意法愛立信移動平臺多核處理技術(shù)（二）

PC單核處理器在2003 年達(dá)到散熱極限時，此后性能再也沒有增長的空間；而移動平臺則不同，智能手機(jī)時代始于2007 年，移動單核處理器還擁有巨大的性能提升空間，到今天為止，還沒有跡象顯示移動平臺性能飽和。

人們不禁要問：為什么移動平臺不同于PC 處理器，在單核性能達(dá)到飽和前就轉(zhuǎn)向多核處理器？

我們認(rèn)為有兩個原因，第一個原因是，移動計(jì)算產(chǎn)品沿用數(shù)十年前的技術(shù)知識，特別是人們普遍知道，現(xiàn)代的操作系統(tǒng)能夠更高效地利用雙核處理器，高速緩存一致性和多任務(wù)處理操作系統(tǒng)等基本技術(shù)已經(jīng)到位。因?yàn)槟軌虺浞掷秒p核處理器，就沒有必要再等。而且，這個過程進(jìn)展得非常快；第二個原因是進(jìn)攻性的營銷策略。

像大多數(shù)商用平臺一樣，CPU 在進(jìn)入四核時代后的發(fā)展方向目前尚不清楚，PC 業(yè)的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，即使多核處理器存在于市場10 年后，使用雙核以上的處理器對于大多數(shù)軟件是沒有實(shí)用意義，唯一的技術(shù)解釋是移動應(yīng)用軟件比PC 軟件更易于多核處理，但是，我們在短時間內(nèi)不會看到這種情況發(fā)生。

事實(shí)上，有說服力的技術(shù)原因根本就不存在。動機(jī)似乎都與市場營銷有關(guān)，因?yàn)橹悄苁謾C(jī)市場競爭激烈，多核處理器是一個很有進(jìn)攻性的武器。目前，廠商利用處理器內(nèi)核數(shù)量使自己的產(chǎn)品保持差異化，甚至消費(fèi)者也這樣做。具有諷刺意義的是，技術(shù)上沒有任何新發(fā)明，市場營銷上沒有新意，相同的廣告詞早在PC 多核問世時就被廣泛使用。像PC 機(jī)一樣，人們很快就會意識到，移動設(shè)備內(nèi)的CPU 內(nèi)核數(shù)量與產(chǎn)品帶給客戶的真正價值沒有直接關(guān)聯(lián)。

網(wǎng)絡(luò)瀏覽器是最重要的手機(jī)應(yīng)用軟件之一，也是手機(jī)高性能CPU 的最大受益者，同時還是要求嚴(yán)格的PC 級應(yīng)用軟件的一個實(shí)例，瀏覽器的性能非常重要，因?yàn)樗苯佑绊懹脩粢曈X互動性。隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷增加，今天的處理速度已處于臨界線，將來HTML5 rich API 和不斷增加的編程內(nèi)容（javascript）對處理速度要求更高。網(wǎng)絡(luò)瀏覽器還是高效使用今天的雙核處理器的一個很好的實(shí)例，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)支持功能、軟件工程、人機(jī)互動（防止UI 死屏）、安全性和穩(wěn)健性（不同處理過程中的多個標(biāo)簽）的原因，瀏覽器引入了并行活動。但是，因?yàn)槿鄙俪渥愕木獾能浖⑿屑夹g(shù)，瀏覽器無法滿足雙核以上數(shù)理器的運(yùn)行需求，測試結(jié)果顯示，處理器從雙核進(jìn)化到四核，瀏覽器性能提升很小或根本沒有提升。

圖4 所示是在同一四核處理器硬件/軟件平臺上運(yùn)行的兩款主流瀏覽器的測試成績，通過軟件設(shè)置（熱插撥）可以選擇不同的處理器數(shù)量，因此，測量結(jié)果完全是同一硬件/軟件環(huán)境的真實(shí)數(shù)據(jù)。在所有的配置中，工作頻率完全相同。相對分?jǐn)?shù)是指在多次重復(fù)測量中若干個主流網(wǎng)站上的網(wǎng)頁加載時間的平均值，因此，這個用例代表了真實(shí)的網(wǎng)站瀏覽體驗(yàn)，而不是人為的基準(zhǔn)測試。當(dāng)從單核切換到雙核時，速度提升30%是一個較好的成績，符合預(yù)期。然而，從雙核切換到四核時，處理速度只取得0-11%的提升。在雙核處理器上進(jìn)行相似的測試，從單核切換到雙核時，處理速度提升高達(dá)50%。

另一方面，如前文分析PC 處理器時提到的，不論處理器有多少個內(nèi)核，頻率提高總是有益于提升軟件性能。當(dāng)對多核處理器方案進(jìn)行比較時，這一點(diǎn)很重要，因?yàn)樘幚砥鲀?nèi)核增加會對頻率產(chǎn)生負(fù)面影響。互連線和存儲器等共享資源沖突，高速緩存、一致性電路的擴(kuò)展受限，這些因素都會限制多核處理器的頻率提升。為提升多核處理器的總體頻率，需要使用軟件多核處理方法補(bǔ)償多核處理器降低的頻率。例如，我們在以前的折衷分析 ［5］中提到，四核處理器的頻率比雙核處理器降低約27%，軟件必須有70%的代碼實(shí)現(xiàn)并行化，才能使四核處理器的性能優(yōu)于雙核處理器，這是一個很大的比例，幾乎沒有應(yīng)用軟件能夠達(dá)到這個水平，當(dāng)然不是通過原生并行，因?yàn)槿〉萌绱烁叩钠叫谢?，需要特殊的專門的并行化工作。