Multicore prosessor: hva den er og hva den er til

Den generelle trenden er å finne en flerkjerneprosessor på en personlig datamaskin, så hvis du fremdeles ikke vet hva vi snakker om, er det på tide at du møter disse prosessorene. Faktisk har de vært med oss ​​i nesten et tiår, og gir oss mer og mer kraft og større kapasitet til å håndtere informasjon og gjøre maskinen vår til ekte datasentre med stasjonære PC-er.

Innholdsindeks

Multikjerneprosessorer revolusjonerte markedet, først for forbruk av store selskaper og datasentre , og deretter for normale brukere, og hoppet dermed inn i en ny tid med høyt ytelsesutstyr. Til og med smarttelefonen vår har flerkjerneprosessorer.

Hva er prosessorens funksjon på en datamaskin

Men før vi begynner å se hva dette handler om flerkjerneprosessorer, er det verdt å friske opp litt minne, og definere hva en prosessor egentlig er til. Kanskje det virker dumt på dette tidspunktet, men ikke alle kjenner denne viktige komponenten i den nåværende æra, og det er på tide.

Prosessoren, CPU eller Central Processing Unit, består av en elektronisk krets designet av transistorer, logiske porter og linjer med elektriske signaler som er i stand til å utføre oppgaver og instruksjoner. Disse instruksjonene er generert av et dataprogram og interaksjonen (eller ikke) av et menneske eller til og med andre programmer. På denne måten er vi i stand til å utføre produktive oppgaver basert på data gjennom datamaskiner.

En datamaskin og andre elektroniske enheter kunne ikke tenkes uten tilstedeværelse av en prosessor. Det kan være mer eller mindre sammensatt, men enhver enhet som er i stand til å utføre en spesifikk oppgave, trenger denne enheten for å konvertere elektriske signaler til data, og til og med til fysiske oppgaver, for eksempel samlebånd som er nyttige for mennesker.

Hva er kjernen i en prosessor

Som alle andre komponenter består en prosessor av forskjellige elementer inni den. Vi kaller denne kombinasjonen av elementarkitektur, og den vi for øyeblikket har i datamaskinens prosessor er x86, et sett med koder, parametere og elektroniske komponenter som, sammen, er i stand til å beregne disse instruksjonene bare ved å gjøre logiske og aritmetiske operasjoner.

CPU intern struktur

Kjernen eller kjernen i en prosessor er enheten eller den integrerte kretsen som er ansvarlig for å behandle all denne informasjonen. Sammensatt av millioner av transistorer utstyrt med en funksjonell logisk struktur, er den i stand til å håndtere informasjonen som kommer inn, i form av operander og operatører for å generere resultatene som lar programmer fungere. Det er da en prosessors grunnleggende enhet.

For å få deg til å lyde, består kjernen i en prosessor av disse hovedelementene:

• Kontrollenhet (UC): den er ansvarlig for å synkronisere styringen av prosessoren, i dette tilfellet kjernen. Den gir ordrer i form av elektriske signaler til de forskjellige komponentene (CPU, RAM, periferiutstyr) slik at de fungerer synkront. Aritmetisk-logisk enhet (ALU): den er ansvarlig for å utføre alle logiske og aritmetiske operasjoner med heltall med dataene som den mottar registre: registerene er cellene som gjør det mulig å lagre instruksjonene som blir utført og resultatene av operasjonen som blir utført.

Hva er flere kjerner til?

Produsentens løp om å ha det kraftigste og raskeste produktet noensinne har eksistert, og innen elektronikk er det ikke annerledes. På sin tid var det en milepæl å lage en prosessor med en frekvens på mer enn 1 GHz. I tilfelle du ikke vet det, måler GHz antall operasjoner en prosessor er i stand til å utføre

GHz: hva er og hva er en gigahertz innen databehandling

Løpet om å ha mer GHz

Den første prosessoren som nådde 1 GHz var DEC Alpha i 1992, men når det kommer til CPU for personlige datamaskiner var det ikke før i 1999 da Intel, med Pentium III og AMD, med Athlon, bygde prosessorer som nådde disse tallene.. På dette tidspunktet hadde produsentene bare en ting i tankene, "jo mer GHz desto bedre ", siden flere operasjoner kunne utføres per tidsenhet.

Etter noen år fant produsenter en grense for antall GHz av prosessorene sine, hvorfor? fordi på grunn av den enorme mengden varme som ble generert i kjernen, satte integriteten til materialene og kjølerommene brukt til grensen. Likeledes ble forbruket utløst for hver Hz at frekvensen ble økt.

Løpet om å ha flere kjerner

På denne grensen måtte produsentene gjøre et paradigmeskifte, og det var slik det nye målet dukket opp, "jo flere kjerner jo bedre." La oss tenke, hvis kjernen har ansvaret for å utføre operasjonene, og øke antallet kjerner vi kan doble, tredoble,… antall operasjoner som kan gjøres. Det er klart det er slik, med to kjerner kan vi utføre to operasjoner samtidig, og med fire kan vi gjøre 4 av disse operasjonene.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Målet satt av Intel om å nå 10 GHz med sin NetBurst-arkitektur ble etterlatt, noe som til nå ikke er oppnådd, i alle fall ikke med kjølesystemene som er tilgjengelige for normale brukere. Så den beste måten å oppnå god skalerbarhet i kraft og prosesseringskapasitet var dette, med prosessorer med et visst antall kjerner og også med en viss frekvens.

To-kjerneprosessorer begynte å bli implementert, enten produserte to individuelle prosessorer, eller mye bedre, og integrerte to DIE (kretser) på en enkelt brikke. Dermed sparer du mye plass på hovedkortene, selv om det krever større kompleksitet for implementering av kommunikasjonsstrukturen med de andre komponentene, for eksempel hurtigminne, busser, etc.

De første prosessorene med mer enn en kjerne

På dette tidspunktet er det ganske interessant å vite hvilke som var de første flerkjerneprosessorene som dukket opp på markedet. Og som du kan forestille deg, begynnelsen var som alltid, til bedriftsbruk på servere, og også som alltid IBM. Den første flerkjerneprosessoren var IBM POWER4 med to kjerner på en enkelt DIE og en basefrekvens på 1, 1 GHz, produsert i 2001.

Men det var først i 2005 da de første dual core-prosessorene for masseforbruk av brukere dukket opp på sine stasjonære datamaskiner. Intel stjal lommeboken fra AMD noen uker i forveien med sin Intel Pentium Extreme Edition 840 med HiperThreading, senere utgiver AMD Athlon X2.

Etter dette tok produsentene et løp og begynte å introdusere kjerner kritisk, med den påfølgende miniatyriseringen av transistorene. For tiden er produksjonsprosessen basert på transistorer på bare 7 nm implementert av AMD i sin 3. generasjon Ryzen, og 12 nm implementert av Intel. Med dette klarte vi å introdusere et større antall kjerner og kretsløp i samme brikke, og dermed øke prosessorkraften og redusere forbruket. Faktisk har vi opptil 32-kjerneprosessorer på markedet, som er AMDs Threadrippers.

Hva trenger vi for å dra nytte av kjernene til en prosessor

Logikken virker veldig enkel, sett inn kjerner og øker antall samtidige prosesser. Men til å begynne med var dette en skikkelig hodepine for maskinvareprodusenter og spesielt for programvarelevere.

Og er at programmene ble designet (samlet) bare for å fungere med en kjerne. Ikke bare trenger vi en prosessor for å være fysisk i stand til å utføre flere samtidige operasjoner, vi trenger også at programmet som genererer disse instruksjonene kan gjøre det ved å kommunisere med hver av de tilgjengelige kjernene. Selv operativsystemer måtte endre arkitekturen for å kunne bruke flere kjerner samtidig.

På denne måten kom programmererne ned for å jobbe og begynte å kompilere de nye programmene med multicore-støtte, slik at for tiden et program er i stand til effektivt å bruke alle kjernene som er tilgjengelige på datamaskinen. Dermed multipliserer utførelsestrådene til nødvendig mengde. For hvis, i tillegg til kjerner, også konseptet med utførelsestråd dukket opp.

I en flerkjerneprosessor er det viktig å parallellisere prosessene som et program utfører, dette innebærer at hver kjerne klarer å utføre en oppgave parallelt med en annen, og fortløpende, den ene etter den andre. Denne metoden for å lage forskjellige oppgaver samtidig fra et program kalles prosesstråder, arbeidstråder, tråder eller ganske enkelt Tråder på engelsk. Både operativsystemet og programmene må kunne lage parallelle prosesstråder for å dra nytte av prosessorens fulle kraft. Dette er høyt at CAD-design, videoredigering eller programmer gjør det veldig bra, mens spill har en vei å gå.

Hva er trådene til en prosessor? Forskjeller med kjerner

HyperThreading og SMT

Som et resultat av det ovenstående vises teknologiene til prosessorprodusentene. Den mest kjente blant dem er HyperThreading som Intel begynte å bruke i prosessorene sine, og senere ville AMD gjøre det i deres med CMT-teknologi først, og deretter med en utvikling til SMT (Simultaneous Multi-Threading).

Denne teknologien består av eksistensen av to kjerner i en, men de vil ikke være ekte kjerner, men logiske, noe som i programmering kalles prosesseringstråder eller tråder. Vi har allerede snakket om det før. Tanken er å dele arbeidsbelastningen mellom kjernene igjen, segmentere hver av oppgavene som skal utføres i tråder, slik at de blir utført når en kjerne er fri.

Det er prosessorer som bare har to kjerner, men som har 4 tråder takket være disse teknologiene. Intel bruker det først og fremst i sine høye ytelser Intel Core-prosessorer og bærbare CPU-er, mens AMD har implementert det på tvers av hele spekteret av Ryzen-prosessorer.

Hva er HyperThreading?

Hvordan vet jeg hvor mange kjerner prosessoren min har

Vi vet allerede hva kjerner er og hvilke tråder og viktigheten av dem for en prosessor med flere kjerner. Så det siste vi har igjen er å vite hvordan vi vet hvor mange kjerner prosessoren vår har.

Du bør vite at Windows noen ganger ikke skiller mellom kjerner og tråder, siden de vil vises med navnet på kjerner eller prosessorer, for eksempel i "msiconfig" -verktøyet. Hvis vi åpner oppgavebehandleren og går til ytelsesdelen, kan vi se en liste hvor antallet kjerner og logiske prosessorer til CPU vises. Men grafikken som blir vist oss, vil være direkte fra de logiske kjernene, akkurat som de som vises i Performance Monitor hvis vi åpner den.

Hvordan vet jeg hvor mange kjerner prosessoren min har

Konklusjon og interessante lenker

Vi kommer til slutten, og håper vi har verdig forklart hva en flerkjerneprosessor er, og de viktigste konseptene knyttet til emnet. For tiden er det ekte monstre med opptil 32 kjerner og 64 tråder. Men for at en prosessor skal være effektiv, er ikke bare antall kjerner og deres frekvens viktig, men også hvordan den er bygd, effektiviteten til databussene og kommunikasjonen og måten å arbeide på kjernene sine, og her følger Intel en skritt foran AMD. Vi ser snart de nye Ryzen 3000-årene som lover å overgå Intels kraftigste desktop-prosessorer, så følg med på vurderingene våre.

Hvis du har spørsmål eller poeng om emnet, eller ønsker å avklare noe, inviterer vi deg til å gjøre det ved hjelp av kommentarfeltet nedenfor.