"Ta nhận được lợi ích gì từ việc sử dụng nhiều bộ vi xử lý?"- Tôi đã ấp ủ câu hỏi này từ rất lâu từ khi hai công nghệ này xuất xưởng. Đi tìm hiểu tôi đã bít rằng với sự phát triển ngày càng mạnh các hệ vi xử lý dual core, chủ đề này lại càng quan trọng hơn. Sử dụng nhiều bộ VXL(vi xử lý) hoặc một bộ VXL dual core thì cái nào lợi hơn? Và sự khác nhau giữa chúng là gì? Bài này sẽ tập trung trả lời các thắc mắc như vậy.
Một câu hỏi chính cho những ai đang sẵn sàng mua ngay một hệ thống high-end(một hệ thống cực kì tốt) đó là: khi nào thì họ cần sử dụng 2 bộ VXL. Cho bất kỳ ai đang làm việc trong lĩnh vực biên tập video, ứng dụng đa luồng, hoặc rất nhiều tác vụ khác nhau thì câu trả lời luôn rõ ràng: rất cần thiết. Nhưng khi nào thì việc sử dụng 2 chip riêng biệt (như các hệ thống dual Xeon hoặc Opteron), hay 1 chip dual-core (như Pentium D hoặc Athlon64 X2) sẽ tốt hơn. Dual CPU hay dual core, cái nào tốt hơn?
Định nghĩa DUAL CORE
Khi các tác nhiệm mà máy tính có thể thực hiện trở nên phức tạp, và khi người dùng mong muốn làm được nhiều hơn cùng một thời điểm, các nhà sản xuất máy tính đang cố gắng tăng tốc độ để thỏa mãn những mong muốn như vậy. Có một CPU nhanh hơn: đó là cách truyền thống mà chúng ta hay thực hiện. Nhưng dù sao thì do các nguyên nhân về: kích thước, độ phức tạp và nhiệt độ khiến cho việc tăng tốc độ xử lý của CPU trở nên khó khăn hơn. Nhưng để tiếp tục vẫn tăng được khả năng xử lý, một giải pháp khác đã được tìm ra.
Có 2 CPU (và một mainboard có khả năng cắm được cả 2) thì giá thành lại quá đắt, vì vậy các kỹ sư máy tính đã xử dụng một giải pháp khác: dùng 2 CPU, nhưng nhập chúng lại tạo thành 1 chip khác. Như vậy là có đủ sức mạnh của 2 CPU nhưng chỉ dùng mainboard có 1 khe cắm. Điều này giúp cho việc không phải chi quá nhiều tiền cho mainboard, mà vẫn sử dụng được khả năng của cả 2 CPU (được hỉểu như là 2 core) so với chi phí của việc sử dụng hai CPU riêng biệt. Do đó, có thể định nghĩa rằng: DUAL CORE là 2 CPU được gắn kết trên 1 con chip.
Có thêm một số khác biệt tinh tế giữa các nhãn hiệu: làm sao họ kết hợp 2 core lại trên 1 chip, và tốc độ mỗi core sẽ là thế nào? và điều đó ảnh hưởng thế nào đến việc tăng tốc độ thực hiện khi sử dụng dual core. Thêm vào đó là các chương trình khác nhau thì sẽ tận dụng được sức mạnh của dual core khác nhau.
Sắp xếp tiến trình thực hiện
Có một điều luôn được đặt ra: làm sao máy tính biết được khi nào thì dùng core nào? Có một phần trong hệ điều hành Windows, gọi là "scheduler", chịu trách nhiệm chỉ cho CPU chương trình nào cần chạy và vào thời gian nào? Điều này cho phép vài chương trình chạy trong cùng một thời điểm, trong khi đó CPU sẽ chuyển qua lại gữa chúng khi cần thiết. Khi có quá nhiều chương trình đang chạy, máy tính có thể chậm lại, khi bộ phần scheduler điều khiển việc sử dụng CPU sang nhiều hướng khác nhau. Nếu một bộ VXL dual core được sử dụng trên máy tính này, thì bộ scheduler cũng được tăng gấp đôi tương ứng. Thỉnh thoảng cả hai core có thể chỉ phục vụ cho cùng một chương trình (nếu ứng dụng được phát triển để tận dụng sức mạnh của nhiều chip - được gọi là "đa luồng"). Dù sao, điều quan trọng là nếu chúng ta sử dụng một chương trình được thiết kế không phải đa luồng, thì ứng dụng đó sẽ chỉ sử dụng 1 CPU hoặc core mà thôi.
Thiết kế DUAL CORE
Bởi vì có rất nhiều cách mà AMD và Intel áp dụng cho việc sản xuất chip dual core, mỗi một nền tảng với yêu cầu tăng tốc độ khác nhau thì họ đều có bộ VXL mới khác nhau. AMD đã xác nhận rằng họ đang đặt kế hoạch chuyển lên dual-core cho vài năm kể từ bây giờ, khi mà thế hệ đầu tiên Athlon64 và Opteron được giới thiệu. Cải tiến ở đây: 2 core giao tiếp trực tiếp với nhau, cấu trúc này là hoàn toàn giúp 2 CPU làm việc được với nhau trực tiếp. Trong khi đó, Intel lại đơn giản chỉ đặt 2 core Pentium trên cùng một chip, và nếu chúng cần trao đổi với nhau, phải thông qua mainboard. Mặc dù giải pháp này không được tiện lợi bằng AMD nhưng nó thực hiện khá tốt và cho phép Intel nhanh chóng đưa dual-core vào thị trường. Trong tương lai, Intel sẽ chuyển lên một thiết kế mang tính thống nhất hơn, và đến lúc đó mới biết nó là thế nào.
Intel không tăng tốc độ bus giữa CPU và motherboard (front-side-bus, viết tắt FSB) khi sử dụng kiến trúc dual-core, điều này có nghĩa là mặc dù tốc độ tính toán được tăng đôi, nhưng bandwidth cho mỗi core thì không. Đây là một điểm không tốt trong thiết kế của Intel, và dường như ngăn cản sức mạnh của dual-core. Để hạn chế điều này, Intel tiếp tục sử dụng bộ nhớ có tốc độ cao cho các core. Như vậy, một hệ thống mạnh của Intel: Pentium Extreme Edition 955, có tốc độ FSB cao cùng với bộ nhớ cache lớn 2MB/core và khả năng sủ dụng Hyperthreading. Đây là lựa chọn tạm thời cho việc hạn chế những điểm yếu trong giải pháp thiết kế dual-core của Intel.
AMD không sử dụng giải pháp tăng tốc độ FSB. Họ sử dụng công nghệ được đặt tên HyperTransport để giao tiếp giữa chipset và bộ nhớ, và họ cũng chuyển hệ điều khiển bộ nhớ từ chipset sang CPU. Bằng cách này, hệ thống của AMD có nhiều lợi thế, đặc biệt khi áp dụng cho thiết kế hệ thống dual-core. Thế hệ bộ VXL đơn chip mới nhất của AMDcó thể dùng đơn hoặc 2 kênh bộ nhớ PC3200, nhưng điều thú vị là mặc dù 2 kênh: tăng tốc độ cho bộ nhớ, nhưng với lõi đơn (single-core) thì cũng không tăng gấp đôi tốc độ thực hiện. Điều này có nghĩa là 2 kênh bộ nhớ chỉ tăng bandwidth cho CPU có thể sử dụng. Dù sao, với hệ VXL dual-cores thì tăng băng thông cho bộ nhớ sẽ tăng tốc độ xử lý. Với công nghệ này, AMD không cần phải cải tiến nhiều khi xây dựng dual-cores, không gặp trường hợp "thắt nút cổ chai" như Intel gặp phải.
So sánh tốc độ thực hiện của AMD
Hai hệ thống được so sánh ở đây hoàn toàn giống nhau về phần cứng: card video và ổ cứng cùng một nhãn hiệu, cùng model; RAM giống nhau (2x1GB PC3200) chỉ có hệ thống Opteron sử dụng RAM ECC. Điểm khác biệt chính là mainboard và CPU.
Opteron - Sử dụng 2 chip model 248, tốc độ 2.2Ghz với 1MB cache. - Mainboard sử dụng là Tyan Thunder K8WE, sử dụng nVidia nForce Professional chipset.
Athlon64 X2 - Sử dụng 1 chip Athlon64 X2 4400+, 2 cores, mỗi core có tốc độ 2.2Ghz và 1MB cache. - Mainboard là Asus A8N-SLI, sử dụng nVidia nForce4 SLI chipset.
Kết quả cho thấy tốc độ là như nhau.
So sánh tốc độ thực hiện của Intel
Hai hệ thống được so sánh là: một cặp CPU Xeon 3.0Ghz với 1MB cache cho mỗi CPU và Pentium D 830. Pentium D có 2 core, mỗi core chạy với tốc độ 3.0Ghz và 1MB cache. Cả hai hệ thống sử dụng mainboard có tốc độ FSB là 800Mhz; 2Gb RAM và cùng một loại video card (GeForce 6800GT 256MB).
Điểm khác biệt cơ bản là hệ thống Xeon sử dụng 2x1GB PC3200 RAM, trong khi đó hệ thống Pentium D sử dụng 4x512MB PC2 5400. Điều này khiến cho hệ thống Pentium D có được thuận lợi hơn về bandwidth, nhưng đây là lợi ích rõ ràng, khi mà Intel chưa đưa ra các cập nhật mới cho dòng Xeon và hệ chipset để có thể tận dụng sức mạnh của RAM tốc độ cao.
Vậy: Như bạn đã thấy, dual-core sẽ là lựa chọn của người dùng, khi mà hệ thống tương đương với hệ thống 2 chip riêng biệt, nhưng lại đạt được tốc độ xử lý tương đương hoặc tốt hơn. Dual-core sẽ trở thành tiêu chuẩn của các hệ thống máy tính hiện đại!