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一代CPU王者的发展简史:从技压英特尔的x86-64位技术到全新的 Ry

2018-08-14 09:36

  比较这两款 x86-64 双核心 CPU 的效能时,这一次,AMD 持续维持着其领先的姿态,Athlon 64 X2 的效能大幅超越 Pentium D。AMD CPU 的市占率一举攀升,就在黄金交叉将要出现之时。Intel 展开逆袭,2006 年 8 月,Intel 推出了下一代的 CPU──Core 2 系列。

  ▲ 由 CPU Benchmarks 所统计的资料,该资料是统计全球使用该款 benchmarks 的 CPU 厂牌。虽然不是实际的 CPU 出货量,但是足以当做参考。(Source:CPU Benchmarks)

  新系列的 Intel CPU,断开和 Pentium 4 的关联,以 Pentium III 的 CPU 硬件架构为基础重新设计,并采用 AMD 所发展的 64 位指令集架构。这一次,Intel 以过往成功的产品为基础并重新设计,以 Core 为名重新出发。这一次,Intel 结束产品线的混乱以及产品效能低落的数年。

  ▲ 左图为未采用 Hyper-Threading 技术的 CPU Cores,右图则是采用了 Hyper-Threading 技术的 CPU Cores,其中,两者间的差异为一个 CPU Core 中有不同数量的 Architecture State 单元。(Source:Intel Technology Journal Vol. 1)

  因此,在采用这个技术之后,只需要额外的 5% 面积,便可以达成更高的指令集平行化,让 CPU 尽可能地满载,释放 CPU 所有的潜能。根据这一篇论文中所提供的数据,采用这一项技术后,在多执行绪的执行情况下,将可带来将近 30% 的效能提升,相当惊人。做为应对,AMD 于 2011 年推出 Bulldozer,其采用的并非是 Intel 所使用的 SMT 技术,而是 Clustered MultiThreaded(CMT)技术。此技术是将一颗 CPU 内部的整数执行单元复制一份,让 CPU 具备在同一核心内部执行两个执行绪能力,在后续要扩增核心的计算能力上,相当的容易,所需要的修改相对的较少。

  然而,其缺点便是没有办法共用执行单元,无法享有 SMT 中最重要的优点,用两个 Thread 尽可能让执行单元不会有空闲状态。此外,两个独立的 L1 Cache 虽然感觉在实作上会比较简单。但是,为了要维持 Cache 的一致性,便需要拥有额外的 Core 内部资料交换单元,大大的提升控制电路的复杂性。

  最后,结果便是众所皆知的,AMD 于 x86 的 CPU 市占率直直落,现今在中高端的笔电市场中,更几乎看不到采用 AMD CPU 的产品。就在 AMD 要消失在市场之中时,Zen CPU 的消息传出!