标题：英特尔多内核处理器架构
英特尔多内核处理器架构由来
在 1989 年 10 月发行的《IEEE 综览》中，刊出了一篇题为“2000 年微处理器前瞻（Microprocessors Circa 2000）”的文章。该文预言多内核处理器在世纪之交的几年中投放市场。该论文由四位英特尔公司的技术人员联合发表，其作者包括数字企业事业部副总裁兼总经理帕特·基辛格先生。他运用摩尔定律对未来进行了大胆预测。15 年后，他们的预测已经成为不争的事实。多内核处理器性能的开发已经成为英特尔的重要业务和产品活动之一。
长期以来，英特尔始终坚持不懈地致力于提高计算平台的整体性能，为用户提供价值更高、功能更强的个人电脑。大约在1997年前，英特尔加快了平台水平的提升步伐，开始推出基础技术和特性，期望为广大用户带来更大的利益。这些基础特性可以创造更大的价值，具有更强的功能。它们被逐渐纳入到英特尔制定的均衡平台远景计划当中，超越了原来的千兆赫兹（GHz）目标。英特尔重新调整了公司战略，把资源从单纯提升频率的项目中转移出来，开始多核架构领域的开发。在 2000 年经济低迷时期，英特尔仍坚持提升制造能力，为此进行了大量的投资。由此，英特尔具备了卓越的处理器（包括多内核处理器）制造能力，可在保持高产量的同时，有效控制成本及价格。
多内核处理器性能是英特尔以平台为中心方案的核心。多内核处理器可以提升性能、降低功耗，能够有效地同步处理多个任务。多内核处理器具备的这些特性，为用户带来了超凡的家庭和商务使用体验。
英特尔多内核处理器架构概况
  英特尔四内核处理器图解实际上，这种芯片内部架构的实施理念就是“分解处理”战略。多内核处理器可以分解传统微处理器中由单个英特尔奔腾微处理内核处理的任务，分摊到多个执行内核中完成。于是，在一定的时钟周期内，多内核处理器可以执行更多的任务。因此，多内核处理器设计可以改善用户的整体使用体验。但是，要实现这一改善，就必须对平台中运行的软件进行重新编写，使其具有在多个执行内核间分配任务的功能。这一功能被称作线程级并行处理能力或“线程”。支持该功能的应用和操作系统，（诸如Microsoft Windows* XP），被称作“线程（threaded）应用”或“多线程（multithreaded）应用”。
具有线程级并行处理能力的处理器可以完全独立地执行代码线程。即可以同时处理应用中的一个线程和操作系统中的一个线程，或可以同时处理单个应用中的多个并行线程。（多媒体应用尤其适合线程级并行处理，因为它们的很多运算指令都可以并行运行。）
由于软件开发商还不断地开发运用此构架的线程应用，因此多内核处理器势必在家庭和工作场所中，为电脑用户带来全新的使用体验。换言之，多内核处理器可以提高用户在多任务环境中的使用体验。在此类环境中，多个前台应用与后台应用同时运行，如病毒防护与安全、无线、管理、压缩、加密和同步等。
与其它先进的英特尔硬件增强线程功能一样，多核性能反映了向并行处理领域发展的趋势。而并行处理理念原本只应用于超级计算领域。例如，英特尔于 2002 年推出超线程（HT）技术。该技术可以在单核处理器中把多个“线程”集合到一起，从而实现处理器任务并行执行的功能。超线程（HT）技术仅能在单内核中使用。它可以更有效地利用已有的执行资源，更好地向线程提供支持。而多核功能则可以提供两套或多套完整的执行资源，进而提升计算处理能力。
在技术角度上，英特尔认为多核处理能够支持几个可以改善用户体验的关键功能，包括用户可同时处理多个计算任务；执行多个带宽密集型活动；增加每台电脑的用户数量。
为数字家庭和企业带来优势 英特尔认为，在多内核处理器上运行时，受益于线程技术的大部分应用都会表现出极强的性能扩展能力。此类软件包括多媒体应用（即内容创建、编辑，以及本地和流媒体回放）、科学应用，以及计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）软件包。
从多任务角度来看，在任何环境下均可提升多核处理，改善电脑的响应能力。如用户同时处理两个或多个应用，后台处理之间互相“竞争”，或后台处理与用户应用之间互相“竞争”的情况下，多核处理都可以缩短电脑的响应时间。
2002 年，英特尔委托哈里斯互动（Harris Interactive）公司进行了一项调查。该调查显示，76% 的计算机用户偶尔或经常在计算机上同时处理多个任务；90% 的用户在尝试使用电脑执行多个处理器占用率大的任务时会遇到问题。其中包括画面停顿、延时、宕机、分屏和音频失真。近 60% 的受访用户称，当他们等待计算机执行某一功能时，会感到厌烦。因此，他们会同时在计算机上执行其它任务。
多任务处理场景非常简单。其复杂程度与家庭用户在使用数字录像机录制电视节目的同时进行照片编辑类似。在企业环境中，用户可以在后台运行杀毒应用软件的同时，下载大型的软件程序。
英特尔多核平台的实现方式
要在整个行业中实现多核处理性能，就必须满足制程技术和多内核处理器制造能力（硅核尺寸必须满足批量生产的要求）两方面的要求。
英特尔具有雄厚的实力，可以满足这两个方面的要求：英特尔具有优秀的制程和能力，可以在其各个产品领域中，实现双内核处理器的批量制造。英特尔预计，2006 年 85% 以上的服务器处理器，和 70% 以上的移动和台式英特尔奔腾处理器家族均采用双核技术。
英特尔在 2001 年至 2003 年间，共投资 280 亿美元作为研发费用。这一战略决策帮助英特尔实现了上述全球目标。英特尔公司的产品已经从单核过渡到双核或多核，晶圆尺寸已经缩小到 300 毫米，拥有 90 纳米和 65 纳米的制程和大量的制造工厂，这些成就证明了这一投资的价值。
由于拥有极高的制造能力，英特尔能够生产出各种处理器产品，满足不同客户的广泛需求。英特尔公司具有四家 300 毫米晶圆制造工厂。
然而，拥有关键的芯片制造能力和技术，并不足以成功实现硬件增强线程和多核处理功能。另外还需要优秀的软件，为用户带来更出色的用户体验。英特尔已经深刻的认识到这一点。英特尔与多家操作系统和应用厂商携手合作，共同优化和增强软件的线程性能。此类改良工作首先开始于服务器和工作站领域。此后，自 20 世纪 90 年代末开始，逐渐扩展至台式机系统。2002 年，超线程（HT）技术正式被引入到台式机当中。
自 2004 年 9 月以来，超线程（HT）技术已成功应用在 5000 万台配备英特尔奔腾4 处理器的产品中，这些产品包括台式机、服务器和移动电脑，这为软件开发商设计更加高效的并行处理信息的应用提供了新的动力。截止至2008年底，已经约有 150 个客户端应用支持超线程（HT）技术。此前，已有数百种应用支持线程技术。这些数字表明：众多开发商和设计工具已经做好应用英特尔多核功能的准备。
英特尔还认识到，操作系统（Windows XP、Windows Server、各个 Linux*厂商的产品等）均已支持线程功能，能够充分利用超线程（HT）技术和多核技术的优势。此外，英特尔还极力倡导软件厂商按照插座授权产品，而不要根据执行内核数量进行授权。微软公司宣布按照插槽数量出售操作系统（而不是核心数量），英特尔公司对这一做法表示赞同，同时希望其行业中的其它厂商可以积极响应微软的这一决定。
英特尔公司的多个事业部已经联合起来，共同推动多核计划的实施。其中最重要的是英特尔软件和解决方案事业部（SSG）。该事业部是一个全球性的大型机构，与第三方软件开发商和解决方案提供商展开了积极合作，帮助它们设计出能够完全发挥英特尔架构优势的产品，从而为最终用户创造巨大的价值。早在推出超线程（HT）技术之前，英特尔软件和解决方案事业部就已经启动了线程支持计划。该计划旨在为软件开发商提供基于超线程（HT）技术的开发平台；之后，再向它们提供基于多核技术的开发平台。英特尔软件和解决方案事业部还提供一整套强大的线程工具、编译器和其它性能调试工具套件与白皮书，以帮助软件开发商在其代码中提升线程级并行处理能力。英特尔公司还对英特尔 解决方案中心进行了大量的投资。该解决方案中心是全球性的专业技术中心。应用厂商可以在该中心内现场办公，以进一步优化针对最新英特尔技术（包括硬件增强线程）设计的产品。
推动多内核业务计划的其它英特尔事业部包括：解决方案市场开发事业部（SMDG），该部门致力于推广基于英特尔架构的企业解决方案；英特尔战略投资事业部，英特尔战略投资计划负责对其它有关公司进行投资。其投资对象必须符合以下条件：该公司的产品和服务能够填补英特尔公司自身产品线、生产能力和产量方面的不足。
英特尔多内核处理器架构“均衡平台”
英特尔一直致力于提高计算平台的性能，希望借此改善用户体验。虽然要实现这一目标，在硬件增强线程等方面的改进显得尤为重要，但是英特尔已经开始持续关注平台级特性及功能的提升。这些特性和功能为电脑用户提供最佳解决方案。英特尔把这一远景称为“均衡平台”。在均衡平台中，所有的元件均会得到改进。同时，平台所具备的综合特性和功能有助于实现理想的用户体验。
经过不断的努力，早在 20 世纪 90 年代前半期，英特尔就已经在外设组件互连规范开发、以及外设组件互联芯片组批量实施领域取得了领先地位。2003 年推出的英特尔迅驰移动计算技术，是英特尔公司针对无线便携式计算机推出的第一款综合性计算技术；英特尔又于本年度推出了英特尔 915 高速芯片组。该芯片组采用了创新技术，可提供更优质的音频和图像，配备了带宽更大的双倍速率（DDR-2）内存、PCI Express* 和RAID（独立磁盘冗余阵列）。
英特尔推出支持 64 位计算的英特尔64 位扩展技术，该技术主要应用于服务器和工作站，并于 2005 年应用于客户机。英特尔希望在此后提供多种新型平台技术。以2005年进行的“LaGrande技术（代号）”的技术为例。其硬件组件，以增强电脑的安全性能。此外，英特尔还计划提供一种基于硬件的虚拟化技术。该技术可以同时运行多种操作环境，而且可以显著提升系统的可靠性、灵活性、响应能力和效率。
英特尔坚信，在多核制程的支持下，各种技术构建模块必定能够在服务器、台式机和移动计算环境下，创造出多种全新的使用模式，为用户带来全新的使用体验。
英特尔多内核处理器架构长期战略
英特尔在并行处理涉及和硬件增强线程功能开发方面，已经具有多年的历史。在由英特尔设计师 Gelsinger、Paolo Gargini 博士、Gerhard Parker 和 Albert Yu 于 1989 年编写的《2000 年微处理器前瞻》（Microprocessors, Circa 2000）*（PDF 542KB）中，对其硬件增强线程功能进行了多次公开讨论。尽管英特尔对这一领域的研究在该论文发表之前就已经开始。但是该论文的发表标志着英特尔首次公开发表多内核处理器的概念。
早在 1994 年，英特尔奔腾处理器就已经具备了指令级并行处理能力。应用这一架构特性后，单一代码线程中的各个指令可被抽离出来，随后并行处理，最后再按照原始的顺序进行组合。同年，英特尔推出“无胶合”双处理功能——在两个主板插座中插入两个完整的处理器，为服务器和工作站提供硬件增强线程环境。1995 年，英特尔推出了英特尔Pentium Pro 处理器，同时还推出了“无胶合”多处理功能。英特尔PentiumPro 处理器最多可在一块主板上，实现四个处理器之间的无缝连接，支持服务器和工作站级产品在线程软件环境下，获得更强的计算处理能力。
当时，存在大量配备单一处理器的平台。上述技术和功能的推出使得单个处理器拥有了更加强大的线程级并行处理能力。早在2000年，英特尔就已把超线程（HT）技术引入到 Intel NetBurst微体系结构（应用于英特尔奔腾4 处理器和英特尔至强处理器）中。这一新方法能够提供更高的线程级并行处理能力，并且可以被广泛地应用。
英特尔认识到，超线程（HT）技术必定能够提高多核产品的并行处理能力。尽管首席技术官 Gelsinger 1989 年的预言与现实稍有出入，但是英特尔多内核处理器确实在 2005 年成功问世。
正如基辛格的预测，英特尔线程技术（包括多核技术）的发展一直按照摩尔定律的指引逐步前进。自英特尔公司创始人戈登·摩尔于 1965 年提出摩尔定律之后 40 多年来，人们对该理论进行了各种不准确的注解。定律预测每 18 至 24 个月，半导体制造商单枚处理器上晶体管的数量会翻一番。英特尔始终坚持摩尔定律中 18 到 24 个月的周期理论，并致力于超越传统意义上的兆赫兹和千兆赫兹性能，实现“均衡平台”，以实现更大的价值。
英特尔多内核处理器发展蓝图
英特尔计划在 2005 年开始生产应用于笔记本电脑、台式机和服务器平台中的双核产品。英特尔在重要的产品线中部署多内核处理器。多内核处理器成为英特尔平台核心的关键一环。
第一款用于台式机平台的英特尔双内核处理器代号为“Smithfield”，应用 90 纳米制程，计划于 2005 年投放市场。英特尔计划于 2006 年推出基于 65 纳米制程的双核台式机处理器。
代号为“Montecito”的双核英特尔 安腾处理器是第一款应用在服务器平台上的双核处理器。该处理器采用 90 纳米制程，计划于 2005 年下半年推出。此外，下一代“Montecito”芯片上装配超过 17 亿个晶体管和 24MB 的高级缓存。英特尔计划于 2006 年第一季度推出两款具有英特尔64 位扩展技术的双内核英特尔 至强处理器，这两款产品专门为双处理器和多处理器平台进行了优化。
按照英特尔的计划，第一款移动双核处理器（代码为“Yonah”）应在 2005 年交付盈利；于 2006 年开始批量生产。该处理器设计基于移动优化微体系结构，采用 65 纳米制程，具有电源管理功能和增强的性能，可以运行众多要求苛刻的应用和多线程应用。
此外，英特尔还计划推出针对笔记本电脑、台式机和服务器平台设计的双核或多内核处理器。英特尔公司还开发多款双核和多核设计。
英特尔认识到，市场对于具备适当类型计算能力和性能的平台的需求持续攀升。15 年后，用户对电脑性能的要求会截然不同。这一演变过程可能包括对应用和搜索功能认识的大幅度提高，这些功能可以无缝用于信息挖掘、支持明智的和基于数据的决策。
随着这些和其他新兴消费者以及一些业务使用模型日渐成为主流，他们对计算能力的需求会不断提高。借助超线程（HT）技术、双核处理器、以及最后的多内核处理器来改进平台性能的综合线程战略，对提升性能至关重要。放眼未来，英特尔继续致力于对技术的研发和推广，以实现均衡平台，继而为所有市场领域中的用户带来利益。[1]
英特尔多内核处理器架构处理器
英特尔四内核四处理器架构芯片Tigerton2006年底，英特尔发布了全新的多内核服务器芯片，Tigerton。英特尔工作人员展示了这款四内核服务器芯片，该芯片被用于四处理器服务器产品，这也意味着该服务器拥有16个独立的运算内核。 
Tigerton芯片系列在2007年第三季度面市，以作为Xeon MP芯片家族的补充。英特尔表示，Tigerton是MP系列产品中，首款应用酷睿（Core）微处理器架构的芯片，该架构比起传统的Netburst，在功耗和性能方面均得到了长足进步，并且最终完全取代NetBurst。在桌面、笔记本以及双内核服务器市场，英特尔均推出了Core内核处理器，只有四内核以上服务器芯片领域，公司还局限于传统Netburst架构。因此，此次发布的Tigerton，也是对Core内核产品线的一次扩充。 
另一方面，Tigerton四内核服务器处理器系统，还使用全新的Clarksboro芯片组，该芯片组淘汰了传统的双独立bus架构，并且更换为四内核芯片组链接，从而提高了整体系统的运算能力。英特尔的四处理器服务器架构中，两块处理器不得不共享一条芯片组通道，这也造成系统的瓶颈。英特尔表示，到2007年的时候，公司四内核处理器芯片总销量预计突破100万块，其中包括Kentsfield四内核处理器，以及Clovertown处理器。 [2]
英特尔四内核四处理器架构X5365 和L53352007年8月，计算机微处理器制造商英特尔正式发布了二款支持虚拟化功能的X5365 和 L5335四核至强(Xeon)处理器。
英特尔称，二款芯片应用于服务器和工作站，其中X5365是行业首款时钟频率为3.0GHz的四核处理器，功耗120瓦标准封装，前端总线1333MHz;L5335处理器的时钟频率为2.0GHz，功耗50瓦，前端总线与X5365相同。
英特尔表示，至强X5365和L5335服务器处理器中整合了最优化的虚拟技术，进一步改善了能量效率。新的处理器支持能量智能技术，在处理器空闲时可以降低能量消耗50%。
许多系统制造商支持英特尔新的四核处理器，其中包括戴尔、富士通-西门子、惠普、IBM和其他超过40家卖主。2007年8月，英特尔的四核至强X5365处理器的价格为1172美元，L5335处理器的价格为380美元。[3]
多核处理器2010年将达到32核
英特尔将在2010年推出内核数量多达32个的CPU，让家用机也能享受超强的性能。
据悉，英特尔研发的32核处理器代号为Gulftown，采用了32纳米制造工艺，拥有8个处理器节点，每个节点拥有4个内核，该处理器主频将达20GHz，性能是目前高端至强处理器的15倍。
此前有消息称，英特尔在明年就将推出4核处理器，未来其内核的数量还将成倍的增长，同时，英特尔预计到2006年，70%的多功能桌上型与移动处理器以及85%的服务器处理器，都将是多核芯片，同期间的转换还有65纳米结构，到2008年，多功能芯片的速度将是目前单核心Pentium 4的十倍。
据悉，这种海量内核处理器产品，将极大程度上提高芯片性能，并且帮助企业运行更为复杂的应用程序。另一方面，凭借超多内核技术，芯片产品的功耗也将降低许多，多内核技术可以保证在使用最小功耗的前提下，最大化产品的性能。[4]
多核强调扩展性 Intel和AMD新品战提前上演
回顾第一代的多核心处理器还只是停留在多个内核整合在一起时，英特尔和AMD正在着手努力改善多核芯片内的可扩展性。周二在斯坦福大学召开的Hot Chips大会上，IBM、富士通、AMD和Intel等众多芯片制造  8核心服务器处理器“Nehalem-EX”商将其多核服务器处理器的最新进展，多核之战悄然到来....
如今，多核技术无疑意味着业界的主流。但是，产业进入多核时代仅仅是从单颗“芯”变为多颗“芯”这么简单吗？随着下一代芯片技术的诞生，英特尔和AMD两大芯片巨头都瞄准多核心的融合，使他们的多核心芯片能发挥最大潜能。 
在斯坦福大学召开的Hot Chips21大会上，英特尔和AMD两大芯片巨头分别展示了未来应用于服务器的多核心处理器产品，目的是为用户提供最快的“船桨”，进一步挖掘多核处理器的性能潜力。 
而最值得关注的是，在Intel和AMD多核心处理器的竞争中，从多核心竞争的起点开始，Intel就将两个Proscott单核心封装在一起变成了奔腾D，将两个酷睿双核心封装在一起变成了四核心。为此，AMD多次质疑Intel的“假”，宣传自己的“真”，这次AMD也将这种“假”进行到底。
英特尔8核“巧遇”Magny-Cours
AMD在处理器领域一直在拉近与英特尔的距离。在Hot Chips大会上发布有关其Magny-Cours处理器的技术细节很好证明了这一点。Magny-Cours是一个单线程的12核芯片，由两组6核芯片单独封装，并由AMD的Hyper Transport技术相连接。这款芯片以一条法国摩托赛道命名，同时寓意着多核心的意思（many cores），将在2010年年初正式发布。 
英特尔在这次会议上并没有透露更多关于下一代高端处理器Nehalem-EX产品详细信息，可能是想在2009年9月22日-24日即将召开的IDF2009（Intel Developer Forum）大会上全面展示其多核芯片的特性。 
这两款未来的多核处理器产品都拥有大容量的缓存技术，AMD这款代号为Magny-Cours的皓龙处理器采用了CPU原生多内核模块化核心架构，因而开发难度降低了很多，总的三级缓存数就是12MB。而英特尔“Nehalem-EX”处理器内含8个物理核心，支持超线程技术，三级缓存容量高达24MB。可见，这俩款新品都较之上一代产品提升一倍。[5]