Multicore processor: hvad det er og hvad det er til

Den generelle tendens er at finde en multicore-processor inde i en personlig computer, så hvis du stadig ikke ved, hvad vi taler om, er det på tide, at du møder disse processorer. Faktisk har de været med os i næsten et årti, hvilket giver os mere og mere magt og større kapacitet til at håndtere information og omdanne vores maskine til ægte datacentre med desktops.

Indholdsindeks

Multikerneprocessorer revolutionerede markedet først til forbrug af store virksomheder og datacentre og derefter for normale brugere og sprang således ind i en ny æra med højtydende udstyr. Selv vores smartphone har multicore-processorer.

Hvad er processorens funktion på en computer

Men inden vi begynder at se, hvad det her drejer sig om multi-core processorer, er det værd at opdatere lidt hukommelse og definere, hvad en processor virkelig er til. Måske virker det fjollet på dette tidspunkt, men ikke alle kender denne væsentlige komponent i den aktuelle æra, og det er på tide.

Processoren, CPU eller Central Processing Unit, består af et elektronisk kredsløb designet af transistorer, logiske porte og linjer med elektriske signaler, der er i stand til at udføre opgaver og instruktioner. Disse instruktioner genereres af et computerprogram og interaktion (eller ej) af et menneske eller endda af andre programmer. På denne måde er vi i stand til at udføre produktive opgaver baseret på data gennem computere.

En computer og enhver anden elektronisk enhed kunne ikke tænkes uden tilstedeværelsen af ​​en processor. Det kan være mere eller mindre komplekst, men enhver enhed, der er i stand til at udføre en specifik opgave, har brug for denne enhed til at konvertere elektriske signaler til data og endda til fysiske opgaver, såsom samlebånd, der er nyttige for mennesker.

Hvad er kernen i en processor

Som enhver anden komponent består en processor af forskellige elementer inde i den. Vi kalder denne kombination af elementer- arkitektur, og den, vi i øjeblikket har inde i vores computers processor, er x86, et sæt koder, parametre og elektroniske komponenter, der kombineret er i stand til at beregne disse instruktioner blot ved at gøre logiske og aritmetiske operationer.

CPU-struktur

Kernen eller kernen i en processor er enheden eller det integrerede kredsløb, der er ansvarlig for behandlingen af ​​alle disse oplysninger. Den består af millioner af transistorer udstyret med en funktionel logisk struktur og er i stand til at håndtere de oplysninger, der kommer ind, i form af operander og operatører for at generere de resultater, der giver programmer mulighed for at arbejde. Det er altså en processor enhed.

For at få dig til at lyde består kernen af ​​en processor af disse hovedelementer:

• Kontrolenhed (UC): den er ansvarlig for at synkronisere styringen af ​​processoren, i dette tilfælde kernen. Det giver ordrer i form af elektriske signaler til de forskellige komponenter (CPU, RAM, perifere enheder), så de fungerer synkront. Aritmetisk-logisk enhed (ALU): det er ansvarlig for at udføre alle logiske og aritmetiske operationer med heltal med de data, den modtager registre: registre er de celler, der tillader lagring af instruktionerne, der udføres, og resultaterne af den udførte operation.

Hvad er flere kerner til?

Producentens race om at have det mest kraftfulde og hurtigste produkt har nogensinde eksisteret, og inden for elektronik er det ikke anderledes. På sin tid var det en milepæl at oprette en processor med en frekvens på mere end 1 GHz. Hvis du ikke ved det, måler GHz antallet af operationer, som en processor er i stand til at udføre

GHz: hvad er og hvad er en gigahertz inden for computing

Løbet om at have mere GHz

Den første processor, der nåede 1 GHz, var DEC Alpha i 1992, men når det kommer til CPU til personlige computere, var det først i 1999, hvor Intel med Pentium III og AMD med Athlon byggede processorer, der nåede disse tal.. På dette tidspunkt havde producenterne kun én ting i tankerne, "jo mere GHz desto bedre ", da flere operationer kunne udføres pr. Tidsenhed.

Efter et par år fandt producenterne en grænse for antallet af GHz af deres processorer, hvorfor? fordi på grund af den enorme mængde varme, der blev frembragt i dens kerne, sætter de integriteten af ​​materialerne og kølepladerne brugt til grænsen. Ligeledes blev forbruget udløst for hver Hz, at frekvensen blev øget.

Løbet om at have flere kerner

Ved denne grænse måtte producenterne foretage et paradigmeskifte, og det var, hvordan det nye mål opstod, "jo flere kerner jo bedre." Lad os tænke, hvis kernen er ansvarlig for at udføre operationerne, så øger vi antallet af kerner, vi kan fordoble, tredobbelt,… antallet af operationer, der kan udføres. Det er klart det er tilfældet, med to kerner kan vi udføre to operationer på samme tid, og med fire kan vi udføre 4 af disse operationer.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Målet, der blev sat af Intel om at nå 10 GHz med sin NetBurst-arkitektur blev efterladt, noget, som indtil nu ikke er nået, i det mindste ikke med de kølesystemer, der er tilgængelige for normale brugere. Så den bedste måde at opnå god skalerbarhed i kraft og behandlingskapacitet var dette ved at have processorer med et vist antal kerner og også med en bestemt frekvens.

Dual-core-processorer begyndte at blive implementeret, hvor man enten fremstiller to individuelle processorer eller meget bedre, og integrerede to DIE (kredsløb) på en enkelt chip. Således sparer man meget plads på bundkortene, skønt det kræver større kompleksitet til implementering af dens kommunikationsstruktur med de andre komponenter, såsom cachehukommelse, busser osv.

De første processorer med mere end en kerne

På dette tidspunkt er det ganske interessant at vide, hvilke der var de første multicore-processorer, der kom på markedet. Og som du kan forestille dig, begyndelsen var som altid, til virksomhedsbrug på servere, og også som altid IBM. Den første multicore-processor var IBM POWER4 med to kerner på en enkelt DIE og en basefrekvens på 1, 1 GHz, produceret i 2001.

Men det var først i 2005, hvor de første dual core-processorer til masseforbrug for brugerne dukkede op på deres stationære computere. Intel stjal tegnebogen fra AMD et par uger i forvejen med sin Intel Pentium Extreme Edition 840 med HiperThreading, der senere udgav AMD Athlon X2.

Efter dette tog fabrikanterne et løb og begyndte at indføre kerner ubetinget, med den deraf følgende miniaturisering af transistorer. I øjeblikket er fremstillingsprocessen baseret på transistorer på kun 7 nm implementeret af AMD i sin 3. generation Ryzen og 12 nm implementeret af Intel. Med dette lykkedes det os at introducere et større antal kerner og kredsløb i den samme chip og således øge processorkraften og reducere forbruget. Faktisk har vi op til 32-core processorer på markedet, som er AMD's Threadrippers.

Hvad har vi brug for at drage fordel af en processor's kerner

Logikken virker meget enkel, indsæt kerner og øg antallet af samtidige processer. Men i starten var dette en rigtig hovedpine for hardwareproducenter og især for softwareproducenter.

Og at programmerne kun blev designet (samlet) til at arbejde med en kerne. Ikke kun har vi brug for en processor for at være fysisk i stand til at udføre flere samtidige operationer, vi har også brug for, at programmet, der genererer disse instruktioner, kan gøre det ved at kommunikere med hver af de tilgængelige kerner. Selv operativsystemer måtte ændre deres arkitektur for effektivt at kunne bruge flere kerner samtidig.

På denne måde kom programmererne ned for at arbejde og begyndte at kompilere de nye programmer med multicore support, så i øjeblikket er et program i stand til effektivt at bruge alle de kerner, der er tilgængelige på computeren. Således multiplicerer trådene til udførelse til den nødvendige mængde. Fordi hvis, ud over kerner, også begrebet udførelsestråd dukkede op.

I en multicore-processor er det vigtigt at parallelisere de processer, som et program udfører, hvilket indebærer, at hver kerne formår at udføre en opgave parallelt med en anden og i rækkefølge den ene efter den anden. Denne metode til at oprette forskellige opgaver samtidigt fra et program kaldes procestråde, arbejdsgange, tråde eller blot tråde på engelsk. Både operativsystemet og programmerne skal være i stand til at skabe parallelle procestråde for at drage fordel af processorens fulde strøm. Dette er højt, at CAD-design, videoredigering eller programmer klarer sig meget godt, mens spil har en vej at gå.

Hvad er trådene i en processor? Forskelle med kerner

HyperThreading og SMT

Som et resultat af ovenstående fremgår teknologierne fra processorproducenterne. Den mest berømte blandt dem er HyperThreading, som Intel begyndte at bruge i sine processorer, og senere ville AMD gøre det i sin egen med CMT-teknologi først, og derefter med en udvikling til SMT (Simultaneous Multi-Threading).

Denne teknologi består af eksistensen af ​​to kerner i en, men de vil ikke være virkelige kerner, men logiske, noget som i programmering kaldes forarbejdningstråde eller -tråde. Vi har allerede talt om det før. Ideen er at opdele arbejdsbyrden mellem kernerne igen og segmentere hver af de opgaver, der skal udføres i tråde, så de udføres, når en kerne er fri.

Der er processorer, der kun har to kerner, men som har 4 tråde takket være disse teknologier. Intel bruger det primært i sine højtydende Intel Core-processorer og bærbare CPU'er, mens AMD har implementeret det på tværs af hele sin række Ryzen-processorer.

Hvad er HyperThreading?

Hvordan man ved, hvor mange kerner min processor har

Vi ved allerede, hvad kerner er, og hvilke tråde er, og deres betydning for en multicore-processor. Så den sidste ting, vi har tilbage, er at vide, hvordan man ved, hvor mange kerner vores processor har.

Du skal vide, at Windows undertiden ikke skelner mellem kerner og tråde, da de vises med navnet på kerner eller processorer, for eksempel i "msiconfig" -værktøjet. Hvis vi åbner Task Manager og går til performance-afsnittet, kan vi se en liste, hvor antallet af kerner og logiske processorer på CPU'en vises. Men grafikken, der vil blive vist for os, er direkte den af ​​de logiske kerner, ligesom dem, der vises i Performance Monitor, hvis vi åbner den.

Hvordan man ved, hvor mange kerner min processor har

Konklusion og interessante links

Vi kommer til slutningen, og vi håber, at vi værdigt har forklaret, hvad en multicore-processor er, og de vigtigste begreber, der er relateret til emnet. I øjeblikket er der ægte monstre med op til 32 kerner og 64 tråde. Men for at en processor skal være effektiv, er ikke kun antallet af kerner og deres hyppighed vigtig, men også hvordan det er bygget, effektiviteten af ​​sine databusser og kommunikationen og måden at arbejde på sine kerner, og her følger Intel en skridt foran AMD. Vi ser snart de nye Ryzen 3000s, der lover at overgå Intels mest kraftfulde desktopprocessorer, så hold dig opdateret om vores anmeldelser.

Hvis du har spørgsmål eller punkter om emnet, eller ønsker at afklare noget, inviterer vi dig til at gøre det ved hjælp af kommentarfeltet nedenfor.