Moniydinprosessori: mikä se on ja mihin se on tarkoitettu

Yleinen suuntaus on löytää moniydinprosessori tietokoneen sisällä, joten jos et vielä tiedä mistä puhumme, on aika tavata nämä prosessorit. Itse asiassa he ovat olleet kanssamme melkein vuosikymmenen ajan, antavat meille yhä enemmän valtaa ja suurempaa kapasiteettia tietojen käsittelemiseen, muuttamalla koneemme todellisiksi tietokeskuksiksi, joissa on työpöytä.

Sisällysluettelo

Monisydämelliset prosessorit mullistivat markkinoita ensin suurten yritysten ja datakeskusten kulutusta varten ja sitten normaalien käyttäjien hyväksi, siirtymällä siten uuteen korkealaatuisten laitteiden aikakauteen. Jopa älypuhelimessamme on moniydinprosessorit.

Mikä on prosessorin tehtävä tietokoneessa

Mutta ennen kuin alamme nähdä, mistä tässä on kyse moniytimisistä prosessoreista, kannattaa päivittää vähän muistia määrittelemällä, mikä prosessori todella on. Ehkä se näyttää typerältä tässä vaiheessa, mutta kaikki eivät tiedä tätä olennaista komponenttia nykykaudella, ja on aika.

Prosessori, CPU tai keskusyksikkö, koostuu transistoreista, logiikkaporteista ja linjoista suunnitellusta elektronisesta piiristä, jonka sähköisillä signaaleilla voidaan suorittaa tehtäviä ja ohjeita. Nämä ohjeet syntyy tietokoneohjelmasta ja ihmisen tai jopa muiden ohjelmien vuorovaikutuksesta (tai ei). Tällä tavalla pystymme suorittamaan tuottavia tehtäviä, jotka perustuvat tietoihin tietokoneiden kautta.

Tietokonetta ja muuta elektronista laitetta ei voitu suunnitella ilman prosessorin läsnäoloa. Se voi olla enemmän tai vähemmän monimutkainen, mutta mikä tahansa laite, joka kykenee suorittamaan tietyn tehtävän, tarvitsee tämän yksikön muuttamaan sähköiset signaalit tiedoiksi ja jopa fyysisiksi tehtäviksi, kuten ihmisille hyödyllisiksi kokoonpanolinjoiksi.

Mikä on prosessorin ydin

Kuten kaikki muut komponentit, prosessori koostuu sen sisällä olevista eri elementeistä. Kutsumme tätä elementtiyhdistelmää arkkitehtuuriksi, ja tietokoneen prosessorissa tällä hetkellä on x86, joukko koodeja, parametreja ja elektronisia komponentteja, jotka yhdessä voivat laskea nämä ohjeet yksinkertaisesti tekemällä loogiset ja aritmeettiset toimenpiteet.

CPU: n sisäinen rakenne

Suorittimen ydin on yksikkö tai integroitu piiri, joka vastaa kaikkien näiden tietojen käsittelystä. Koostuu miljoonista transistoreista, joissa on toiminnallinen looginen rakenne, ja se pystyy käsittelemään saapuvia tietoja operandien ja operaattoreiden muodossa tuottamaan tuloksia, jotka sallivat ohjelmien toimia. Se on sitten prosessorin peruskokonaisuus.

Äänen soittamiseksi suorittimen ydin koostuu seuraavista pääelementeistä:

• Ohjausyksikkö (UC): se vastaa prosessorin, tässä tapauksessa ytimen, toiminnan synkronisesti ohjaamisesta. Se antaa tilauksia sähköisten signaalien muodossa eri komponenteille (CPU, RAM, oheislaitteet) niin, että ne toimivat synkronisesti. Aritmeettinen-looginen yksikkö (ALU): se vastaa kaikkien loogisten ja aritmeettisten toimintojen suorittamisesta kokonaislukuilla vastaanottamansa datan kanssa. Rekisterit: rekisterit ovat solut, jotka sallivat tallennettavien suoritettavien käskyjen ja suoritetun toiminnan tulosten..

Mihin ytimet ovat enemmän?

Valmistajien kilpailu tehokkaimmasta ja nopeimmasta tuotteesta on koskaan ollut olemassa, ja elektroniikassa se ei eroa toisistaan. Päivänä oli virstanpylväs prosessorin luomiseen yli 1 GHz: n taajuudella. Jos et tiedä, GHz mittaa niiden toimintojen lukumäärän, jotka suoritin pystyy suorittamaan

GHz: mikä on ja mikä on gigahertsiä laskennassa

Kilpailu saada enemmän GHz

Ensimmäinen prosessori, joka saavutti 1 GHz: n, oli DEC Alpha vuonna 1992, mutta kun kyse on henkilökohtaisten tietokoneiden prosessoreista, vasta vuonna 1999, kun Intel, Pentium III: n ja AMD: n, Athlon- rakenteisten prosessorien kanssa, saavutti nämä luvut.. Tällä hetkellä valmistajilla oli mielessä vain yksi asia, "mitä enemmän GHz: ää, sitä parempi ", koska aikayksikköä voidaan suorittaa enemmän.

Miksi muutaman vuoden kuluttua valmistajat löysivät prosessoriensa GHz-määrän rajan? koska sen ytimessä syntyneen valtavan määrän lämpöä takia käytettyjen materiaalien ja jäähdytyselementtien eheys rajoitettiin. Samoin kulutus laukaistiin jokaiselle Hz: lle taajuuden nostamiseksi.

Kilpailu saada lisää ytimiä

Tällä rajalla valmistajien oli tehtävä paradigmamuutos, ja näin uusi tavoite syntyi, "mitä enemmän ytimiä, sitä parempi ". Ajatellaan, että jos ydin vastaa operaatioiden suorittamisesta, niin lisäämällä ytimien lukumäärää, voimme kaksinkertaistaa, kolminkertaistaa,… suoritettavien operaatioiden määrän. On selvästi niin, että kahdella ytimellä voimme tehdä kaksi operaatiota samanaikaisesti, ja neljällä voimme tehdä 4 näistä operaatioista.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Intelin asettama tavoite saavuttaa 10 GHz NetBurst-arkkitehtuurillaan jätettiin taakse, jota ei tähän mennessä ole saavutettu, ainakaan normaalien käyttäjien käytettävissä olevien jäähdytysjärjestelmien kanssa. Joten paras tapa saavuttaa tehokkuuden ja prosessointikapasiteetin hyvä skaalautuvuus oli tämä, jos prosessoreissa oli tietty määrä ytimiä ja myös tietyllä taajuudella.

Dual-core-prosessorit alettiin toteuttaa joko valmistamalla kaksi erillistä prosessoria tai paljon paremmin, integroimalla kaksi DIE: tä (piirejä) yhdelle sirulle. Siten säästät paljon tilaa emolevyillä, vaikka se vaatiikin enemmän monimutkaisuutta sen viestintärakenteen toteuttamiseen muiden komponenttien, kuten välimuistin, väylien, jne. Kanssa.

Ensimmäiset prosessorit, joissa on enemmän kuin yksi ydin

Tässä vaiheessa on melko mielenkiintoista tietää, mitkä olivat ensimmäiset markkinoille ilmestyneet monisäikeiset prosessorit. Ja kuten voitte kuvitella, alustat olivat aina yrityksiä varten palvelimille ja myös aina IBM: lle. Ensimmäinen moniytiminen prosessori oli vuonna 2001 valmistettu IBM POWER4, jossa oli kaksi ydintä yhdellä DIE: llä ja kantataajuus 1, 1 GHz.

Mutta vasta vuonna 2005, kun ensimmäiset kaksoisydinsuorittimet käyttäjien massankulutukseen nousivat pöytätietokoneisiinsa. Intel varasti lompakon AMD: ltä muutamaa viikkoa etukäteen Intel Pentium Extreme Edition 840 -sovelluksellaan, jossa on HiperThreading, myöhemmin julkaisemalla AMD Athlon X2.

Tämän jälkeen valmistajat ajoivat ja alkoivat esitellä ytimiä erottelematta, minkä seurauksena transistorit pienenivät. Tällä hetkellä valmistusprosessi perustuu vain 7 nm: n transistoreihin, jotka AMD on toteuttanut kolmannen sukupolven Ryzenissä, ja 12 nm: n transistoreihin, jotka Intel on toteuttanut. Tämän avulla onnistuimme ottamaan käyttöön enemmän siruja ja piirejä samassa sirussa lisääen siten prosessointitehoa ja vähentämällä kulutusta. Itse asiassa meillä on markkinoilla jopa 32 ytimen prosessoria, jotka ovat AMD: n Threadrippers.

Mitä meidän on hyödynnettävä prosessorin ytimet

Logiikka näyttää erittäin yksinkertaiselta, lisää ytimet ja lisää samanaikaisten prosessien lukumäärää. Mutta aluksi tämä oli todellinen päänsärky laitteiden valmistajille ja erityisesti ohjelmistojen luojaille.

Ja on, että ohjelmat on suunniteltu (käännetty) vain toimimaan ytimen kanssa. Tarvitsemme prosessorin paitsi fyysisesti kykenevän suorittamaan useita samanaikaisia ​​toimintoja, myös tarvitsemme, että näitä ohjeita tuottava ohjelma pystyy tekemään sen myös kommunikoimalla kunkin käytettävissä olevan ytimen kanssa. Jopa käyttöjärjestelmien oli muutettava arkkitehtuuria voidakseen käyttää tehokkaasti useita ytimiä samanaikaisesti.

Tällä tavoin ohjelmoijat siirtyivät töihin ja aloittivat uusien ohjelmien kääntämisen moniytimellä, joten nykyisin ohjelma pystyy tehokkaasti käyttämään kaikkia tietokoneessa olevia ytimiä. Kertomalla täten suorituksen kierteet tarvittavaan määrään. Koska jos ytimien lisäksi ilmestyi myös toteutuslangan käsite.

Moniytimisessä prosessorissa on välttämätöntä yhdenmukaistaa ohjelman suorittamat prosessit, mikä tarkoittaa, että kukin ydin onnistuu suorittamaan tehtävän rinnakkain toisen kanssa ja peräkkäin yksi toisensa jälkeen. Tätä menetelmää, jolla luodaan erilaisia ​​tehtäviä samanaikaisesti ohjelmasta, kutsutaan prosessiketjuiksi, työketjuiksi, ketjuiksi tai yksinkertaisesti englanniksi. Sekä käyttöjärjestelmän että ohjelmien on kyettävä luomaan rinnakkaisia ​​prosessiketjuja prosessorin täyden tehon hyödyntämiseksi. Tämä on korkea, että CAD-suunnittelu, videonmuokkaus tai ohjelmat toimivat erittäin hyvin, kun taas peleillä on tie.

Mitkä ovat prosessorin ketjut? Erot ytimien kanssa

HyperThreading ja SMT

Edellä esitetyn seurauksena prosessorivalmistajien tekniikat ilmestyvät. Tunnetuin niistä on HyperThreading, jota Intel aloitti prosessoreissaan, ja myöhemmin AMD tekisi sen ensin CMT-tekniikalla ja sitten kehittymällä SMT: ksi (Simultaneous Multi-Threads).

Tämä tekniikka koostuu kahden ytimen olemassaolosta yhdessä, mutta ne eivät ole todellisia ytimiä, vaan loogisia, jota ohjelmoinnissa kutsutaan lankojen tai ketjujen käsittelemiseksi. Olemme jo puhuneet siitä aiemmin. Ajatuksena on jakaa jälleen kerran kuormitus ytimien kesken jakamalla kaikki suoritettavat tehtävät säikeisiin siten, että ne suoritetaan, kun ydin on vapaa.

Joissakin prosessoreissa on esimerkiksi vain kaksi ydintä, mutta näiden tekniikoiden ansiosta niissä on 4 säiettä. Intel käyttää sitä pääasiassa korkean suorituskyvyn Intel Core -prosessoreissa ja kannettavien tietokoneiden suorittimissa, kun taas AMD on toteuttanut sen koko Ryzen-prosessorivalikoimassa.

Mikä on HyperThreading?

Kuinka tietää kuinka monta ydintä prosessorillani on

Tiedämme jo, mitkä ytimet ovat ja mitkä ketjut ovat, ja niiden merkityksen moniydinprosessorille. Joten viimeinen asia, jonka meillä on jäljellä, on tietää, kuinka tietää, kuinka monta ydintä prosessorissamme on.

Sinun pitäisi tietää, että Windows ei joskus tee eroa ytimien ja säikeiden välillä, koska ne näkyvät ytimien tai prosessorien nimellä, esimerkiksi "msiconfig" -työkalussa. Jos avaamme Tehtävienhallinnan ja siirrymme suorituskykyosaan, näemme luettelon, jossa CPU: n ytimien ja loogisten prosessorien lukumäärä näkyy. Mutta meille näytettävä grafiikka on suoraan loogisen ytimen grafiikkaa, aivan kuten ne, jotka näkyvät Performance Monitorissa, jos avaamme sen.

Kuinka tietää kuinka monta ydintä prosessorillani on

Päätelmät ja mielenkiintoiset linkit

Tulemme loppua, ja toivomme selittävän arvokkaasti, mikä on monisähköinen prosessori, ja tärkeimmät aiheeseen liittyvät käsitteet. Tällä hetkellä on olemassa oikeita hirviöitä, joissa on jopa 32 ydintä ja 64 säiettä. Mutta prosessorin tehokkuuden kannalta on tärkeätä paitsi ytimien lukumäärän ja niiden taajuuden lisäksi myös sen rakentaminen, dataväylien tehokkuus ja ytimien viestintä ja toimintatavat. Intel seuraa tässä askel edellä AMD: tä. Näemme pian uuden Ryzen 3000 -sarjan, joka lupaa ylittää Intelin tehokkaimmat työpöydän prosessorit, joten pysy ajan tasalla arvosteluidemme suhteen.

Jos sinulla on kysyttävää tai kysymyksiä aiheesta tai haluat selventää jotain, pyydämme sinua tekemään niin käyttämällä alla olevaa kommenttiruutua.