首次发明个人计算机时，它们的中央处理器（CPU）是独立的，只有一个处理器核心。 处理器本身 就是 核心。 拥有多核处理器的想法还没有听说过。 如今，看到具有多核的计算机，电话和其他设备已经很常见了-实际上，几乎每种类型的商用计算机都具有多核。 这些内核位于同一，单个，CPU或中央处理单元中。
具有多个内核是一个很大的优势。 一台计算机只有一个核心，一次只能处理一项任务，必须先完成一项任务，然后再转移到另一项任务。 但是，有了更多的内核，计算机就可以一次处理多个任务，这对那些执行大量多任务处理的人特别有用。
在深入探讨多核处理器的工作原理之前，有必要先讨论一下处理技术的背景知识，然后再讨论多核处理器的作用，这一点很重要。
一些历史
在构建具有多核的处理器之前，诸如Intel和AMD之类的人和公司试图构建具有多个CPU的计算机。 这意味着需要一块具有多个CPU插槽的主板。 这不仅更昂贵，因为另一个CPU插槽需要物理硬件，而且由于两个处理器之间需要增加通信而增加了延迟。 母板必须在计算机中两个完全独立的位置之间分割数据，而不是简单地将所有数据发送到处理器。 实际上，物理距离确实意味着过程较慢。 将这些过程放在具有多个内核的一个芯片上，不仅意味着行进距离更短，而且还意味着不同的内核可以共享资源来执行特别繁重的任务。 例如，英特尔的Pentium II和Pentium III芯片均实现为在一个主板上具有两个处理器的版本。
不久之后，处理器需要变得更强大，因此计算机制造商提出了超线程的概念。 该概念本身来自英特尔，最初于2002年在该公司的Xeon服务器处理器上提出，后来在其Pentium 4台式机处理器上提出。 如今，超线程仍在处理器中使用，甚至是英特尔i5芯片与其i7芯片之间的主要区别。 它主要利用了以下事实：处理器中经常有未使用的资源，特别是在任务不需要太多处理能力的情况下，这些资源可用于其他程序。 使用超线程的处理器基本上将自己呈现给操作系统，就好像它具有两个内核一样。 当然，它实际上并没有两个核心，但是对于两个使用一半或更少可用处理能力的程序，也可能会有两个核心，因为它们可以一起利用所有功能。处理器必须提供。 但是，如果没有足够的处理能力在使用该内核的两个程序之间共享，则超线程将比具有两个内核的处理器稍慢。
您可以在此处找到有见地的视频，其中简要介绍了有关超线程的详细信息。
多处理器
经过大量实验，终于可以构建具有多个内核的CPU。 这意味着一个处理器基本上具有一个以上的处理单元。 例如，双核处理器有两个处理单元，四核有四个处理单元，依此类推。
那么为什么公司要开发具有多个内核的处理器？ 嗯，对更快的处理器的需求越来越明显，但是单核处理器的发展却在放缓。 从1980年代到2000年代，工程师们能够将处理速度从几兆赫兹提高到几兆赫兹。 像Intel和AMD这样的公司通过缩小晶体管的尺寸来做到这一点，从而在相同的空间内允许更多的晶体管，从而提高了性能。
由于处理器时钟速度与芯片上可容纳的晶体管数量密切相关，因此当晶体管缩小技术开始放缓时，处理器速度提高的发展也开始放缓。 虽然这并不是公司第一次了解多核处理器，但它是他们开始出于商业目的尝试使用多核处理器的时候。 尽管多核处理器是在1980年代中期首次开发的，但它们是为大型公司设计的，直到单核技术开始变慢才真正重新审视。 第一个多核处理器由罗克韦尔国际公司（Rockwell International）开发，是6501芯片的一个版本，在一个芯片上具有两个6502处理器（更多详细信息，请参阅此Wikipedia条目）。
多核处理器做什么？
好吧，这实际上非常简单。 具有多个核心可以一次完成多个任务。 例如，如果您正在处理电子邮件，打开Internet浏览器，正在处理excel电子表格并正在iTunes中听音乐，则四核处理器可以一次处理所有这些操作。 或者，如果用户有一项需要立即完成的任务，则可以将其拆分为更小，更易于处理的任务。
使用多个内核也不仅限于多个程序。 例如，谷歌浏览器使用不同的过程渲染每个新页面，这意味着它可以一次利用多个核心。 但是，某些程序就是所谓的单线程程序，这意味着它们不是为能够使用多个内核而编写的，因此不能这样做。 超线程再次在这里发挥作用，允许Chrome将多个页面发送到一个实际核心上的两个“逻辑核心”。
与多核处理器和超线程并驾齐驱是一个称为多线程的概念。 本质上，多线程是操作系统将代码分成最基本的形式或线程，并同时将其馈送到不同内核的能力，从而可以利用多个内核。 当然，这在多处理器以及多核处理器中都很重要。 多线程比听起来复杂得多，因为它要求操作系统正确地对代码进行排序，以使程序可以继续高效运行。
操作系统本身会对自己的进程执行类似的操作–不仅限于应用程序。 操作系统进程是操作系统始终在后台执行的操作，而无需用户一定知道。 由于这些进程一直在进行，因此拥有超线程和/或多个内核可能会非常有帮助，因为它可以释放处理器以处理其他事情，例如应用程序中发生的事情。
多核处理器如何工作？
首先，主板和操作系统需要识别处理器，并且有多个内核。 较旧的计算机只有一个核心，因此，如果用户尝试将其安装在具有多个核心的较新计算机上，则较旧的操作系统可能无法正常运行。 例如，Windows 95不支持超线程或多核。 所有最新的操作系统都支持多核处理器，包括Windows 7、8，新发布的10和Apple的OS X 10.10。
简而言之，操作系统然后告诉主板需要完成一个过程。 主板然后告诉处理器。 在多核处理器中，操作系统可以告诉处理器一次执行多项操作。 本质上，通过操作系统的指导，数据通过主板从硬盘驱动器或RAM移动到处理器。
多核处理器
在处理器内，有多个高速缓存存储器，这些高速缓存存储器保存用于处理器的下一个或多个操作的数据。 这些级别的缓存可确保处理器不必费神就可以找到下一个进程，从而节省了大量时间。 高速缓存存储器的第一级是L1高速缓存。 如果处理器在L1高速缓存中找不到下一步处理所需的数据，则将查找L2高速缓存。 L2缓存在内存中较大，但比L1缓存慢。
单核处理器
如果处理器在L2高速缓存中找不到所需的内容，则继续沿线到达L3，如果处理器具有L4，则继续。 之后，它将查找主内存或计算机的RAM。
不同处理器处理差异缓存的方式也不同。 例如，某些文件在L2缓存上的L1缓存上复制了数据，这基本上是一种确保处理器可以找到所需内容的方法。 当然，这确实会占用L2缓存中的更多内存。
不同级别的缓存在多核处理器中也起作用。 通常，每个内核都有自己的L1缓存，但是它们将共享L2缓存。 这与有多个处理器的情况不同，因为每个处理器都有自己的L1，L2和任何其他级别的缓存。 使用多个单核处理器，根本就不可能共享缓存。 拥有共享缓存的主要优势之一是可以最大程度地使用缓存，这是因为，如果一个核心不使用缓存，而另一个则可以。
在多核处理器中，当搜索数据时，核心可以查看其自己的唯一L1缓存，然后分支到共享的L2缓存，RAM，最后到硬盘。
我们可能会继续看到更多核心的发展。 处理器时钟速度肯定会继续提高，尽管速度要比以前慢。 虽然现在在智能手机等产品中看到八核处理器已经很普遍，但很快我们就能看到带有数十个内核的处理器。
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