摘要：目前關于處理器的單核、雙核和多核已經得到了普遍的運用，今天我們主要說說關于多核處理器的一些相關概念，它的工作與那里以及優缺點而展開的分析。

　　1、多核處理器

　　多核處理器是指在一枚處理器中集成兩個或多個完整的計算引擎（內核），此時處理器能支持系統總線上的多個處理器，由總線控制器提供所有總線控制信號和命令信號。

　　2、多核處理器的優點和缺點

　　從應用需求上去看，越來越多的用戶在使用過程中都會涉及到多任務應用環境，日常應用中用到的非常典型的有兩種應用模式。

　　一種應用模式是一個程序采用了線程級并行編程，那么這個程序在運行時可以把并行的線程同時交付給兩個核心分別處理，因而程序運行速度得到極大提高。這類程序有的是為多路 工作站或服務器設計的專業程序，例如專業圖像處理程序、非線視頻編緝程序、動畫制作程序或科學計算程序等。對于這類程序，兩個物理核心和兩顆處理器基本上是等價的，所以，這些程序往往可以不作任何改動就直接運行在 雙核電腦上。

　　還有一些更常見的日常應用程序。例如Office、IE等，同樣也是采用線程級并行編程，可以在運行時同時調用多個線程 協同工作，所以在 雙核處理器上的運行速度也會得到較大提升。例如，打開IE 瀏覽器上網。看似簡單的一個操作，實際上瀏覽器進程會調用代碼解析、Flash播放、多媒體播放、Java、 腳本解析等一系列線程，這些線程可以并行地被雙核處理器處理，因而運行速度大大加快（實際上IE瀏覽器的運行還涉及到許多進程級的交互通信，這里不再詳述）。由此可見，對于已經采用并行編程的軟件，不管是專業軟件，還是日常 應用軟件，在多核處理器上的運行速度都會大大提高。 日常應用中的另一種模式是同時運行多個程序。

　　許多程序沒有采用并行編程，例如一些 文件壓縮軟件、部分游戲軟件等等。對于這些 單線程的程序，單獨運行在多核處理器上與單獨運行在同樣參數的 單核處理器上沒有明顯的差別。但是，由于日常使用的最最基本的程序—— 操作系統——是支持 并行處理的，所以，當在多核處理器上同時運行多個單線程程序的時候，操作系統會把多個程序的指令分別發送給多個核心，從而使得同時完成多個程序的速度大大加快。 另外，雖然單一的單線程程序無法體現出多核處理器的優勢，但是多核處理器依然為 程序設計者提供了一個很好的平臺，使得他們可以通過對原有的單線程序進行并行設計優化，以實現更好的程序運行效果。

　　一些游戲廠商正在對原來的一些單線程游戲進行優化，采用并行編程使得游戲運行得更快。有的游戲可以使用一個線程實現人物動畫，而使用另一個線程來載入地圖信息。或者使用一個線程來實現圖像渲染中的 矩陣運算，而使用另一個來實現更高的人工智能運算。如今，大量的支持多核心的游戲涌現出來，從而使得多核處理器的優勢能得到進一步的發揮。

　　優點：多線程，在一個時鐘周期內能處理更多的任務 多任務處理 大緩存 高總線 這是單核處理器所達不到的

　　缺點：功耗較大，需要特定平臺支持 需要大容量內存跟進 一般的軟件最多支持到兩線程（雙核）價格高

　　3、多核開發和多線程開發的區別

　　在本質上，多核開發也就是利用多線程進行程序開發，讓不同功能的進程在不同的核上運行，或者讓同一進程中不同功能的線程在不同的核上運行。以往我們學習的算法都是面向單線程的，而多核開發時要將這些算法改造成支持多線程的算法，然后系統運行時會將多線程分配到多核處理器上，以實現運行的加速。

　　不過和傳統的多線程編程方式有所不同， 多核開發對于同步鎖定等問題較簡單，但是需要仔細分析出可并行計算的代碼塊來，讓多線程能夠在一個任務中并行。多線程開發的時候，你并不知道有幾個物理CPU，而進行多核開發時，你肯定知道有多少個物理CPU了。

　　4、多核處理器工作原理

　　由程序程序決定。如果程序支持多核處理器，那么它會把要處理的數據分解成多個部分分別給予不同的核心寄存器讓各個運算器共同運算，最后的結果匯總后由一個運算器處理好分發給下一步，或者直接由程序控制將各個運算結果下發給下一步。如果程序只支持單核，那就是很簡單地把數據流供應給一個處理器處理。

　　5、總結

　　目前，多核技術已經成為最受關注的話題和研究方向。多核體系結構為性能提高和節能計算等領域開辟了新的方向。然而，現在的多核處理器還沒有統一的標準，基本上處于探索階段。核與核之間的連接方式、通訊協調方式、同一處理器中核與核間結構的差異、器件資源分配策略、任務調度策略、節能策略、軟硬件協同設計策略等方面都處于研究探索之中。多核必將帶來影響整個計算機行業方方面面的巨大變革，包括體系結構研究、嵌入式系統設計和解決方案設計、編譯技術、操作系統核心算法、應用軟件設計等計算機系統的各個領域。

　　在單核處理器研究中，主要集中在提高頻率，提高指令級并行度等方面。而在多核體系中，更加關注核與核之間的協作、共享資源的分配、提高線程級并行度等方面。

　　多核處理器必然帶來一個問題是，需要提高程序的并行度，因為單線程程序是無法發揮多核處理器的優勢的。通過編譯優化可以把原先單線程的代碼編譯成多線程的形式。OpenMP提供了一種方法，程序員根據需要把可以并行處理的代碼加上合適的標記，編譯器根據這些標記把相應代碼編譯成多線程的程序段。多線程程序開發涉及到多線程調試的難題，這在多核處理器上會變得更加困難，所以多核體系導致程序開發模式發生巨大變化。

　　多核處理器上的任務調度也是個新問題，常用的調度算法有全局隊列調度和局部隊列調度。前者是指操作系統維護一個全局的任務等待隊列，當系統中有一個CPU核心空閑時，操作系統就從全局任務等待隊列中選取就緒任務開始在此核心上執行。這種方法的優點是CPU核心利用率較高。后者是指操作系統為每個CPU內核維護一個局部的任務等待隊列，當系統中有一個CPU內核空閑時，便從該核心的任務等待隊列中選取恰當的任務執行，這種方法的優點是任務基本上無需在多個CPU核心間切換，有利于提高CPU核心局部Cache命中率，從而提高系統的性能。目前多數CMP操作系統采用的是基于全局隊列的任務調度算法。