网友提问:
CPU核心数越多越好吗?为什么?
优质回答:
某日Intel和AMD发现了单核处理器是有极限的,然后他们都不做单核了开始了多核处理器的道路,实际上到了现在单核处理器基本在PC和手机领域消失了。单核处理器:明明……明明是我先来的,但……为什么会这样呢?
16核32线程的处理器都要进入主流市场了
其实说白了就是想做一个超强的单核处理器难度实在是太高了,想提升处理器的单核性能无法就两条道路,一是通过架构的改良提升处理器IPC,二是直接提升处理器的频率。架构的改良需要大量的时间和资源投入,别看现在Intel和AMD一年弄一个新架构出来,实际上他们大部分时间都是在原有架构上小修小改来提升性能,这样不但更容易更快速,而且不容易翻车。架构的大改虽然可能带来较大的性能提升,但是也有时会弄出不适合的产品而大溃退,较好的正面例子就是Intel的Core、Sandy Bridge和AMD的Zen架构,而反例则是Intel的奔腾4和AMD的推土机处理器。
而想提升处理器的频率也不是简单的事情,处理器的频率不单止和架构有关,和所用的制程工艺的关系更大,实质上是摩尔定律已经失效了,这个影响了半导体行业50年的金科玉律随着硅基芯片物理极限的到来已经失效了,从28nm节点之后其实就没有带来很大的性能改进了,而且功耗问题也越来越严重。
大家都知道理论上制程工艺越先进(制程数字越小),CPU性能会更高,功耗、发热会更低,但是实际上这个问题很复杂,CPU的功耗可以分为静态功耗(Static Power)及动态功耗(Dynamic Power),前者主要是漏电流引起的,制程越先进,漏电流又有增加的趋势,而动态功耗可以用1/2*CV2F这个公式来计算,F频率越高,动态功耗就越高。为了上更高的频率,电压增加不可避免,但电压高了功耗也高了,总之静态功耗、动态功耗的存在就决定了CPU频率越高,功耗就会极速增加,将会严重影响处理器的性能表现,因为要降频。
Intel打磨14nm已经很多年了
制程工艺的放缓导致CPU频率不可能大幅提升,有很多人会想到那么有没有非常牛的CPU架构让IPC性能大幅提升呢?理论上这种思路是可以的,但是现实很残酷,CPU架构还是要服从半导体工艺物理定律的,没有先进的工艺,再好的CPU架构也不可能实现。
总的来说提升单核性能的难度其实相当的高,那有没有简单快捷提升CPU性能的方法呢?当然有啦,而且道理大家应该都懂,一双手工作速度不够快,再加多一双手就行了,对CPU来说也是一样,堆叠更多的核心数量就可以轻松的让性能翻倍,这虽然会提升处理器的生产成本,但是与一个全新的架构研发成本相比,这不算什么。
Intel Nehalem架构
CPU主流市场从单核到双核,从双核到四核的升级速度很快,但是四核处理器做了消费级主流平台旗舰很长一段时间(AMD的K10.5六核处理器的存在感实在不高,至于那些推土机我都不知道说它是八核还是四模组八线程好了),直到AMD的锐龙处理器横空出世,主流平台才逐渐向八核迈进,今年AMD会把16核的Zen 2处理器推向市场,Intel的Comet Lake 10核处理器也准备在今年发布,处理器向多核发展是现在的大趋势,当然能否充分发挥多核处理器的性能就得看程序的多线程优化了,如果程序不能调用这么多内核这么多线程的话就无法发挥多内核的优势,这点就要辛苦程序员了。
其他网友回答
理论上CPU是核心数越多越好。但仅仅是理论上的,在实际应用中要考虑到它们的工作效率是否能达预期效率。
因为CPU不止核心一个参数,还有频率、架构、制造工艺、支持指令等。
频率,因为在现有物理工艺无法让频率大幅度突破的情况下,CPU厂商使用了增加核心线程数来提升性能,但这样的做法有个缺点是需要软件协调调度。软件无法支持更多核心调度那么不免浪费,目前的市场上对多核心支持比较好的应用环境一般都是专业市场。
另一方面,在工艺相同的情况下封装更多的核心意味着晶体管数量也更多,在一定芯片面积下最多也就能封装一定数量的核心,如果还要增加核心就必须增加芯片面积。芯片面积增大CPU并不能带来等效的性能提升而且功耗也同样增大。因为功耗问题那么这些核心的频率还会被限制在一定范围内,制造工艺不提升基本上核心越多TDP也越高。
那么在一定范围内增大面积不是能拥有更多的核心吗?事实在芯片制造过程中这个小小的要求也很难,因为制造过程中晶元里包含的die并不是百分百完美无瑕疵,越大的芯片面积需要包含的die个数越多,但是晶元里包含的die是有上限的,那么即是芯片面积越大产品良率就越低成本就越高,加上面积越大性能提升的越有限的前置条件下,这跟芯片制造企业的市场行为是相违背的。
在计算机系统设计原理中有个阿姆达尔定律,这个定律的观点简单点说就是加速比是有上限的。
有人使用过阿姆达尔定律公式去验证一些CPU芯片,得到的结果是假如单核心可以发挥1的性能,那么双核只能发挥1.67的性能,四核2.5,八核3.3,十六核4的性能。当然这个结果并不能代表所有架构的芯片,但却明证了和增大晶体管面积一样的道理,CPU核心数越多能带来的性能提升比率就越低。
其他网友回答
在这炎炎夏日,很荣幸为大家解答这个问题,让我们一起走进这个问题,现在让我们一起探讨一下。
以下我为大家分享,我个人对这个问题的看法与想法,希望我的分享能给大家带来帮助,也希望大家能够喜欢我的分享。
我认为最近几年,由于CPU制造工艺提升越来越难,架构也趋于稳定,想通过以往的频率来提升性能越来越难了,于是不管是PC芯片厂商还是手机芯片厂商都在想方设法推出更多核心的CPU以提升性能,起初效果确实不怎么样,经常都是1核有难,7核围观的情况,但是经过几年后,软件行业对多核处理器的优化越来越好6核乃至8核的CPU也有用武之地了。
目前来说,6-8核以上的CPU在日常使用中已经完全够用了,更多核心的CPU仅仅在服务器领域和3D渲染、视频处理等行业有较大的作用(确实能事半功倍),如果作为一般消费者和游戏玩家来说,单核效能更加重要,8核以上的CPU现阶段是没有必要的,只能是白白浪费金钱,况且多出来的核心并不一定能提升性能,反而还因为较低的频率影响了单核性能,这是很不划算的。
在以上的分享关于这个问题的解答都是个人的意见与建议,我希望我分享的这个问题的解答能够帮助到大家。
在这里同时也希望大家能够喜欢我的分享,大家如果有更好的关于这个问题的解答,还望分享评论出来共同讨论这话题。
我最后在这里,祝大家每天开开心心工作快快乐乐生活,健康生活每一天,家和万事兴,年年发大财,生意兴隆,谢谢!
其他网友回答
苹果就是单核处理器厉害,多核只是分配处理。例如是一个很厉害的人工作厉害,还是一群略差的厉害呢?人多,不一定是好事。