为什么计算机的CPU不能像手机一样变成大大小小的内核？

当有人问您为什么计算机的CPU并非设计成大小内核时，您会怎么想？当我听到这个问题时，我想到的第一件事就是功耗. 毕竟，即使是笔记本电脑也没有手机对电池寿命的要求. 但是，只有一个原因吗？ opjednc

众所周知，用于手机的Arm SoC现在使用big.LITTLE内核架构，即SoC包含几个高性能内核和几个高效内核. 但是英特尔也有两个CPU，即Atom和Core（AMD也有类似的产品线），为什么不将它们组合在一起？这个问题早已被网民讨论. EDN的编辑在这里进行整理，看看有什么可靠的. opjednc

四个想法和更正

看看下面关于网民的一些想法以及对另一个网民opjednc的指正

opjednc

opjednc

英特尔不是因为这个原因制造了大小不同的内核吗？

让我们看看志虎网民在北极地区讨论的一些想法. 他说，首先，必须明确一些事实: opjednc

1. 英特尔还具有低功耗需求方案，英特尔也提供物联网和低功耗设备. opjednc

2. 英特尔具有足够的技术能力来设计具有大核和小核的CPU. opjednc

3. 英特尔产品强调兼容性和产品连续性-这就是重点. opjednc

因此，所有不需要关注功耗的答案，turbo频率都可以解决功耗以及ATOM架构低功耗的问题都是单方面的. opjednc

首先，让我们一起讨论前两者: 无论是需求还是设计能力，英特尔都有相应的市场和相应的技术能力. 英特尔对物联网以及超低功耗设备有要求. 至于相应的技术能力，英特尔没有问题. 大核和小核都不是复杂的事情. 可以产生异构的多核. 而且，英特尔还收购了Altera，它是为异构多核开发的，不可能做到这一点，此外，真的不可能在小核上获得SIMD指令吗？如果您真的想这样做，英特尔会缺乏这种实力吗？ opjednc

然后，英特尔之所以不制造小核和小核，仅是一点: 它与现有产品功能不一致，并且在兼容性和连续性方面都不能满足英特尔的要求，无论是产品功能还是企业发展本身. opjednc

实际上，当许讨论功耗时，大多数情况下他们只关注频率. 实际上，根据公式，主频率确实是影响功耗的关键因素，但仅仅是主频率吗？有人会提到Intel是CISC，Arm是RISC，并且体系结构不同，但是同时也是RISC的MIPS和PPC的功耗也不低. 而且，Arm还试图进入服务器市场，而Arm的服务器级CPU功耗也很高. 此外，英特尔的涡轮增压频率无法像Arm一样降低功耗. Arm的大内核是小内核性能的两倍以上，功耗仅为10％，但英特尔的Turbo频率差距可以达到4倍甚至更多. 许多情况下，功耗差距不如Arm. 确实需要考虑功耗比，该显卡可以比CPU节省更多的电量. 因此，主频率只是影响功耗的一个方面，还有其他影响功耗的因素. opjednc

在Intel和Arm的体系结构中，写操作系统的人最明显的区别是对缓存的处理. 从CPU的结构来看，缓存占据最大的区域. 在功耗方面，缓存也是很大的缓存，在大多数情况下，除了L1缓存外，大多数缓存都是共享的，因此即使关闭内核，也无法关闭缓存. opjednc

缓存对功耗有很大影响. 在Arm上编写驱动程序和操作系统需要仔细维护高速缓存的一致性，否则容易出错，而在x86上编写操作系统则相对简单. opjednc

除了缓存问题外，还存在诸如内存排序之类的差异. opjednc

在现代CPU中，这些差异实际上是功耗的主要部分，也是Intel与Arm之间最大的差异. 降低主频率很容易，但是很难改变架构. opjednc

如果Intel的缓存需要和Arm一样不友好，那么Intel的CPU可能会节省电量，但​​是编写操作系统的人肯定会责骂母亲难以使用，兼容性差以及旧代码会遇到问题. opjednc

大核和小核看起来很漂亮，但是核之间的迁移效率非常低. 在过去，它甚至需要以毫秒为单位进行计算. 您必须知道CPU指令都是纳秒级的. opjednc

因此，假设英特尔已经制造了大大小小的内核，那么如果仍然使用现有的缓存设计和内存模型，则功耗不会降低很多，因为即使主频率英特尔CPU也不会节省更多功率减少-这就是鲁宾的想法. opjednc

此外，内核之间的迁移是测试缓存设计的问题. 英特尔的缓存设计已经非常复杂，比Arm复杂得多. opjednc

因此，英特尔不会选择采用这些兼容性和产品特性来制造大小不同的内核，这并不是说不可能做到这一点，也不值得这样做. 如果确实完成，则绝对不会将其称为x86，而是另一个名称. opjednc

英特尔不制造内核，因为操作系统不支持它

接下来，让我们看一下这句话. EDN的编辑认为这可能是最可靠的. opjednc

英特尔必须做大做小内核，这实际上受操作系统的限制. Windows一直支持同构多处理器体系结构（SMP），直到Windows 10开始支持异构多处理器体系结构（HMP），并且主要针对使用Arm big.LITTLE的移动系统. 对于台式机系统，功耗不是大问题. 此外，大多数应用程序期望每个内核具有相似的性能特征，并且HMP系统的调度过程比传统SMP系统的调度过程复杂得多. opjednc

此外，当前的大多数台式机和笔记本电脑处理器都需要在某些内核甚至是短期紧急情况下不必担心散热或电气问题时才能快速运行. 真正的瓶颈是如何提高单核的性能，而大，小核的设计不能使大核的运行速度更快. opjednc

尽管x86处理器还可以通过使用大型和小型内核设计来优化重型应用程序，但这将增加处理器设计的复杂性，并且可能会遇到不支持应用程序或指令不兼容的情况. opjednc

Windows下的大多数多线程应用程序都假定每个内核具有相同或几乎相同的性能级别，并且可以执行相同的指令. 因此，这种不对称可能会导致性能下降，即使使用了小型内核不支持的指令，也可能导致崩溃. 尽管英特尔可以修改小核以增加高级指令支持，但这不能解决异构处理器的软件支持问题. opjednc

台式机CPU的设计没有大内核和小内核，但很快就会采用大内核和小内核设计

我知道网民长盛天尊的观点是台式机CPU不使用大小核设计，但很快就会采用大小核设计，因为任何历史发展都是惯性的，即使CPU设计也是如此. 建筑惯性. . 必须先测试水，然后再进行测试. opjednc

大核和小核的优点是低成本，电源管理和单个芯片的小面积. 缺点是内核之间的通信延迟. opjednc

计算机CPU架构一天之内没有发展. 从1978年到2018年的整整40年中，x86不仅必须经历架构的演变，而且还必须保持软件和硬件的前向兼容性. x86 / X64的成功通常不是由于先进的体系结构设计，而是由于向后但兼容的体系结构设计的成功. 那些优于英特尔RISC和MIPS但不能保证兼容性的新体系结构早已荡然无存. opjednc

1. 从1978年到1986年是CPU体系结构的最初时代. 在这个时代，CPU的性能主要取决于体系结构. 在这个时代，CPU架构充满了鲜花，x86是许多CPU设计中的弟弟之一. 数字VAX-11 / 780的速度仅为5MHz，而英特尔的20286 80386并没有成为技术难题. 得益于IBM的支持，英特尔迅速在家用计算机市场上广受欢迎. 目前，服务器市场仍然是IBM的PowerPC时代. . opjednc

2. 从1986年到2002年是主频率加速时代，即MIPS M2000 Intel 80486到Digital Alpha 21064，Dighital Alpha，Intel Pentium III 1000MHz. 这个时代的CPU致力于单核，长管线，超标量，乱序执行和主要频率加速方法，以提高性能，例如Intel Pentium的2路超标量64位总线，Pentium Pro的乱序3路超标量，Pentium4的混乱流水线和片上L2缓存. 直到Intel的Pentium系列处理器达到4.0 GHz之后，它才出现了功率极限，每个人都发现单核限制是不可避免的. 最后，业界普遍认为，单核的设计频率不应超过5 GHz. opjednc

3. 从2002年到现在是多核加速性能的时代. 从AMD的K6双核开始，CPU进入了具有三级缓存和Turbo频率的多核加速时代. 计算机CPU不使用大大小小的内核设计并不是很多. 最好谈论一下Arm公司. opjednc

手臂曾经是低功耗处理器，而A7x系列手机的设计是在千年之后. 这意味着Arm SoC在设计之初就可以吸收多核开发的思想，结合了自己独特的电源管理功能，这意味着Arm在一开始就为节能多核而设计. opjednc

此外，苹果和谷歌对Arm架构有特别的喜好，唯一的称呼，这使Arm最终在手机芯片领域崛起，但实际上这种崛起并非不可避免，例如智能手机的发明者. 史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）在一开始就找到了英特尔，而谷歌在一开始就找到了英特尔，但是英特尔看不起手机市场，这使得Atom系列错过了手机智能浪潮发展的机会，而AMD必须出售由于资金问题而无法使用它. 高通. opjednc

opjednc

opjednc

但这是一个多核时代，大小核的核心设计确实具有潜力. opjednc

opjednc

opjednc

只要可以解决通信延迟，就不可避免地会再次看到一块PCB板上的多个内核. opjednc

英特尔的大小核SoC即将投入生产，是否会应用于计算机？

最后，让我们看一下最近的英特尔新闻. opjednc

英特尔在本次CES展会上展出的产品主要与移动相关. 首先，英特尔再次确认，采用大小核架构和3D封装的Lakefield处理器将于今年投入生产. 大核是Sunny Cove高性能核，小核是4个Atom核. 同时，它将使用英特尔创新的3D封装Foreros技术进行集成. 此外，英特尔还启动了“雅典娜”笔记本计划... opjednc

尚不清楚哪些产品将使用此处理器. 最可能的是移动设备，例如二合一笔记本电脑和其他需要较长电池寿命的产品. opjednc

因此，计算机CPU最终是否将采用大小内核架构，让我们拭目以待. opjednc

尊敬的读者，如果您有任何想法或更正，请随时在评论部分告知我. opjednc

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/shoujiruanjian/article-303668-1.html