英特尔多内核处理器：快速参考指南
介绍
多内核是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。多核技术的开发源于工程师们认识到，仅仅提高单核芯片的速度会产生过多热量且无法带来相应的性能改善，先前的处理器产品就是如此。他们认识到，在先前产品中以那种速率，处理器产生的热量很快会超过太阳表面。即便是没有热量问题，其性价比也令人难以接受，速度稍快的处理器价格要高很多。
什么是多核技术？
英特尔工程师们开发了多核芯片，使之满足“横向扩展”（而非“纵向扩充”）方法，从而提高性能。该架构实现了“分治法”战略。
通过划分任务，线程应用能够充分利用多个执行内核，并可在特定的时间内执行更多任务。
多核处理器是单枚芯片（也称为“硅核”），能够直接插入单一的处理器插槽中，但操作系统会利用所有相关的资源，将它的每个执行内核作为分立的逻辑处理器。通过在两个执行内核之间划分任务，多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务
多核技术的作用
多核架构能够使目前的软件更出色地运行，并创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。
尽管认真的软件厂商还在探索全新的软件并发处理模式，但是，随着向多核处理器的移植，现有软件无需被修改就可支持多核平台。
操作系统专为充分利用多个处理器而设计，且无需修改就可运行。为了充分利用多核技术，应用开发人员需要在程序设计中融入更多思路，但设计流程与目前对称多处理 (SMP) 系统的设计流程相同，并且现有的单线程应用也将继续运行。
现在，得益于线程技术的应用在多核处理器上运行时将显示出卓越的性能可扩充性。此类软件包括多媒体应用（内容创建、编辑，以及本地和数据流回放）、工程和其他技术计算应用以及诸如应用服务器和数据库等中间层与后层服务器应用。
多核技术能够使服务器并行处理任务，而在以前，这可能需要使用多个处理器，多核系统更易于扩充，并且能够在更纤巧的外形中融入更强大的处理性能，这种外形所用的功耗更低、计算功耗产生的热量更少。
多核技术和超线程（HT）技术
多核技术不同于超线程（HT）技术；它是基于超线程（HT）技术的一种出色的改进技术。多核技术带来更大的灵活性和更快的速度。
超线程（HT）技术以模拟两个处理器（创建两个虚拟处理器）为基础。采用超线程（HT）技术意味着程序员必须明白，尽管两个线程可立即运行，并且每个线程都能访问所有硬件，但实际上只有一组计算资源可以利用。为了从超线程（HT）技术中获得最大优势，分配给每个线程的任务要尽可能不同，以确保尽可能减少处理器资源上的冲突。
利用多核技术，每个内核都可充分利用自己的硬件——高速缓存、浮点数学单元、整数引擎——并且编程线程可使用所有这些资源，同时其它线程也可使用其它内核上的所有硬件资源。因此，同步线程的数量仅由内核数量而定，而不依赖于每个内核上的资源。
无需对多核处理器中支持超线程（HT）技术的程序进行重写代码。
正如为超线程（HT）技术调试的应用曾使用虚拟处理器一样，该应用将使用真实的内核。
编程技术也无需改变。多核技术支持超线程（HT）技术和多线程应用利用增加的资源。
对于应用开发人员而言，为利用多核处理器编写应用的方法等同于为当前的多处理器系统编写应用的方法。
速度
具有两个内核的多核处理器与单核处理器相比，其速度并不是后者速度的两倍，但接近两倍。测试显示，添加另一个处理器后，处理速度可增加高达 93%。
利用基于英特尔? E7525 芯片组和具有 2M L2 高速缓存的 64 位英特尔? 至强? 处理器3.60GHz 双路处理器 (DP) 工作站平台进行的测试，可提供高达 93% 的性能提升，对于线程工作站应用测试而言，还可再增加一个处理器。实际性能会因所使用的具体硬件和软件的不同而有所差异。
这不仅可应用于插槽到插槽的可扩充性，还可应用于多核之间内部或内核到内核的可扩充性。例如，我们估计内核到内核可扩充性增加了 80%，这意味着第二个内核的处理能力也将提高 80%。2.2GHz的双核处理器的执行情况则与 3.96 GHz 单核处理器相同。
同时，该 2.2 GHz 双核处理器将具有与 2.2 GHz 单核处理器相类似的特性（成本、电源使用、冷却需求）。（假定的）3.96 GHz 处理器需要花费更多的成本，功耗更大，并且产生巨大的热量，因而这种处理器并不存在。
传统的软件及开发
当前市场上的大多数操作系统，包括 Windows*、Linux*、及 UNIX* 操作系统的最新版本，都支持多处理器，且将多核系统作为多处理器系统处理。
任何使用线程或支持超线程（HT）技术的软件都可立即利用多核技术。迄今为止，在数百个应用已采用线程技术的基础上，又有 150 多个客户端应用采用了超线程（HT）技术。此外，很早以前，开发人员就已设计出大多数主要服务器应用（例如数据库），以便充分利用多个处理器。
这些数字说明，许多开发商资源和设计工具已充分利用了英特尔处理器的多核能力，因此，目前以多处理器系统为目标的软件开发工作将与多核系统的软件开发“保持一致”，并将充分利用多核技术。
广大编程人员不断支持多核技术，还有许多其它的事例，成为继续提供多核支持的催化剂。
例如，滑铁卢大学计算机科学系的教授 Peter Buhr，为了编写可充分利用多核处理器的软件，开发出不符合原有语言规范的四个新的 C++ 类。Buhr 教授表示：“五年之后，我们将买不到不带双核处理器的电脑。我们可以视而不见，或者也可以准备好适当的软件，以便使每个程序员都有机会利用它。”
此外，C++ 标准委员会目前正在考虑做出修订，即，将多线程特性放入语言的定义中。
多核技术对现有软件大有裨益
另外，现有软件专为运行多线程而设计。然而，专为在单核系统上运行单线程而设计的传统应用，也能在典型的多任务环境中利用多核技术的一些优势，尽管应用对多处理器的存在一无所知。操作系统了解多核技术，并在多核架构中对多个处理进行调度——大大增加了系统的吞吐量。
操作系统有一个 CPU 调度器（CPU scheduler），它跟踪所有运行的任务并在这些任务之间进行切换，在短时间内将每个任务分配给 CPU。所有应用看似同时运行，但只有一个应用在特定的时间内运行。运行任务的每次切换称作环境切换。它包括以下流程：
对寄存器中储存的与旧任务有关的所有数据进行备份
加载可使操作系统的 CPU 调度器运行的寄存器
运行调度器以确定下一个运行任务
为下一个任务加载寄存器
通过利用多核技术，切换任务的开销大大降低，其结果是开销显著降低并且代码处理更出色。
可扩充性
多核技术仅需使用一个插槽，这就简化了硬件的可扩充性。您只需用包含更多 CPU 内核的处理器代替单一的多核处理器，就能避免为了增加处理器的数量而更换电脑。
兼容性
在一台多核电脑上运行各种的单线程和多线程程序是没有问题的。操作系统会像任何其它系统一样检测到多核处理器并利用它，并恰当地对每个任务进行调度。
随着多核技术的普及，更多的软件将被设计用来充分利用多核技术，并且，多核电脑将在速度、可扩充性、和灵活性方面发挥越来越出色的优势。
价格
多核技术的价格在购买费用和管理费用上，多核技术都比同等速度的单核处理器价格低。
为何选择多核？
多核技术将成为服务器与台式机的主导技术。对于最大化业务优势和 IT 潜力，多核技术将成为未来数月乃至数年中推动业务发展的重要技术。
英特尔多核技术的优势
英特尔通过开发利用多核架构进一步提高性能并节约成本的特性，增加了多核技术的价值。英特尔开发了节能的动态功率调节（DPC）技术，当工作量允许时，该技术可使操作系统指示一个处理内核进入休眠状态，或在其它内核工作时减慢运行速度。
多核技术在产品层面上的应用
英特尔拥有针对服务器、工作站和笔记本电脑的多核技术解决方案。英特尔计划将能延长电池寿命的 DPC 集成至英特尔第一款双核笔记本电脑的芯片——Yonah 中。预计 Yonah 将于今年后期发布。
多核处理器授权
带有四个内核的多核处理器系统是否需要四倍的授权费用？
世界最大的软件厂商微软（Microsoft）曾宣布，他们准备将多核处理器作为单核处理器进行授权。
微软还宣布 Windows XP* 和 Windows Server* 2003 操作系统将仅根据物理处理器（并非内核）收取授权费。
目前，一些操作系统和企业级应用，如数据库服务器，假定每个芯片为单个处理器的情况下，针对每个处理器进行授权。由于多核架构将附加的处理器内核放置在单一的芯片上，因此，每个软件厂商必须重新评估和定义处理器的概念。为了减轻客户对多核处理器的忧虑，一些软件厂商已经宣布了包括多核处理器的相关授权政策。
充分利用多核技术 三个步骤：更新、提高效率以及优化软件。
第一步是更新处理器。多核技术是一项具有灵活性的技术，IT 管理员可用它来提供业务增长（用户、交易和数据的增长）所需的活动空间，而无需对整个 Delor Katheryn-kdelor [kdelor@digitalimpact.com] 服务器进行升级。该战略为未来的发展提供了增强的可扩充性，同时，它也延长了现有数据中心组件的使用寿命。
部署了新一代应用后，管理员可利用多核技术对调整后平台的性能进行优化。
第二步是充分利用多核技术，来提高电脑平台的效率。采用多处理器的服务器已推出多年，多数网络应用可充分利用附加的处理器、多软件线程以及多任务计算环境。这就使企业将网络应用扩展到更佳，从而获得更卓越的性能。多处理发展的下一个逻辑步骤是，多核技术为未来的发展进一步增加高性能和可扩充性。
第三步是软件优化。将多核技术作为一种无需增加功耗与热量，就可获得性能增益的有效方式。
利用优化的工具，软件工具与英特尔? 编译器能在未被线程化、编译或调试的应用上实现卓越的性能提升。
谁将从多核技术中获益？
所有人都会受益匪浅。多核技术能够以更低的价格、更低的功耗及更少的热力问题提供更出色的处理。
凭借多核处理器，用户无需等待多个程序的加载。
多任务甚至不会遭遇即便是最快的单核处理器都会定期遇到的延迟问题，并使台式机体验变得“生动流畅”。
多任务用户以及在进行后台处理的环境中工作的用户都将从多核系统中受益。后台处理的使用在业务计算环境中日益广泛。多任务处理的示例包括处理电子数据表时的后台数据挖掘查询，或企业 IT 部门在企业网络上的管理任务——诸如更新软件、排除硬件故障以及病毒扫描。
多核处理器将使企业开发人员和解决方案设计人员能够提供增强的应用性能，而存储和能源成本降低，并且还能提供卓越的多处理优势，而总拥有成本和占地面积降低。
随着多核技术的普及，开发商们将充分利用这一技术的巨大优势。欲了解有关线程资源的更多信息，请访问英特尔? 软件网络（http://www.intel.com/software/multicore/ ），以帮助程序员实现这一跃迁。