处理器性能概述

    比较参数是购买行为的一个重要环节，也是决定最终购买的一个重要环节。不过，对于处理器的购买而言，从很多年前开始这个参数比较的过程就简单直接，将频率的高低，缓存的大小做个罗列便完成。但是随着2005年英特尔首先推出了双核心奔腾D820，又在2006年发布了主频率并不高，只有1.86GHz的酷睿2处理，而早在2005年，市场的主力便已经是主频率跑在3.0GHz的奔腾4了。紧接着在2007年又借助酷睿2 四核处理器Q6600的问世将处理器带向四个核心。当然作为英特尔老对手的AMD，也不甘落后，也紧随着英特尔的步调将AMD的产品线一路扩展到了四核。于是在这两三年之内，决定处理器的性能便变得有些错综复杂起来，是继续沿用主频、缓存作为衡量标准还是更应该关注内核心数目？类似的参数不同厂家不同型号的产品又究竟孰优孰劣？我想这样的问题，不仅仅对只把电脑作为斧头锯子那样的生产工具购买使用者，对于许多在电脑城里吆喝售卖电脑的商家来说，也不是那么容易弄得清楚的事情。

    对于目前多核心处理器而言，性能的提升其实是来自纵向与横向两个方面的，所谓纵向就是指每个处理核心处理能力的提升，这就包含提升处理核心的微架构，提升处理核心的频率等等；而横向的提升手段则是通过增加核心数量来实现的，这其实就是提高了处理器的并行能力，增加核心数的理想情况就是对每个核心性能的叠加，当然在实际环境性能的增加不是增加核心性能就倍增这么简单，多核心之间的任务分配，协调，软件与算法的配合都会制约性能增加的幅度。

    多核心的横向性能叠加也是以每个核心处理能力为基础的，我们就先从影响每个核心处理性能方面讲起。这里可以列出一个公式：性能=主频x每时钟周期处理的指令数，剖析这个公式，位于乘号的两边是主频和每时钟周期处理的指令数，也就是说，性能与这两个方面都是相关的。如果有人问很多年前我们以主频论英雄的做法到底是不是正确呢，回答是有条件地正确着：在相同的微架构下，频率越高，性能越好。这也是处理器厂家之间技术比拼的关键所在，这也就是为什么1.86GHz的酷睿2双核性能比3GHz的奔腾4双核还要更好些。因此，如何能提高微架构也就能够提升每时钟周期处理的指令数，如何能在每一次的制程提升中在保持能耗不提升的前提下将这一代处理器的主频率到更高，这就是为什么处理器厂家在不断地将工艺制程做着提升的核心原因之一。英特尔早在2007年就已经走到45纳米制程这一代，转向32纳米也是今年年底和明年年初的事情了，在这些方面英特尔一直遥遥领先。

    基本上讲，首先一定要选准处理器微架构，这是购买选择中最关键的一步，然后再在这个基础上，根据经济实力选择其中主频比较高的型号，这样下来，通常就能够保证你的选择不会存在什么太大的问题。

    再看看纵向的核心数问题，多核其实是处理器性能向前发展的必然趋势，但就像前面提到的那样，绝对不是简单的线性乘法，刨去任务分配、总线通道的数据输送效率不谈，单单与软件的配合就是一个漫长的历程。我们晓得早在出现多核心的处理器之前，服务器领域早已引入了多路的概念，多路的结构就像多车道那样能够提升整体的通过能力，也就是程序处理能力。但那是在服务器领域，服务器本身的应用就是一个多任务多进程并行的环境，而且其应用领域的软件也已经在并行化多任务的道路上走过了些年头，所以不管是多路还是多核都能够为服务器应用带来显而易见的性能提升。而我们日常所用到的桌面级应用，在通常的应用条件下，特别是双核刚刚面世的时候，多核心这种横向的性能提升并不能带来立竿见影的效果，除了在类似渲染这样的计算密集型环境下，我们能看见接近几乎翻倍的线性增长之外，在一些普通的应用环境，譬如简单的游戏等并不能够让用户感觉特别明显的性能提升，而今四核逐渐走入主流的时候也类似的问题，甚至有很多人发现有时候一个高主频的酷睿2双核处理器在某些应用上并不输于一个酷睿2四核的处理器。这便是程序有没有优化，或者没有对多核充分优化所引起的。由于现在的应用环境正处于新老交替、新老并存的阶段，虽然经过双核甚至多核优化的应用，游戏越来越多，但还是存在大量的原有软件以及优化不充分的环境。故而最新的，酷睿下一代的处理器微架构Nehalem，也就是目前市面上可以买到的酷睿i7处理器在兼顾到这样复杂的环境之后实现了更智能化的解决方案——超线程 + 智能加速技术(单核心应用自动提高运行主频)。超线程也是首先服务于服务器上的技术，通过处理器部分资源的加倍，让物理内核仿真倍数的逻辑内核，使操作系统进一步充分利用处理器核心运算资源达到提高多任务处理效率的目的，所以我们能够看到作为物理四核心的酷睿i7，在操作系统下有8个线程(8个逻辑核心)并行的工作场景，这就使得处理器能够使并行优化比较充分应用带来进一步的性能提升。在实际的测试结果中，我们发现在渲染环境，开启超线程比不开启超线程，其性能的领先在30%左右。而反过来，在并行优化不充分的环境下，“单核心自动超频”则挺身而出，这项智能加速技术能够将把处理器中处于空闲状态的核心所节省下来的功耗空间“省下来”给活跃的处于工作状态的核心所用，使得其能够工作在比设定频率更高的主频上——就是所谓的“自动超频”，在套用上面我们所提到的公式，作为公式右边的频率提高了，性能也就相应地得到提高。至此，谈论处理器的微架构就不仅仅关乎单个处理内核单打独斗的能力了，新的微架构的设计已经将多核心的互补和协同工作考虑在了一起。

    这便是核心数，主频、微架构等等这些名词背后的具体含义，回到对处理器起的选择上，到底怎么样的处理器更加适合用户的实际需求，应该选择什么更为合适呢？当你是一个媒体制作者或者大型3D游戏疯狂的追逐者，如前文所述，你需要的一定是一个越多核越好的处理器，4核心8线程的酷睿i7是强劲性能、确保你事半功倍的好帮手。当然，酷睿i7还是比较价高的平台，那么你也还是可以选择酷睿架构Q8200这样的四核心处理器。而如果你的运行环境还是以目前主流应用为主，那么同样酷睿微架构，频率较高的酷睿2双核E7400及其酷睿2双核系列都是是你比较好的选择。