为多核而生 8核平台Windows 7性能实测

“智能”的硬件需要“智能”的系统

    在本文中，我们将实测Windows 7在双路8核平台上的性能，结果显示，8核平台下Windows 7在数据库、MAPI工作流等复杂工作中的性能大幅领先Windows XP，并且从四核平台升级到八核平台，Windows 7性能提升更加明显。可以说，Windows 7是为多核而生的一款操作系统。

　　Windows 7正式发布已经有一个季度的时间，我们之前曾测比较试过在Windows 7、Vista、Windows XP系统平台下的多核多线程性能，当时的结论是Windows 7仅仅小幅领先Vista，从单核平台到双核、再到四核平台，仅提供了稍好的扩展性。但这一优势还不足够让Windows 7在高工作负载下超越更精简、更高效率的Window XP。

四核以下硬件平台Windows 7并无性能优势

　　现今，我们利用新的多核平台重新进行了测试，平台采用最新的基于Nehalem架构的HP Z800工作站，配置了双路四核至强5500处理器。在更高规格的硬件平台下，测试结果出现了新的变化，Windows 7在多核多线程平台中表现出了强悍的一面，总体上比Windows XP要快速47%至178%！并且，从单路四核CPU（Core 2 Duo Extreme QX9300）转移到双路四核、具有Hyper-Threading技术的至强平台，Windows 7显示出了卓越的可扩展性。

    之前我们认为随着核心数量的增加，Windows 7内核的高扩展性可以使之在应用程序吞吐能力上超越Windows XP，但当时我们认为只有在16核甚至32核处理器已经普及的时候才能实现，实际上，通过在双路四核平台上的测试，这种推论被推翻了，当增加3到4个核心的时候，Windows 7已经可以轻松超越WinXP。简单的说，在高端多核硬件平台上，Win 7在繁重的多任务负载中要明显快于Win XP。考虑到目前PC硬件的趋势和多核处理器路线图，这种优势足够说服更多的用户选择Windows 7平台。

    “智能”的硬件需要“智能”的系统

    出现这样的结果并不是偶然的，多路多核系统的一些特性起到了重要的作用。比如作为测试平台的Nehalme架构HP Z800工作站采用了NUMA(Non-Uniform Memory Access，分布式内存存取)技术，让计算密度更高。另一个因素是系统从传统的前端总线架构转变为全新的QuickPath互联架构，CPU集成内存控制器，使CPU可以直接访问物理内存，显著提升了内存带宽并降低延时，结合8MB共享L3缓存，推进了多处理器在复杂任务下的性能。

    NUMA和QPI技术共同推动了英特尔架构的前进，但这些特性还需要操作系统的支持才能体现，所以Windows 7在内核上针对多核进行调整的意义是非常重要的，否则Windows用户无法体验到最新多核处理器在性能上的提升。换句话说，选择当前“智能”的处理器，还需要选择一个“智能”的操作系统。

8核平台Windows 7性能优势明显

　　三种OS性能对比：8核平台Windows 7优势明显

　　Windows XP已经被应用了十年，这足以证明它堪称微软历史上一款非常优秀的产品。但相比对多核技术可以成熟支持的Windows 7，这个十年的老将则显得黯然无光。WinXP内核对SMP的支持还是基于上世纪末的Windows NT，在当前这种基于NUMA的硬件系统下已经成为制约多核性能提升的瓶颈。相比之下，Windows 7的视角更加细致入微，比如，它可以理解单核CPU与多核之间的区别，并更能把握NUMA的设计原则——多核CPU的哪部分核心应该用于功能节点、在多核应用环境中CPU如何来直接影响应用程序性能。总之，这些智能特性让Windows 7内核可以更好的管理底层硬件，调度线程以及分配内存。

    下面我们来比较一下Windows XP、Vista、Windows 7在双核、四核、八核平台下的性能：

数据库负载性能对比（时间越短越好）

工作流负载性能对比（时间越短越好）

双核平台三种OS数据库与信息流性能对比（时间越短越好）

四核平台三种OS数据库与信息流性能对比（时间越短越好）

八核平台三种OS数据库与信息流性能对比（时间越短越好）

    通过实测，结果一目了然。微软在一开始的时候就宣称在新一代的多核硬件系统中Windows 7性能将超越Windows XP，从我们的测试结果来看这一论断是正确的。不过，Win 7发布时间并不长，当前的PC并不具备足够的核心以及类似NUMA的技术，并不能充分发挥Win 7在多核下的性能。正如我们之前测试的，在双核PC和四核移动工作站平台下，Windows 7性能要落后于WinXP。随着多核技术的迅速发展，当16核心甚至32核心系统成为主流的时候，Windows 7可以很轻易的体现出性能优势。

　　幸运的是，Windows 7不仅迎合了即将到来的多核PC的发展趋势，并且在当前的高端硬件平台上可以获得切实的好处。在修订过的Benchmark测试中我们采用具有8核心（16线程）的Z800工作站，Windows 7大幅超越了Windows XP，在SQL数据库测试中要快47%，MAPI工作流测试中要快178%。

Windows 7可扩展性大幅领先

    三种OS可扩展性的对比：Windows 7大幅领先

　　在可扩展方面，从单路四核处理器升级到双路8核，Windows 7的性能提升要比Windows XP明显的多，在SQL数据库测试中WinXP的性能提升是72%，而Win7性能提升高达200%！同样，在MAPI工作流测试中，WinXP性能提升微乎其微，只有4%，而从4核升级到8核，Windows 7性能提升达到了惊人的360%！

　　总而言之，这是Windows 7的一个重大胜利！这要归功于这个新的操作系统可以更精确的支持多核处理器、同步多线程技术（SMT，比如Hyper-Threading）以及NUMA。在8核平台下Windows 7可以毫不费力的超越WinXP，并且有继续拉开差距的能力。这让我们不得不对Windows 7的内核开发团队致以敬意，这些家伙真的知道如何来榨干硬件平台的能力。

三种OS扩展能力对比：从双核升级到四核（数值越大越好）

三种OS扩展能力对比：从四核升级到八核（数值越大越好）

从双核升级到四核性能提升的百分比（数值越大越好）

从四核升级到八核性能提升的百分比（数值越大越好）

    Windows 7：未来操作系统的蓝图

　　显然，那些应用多核工作站的用户可以很快从Windows 7获得好处，但潜在的受益者并不仅限于这些。当前Core i7平台的PC和笔记本同样可以从Windows 7更加智能的code/cache管理和精确的多核调整中获益。虽然在扩展性上的优势还不能让Windows 7在双核、四核PC上立即取代更简洁的WinXP，但随着核心数量的增加，这种趋势是必然的。

　　除了性能外，Windows 7的其他一些特性同样引人注目，比如改进的安全性、可管理性和易用性。无论你如何看待这些特性，至少在内核上Windows 7指明了未来Intel PC的方向。对于微软而言，Windows 7为将来的高扩展多核系统发展趋势打好了基础，替未来操作系统的发展绘好了蓝图。