CPU的核心越來(lái)越多，擁有多個(gè)內(nèi)核究竟有什么好處?

某日Intel和AMD發(fā)現(xiàn)了單核處理器是有極限的，然后他們都不做單核了開(kāi)始了多核處理器的道路，實(shí)際上到了現(xiàn)在單核處理器基本在PC和手機(jī)領(lǐng)域消失了。單核處理器：明明……明明是我先來(lái)的，但……為什么會(huì)這樣呢？

CPU的核心越來(lái)越多，擁有多個(gè)內(nèi)核究竟有什么好處？圖一

16核32線程的處理器都要進(jìn)入主流市場(chǎng)了

其實(shí)說(shuō)白了就是想做一個(gè)超強(qiáng)的單核處理器難度實(shí)在是太高了，想提升處理器的單核性能無(wú)法就兩條道路，一是通過(guò)架構(gòu)的改良提升處理器IPC，二是直接提升處理器的頻率。架構(gòu)的改良需要大量的時(shí)間和資源投入，別看現(xiàn)在Intel和AMD一年弄一個(gè)新架構(gòu)出來(lái)，實(shí)際上他們大部分時(shí)間都是在原有架構(gòu)上小修小改來(lái)提升性能，這樣不但更容易更快速，而且不容易翻車(chē)。架構(gòu)的大改雖然可能帶來(lái)較大的性能提升，但是也有時(shí)會(huì)弄出不適合的產(chǎn)品而大潰退，較好的正面例子就是Intel的Core、Sandy Bridge和AMD的Zen架構(gòu)，而反例則是Intel的奔騰4和AMD的推土機(jī)處理器。

而想提升處理器的頻率也不是簡(jiǎn)單的事情，處理器的頻率不單止和架構(gòu)有關(guān)，和所用的制程工藝的關(guān)系更大，實(shí)質(zhì)上是摩爾定律已經(jīng)失效了，這個(gè)影響了半導(dǎo)體行業(yè)50年的金科玉律隨著硅基芯片物理極限的到來(lái)已經(jīng)失效了，從28nm節(jié)點(diǎn)之后其實(shí)就沒(méi)有帶來(lái)很大的性能改進(jìn)了，而且功耗問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。

大家都知道理論上制程工藝越先進(jìn)（制程數(shù)字越小），CPU性能會(huì)更高，功耗、發(fā)熱會(huì)更低，但是實(shí)際上這個(gè)問(wèn)題很復(fù)雜，CPU的功耗可以分為靜態(tài)功耗（Static Power）及動(dòng)態(tài)功耗（Dynamic Power），前者主要是漏電流引起的，制程越先進(jìn)，漏電流又有增加的趨勢(shì)，而動(dòng)態(tài)功耗可以用1/2*CV2F這個(gè)公式來(lái)計(jì)算，F(xiàn)頻率越高，動(dòng)態(tài)功耗就越高。

為了上更高的頻率，電壓增加不可避免，但電壓高了功耗也高了，總之靜態(tài)功耗、動(dòng)態(tài)功耗的存在就決定了CPU頻率越高，功耗就會(huì)極速增加，將會(huì)嚴(yán)重影響處理器的性能表現(xiàn)，因?yàn)橐殿l。

CPU的核心越來(lái)越多，擁有多個(gè)內(nèi)核究竟有什么好處？圖二

Intel打磨14nm已經(jīng)很多年了

制程工藝的放緩導(dǎo)致CPU頻率不可能大幅提升，有很多人會(huì)想到那么有沒(méi)有非常牛的CPU架構(gòu)讓IPC性能大幅提升呢？理論上這種思路是可以的，但是現(xiàn)實(shí)很殘酷，CPU架構(gòu)還是要服從半導(dǎo)體工藝物理定律的，沒(méi)有先進(jìn)的工藝，再好的CPU架構(gòu)也不可能實(shí)現(xiàn)。

總的來(lái)說(shuō)提升單核性能的難度其實(shí)相當(dāng)?shù)母撸怯袥](méi)有簡(jiǎn)單快捷提升CPU性能的方法呢？當(dāng)然有啦，而且道理大家應(yīng)該都懂，一雙手工作速度不夠快，再加多一雙手就行了，對(duì)CPU來(lái)說(shuō)也是一樣，堆疊更多的核心數(shù)量就可以輕松的讓性能翻倍，這雖然會(huì)提升處理器的生產(chǎn)成本，但是與一個(gè)全新的架構(gòu)研發(fā)成本相比，這不算什么。

CPU的核心越來(lái)越多，擁有多個(gè)內(nèi)核究竟有什么好處？圖三

Intel Nehalem架構(gòu)

CPU主流市場(chǎng)從單核到雙核，從雙核到四核的升級(jí)速度很快，但是四核處理器做了消費(fèi)級(jí)主流平臺(tái)旗艦很長(zhǎng)一段時(shí)間（AMD的K10.5六核處理器的存在感實(shí)在不高，至于那些推土機(jī)我都不知道說(shuō)它是八核還是四模組八線程好了），直到AMD的銳龍?zhí)幚砥鳈M空出世，主流平臺(tái)才逐漸向八核邁進(jìn)，今年AMD會(huì)把16核的Zen 2處理器推向市場(chǎng)，Intel的Comet Lake 10核處理器也準(zhǔn)備在今年發(fā)布，處理器向多核發(fā)展是現(xiàn)在的大趨勢(shì)，當(dāng)然能否充分發(fā)揮多核處理器的性能就得看程序的多線程優(yōu)化了，如果程序不能調(diào)用這么多內(nèi)核這么多線程的話就無(wú)法發(fā)揮多內(nèi)核的優(yōu)勢(shì)，這點(diǎn)就要辛苦程序員了。