Daudzkodolu procesors: kas tas ir un kam tas paredzēts

Vispārējā tendence ir personālajā datorā atrast daudzkodolu procesoru, tāpēc, ja jūs joprojām nezināt, par ko mēs runājam, ir pienācis laiks satikt šos procesorus. Patiesībā viņi ir bijuši kopā ar mums gandrīz desmit gadus, dodot arvien vairāk enerģijas un lielākas iespējas rīkoties ar informāciju, pārvēršot mūsu mašīnu par patiesiem datu centriem ar galddatoriem.

Satura rādītājs

Daudzkodolu procesori radīja revolūciju tirgū, vispirms lielo uzņēmumu un datu centru patēriņam, bet pēc tam - parastajiem lietotājiem, tādējādi pārceļoties uz jaunu augstas veiktspējas aprīkojuma ēru. Pat mūsu viedtālrunim ir daudzkodolu procesori.

Kāda ir procesora funkcija datorā

Bet, pirms mēs sākam redzēt, kas tas viss ir par daudzkodolu procesoriem, ir vērts nedaudz atsvaidzināt atmiņu, nosakot, kas procesoram patiesībā ir paredzēts. Varbūt šajā brīdī tas šķiet muļķīgi, bet ne visi zina šo būtisko komponentu pašreizējā laikmetā, un ir pienācis laiks.

Procesors, CPU vai centrālais procesora bloks sastāv no elektroniskas shēmas, kas veidota no tranzistoriem, loģiskiem vārtiem un līnijām ar elektriskiem signāliem, kas spēj izpildīt uzdevumus un instrukcijas. Šīs instrukcijas ģenerē datorprogramma un cilvēka vai pat citu programmu mijiedarbība (vai nav). Tādā veidā mēs varam datoros veikt produktīvus uzdevumus, kuru pamatā ir dati.

Datoru un jebkuru citu elektronisku ierīci nevarētu iecerēt bez procesora klātbūtnes. Tas var būt vairāk vai mazāk sarežģīts, taču jebkurai ierīcei, kas spēj veikt noteiktu uzdevumu, šai vienībai ir jāpārveido elektriskie signāli datos un pat fiziskos uzdevumos, piemēram, montāžas līnijas, kas noderīgas cilvēkiem.

Kas ir procesora kodols

Tāpat kā jebkuru citu komponentu, procesoru veido dažādi elementi tā iekšpusē. Mēs saucam par šo elementu kombinācijas arhitektūru, un tas, kas mums šobrīd ir datora procesora iekšpusē, ir x86, kodu, parametru un elektronisko komponentu kopums, kas kopā var aprēķināt šīs instrukcijas, vienkārši veicot loģiskās un aritmētiskās operācijas.

CPU iekšējā struktūra

Procesora kodols vai kodols ir vienība vai integrētā shēma, kas ir atbildīga par visas šīs informācijas apstrādi. Sastāvs no miljoniem tranzistoru, kas aprīkots ar funkcionālu loģisku struktūru, tas spēj apstrādāt ievadīto informāciju operandu un operatoru veidā, lai ģenerētu rezultātus, kas programmām ļauj darboties. Tad tā ir procesora pamata vienība.

Lai jūs skanētu, procesora kodolu veido šie galvenie elementi:

• Vadības bloks (UC): tas ir atbildīgs par procesora, šajā gadījumā kodola, darbības sinhronu vadīšanu. Tas dod rīkojumus elektrisko signālu veidā dažādiem komponentiem (CPU, RAM, perifērijas ierīcēm), lai tie darbotos sinhroni. Aritmētiski loģiskā vienība (ALU): tā ir atbildīga par visu loģisko un aritmētisko operāciju veikšanu ar veseliem skaitļiem ar saņemtajiem datiem. Reģistri: reģistri ir šūnas, kas ļauj saglabāt izpildāmās instrukcijas un veiktās operācijas rezultātus..

Kam vēl ir serdeņi?

Ražotāju sacensība par visspēcīgāko un ātrāko produktu jebkad ir pastāvējusi, un elektronikā tā neatšķiras. Tā laikā tas bija pagrieziena punkts, lai izveidotu procesoru ar frekvenci virs 1 GHz. Gadījumā, ja jūs nezināt, GHz mēra operāciju skaitu, kuras procesors ir spējīgs veikt

GHz: kas ir un kas ir gigahercs skaitļošanā

Sacensības, lai iegūtu vairāk GHz

Pirmais procesors, kas sasniedza 1 GHz, bija DEC Alpha 1992. gadā, bet, runājot par personālo datoru CPU, tikai 1999. gadā, kad Intel ar saviem Pentium III un AMD ar Athlon veidotajiem procesoriem sasniedza šos skaitļus.. Šajā laikā ražotājiem bija prātā tikai viena lieta - "jo vairāk GHz, jo labāk ", jo vienā laika vienībā varēja veikt vairāk operāciju.

Kāpēc pēc dažiem gadiem ražotāji atrada procesora GHz skaita ierobežojumu, kāpēc? tāpēc, ka milzīgajā siltuma daudzumā, kas tika radīts tā kodolā, tika ierobežota izmantoto materiālu un siltumizolācijas integritāte. Tāpat tika aktivizēts patēriņš katram Hz, palielinot frekvenci.

Sacensības, lai būtu vairāk serdeņu

Pie šī ierobežojuma ražotājiem bija jāveic izmaiņas paradigmā, un tieši tā parādījās jaunais mērķis: “jo vairāk serdeņu, jo labāk ”. Padomāsim, ja kodols ir atbildīgs par operāciju veikšanu, tad palielinot kodolu skaitu, mēs varam divkāršot, trīskāršot,… veicamo operāciju skaitu. Acīmredzot tas tā ir, ar diviem kodoliem mēs varam veikt divas operācijas vienlaikus, un ar četriem mēs varam veikt 4 no šīm operācijām.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Intel izvirzītais mērķis sasniegt 10 GHz ar savu NetBurst arhitektūru tika atstāts novārtā, kaut kas līdz šim nav sasniegts, vismaz ne ar dzesēšanas sistēmām, kas pieejamas parastajiem lietotājiem. Labākais veids, kā panākt labu jaudas un apstrādes jaudas mērogojamību, bija tas, ka procesoriem bija noteikts skaits kodolu un arī noteiktā frekvencē.

Tika ieviesti divkodolu procesori, vai nu izgatavojot divus atsevišķus procesorus, vai arī daudz labāk, integrējot divus DIE (shēmas) vienā mikroshēmā. Tādējādi mātesplatēs tiek ietaupīts daudz vietas, lai gan ir nepieciešama lielāka sarežģītība tās komunikācijas struktūras ieviešanai ar citiem komponentiem, piemēram, kešatmiņas atmiņu, kopnēm utt.

Pirmie procesori ar vairāk nekā vienu kodolu

Šobrīd ir diezgan interesanti uzzināt, kuri bija pirmie daudzkodolu procesori, kas parādījās tirgū. Un, kā jūs varat iedomāties, pirmsākumi bija vienmēr, korporatīvai lietošanai serveros, kā arī vienmēr IBM. Pirmais daudzkodolu procesors bija IBM POWER4 ar diviem kodoliem vienā DIE un bāzes frekvenci 1, 1 GHz, kas ražots 2001. gadā.

Bet tikai 2005. gadā, kad viņu galddatoros parādījās pirmie divkodolu procesori lietotāju masveida patēriņam. Intel dažas nedēļas iepriekš nozaga maku no AMD ar savu Intel Pentium Extreme Edition 840 ar HiperThreading, vēlāk publicējot AMD Athlon X2.

Pēc tam ražotāji sāka darbu un sāka bez atlases ieviest kodolus, pēc tam samazinot tranzistoru darbību. Pašlaik ražošanas process ir balstīts uz tikai 7 nm tranzistoriem, kurus AMD ir ieviesis savā 3. paaudzes Ryzen, un 12 nm tranzistoriem, kurus ievieš Intel. Ar to mums tajā pašā mikroshēmā izdevās ieviest lielāku skaitu kodolu un ķēžu, tādējādi palielinot apstrādes jaudu un samazinot patēriņu. Patiesībā mums tirgū ir līdz 32 kodolu procesoriem, kas ir AMD Threadrippers.

Kas mums nepieciešams, lai izmantotu procesora kodolu priekšrocības

Loģika šķiet ļoti vienkārša, ievietojiet serdeņus un palieliniet vienlaicīgu procesu skaitu. Bet sākumā aparatūras ražotājiem un jo īpaši programmatūras veidotājiem tas sagādāja patiesas galvassāpes.

Un tas, ka programmas tika izstrādātas (apkopotas) tikai darbam ar kodolu. Mums ir nepieciešams ne tikai procesors, lai tas būtu fiziski spējīgs veikt vairākas vienlaicīgas operācijas, bet arī tas, ka programma, kas ģenerē šīs instrukcijas, var to izdarīt, sazinoties ar katru no pieejamajiem kodoliem. Pat operētājsistēmām bija jāmaina to arhitektūra, lai varētu vienlaikus efektīvi izmantot vairākus kodolus.

Tādā veidā programmētāji sāka strādāt un sāka sastādīt jaunās programmas ar daudzkodolu atbalstu, tā ka šobrīd programma ir spējīga efektīvi izmantot visus datorā pieejamos serdeņus. Tādējādi reizinot izpildes pavedienus līdz nepieciešamajai summai. Jo, ja papildus serdeņiem parādījās arī izpildes pavediena jēdziens.

Daudzkodolu procesorā ir svarīgi paralēlot procesus, kurus izpilda programma, tas nozīmē, ka katram kodolam izdodas izpildīt uzdevumu paralēli otram un secīgi vienu pēc otra. Šo metodi dažādu uzdevumu vienlaikus izveidošanai no programmas sauc par procesu pavedieniem, darba pavedieniem, pavedieniem vai vienkārši pavedieniem angļu valodā. Gan operētājsistēmai, gan programmām jāspēj radīt paralēlus procesa pavedienus, lai izmantotu procesora pilnu jaudu. Tas ir ļoti labi, ka CAD dizains, video rediģēšana vai programmas darbojas ļoti labi, savukārt spēlēm tas ir jādara.

Kādi ir procesora pavedieni? Atšķirības ar kodoliem

HyperThreading un SMT

Iepriekšminētā rezultātā parādās procesora ražotāju tehnoloģijas. Starp tiem slavenākais ir HyperThreading, ko Intel sāka izmantot savos procesoros, un vēlāk AMD to vispirms darīs pats, izmantojot CMT tehnoloģiju, un pēc tam ar evolūciju uz SMT (Simultaneous Multi-Threading).

Šī tehnoloģija sastāv no divu serdeņu esamības vienā, taču tie nebūs īsti kodoli, bet gan loģiski - kaut kas programmēšanā tiek dēvēts par pavedienu vai pavedienu apstrādi. Mēs par to jau runājām iepriekš. Ideja ir vēlreiz sadalīt darba slodzi starp kodoliem, segmentējot katru veicamo uzdevumu pavedienos tā, lai tie tiktu izpildīti, kad kodols ir brīvs.

Ir procesori, kuriem ir, piemēram, tikai divi kodoli, taču, pateicoties šīm tehnoloģijām, ir 4 pavedieni. Intel to galvenokārt izmanto augstas veiktspējas Intel Core procesoros un klēpjdatoru CPU, savukārt AMD to ir ieviesusi visā Ryzen procesoru diapazonā.

Kas ir HyperThreading?

Kā zināt, cik daudz kodolu ir manam procesoram

Mēs jau zinām, kas ir kodoli un kādi pavedieni, un to nozīmi daudzkodolu procesoram. Tātad pēdējais, kas mums palicis, ir zināt, kā uzzināt, cik daudz kodolu ir mūsu procesoram.

Jums jāzina, ka Windows dažreiz neatšķir serdeņus un pavedienus, jo tie parādīsies ar serdeņu vai procesoru nosaukumiem, piemēram, rīkā "msiconfig". Ja atveram uzdevumu pārvaldnieku un ejam uz darbības sadaļu, mēs varam redzēt sarakstu, kurā parādās CPU kodolu un loģisko procesoru skaits. Bet grafika, kas mums tiks parādīta, būs tieši tāda pati kā loģiskajiem kodoliem, tāpat kā tā, kas parādās Performance Monitor, ja mēs to atvērsim.

Kā zināt, cik daudz kodolu ir manam procesoram

Secinājums un interesantas saites

Mēs nonākam pie beigām, un mēs ceram, ka esam cienīgi izskaidrojuši, kas ir daudzkodolu procesors, un svarīgākos jēdzienus, kas saistīti ar tēmu. Pašlaik ir reāli monstri ar līdz 32 kodoliem un 64 pavedieniem. Bet, lai procesors būtu efektīvs, ir svarīgs ne tikai serdeņu skaits un to frekvence, bet arī tas, kā tas ir uzbūvēts, tā datu kopņu efektivitāte un kodolu darbības veids un darbības veids, un šeit Intel seko soli priekšā AMD. Drīzumā redzēsim jauno Ryzen 3000s, kas sola pārspēt Intel jaudīgākos galddatoru procesorus, tāpēc sekojiet līdzi mūsu pārskatiem.

Ja jums ir kādi jautājumi vai punkti par tēmu vai vēlaties kaut ko precizēt, mēs aicinām jūs to darīt, izmantojot zemāk esošo komentāru lodziņu.