硅光子技术——从“多”核到“很多”核

似乎在一夜之间，处理器就进入了多核时代。但是从多核（Multi-core）到很多核（Many Core）还面临着巨大的挑战，尤其在软件并行化和应用模式方面。同时，计算和通信传输性能提升的异步还有可能进一步拉大，而硅光子技术的逐渐成熟有望解决这一难题。

从“多”核到“很多”核

多核处理器的一个基本思路就是将计算任务经过合理的分解，再想办法提高指令执行的并行度。但是如何将很多任务有效地分解，目前在软件方面还存在较大的难度。因此当处理器的内核数上升时，如果处理不当，很有可能会出现性能反而下降的问题。

英特尔公司在北京举行了中国研究论坛活动。记者在论坛上采访英特尔数字企业部编译器与架构高级开发部门总监Geoff Lowney博士的时候曾经提到过这一问题，他表示虽然未来多核处理器中单核的面积尺寸相对较小，但这并不意味着单核的性能会下降，相反还会继续上升。

英特尔处理器包含的晶体管数量总是很引人关注，因为这经常会被当做摩尔定律是否还继续有效的一个直接判据。其实从2001年奔腾架构确立以后，晶体管数量的快速上升主要是因为处理器内部放置了大容量缓存造成的，实际的计算内核晶体管数量上升并不像表面上看到的那么恐怖。

从英特尔以前几代处理器的结构来看，***款专用移动处理器Banias的核心晶体管数量在500万到2000万之间，而***个双核移动处理器Yonah的核心晶体管数量大约为3000万个，相较其晶体管总数1.56亿个还较有限。从这一点来看，处理器内核的晶体管数量是逐步上升的，处理能力也不断增强。尽管随着工艺的进步，在单位面积上所能部署的晶体管数量还会继续上升（ITRS预测到2010年单芯片上晶体管数量将达到22亿个），但是晶体管数量的上升有一定的限度，尤其是8内核以上处理器诞生时，过于复杂的内核其部署所占的空间和功耗等问题也越来越不容忽视。

同时，多核对应用带来的影响也将越来越不同。对于单纯的诸如Word这种软件，更多核处理器的性能提升可能将越来越不明显。但是在一些新兴的领域，比如对多媒体信息尤其是在视频信息中进行搜索、处理时以及视频挖掘等，是多核技术今后要重点面对的问题。同时运行越多的程序，多核的性能表现就越强（如图1所示）。

从多核到很多核时代，走向异构多核化是一个很值得关注的趋势（如图2所示）。一方面功能强大的内核其结构必然复杂，大马拉小车不说，执行特定任务的时候效率会受影响，功耗也难以控制。而对于一些特定的任务，比如XML、多媒体信息、TCP/IP协议处理等，一些专用硬件在性能和功耗方面很可能会比通用处理器更有优势。英特尔微处理器技术实验室总监Shekhar Borker表示，目前公司对异构双核还处于研究阶段，到底是用通用内核配合特定软件还是通过专用硬件来实现还未确定。