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早在 2009 年初，IDC 發(fā)布的預測：到 2009 年，幾乎所有服務器、PC 和筆記本電腦產(chǎn)品將全面實現(xiàn)多核化。雖然事實的發(fā)展再次驗證了預測的準確性，但是實際情況有了新的變化。隨著這些硬件產(chǎn)品在多核技術上的逐漸就緒，整個 IT 業(yè)界面臨的最大挑戰(zhàn)：如何將原先僅用于高端應用開發(fā)的并行編程方式推廣到所有軟件開發(fā)的過程中，以打造出更多支持多線程并行化運行的應用軟件——尤其是處于關鍵地位的中間件，全面釋放多核處理器的性能潛力。

為什么會是這樣的結果呢？

原因是這樣的：當時的中間件產(chǎn)品，盡管大部分都是基于多線程或者多進程的，但是由于傳統(tǒng)單線程編程的思維定勢以及開發(fā)語言和工具的限制，使得軟件應用限制了多核處理器性能的發(fā)揮。對此，前微軟首席研究官 Craig Mundie 稱：“軟件行業(yè)所面臨的核心挑戰(zhàn)就是對多核處理器的編程”。

前微軟首席研究官 Craig Mundie

相比 C/C++ 程序員而言，利用 Java 編寫多線程應用已經(jīng)簡單了很多。然而，多線程程序想要達到高性能仍然不是一件容易的事情。當 CPU 進入多核時代之后，軟件的性能調優(yōu)，已經(jīng)不再是一件簡單的事情，沒有并行化的程序在新的硬件上可能會運行得比從前更慢。

為此，支持多核技術的操作系統(tǒng)應運而生，專門為充分利用多個處理器而設計，并且無需修改就可運行。為了充分利用多核技術，應用開發(fā)人員需要在程序設計中融入更多思路，但設計流程與目前對稱多處理 (SMP，Symmetrical Multi-Processing) 系統(tǒng)的設計流程相同，并且現(xiàn)有的單線程應用也將繼續(xù)運行。得益于線程技術的應用在多核處理器上運行時將顯示出卓越的性能可擴充性，此類軟件包括多媒體應用(內(nèi)容創(chuàng)建、編輯，以及本地和數(shù)據(jù)流回放)、工程和其他技術計算應用以及諸如應用服務器和數(shù)據(jù)庫等中間層與后層服務器應用。

1. 多核處理器的主要優(yōu)點
多核處理器主要具有以下幾個顯著的優(yōu)點：

(1)控制邏輯簡單
相對超標量微處理器結構和超長指令字結構而言，單芯片多處理器結構的控制邏輯復雜性要明顯低很多。相應的單芯片多處理器的硬件實現(xiàn)必然要簡單得多。

(2)高主頻
由于單芯片多處理器結構的控制邏輯相對簡單，包含極少的全局信號，因此線延遲對其影響比較小，因此，在同等工藝條件下，單芯片多處理器的硬件實現(xiàn)要獲得比超標量微處理器和超長指令字微處理器更高的工作頻率。

(3)低通信延遲
由于多個處理器集成在一塊芯片上，且采用共享 Cache 或者內(nèi)存的方式，多線程的通信延遲會明顯降低，這樣也對存儲系統(tǒng)提出了更高的要求。
(4)低功耗
通過動態(tài)調節(jié)電壓 / 頻率、負載優(yōu)化分布等，可有效降低 CMP 功耗。

(5)設計和驗證周期短
微處理器廠商一般采用現(xiàn)有的成熟單核處理器作為處理器核心，從而可縮短設計和驗證周期，節(jié)省研發(fā)成本。

2. 多核處理已成為主流
不管是通用的微處理器，還是專用微處理器，乃至異構微處理器，都已經(jīng)進入多核時代，通過多核技術提高處理能力，同時降低電能消耗已成為微處理器的必然選擇。

隨著半導體細微化進程，提高芯片性能和減少電能消耗成為一對矛盾。之前的單核處理器主要通過提高指令的并行運算速度來提高器件性能，這些復雜的計算處理耗用大量晶體管資源，使得微處理器在電能的消耗上一直無法降低，而多核結構的設計思路是通過減少并行處理，適當?shù)亟档兔總€核的工作強度來降低整個處理器的耗電。

下面的兩個表格，分別為各芯片廠商已經(jīng)推出的具有代表性的多核處理器。

史上具有代表性的通用多核處理器芯片信息匯總表

序號	芯片廠家	型號	特點
?	IBM	Power X Cell 8i	新一代的 Cell 多核處理器。目前世界上運算速度最快的超級計算機 Roadrunner 就采用了這款處理器。
?	Sun 公司	16 核 /Rock 處理器	擁有尖兵線程(Scout Thread)和事務型內(nèi)存。 Rock 處理器采用的是一種指令型的并行處理，是由軟件來實現(xiàn)的。它可節(jié)約收集數(shù)據(jù)的時間。處理器加強了亂序執(zhí)行能力，提高了單線程的功能。
?	富士通	4 核 /SPARC64 VII	每個核的一級緩存 64KB、二級緩存 6MB。該芯片的速度最高為 40GFlops，采用 65 納米工藝生產(chǎn)。
?	Intel	Dunnington 6 核 / Xeon7400 處理器	使用 1.07GHz 前端總線，單核 1 級緩存為 96KB，每一對核的 2 級緩存為 3MB。在單芯片上的 3 級緩存為 16MB，由 19 億個晶體管組成，工作頻率 2.66GHz 時功耗為 130 瓦；工作頻率 2.13GHz 時，擁有 12MB 的 3 級緩存的 Xeon7400 處理器功耗為 65 瓦。
?	AMD	4 核 /Shanghai 處理器	內(nèi)部 3 級緩存容量達 6MB，二次緩存為 2MB。工作頻率達到 3.0GHz，并且支持新的 HyperTransport 3.0 高速互連技術，各核之間帶寬可達 17.6GB/s。內(nèi)存支持 DDR2-800 規(guī)格，通過與以前的“Barcelona”內(nèi)核產(chǎn)品實現(xiàn)引腳兼容，因此可以繼續(xù)使用原來的設計資源，性能與原產(chǎn)品相比提高了約 10%。
?	中國中科院計算所等單位	4 核 / 龍芯 -3	采用 65 納米工藝，4 核的時鐘速度為 1 GHz。采用分布式可擴展的架構，具有可重構的 CPU 核及 2 級緩存。主要針對低功耗類電子產(chǎn)品。4 核的功耗為 10w，而 8 核為 30w。

以上專用多核處理器，通常具有 4 至 9 個核。而 2016 年最新發(fā)布的全新第七代智能 Intel? 酷睿?處理器，將是 4 和 8 線程，默認主頻高達 4.0GHz。

專用多核處理器芯片信息匯總表

序號	芯片廠家	型號	特點
?	思科	40 核 / ASR1000 數(shù)據(jù)包處理器	由 3.7 億個晶體管組成，集成有接收消息的協(xié)處理器、密碼處理電路和數(shù)據(jù)包檢測電路等。由于數(shù)據(jù)包的管理和防火墻處理都通過硬件來實現(xiàn)，從而提高了其工作的可靠性。每個核有 16KB 的 8 路一次指令緩存和 4KB 的 8 路一次數(shù)據(jù)緩存，還有二級指令緩存。
?	NVIDI	240 核 /GTX200 線程處理器
?	Intel	雙核 / 凌動 Atom 330	前端總線頻率 FSB 533MHz，處理器擁有 1MB 緩存，每個核各 512K，處理器外表與單核 Atom 相同。 Atom 330 支持四個線程，其設計功率為 8W，支持 64 位計算; 可支持 Intel 的 945GC Express 芯片集(其中包括內(nèi)置顯卡)或者 Little Falls2 芯片集。該處理器已大量用于手機和上網(wǎng)筆記本中，是 2008 年 Intel 銷售最好的處理器之一。
?	Tilera	64 核 / 嵌入式微處理器	工作頻率分別為 700MHz 和 866MHz。其中 866MHz 的產(chǎn)品處理能力為每秒 221b 次運算(1b 為 1 萬億，即 10 的 12 次方)，為前一代產(chǎn)品的兩倍。其性能是美國 Intel 公司 3GHz 的“Xeon 處理器 7350”的 35 倍，可用于網(wǎng)絡安全、數(shù)字視頻、網(wǎng)絡基礎設施及無線通信基站和無線網(wǎng)絡基礎設施。
?	日本瑞薩科技	雙核 / 處理器 SH7786 Group	時鐘頻率最高 533MHz，指令執(zhí)行速度達到 1920MIPS。兩個內(nèi)核配備有可在最大時鐘頻率 533MHz 下工作的浮點運算器。浮點運算性能最大為 7.46GFLOPS. 主要用于需要高級多媒體處理的車載信息設備等。