如图1所示，我们针对上述三种方案进行了SPECfp_rate2000 性能评估，假定光刻印刷精度提高30%（尺寸缩减50%），相应地，单核芯片频率提高 17%，双核芯片频率降低 17%。其中，“更小芯片”方案的芯片尺寸是参考芯片的½大小，“大缓存”和“双核”两个方案的芯片尺寸以及功耗要求都与参考芯片相同。注意，“大缓存”方案的最大加速比应该是+156%，图1没有显示完整。
相关的性能和性价比指标
图2则针对三种方案的SPECfp_rate2000进行性价比评估，也是假定光刻精度提高30%（尺寸缩减50%），相应地，单核芯片频率提高 17%，双核芯片频率降低 17%。为进行性能和性能价格比分析，我们假设：
下面，我们依次看看这三种方案对CPU性能和成本的影响：
1）生产更小的芯片
显然，更小、更便宜的芯片加上适度的频率提升，在性能和性价比方面能为用户带来适度的价值。如图 1，处理器价格的下降可以将系统整体成本降低 14%（1,800 美元Vs. 2,100 美元），而 17% 的频率提高可以带来 0- 14% 的性能提升，中间值和几何平均值为 8%-9%。结合这两种因素，性价比可提升17%-33%，其中间值和几何平均值为 27%-28%，如图2所示。
2）增加大量片上缓存（On-Chip Cache）
与其他方案相比，增加大量缓存可以带来更灵活的性能提升空间。如果将 L2 缓存从 1 MB 提高到 3 MB ，性能提升幅度为0% -127%，其中间值为 0%，几何平均值为 11.8%。如果CPU频率提升17%，同时缓存大小也增加，则可以带来更多的收益――这两个因素相结合后，性能提升可达0%-156%，中间值为11.5%，几何平均值为22.5%。注意，这里假设芯片的成本与参考系统是相同的，因此性价比与纯性能的提升比率相同。
3）增加CPU 核心
对许多工作负载来说，增加核心可以改善吞吐量（throughput），其代价是需要适当降低频率（如17%），以满足功耗/散热方面的要求。这里我们假设50%的尺寸缩减可以容纳2个CPU核心，跟参考芯片一样，每个核心带有1MB L2缓存，而且成本也相同。跟参考平台相比，在运行单一进程时，性能会降低 0% - 15%，中间值和几何平均值为 -10% 到 -11%。
但如果我们使用第二个核心来运行第二个代码副本，那么系统吞吐量可以提高 0%-54%，中间值和几何平均值为 29% - 32%。这里，我们假定芯片的成本与参考系统相同，则性价比与纯性能的提升比率也相同。
上面三个方案提供了大量令人困扰的性能和性价比指标――70 个相对值。就算将每次SPEC基准测试的14 个性能值减少到3个（最小、几何平均、最大），我们仍然需要面对9个性能值和12 个性价比值（其中9个与性能值相同）。可见，要想充分弄清楚这些指标，并做出合理的设计决策，并不是件容易的事。不过，这三个方案都各自具有明显的优势和不足：
三种方案对比
当然，设计什么样的CPU，除了考虑性能和性价比方面的因素外，还有许多因素需要考虑――如市场占有率、销售收入、利润、市场影响力等等，要支持芯片厂商的市场目标、业务模式和竞争策略。
在所有这些情况中，性能的变化取决于基准系统上内存性能跟CPU 性能的比值。随着内存总可用带宽的提升，大缓存的价值将减小，而多核的优势将提高。相反，相对较低的内存带宽会使大缓存更为关键，而会大大降低增加CPU核心所带来的吞吐量。
对于缓存友好型的SPECint_rate2000基准测试，以2.2 GHz运行的IBM e326服务器上的结果显示：在频率相同的情况下，将每芯片上核心数增加一倍，可以使吞吐量提高65%到100%（几何平均值为95%）。
责任编辑：杨宇佳
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