意法愛立信移動(dòng)平臺(tái)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(shí),此后性能再也沒有增長(zhǎng)的空間;而移動(dòng)平臺(tái)則不同,智能手機(jī)時(shí)代始于2007 年,移動(dòng)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(dòng)平臺(tái)性能飽和。
人們不禁要問:為什么移動(dòng)平臺(tái)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(gè)原因,第一個(gè)原因是,移動(dòng)計(jì)算產(chǎn)品沿用數(shù)十年前的技術(shù)知識(shí),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(gè)過程進(jìn)展得非常快;第二個(gè)原因是進(jìn)攻性的營(yíng)銷策略。
像大多數(shù)商用平臺(tái)一樣,CPU 在進(jìn)入四核時(shí)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(chǎng)10 年后,使用雙核以上的處理器對(duì)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(dòng)應(yīng)用軟件比PC 軟件更易于多核處理,但是,我們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)不會(huì)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(dòng)機(jī)似乎都與市場(chǎng)營(yíng)銷有關(guān),因?yàn)橹悄苁謾C(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,多核處理器是一個(gè)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(chǎng)營(yíng)銷上沒有新意,相同的廣告詞早在PC 多核問世時(shí)就被廣泛使用。像PC 機(jī)一樣,人們很快就會(huì)意識(shí)到,移動(dòng)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(jià)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(shí)還是要求嚴(yán)格的PC 級(jí)應(yīng)用軟件的一個(gè)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(dòng)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(duì)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(gè)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(dòng)(防止UI 死屏)、安全性和穩(wěn)健性(不同處理過程中的多個(gè)標(biāo)簽)的原因,瀏覽器引入了并行活動(dòng)。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(cè)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(tái)上運(yùn)行的兩款主流瀏覽器的測(cè)試成績(jī),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(cè)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(duì)分?jǐn)?shù)是指在多次重復(fù)測(cè)量中若干個(gè)主流網(wǎng)站上的網(wǎng)頁加載時(shí)間的平均值,因此,這個(gè)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(cè)試。當(dāng)從單核切換到雙核時(shí),速度提升30%是一個(gè)較好的成績(jī),符合預(yù)期。然而,從雙核切換到四核時(shí),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(cè)試,從單核切換到雙核時(shí),處理速度提升高達(dá)50%。
另一方面,如前文分析PC 處理器時(shí)提到的,不論處理器有多少個(gè)內(nèi)核,頻率提高總是有益于提升軟件性能。當(dāng)對(duì)多核處理器方案進(jìn)行比較時(shí),這一點(diǎn)很重要,因?yàn)樘幚砥鲀?nèi)核增加會(huì)對(duì)頻率產(chǎn)生負(fù)面影響?;ミB線和存儲(chǔ)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(huì)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?cè)谝郧暗恼壑苑治?[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(gè)很大的比例,幾乎沒有應(yīng)用軟件能夠達(dá)到這個(gè)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。
評(píng)論