多核处理器多核处理器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。

最新新闻中国发布全球首款全系统多核高精度导航定位芯片全球首款全系统多核高精度导航定位系统级芯片，13日在第六届中国卫星[2.10% 资金研报]学术年会期间对外发布。

专家表示，这意味着国产芯片不仅具备国际竞争力，还从“跟踪者”跃升为“引领者”。

...详情内容来自中文名多核处理器定义集成两个或多个完整的计算引擎第一颗通用型微处理器4004技术优势采用了线程级并行编程目录1技术发展2发展历程3技术优势4技术瓶颈5技术原理6技术关键▪核结构研究▪程序执行模型▪Cache设计▪核间通信技术▪总线设计▪操作系统设计▪低功耗设计▪存储器墙▪可靠性及安全性设计7技术意义8技术种类9技术应用10应用11英特尔1技术发展256线程的CPU256线程的CPU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。

多核架构能够使软件更出色地运行，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。

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、，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非标轴承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。

多核技术是处理器发展的必然。

推动微处理器性能不断提高的因素主要有两个：半导体工艺技术的飞速进步和体系结构的不断发展。

半导体工艺技术的每一次进步都为微处理器体系结构的研究提出了新的问题，开辟了新的领域；体系结构的进展又在半导体工艺技术发展的基础上进一步提高了微处理器的性能。

这两个因素是相互影响，相互促进的。

一般说来，工艺和电路技术的发展使得处理器性能提高约20倍，体系结构的发展使得处理器性能提高约4倍，编译技术的发展使得处理器性能提高约1.4倍。

但是今天，这种规律性的东西却很难维持。

多核的出现是技术发展和应用需求的必然产物。

2发展历程1971年，英特尔推出的全球第一颗通用型微处理器4004，由2300个晶体管构成。

当时，公司的联合创始人之一戈登摩尔(Gordon Moore)，就提出后来被业界奉为信条的“摩尔定律”——每过18个月，芯片上可以集成的晶体管数目将增加一倍。

在一块芯片上集成的晶体管数目越多，意味着运算速度即主频就更快。

今天英特尔的奔腾(Pentium)四至尊版840处理器，晶体管数量已经增加至2.5亿个，相比当年的4004增加了10万倍。

其主频也从最初的740kHz(每秒钟可进行74万次运算)，增长到现在的3.9GHz(每秒钟运算39亿次)以上。

当然，CPU主频的提高，或许在一定程度上也要归功于1975年进入这个领域的AMD公司的挑战。

正是这样的“双雄会”，使得众多计算机用户有机会享受不断上演的“速度与激情”。

一些仍不满足的发烧友甚至选择了自己超频，因为在玩很多游戏时，更快的速度可以带来额外的饕餮享受。

但到了2005年，当主频接近4GHz时，英特尔和AMD发现，速度也会遇到自己的极限：那就是单纯的主频提升，已经无法明显提升系统整体性能。

以英特尔发布的采用NetBurst架构的奔腾四CPU为例，它包括Willamette、Northwood和Prescott等三种采用不同核心的产品。

利用冗长的运算流水线，即增加每个时钟周期同时执行的运算个数，就达到较高的主频。

这三种处理器的最高频率，分别达到了2.0G、3.4G和3.8G。

按照当时的预测，奔腾四在该架构下，最终可以把主频提高到10GHz。

但由于流水线过长，使得单位频率效能低下，加上由于缓存的增加和漏电流控制不利造成功耗大幅度增加，3.6GHz奔腾四芯片在性能上反而还不如早些时推出的3.4GHz产品。

所以，Prescott产品系列只达到3.8G，就戛然而止。

英特尔上海公司一位工程师在接受记者采访时表示，Netburst微架构的好处在于方便提升频率，可以让产品的主频非常高。

但性能提升并不明显，频率提高50%，性能提升可能微不足道。

因为Netburst微架构的效率较低，CPU计算资源未被充分利用，就像开车时“边踩刹车边踩油门”。

此外，随着功率增大，散热问题也越来越成为一个无法逾越的障碍。

据测算，主频每增加1G，功耗将上升25瓦，而在芯片功耗超过150瓦后，现有的风冷散热系统将无法满足散热的需要。

3.4GHz的奔腾四至尊版，晶体管达1.78亿个，最高功耗已达135瓦。

实际上，在奔腾四推出后不久，就在批评家那里获得了“电炉”的美称。

更有好事者用它来玩煎蛋的游戏。

很显然，当晶体管数量增加导致功耗增长超过性能增长速度后，处理器的可靠性就会受到致命性的影响。

就连戈登摩尔本人似乎也依稀看到了“主频为王”这条路的尽头——2005年4月，他曾公开表示，引领半导体市场接近40年的“摩尔定律”，在未来10年至20年内可能失效。

多核心CPU解决方案(多核)的出现，似乎给人带来了新的希望。

早在上世纪90年代末，就有众多业界人士呼吁用CMP(单芯片多处理器)技术来替代复杂性较高的单线程CPU。

IBM、惠普、Sun等高端服务器厂商，更是相继推出了多核服务器CPU。

不过，由于服务器价格高、应用面窄，并未引起大众广泛的注意。

直到AMD抢先手推出64位处理器后，英特尔才想起利用“多核”这一武器进行“帝国反击战”。

2005年4月，英特尔仓促推出简单封装双核的奔腾D和奔腾四至尊版840。

AMD 在之后也发布了双核皓龙(Opteron)和速龙(Athlon) 64 X2和处理器。

但真正的“双核元年”，则被认为是2006年。

这一年的7月23日，英特尔基于酷睿(Core)架构的处理器正式发布。

2006年11月，又推出面向服务器、工作站和高端个人电脑的至强(Xeon)5300和酷睿双核和四核至尊版系列处理器。

与上一代台式机处理器相比，酷睿 2 双核处理器在性能方面提高40%，功耗反而降低40%。

作为回应，7月24日，AMD也宣布对旗下的双核Athlon64 X2处理器进行大降价。

由于功耗已成为用户在性能之外所考虑的首要因素，两大处理器巨头都在宣传多核处理器时，强调其“节能”效果。

英特尔发布了功耗仅为50瓦的低电压版四核至强处理器。

而AMD的“Barcelona”四核处理器的功耗没有超过95瓦。

在英特尔高级副总裁帕特基辛格(Pat Gelsinger)看来，从单核到双核，再到多核的发展，证明了摩尔定律还是非常正确的，因为“从单核到双核，再到多核的发展，可能是摩尔定律问世以来，在芯片发展历史上速度最快的性能提升过程”。

3技术优势从应用需求上去看，越来越多的用户在使用过程中都会涉及到多任务应用环境，日常应用中用到的非常典型的有两种应用模式。

一种应用模式是一个程序采用了线程级并行编程，那么这个程序在运行时可以把并行的线程同时交付给两个核心分别处理，因而程序运行速度得到极大提高。

这类程序有的是为多路工作站或服务器设计的专业程序，例如专业图像处理程序、非线视频编缉程序、动画制作程序或科学计算程序等。

对于这类程序，两个物理核心和两颗处理器基本上是等价的，所以，这些程序往往可以不作任何改动就直接运行在双核电脑上。

还有一些更常见的日常应用程序，例如Office、IE等，同样也是采用线程级并行编程，可以在运行时同时调用多个线程协同工作，所以在双核处理器上的运行速度也会得到较大提升。

例如，打开IE浏览器上网。

看似简单的一个操作，实际上浏览器进程会调用代码解析、Flash 播放、多媒体播放、Java、脚本解析等一系列线程，这些线程可以并行地被双核处理器处理，因而运行速度大大加快（实际上IE浏览器的运行还涉及到许多进程级的交互通信，这里不再详述）。

由此可见，对于已经采用并行编程的软件，不管是专业软件，还是日常应用软件，在多核处理器上的运行速度都会大大提高。

日常应用中的另一种模式是同时运行多个程序。

许多程序没有采用并行编程，例如一些文件压缩软件、部分游戏软件等等。

对于这些单线程的程序，单独运行在多核处理器上与单独运行在同样参数的单核处理器上没有明显的差别。

但是，由于日常使用的最最基本的程序——操作系统——是支持并行处理的，所以，当在多核处理器上同时运行多个单线程程序的时候，操作系统会把多个程序的指令分别发送给多个核心，从而使得同时完成多个程序的速度大大加快。

另外，虽然单一的单线程程序无法体现出多核处理器的优势，但是多核处理器依然为程序设计者提供了一个很好的平台，使得他们可以通过对原有的单线程序进行并行设计优化，以实现更好的程序运行效果。

上面介绍了多核心处理器在软件上面的应用，但游戏其实也是软件的一种，作为一种特殊的软件，对PC发展作出了较大的贡献。

一些多线程游戏已经能够发挥出多核处理器的优势，对于单线程游戏，相信游戏厂商也将会改变编程策略，例如，一些游戏厂商正在对原来的一些单线程游戏进行优化，采用并行编程使得游戏运行得更快。

有的游戏可以使用一个线程实现人物动画，而使用另一个线程来载入地图信息。

或者使用一个线程来实现图像渲染中的矩阵运算，而使用另一个来实现更高的人工智能运算。

如今，大量的支持多核心的游戏涌现出来，从而使得多核处理器的优势能得到进一步的发挥。

4技术瓶颈布赖恩特直言不讳地指出，要想让多核完全发挥效力，需要硬件业和软件业更多革命性的更新。

其中，可编程性是多核处理器面临的最大问题。

一旦核心多过八个，就需要执行程序能够并行处理。