存控制器。與Intel雙核心處理器不同的是，Athlon 64 X2的兩個內(nèi)核并不需要經(jīng)過MCH進行相互之間的協(xié)調(diào)。AMD在Athlon 64 X2雙核心處理器的內(nèi)部提供了一個稱為System Request Queue(系統(tǒng)請求隊列)的技術(shù)，在工作的時候每一個核心都將其請求放在SRQ中，當獲得資源之后請求將會被送往相應(yīng)的執(zhí)行核心，也就是說所有的處理過程都在CPU核心范圍之內(nèi)完成，并不需要借助外部設(shè)備。

對于雙核心架構(gòu)，AMD的做法是將兩個核心整合在同一片硅晶內(nèi)核之中，而Intel的雙核心處理方式則更像是簡單的將兩個核心做到一起而已。與Intel的雙核心架構(gòu)相比，AMD雙核心處理器系統(tǒng)不會在兩個核心之間存在傳輸瓶頸的問題。因此從這個方面來說，Athlon 64 X2的架構(gòu)要明顯優(yōu)于Pentium D架構(gòu)。雖然與Intel相比，AMD并不用擔心Prescott核心這樣的功耗和發(fā)熱大戶，但是同樣需要為雙核心處理器考慮降低功耗的方式。為此AMD并沒有采用降低主頻的辦法，而是在其使用90nm工藝生產(chǎn)的Athlon 64 X2處理器中采用了所謂的Dual Stress Liner應(yīng)變硅技術(shù)，與SOI技術(shù)配合使用，能夠生產(chǎn)出性能更高、耗電更低的晶體管。

AMD推出的Athlon 64 X2處理器給用戶帶來最實惠的好處就是，不需要更換平臺就能使用新推出的雙核心處理器，只要對老主板升級一下BIOS就可以了，這與Intel雙核心處理器必須更換新平臺才能支持的做法相比，升級雙核心系統(tǒng)會節(jié)省不少費用。AMD目前的桌面平臺雙核心處理器是Athlon 64 X2，其型號按照PR值分為3800+至4800+等幾種，同樣采用0.09微米制程，Socket 939接口，支持1GHz的Hyper Transport，當然也都支持雙通道DDR內(nèi)存技術(shù)。

由于AMD雙核心處理器的仲裁器是在CPU內(nèi)部而不是在北橋芯片上，所以在主板芯片組的選擇上要比Intel雙核心處理器要寬松得多，甚至可以說與主板芯片組無關(guān)。理論上來說，任何Socket 939的主板通過更新BIOS都可以支持Athlon 64 X2。對普通消費者而言，這樣可以保護已有的投資，而不必象Intel雙核心處理器那樣需要同時升級主板。

最近逐漸熱起來的"雙核"概念，主要是指基于X86開放架構(gòu)的雙核技術(shù)。在這方面，居領(lǐng)導地位的廠商主要有Intel和AMD兩家。其中，兩家的思路又有不同。AMD從一開始設(shè)計時就考慮到了對多核心的支持。所有組件都直接連接到CPU，消除系統(tǒng)架構(gòu)方面的挑戰(zhàn)和瓶頸。兩個處理器核心直接連接到同一個內(nèi)核上，核心之間以芯片速度通信，進一步降低了處理器之間的延遲。而Intel采用多個核心共享前端總線的方式。專家認為，AMD的架構(gòu)對于更容易實現(xiàn)雙核以至多核，Intel的架構(gòu)會遇到多個內(nèi)核爭用總線資源的瓶頸問題。 雙核心處理器技術(shù)的引入是提高處理器性能的有效方法。因為處理器實際性能是處理器在每個時鐘周期內(nèi)所能處理器指令數(shù)的總量，因此增加一個內(nèi)核，處理器每個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行的單元數(shù)將增加一倍。在這里我們必須強調(diào)一點的是，如果你想讓系統(tǒng)達到最大性能，你必須充分利用兩個內(nèi)核中的所有可執(zhí)行單元:即讓所有執(zhí)行單元都有活可干。

為什么IBM、SUN、HP等廠商的雙核產(chǎn)品無法實現(xiàn)普及呢，因為它們相當昂貴的，從來沒得到廣泛應(yīng)用。比如擁有128MB L3緩存的雙核心IBM Power4處理器的尺寸為115x115mm，生產(chǎn)成本相當高。因此，我們不能將IBM Power4和HP PA8800之類雙核心處理器稱為AMD即將發(fā)布的雙核心處理器的前輩。

目前，x86雙核處理器的應(yīng)用環(huán)境已經(jīng)頗為成熟，大多數(shù)操作系統(tǒng)已經(jīng)支持并行處理，目前大多數(shù)新或即將發(fā)布的應(yīng)用軟件都對并行技術(shù)提供了支持，因此雙核處理器一旦上市，系統(tǒng)性能的提升將能得到迅速的提升。因此，目前整個軟件市場其實已經(jīng)為多核心處理器架構(gòu)提供了充分的準備。

x86多核處理器標志著計算技術(shù)的一次重大飛躍。這一重要進步發(fā)生之際，正是企業(yè)和消費者面對飛速增長的數(shù)字資料和互聯(lián)網(wǎng)的全球化趨勢，開始要求處理器提供更多便利和優(yōu)勢之時。多核處理器，較之當前的單核處理器，能帶來更多的性能和生產(chǎn)力優(yōu)勢，因而最終將成為一種廣泛普及的計算模式。多核處理器還將在推動PC安全性和虛擬技術(shù)方面起到關(guān)鍵作用，虛擬技術(shù)的發(fā)展能夠提供更好的保護、更高的資源使用率和更可觀的商業(yè)計算市場價值。普通消費者也將比以往擁有更多的途徑獲得更高性能，從而提高他們家用PC和數(shù)字媒體計算系統(tǒng)的使用。

在單一處理器上安置兩個或更多強大的計算核心的創(chuàng)舉開拓了一個全新的充滿可能性的世界。多核心處理器可以為戰(zhàn)勝今天的處理器設(shè)計挑戰(zhàn)提供一種立竿見影、經(jīng)濟有效的技術(shù)――降低隨著單核心處理器的頻率(即"時鐘速度")的不斷上升而增高的熱量和功耗。多核心處理器有助于為將來更加先進的軟件提供卓越的性能。現(xiàn)有的操作系統(tǒng)(例如MS Windows、Linux和Solaris)都能夠受益于多核心處理器。在將來市場需求進一步提升時，多核心處理器可以為合理地提高性能提供一個理想的平臺。因此，下一代軟件應(yīng)用程序?qū)枚嗪颂幚砥鬟M行開發(fā)。無論這些應(yīng)用是否能幫助專業(yè)動畫制作公司更快更節(jié)省地生產(chǎn)出更逼真的電影，或開創(chuàng)出突破性的方式生產(chǎn)出更自然更富靈感的PC機，使用多核處理器的硬件所具有的普遍實用性都將永遠地改變這個計算世界。

雖然雙核甚至多核芯片有機會成為處理器發(fā)展史上最重要的改進之一。需要指出的是，雙核處理器面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是處理器能耗的極限!性能增強了，能量消耗卻不能增加。根據(jù)著名的湯氏硬件網(wǎng)站得到的文件顯示，代號Smithfield的CPU熱設(shè)計功耗高達130瓦，比現(xiàn)在的Prescott處理器再提升13%。由于今天的能耗已經(jīng)處于一個相當高的水平，我們需要避免將CPU作成一個"小型核電廠"，所以雙核甚至多核處理器的能耗問題將是考驗AMD與 Intel的重要問題之一。

關(guān)于多核處理器，從全球范圍內(nèi)看，AMD在對客戶的理解和對輸出最符合客戶需求的產(chǎn)品方面的理念走在Intel的前面，從上世紀九十年代起就一直計劃著這一重大進展，它第一個宣布了在單處理器上安置多個核心的想法。

Intel的Hyper-Threading技術(shù)可以在Windows中被識別為兩顆處理器，因此不少人被誤導，認為Hyper-Threading和Dual Core一樣能同時執(zhí)行并發(fā)的兩個線程。

Hyper-Threading其實就是一顆核心以模擬的方式扮作兩顆處理器，以增加運算速度，但并不代表著它能像真正的兩顆物理處理器那樣，因為Dual/MultiCore的每一顆處理器都有獨立的資源，但HT技術(shù)中模擬的每一顆處理都是共用同一顆物理處理器的資源，當兩個模擬出來的處理器需要物理處理器的相同的資源時，其中一個模擬的處理器就要暫停并讓出資源。說到底HT技術(shù)只是為了更好的利用處理器閑置資源而開發(fā)出來的技術(shù)，與Dual/Multi Core技術(shù)的雙物理核心還是有本質(zhì)的區(qū)別。

作者:劉紀紅 葉檸 尚奎 孫宇舸

定價:29元

印次:1-1

ISBN:9787302319191

出版日期:2013.06.01

印刷日期:2013.05.23

第1章緒論

1.1數(shù)字信號處理器

1.2TI公司DSP器件的發(fā)展

1.2.1C2000系列DSP

1.2.2C5000系列DSP

1.2.3C6000單核系列DSP

1.2.4達芬奇系列DSP

1.2.5多核系列DSP

第2章OMAPL138雙核嵌入式應(yīng)用處理器

2.1OMAPL138處理器概述

2.2OMAPL138處理器主要特征

2.3ARM子系統(tǒng)

2.3.1ARM926EJS處理器

2.3.2系統(tǒng)控制協(xié)處理器

2.3.3存儲器管理單元

2.3.4Cache和寫緩沖

2.3.5先進的高性能總線

2.3.6嵌入式跟蹤宏單元和嵌入式跟蹤緩沖器

2.3.7ARM存儲器映射

2.4DSP子系統(tǒng)

2.4.1C674x DSP CPU 描述

2.4.2DSP存儲器映射

2.5引腳分配

2.6引腳復用控制

2.7引腳功能

2.8設(shè)備配置

2.8.1引導模式

2.8.2系統(tǒng)配置模塊

2.9設(shè)備工作條件

2.9.1最大額定工作溫度范圍

2.9.2推薦運行環(huán)境

2.9.3電氣特征

2.10外設(shè)信息和電氣規(guī)格

2.10.1參數(shù)信息

2.10.2推薦的時鐘和控制信號傳輸特性

2.10.3電源

2.10.4復位

2.10.5晶振或外部時鐘輸入

2.10.6時鐘鎖相環(huán)

2.10.7中斷

第3章OMAPL138開發(fā)套件

3.1ICETEKOMAPL138評估套件簡介

3.2ICETEKOMAPL138KB核心板簡介

3.3ICETEKOMAPL138KB核心板板卡布局

3.4ICETEKOMAPL138KBE擴展板板卡布局

3.5ICETEKOMAPL138A擴展板板卡布局

3.6ICETEKOMAPL138KB核心板連接器

3.7ICETEKOMAPL138KBE擴展板連接器

3.8ICETEKOMAPL138A擴展板連接器

3.9A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊

3.9.1ADCTLV0832簡介

3.9.2DACTLC7528簡介

第4章開發(fā)環(huán)境與嵌入式系統(tǒng)軟件

4.1系統(tǒng)需求

4.2軟件開發(fā)環(huán)境概述

4.3構(gòu)建軟件開發(fā)環(huán)境

4.3.1默認安裝環(huán)境

4.3.2設(shè)置超級終端

4.3.3安裝VirtualBox

4.3.4新建立虛擬機

4.3.5安裝Ubuntu 10.04系統(tǒng)

4.3.6安裝虛擬機增強功能

4.3.7設(shè)置與Windows的交換空間

4.3.8安裝Linux開發(fā)環(huán)境

4.3.9瀏覽軟件開發(fā)環(huán)境

4.3.10設(shè)置IP地址

4.3.11設(shè)置NFS文件系統(tǒng)

4.4嵌入式軟件目標系統(tǒng)概述

4.4.1啟動過程

4.4.2系統(tǒng)軟件各組成部分的特點

4.5NFS介紹

4.6TFTP介紹

4.7嵌入式系統(tǒng)測試程序

4.8內(nèi)核燒寫

4.9恢復NAND FLASH上的文件系統(tǒng)

4.10編譯DVSDK

4.10.1介紹

4.10.2編譯DVSDK及例程

4.10.3測試DVSDK

第5章基于OMAPL138實驗箱的ARM實驗

5.1ICETEKOMAPL138AS60實驗箱簡介

5.1.1信號發(fā)生器模塊

5.1.2液晶控制模塊

5.1.3仿真器模塊

5.1.4DSP評估板模塊

5.2實驗設(shè)備安裝

5.2.1開發(fā)環(huán)境設(shè)置

5.2.2ICETEKOMAPL138A教學實驗箱的連接

5.3外部控制實驗

5.3.1實驗一液晶屏顯示實驗

5.3.2實驗二鍵盤輸入實驗

5.3.3實驗三音頻信號發(fā)生實驗

5.3.4實驗四直流電機控制實驗

5.3.5實驗五步進電機控制實驗

5.3.6實驗六交通燈控制綜合實驗

5.3.7實驗七單路模/數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)實驗

5.3.8實驗八單路數(shù)/模轉(zhuǎn)換(D/A)實驗

第6章基于OMAPL138的DSP基礎(chǔ)實驗

6.1實驗一構(gòu)建CCS仿真調(diào)試環(huán)境

6.2實驗二語音實驗

6.3實驗三DIP_SWITCH撥碼開關(guān)實驗

6.4實驗四EMAC_LOOPBACK_MII實驗

6.5實驗五NAND FLASH實驗

6.6實驗六RTC實驗

6.7實驗七SD卡實驗

6.8實驗八DDR2實驗

6.9實驗九UART實驗

6.10實驗十USB實驗

6.11實驗十一SATA實驗

6.12實驗十二NAND FLASH Writer實驗

6.13實驗十三DSP程序自啟動實驗

第7章基于OMAPL138的DSP實驗箱實驗

7.1實驗一鍵盤輸入實驗

7.2實驗二液晶顯示器控制顯示實驗

7.3實驗三音頻信號發(fā)生實驗

7.4實驗四直流電機控制實驗

7.5實驗五步進電機控制實驗

7.6實驗六交通燈控制實驗

7.7實驗七模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)實驗

7.8實驗八數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)實驗

第8章基于OMAPL138的雙核處理器實驗

8.1DSPLINK簡介

8.2CMEM簡介

8.3編譯ARM調(diào)用DSP程序

8.4OMAPL138的雙核處理器實驗

參考文獻