Daugiagyslis procesorius: kas tai yra ir kam jis skirtas

Bendra tendencija yra rasti daugiagyslius procesorius asmeniniame kompiuteryje, taigi, jei vis dar nežinote, apie ką mes kalbame, pats laikas susitikti su šiais procesoriais. Tiesą sakant, jie buvo su mumis beveik dešimtmetį, suteikdami vis daugiau galios ir didesnių galimybių tvarkyti informaciją, paversdami mūsų mašiną tikrais duomenų centrais su darbalaukiais.

Turinio rodyklė

Daugiagysliai procesoriai sukėlė revoliuciją rinkoje, pirmiausia didelėms įmonėms ir duomenų centrams , o po to - normaliems vartotojams, taigi perėjo į naują aukštos kokybės įrangos erą. Net mūsų išmanusis telefonas turi daugiagyslius procesorius.

Kokia procesoriaus funkcija kompiuteryje

Tačiau prieš pradedant suprasti, kas tai yra apie daugiagyslius procesorius, verta šiek tiek atnaujinti atmintį, apibrėžti, kas yra procesorius. Galbūt tai atrodo kvaila šiuo metu, bet ne visi žino šį esminį komponentą dabartinėje eroje, ir tam laikas.

Procesorių, centrinį procesorių arba centrinį procesorių, sudaro elektroninė grandinė, suprojektuota iš tranzistorių, loginių vartų ir linijų, turinčių elektrinius signalus, galinčius vykdyti užduotis ir instrukcijas. Šias instrukcijas sukuria kompiuterio programa ir žmogaus ar net kitų programų sąveika (arba ne). Tokiu būdu mes galime atlikti produktyvias užduotis, pagrįstas duomenimis per kompiuterius.

Kompiuterio ir bet kokio kito elektroninio prietaiso neįmanoma įsivaizduoti be procesoriaus. Tai gali būti daugiau ar mažiau sudėtinga, tačiau bet kokiam įtaisui, galinčiam atlikti tam tikrą užduotį, reikia šio prietaiso, kad jis elektrinius signalus konvertuotų į duomenis ir net į fizines užduotis, pavyzdžiui, žmonėms naudingas surinkimo linijas.

Kas yra procesoriaus šerdis

Kaip ir bet kuris kitas komponentas, procesorius yra sudarytas iš skirtingų jo viduje esančių elementų. Šį elementų derinio pavadinimą mes vadiname architektūra, ir tai, ką šiuo metu turime kompiuterio procesoriuje, yra x86, tai yra kodų, parametrų ir elektroninių komponentų rinkinys, kuris kartu apskaičiuoja šias instrukcijas paprasčiausiai atlikdamas loginės ir aritmetinės operacijos.

CPU vidinė struktūra

Procesoriaus šerdis arba šerdis yra vienetas arba integruota grandinė, atsakinga už visos šios informacijos apdorojimą. Jį sudaro milijonai tranzistorių, turinčių funkcinę loginę struktūrą. Jis gali apdoroti įvestą informaciją operandų ir operatorių pavidalu, kad gautų rezultatus, leidžiančius veikti programoms. Taigi tai yra pagrindinis procesoriaus subjektas.

Kad skambėtumėte, procesoriaus branduolį sudaro šie pagrindiniai elementai:

• Valdymo blokas (UC): jis yra atsakingas už procesoriaus, šiuo atveju šerdies, veikimo sinchronišką nukreipimą. Tai duoda užsakymus elektrinių signalų pavidalu įvairiems komponentams (procesoriui, RAM, periferiniams įrenginiams), kad jie veiktų sinchroniškai. Aritmetinis-loginis vienetas (ALU): jis yra atsakingas už visų loginių ir aritmetinių operacijų atlikimą su sveikaisiais skaičiais su gautais duomenimis. Registrai: registrai yra langeliai, leidžiantys saugoti vykdomas instrukcijas ir atliktos operacijos rezultatus..

Kam skirti daugiau branduolių?

Gamintojų rasė turėti galingiausią ir greičiausią gaminį kada nors egzistavo, o elektronikoje jis niekuo nesiskiria. Savo dieną tai buvo etapas sukurti procesorių, kurio dažnis būtų didesnis nei 1 GHz. Jei nežinote, GHz matuoja operacijų, kurias procesorius gali atlikti, skaičių

GHz: kas yra ir kas yra kompiuterių gigahercas

Varžybos, kad būtų daugiau GHz

Pirmasis procesorius, pasiekęs 1 GHz, buvo „ DEC Alpha“ 1992 m., Tačiau kalbant apie asmeninių kompiuterių procesorių, šiuos duomenis pasiekė tik 1999 m., Kai „ Intel“ su savo „Pentium III“ ir „ AMD“ su „Athlon“ pastatytais procesoriais pasiekė šiuos skaičius.. Šiuo metu gamintojai turėjo omenyje tik vieną dalyką - „kuo daugiau GHz, tuo geriau “, nes per laiko vienetą buvo galima atlikti daugiau operacijų.

Kodėl po kelerių metų gamintojai nustatė ribotą procesorių GHz skaičių? nes dėl milžiniško šilumos kiekio, kuris buvo sugeneruotas jo šerdyje, medžiagų ir šilumnešių vientisumas buvo ribojamas. Panašiai buvo suaktyvintas suvartojimas kiekvienam Hz, kai dažnis buvo padidintas.

Varžybos turėti daugiau branduolių

Laikydamiesi šios ribos, gamintojai turėjo pakeisti paradigmą, ir būtent tada atsirado naujas tikslas - „kuo daugiau branduolių, tuo geriau “. Pagalvokime, jei branduolys yra atsakingas už operacijų atlikimą, tada padidindami branduolių skaičių galime dvigubinti, trigubinti,… operacijų, kurias galime atlikti, skaičių. Akivaizdu, kad taip yra, su dviem šerdimis mes galime atlikti dvi operacijas tuo pačiu metu, o su keturiomis galime atlikti 4 iš šių operacijų.

„Intel Pentium Extreme Edition 840“

„Intel“ užsibrėžtas tikslas pasiekti 10 GHz su savo „ NetBurst“ architektūra buvo paliktas nuošalyje - to, kas iki šiol nebuvo pasiektas, bent jau ne su aušinimo sistemomis, prieinamomis normaliems vartotojams. Taigi geriausias būdas pasiekti gerą galios ir apdorojimo pajėgumo mastelį buvo tas, kad turėjome procesorius su tam tikru branduolių skaičiumi ir tam tikru dažniu.

Dviejų branduolių procesoriai buvo pradėti diegti, gaminant du atskirus procesorius arba, dar geriau, integruojant dvi DIE (grandines) į vieną lustą. Tokiu būdu sutaupoma daug vietos pagrindinėse plokštėse, nors jos komunikacijos struktūrai su kitais komponentais, tokiais kaip laikinoji atmintis, magistralės ir kt., Įgyvendinti reikia daugiau sudėtingumo.

Pirmieji procesoriai su daugiau nei viena šerdimi

Šiuo metu yra gana įdomu sužinoti, kurie buvo pirmieji daugiagysliai procesoriai, pasirodę rinkoje. Kaip jūs galite įsivaizduoti, pradžia buvo tokia, kokia visada buvo skirta įmonėms serveriuose, taip pat kaip visada IBM. Pirmasis daugiagyslis procesorius buvo „IBM POWER4“ su dviem branduoliais viename DIE ir baziniu 1, 1 GHz dažniu, pagamintu 2001 m.

Tačiau tik 2005 m. Jų staliniuose kompiuteriuose atsirado pirmieji dviejų branduolių procesoriai, skirti vartotojams masiškai vartoti. „Intel“ pavogė piniginę iš AMD prieš keletą savaičių iš savo „ Intel Pentium Extreme Edition 840“ su „ HiperThreading“, vėliau paskelbdamas „ AMD Athlon X2“.

Po to gamintojai ėmėsi bandymų ir pradėjo be atrankos įvesti branduolius, atitinkamai pakeisdami tranzistorius. Šiuo metu gamybos procesas remiasi tik 7 nm tranzistoriais, kuriuos AMD įdiegė savo 3-osios kartos „Ryzen“, ir 12 nm tranzistoriais, kuriuos įdiegė „Intel“. Su tuo mums pavyko įvesti daugiau branduolių ir grandinių toje pačioje mikroschemoje, taip padidinant apdorojimo galią ir sumažinant suvartojimą. Tiesą sakant, mes turime iki 32 branduolių procesorių rinkoje, kurie yra AMD „Threadrippers“.

Ko reikia norint pasinaudoti procesoriaus šerdimis

Logika atrodo labai paprasta, įdėkite branduolius ir padidinkite vienu metu vykstančių procesų skaičių. Bet iš pradžių tai buvo tikras galvos skausmas aparatūros gamintojams ir ypač programinės įrangos kūrėjams.

Ir tai, kad programos buvo sukurtos (sudarytos) tik darbui su branduoliu. Mums reikia ne tik procesoriaus, kuris būtų fiziškai pajėgus atlikti keletą vienu metu atliekamų operacijų, bet ir tai, kad šias instrukcijas sugeneruojanti programa galėtų tai padaryti palaikydama ryšį su kiekvienu iš galimų branduolių. Net operacinės sistemos turėjo pakeisti savo architektūrą, kad galėtų efektyviai naudoti kelis branduolius vienu metu.

Tokiu būdu programuotojai pradėjo dirbti ir pradėjo kurti naujas programas, naudodami daugiagyslį palaikymą, kad šiuo metu programa yra pajėgi efektyviai naudoti visas šerdis, kurios yra kompiuteryje. Tokiu būdu padauginus vykdymo gijas iki reikiamos sumos. Nes jei, be branduolių, atsirastų ir vykdymo gijos sąvoka.

Daugiagysliame procesoriuje labai svarbu suderinti procesus, kuriuos vykdo programa, tai reiškia, kad kiekvienas branduolys sugeba atlikti užduotį lygiagrečiai kitai ir iš eilės viena po kitos. Šis skirtingų užduočių kūrimo iš programos metodas yra vadinamas proceso gijomis, darbo gijomis, gijomis arba tiesiog gijomis anglų kalba. Tiek operacinė sistema, tiek programos turi sugebėti sukurti lygiagrečius proceso gijas, kad galėtų naudotis visa procesoriaus galia. Tai yra labai svarbu, kad CAD dizainas, vaizdo įrašų redagavimas ar programos veikia labai gerai, o žaidimai turi savo kelią.

Kokios yra procesoriaus gijos? Skirtumai su branduoliais

„HyperThreading“ ir „SMT“

Dėl to, kas išdėstyta, atsiranda procesorių gamintojų technologijos. Žinomiausias iš jų yra „ HyperThreading“, kurį „ Intel“ pradėjo naudoti savo procesoriuose, o vėliau AMD pirmiausia tai darys su CMT technologija, o vėliau - su evoliucija į SMT („Simultaneous Multi-Threads“).

Ši technologija susideda iš dviejų branduolių egzistavimo viename, tačiau jie nebus tikrieji branduoliai, o logiška, tai , kas programuojant vadinama gijų ar gijų apdorojimu. Apie tai jau kalbėjome anksčiau. Idėja yra dar kartą padalinti darbo krūvį tarp branduolių, kiekvieną užduotį , suskirstytą į gijas , suskaidyti taip, kad jos būtų vykdomos, kai šerdis yra laisva.

Yra procesoriai, kurie, pavyzdžiui, turi tik du branduolius, tačiau šių technologijų dėka turi 4 gijas. „Intel“ jį pirmiausia naudoja aukšto našumo „Intel Core“ procesoriuose ir nešiojamųjų kompiuterių procesoriuose, o „AMD“ tai įdiegė visuose savo „ Ryzen“ procesoriuose.

Kas yra „HyperThreading“?

Kaip žinoti, kiek branduolių turi mano procesorius

Mes jau žinome, kas yra šerdys ir kas yra gijos, ir jų svarbą daugiagysliui procesoriui. Taigi paskutinis dalykas, kurį mums paliko, yra žinoti, kaip žinoti, kiek branduolių turi mūsų procesorius.

Turėtumėte žinoti, kad „Windows“ kartais neišskiria branduolių ir gijų, nes jie bus rodomi su branduolių ar procesorių pavadinimais, pavyzdžiui, „msiconfig“ įrankyje. Jei atidarome užduočių tvarkytuvę ir einame į našumo skyrių, galime pamatyti sąrašą, kuriame atsiranda centrinio procesoriaus branduolių ir loginių procesorių skaičius. Bet mums rodoma grafika bus tiesiogiai loginių branduolių, kaip ir tos, kurios rodomos „ Performance Monitor“, jei mes jas atidarysime.

Kaip žinoti, kiek branduolių turi mano procesorius

Išvada ir įdomios nuorodos

Mes einame į pabaigą ir tikimės, kad mes gerai paaiškinome, kas yra daugiagyslis procesorius, ir svarbiausias su tema susijusias sąvokas. Šiuo metu yra tikrų monstrų, turinčių iki 32 branduolių ir 64 gijų. Tačiau norint, kad procesorius būtų efektyvus, svarbu ne tik branduolių skaičius ir jų dažnis, bet ir tai, kaip jis pastatytas, duomenų magistralių efektyvumas ir ryšių palaikymas bei jų branduolių veikimo būdas, o štai „Intel“ seka žingsnis priekyje AMD. Netrukus pamatysime naująjį „Ryzen 3000s“, žadantį pralenkti galingiausius „Intel“ darbalaukio procesorius, tad stebėkite mūsų apžvalgas.

Jei turite klausimų ar punktų apie temą ar norite ką nors paaiškinti, kviečiame tai padaryti naudodami žemiau esantį komentarų lauką.