Многоядерный процессор: что это такое и для чего

Общая тенденция - найти многоядерный процессор внутри персонального компьютера, поэтому, если вы все еще не знаете, о чем мы говорим, пришло время познакомиться с этими процессорами. Фактически, они были с нами почти десятилетие, предоставляя нам все больше и больше возможностей и возможностей для обработки информации, превращая нашу машину в настоящие центры обработки данных с настольными компьютерами.

Указатель содержания

Многоядерные процессоры произвели революцию на рынке, в первую очередь для потребления крупными компаниями и центрами обработки данных, а затем для обычных пользователей, и таким образом прыгнули в новую эру высокопроизводительного оборудования. Даже наш смартфон имеет многоядерные процессоры.

Какова функция процессора в компьютере

Но прежде чем мы начнем понимать, что это такое для многоядерных процессоров, стоит освежить немного памяти, определив, для чего на самом деле предназначен процессор. Возможно, в данный момент это кажется глупым, но не все знают об этом важном компоненте в нынешнюю эпоху, и настало время.

Процессор, центральный процессор или центральный процессор состоит из электронной схемы, состоящей из транзисторов, логических элементов и линий с электрическими сигналами, способными выполнять задачи и инструкции. Эти инструкции генерируются компьютерной программой и взаимодействием (или нет) человека или даже других программ. Таким образом, мы можем выполнять производительные задачи на основе данных через компьютеры.

Компьютер и любое другое электронное устройство не может быть задумано без присутствия процессора. Это может быть более или менее сложным, но любое устройство, способное выполнять определенную задачу, нуждается в этом устройстве для преобразования электрических сигналов в данные и даже в физические задачи, такие как сборочные линии, полезные для людей.

Что является ядром процессора

Как и любой другой компонент, процессор состоит из различных элементов внутри него. Мы называем эту комбинацию элементов архитектурой, и в настоящее время у нас в процессоре нашего компьютера есть x86, набор кодов, параметров и электронных компонентов, которые в совокупности способны вычислять эти инструкции, просто выполняя логические и арифметические операции.

Внутренняя структура процессора

Ядро или ядро процессора - это устройство или интегральная схема, которая отвечает за обработку всей этой информации. Состоящий из миллионов транзисторов, оснащенных функциональной логической структурой, он способен обрабатывать вводимую информацию в виде операндов и операторов для генерации результатов, позволяющих программам работать. Таким образом, это основная сущность процессора.

Чтобы заставить вас звучать, ядро ​​процессора состоит из следующих основных элементов:

• Блок управления (UC): он отвечает за синхронное управление работой процессора, в данном случае ядра. Он отдает приказы в виде электрических сигналов различным компонентам (ЦП, ОЗУ, периферийным устройствам), чтобы они работали синхронно. Арифметико-логическая единица (АЛУ): она отвечает за выполнение всех логических и арифметических операций с целыми числами с данными, которые она получает. Регистры: регистры - это ячейки, которые позволяют хранить выполняемые инструкции и результаты выполненной операции.,

Для чего больше ядер?

Гонка производителей за самый мощный и быстрый продукт когда-либо существовала, и в электронике она ничем не отличается. В свое время было вехой создание процессора с частотой более 1 ГГц. Если вы не знаете, ГГц измеряет количество операций, которые процессор может выполнить

ГГц: что такое гигагерц и что такое гигагерц

Гонка, чтобы иметь больше ГГц

Первым процессором с тактовой частотой 1 ГГц был процессор DEC Alpha в 1992 году, но когда речь зашла о процессорах для персональных компьютеров, в 1999 году Intel со своими Pentium III и AMD со своими Athlon построила процессоры, которые достигли этих показателей., В это время производители думали только об одном: «чем больше ГГц, тем лучше », поскольку за единицу времени можно было выполнять больше операций.

Через несколько лет производители нашли ограничение на количество ГГц своих процессоров, почему? потому что из-за огромного количества тепла, которое было произведено в его ядре, ограничение целостности используемых материалов и радиаторов. Кроме того, потребление было вызвано для каждой Гц, что частота была увеличена.

Гонка, чтобы иметь больше ядер

На этом пределе производители должны были изменить парадигму, и именно так появилась новая цель: «чем больше ядер, тем лучше ». Давайте подумаем, если ядро ​​отвечает за выполнение операций, то увеличивая количество ядер, мы можем удвоить, утроить… количество операций, которые можно выполнить. Очевидно, это так, с двумя ядрами мы можем выполнять две операции одновременно, а с четырьмя мы можем выполнить 4 из этих операций.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Цель, поставленная Intel по достижению 10 ГГц с ее архитектурой NetBurst, осталась позади, чего до сих пор не удалось достичь, по крайней мере, с помощью систем охлаждения, доступных для обычных пользователей. Таким образом, лучший способ добиться хорошей масштабируемости по мощности и вычислительной мощности - это иметь процессоры с определенным количеством ядер, а также с определенной частотой.

Начали внедряться двухъядерные процессоры, либо изготавливать два отдельных процессора, либо, что намного лучше, интегрировать два DIE (микросхемы) в один чип. Таким образом, экономится много места на материнских платах, хотя требуется большая сложность для реализации его структуры связи с другими компонентами, такими как кэш-память, шины и т. Д.

Первые процессоры с более чем одним ядром

На данный момент довольно интересно узнать, какие первые многоядерные процессоры появились на рынке. И, как вы можете себе представить, начинания были, как всегда, для корпоративного использования на серверах, а также, как всегда, IBM. Первым многоядерным процессором был IBM POWER4 с двумя ядрами на одном DIE и базовой частотой 1, 1 ГГц, выпущенный в 2001 году.

Но только в 2005 году на настольных компьютерах появились первые двухъядерные процессоры для массового потребления пользователями. Intel украла кошелек у AMD на несколько недель вперед с Intel Pentium Extreme Edition 840 с HiperThreading, позже выпустив AMD Athlon X2.

После этого производители побежали и начали вводить ядра без разбора, с последующей миниатюризацией транзисторов. В настоящее время производственный процесс основан на транзисторах всего 7 нм, реализованных AMD в 3-м поколении Ryzen, и 12 нм, реализованных Intel. Благодаря этому нам удалось внедрить большее количество ядер и цепей в одном чипе, тем самым увеличив вычислительную мощность и сократив потребление. На самом деле на рынке имеется до 32-ядерных процессоров, которые являются AMD Threadrippers.

Что нам нужно, чтобы использовать в своих интересах ядра процессора

Логика кажется очень простой, вставьте ядра и увеличьте количество одновременных процессов. Но сначала это было настоящей головной болью для производителей аппаратного обеспечения и особенно для разработчиков программного обеспечения.

И это то, что программы были разработаны (скомпилированы) только для работы с ядром. Нам нужен не только процессор, который физически способен выполнять несколько одновременных операций, нам также нужно, чтобы программа, которая генерирует эти инструкции, могла делать это, взаимодействуя с каждым из доступных ядер. Даже операционные системы должны были изменить свою архитектуру, чтобы иметь возможность эффективно использовать несколько ядер одновременно.

Таким образом, программисты приступили к работе и начали компилировать новые программы с поддержкой многоядерности, так что в настоящее время программа способна эффективно использовать все ядра, доступные на компьютере. Таким образом потоки исполнения умножаются до необходимого количества. Потому что, если, помимо ядер, также появилась концепция потока выполнения.

В многоядерном процессоре важно распараллелить процессы, которые выполняет программа, это означает, что каждому ядру удается выполнить задачу параллельно друг с другом и последовательно, один за другим. Этот метод создания различных задач одновременно из программы называется потоком процесса, рабочим потоком, потоком или просто потоком на английском языке. Как операционная система, так и программы должны иметь возможность создавать параллельные потоки процессов, чтобы использовать все возможности процессора. Это высоко, что САПР-дизайн, редактирование видео или программы работают очень хорошо, в то время как в играх есть путь.

Какие потоки у процессора? Различия с ядрами

HyperThreading и SMT

В результате вышесказанного появляются технологии производителей процессоров. Наиболее известным из них является HyperThreading, который Intel начала использовать в своих процессорах, а позже AMD будет делать это самостоятельно с технологией CMT, а затем с переходом на SMT (одновременная многопоточность).

Эта технология заключается в существовании двух ядер в одном, но они не будут настоящими, а логическими, то, что в программировании называется обработкой потоков или потоков. Мы уже говорили об этом раньше. Идея состоит в том, чтобы еще раз разделить рабочую нагрузку между ядрами, сегментируя каждую из задач, выполняемых в потоках, так, чтобы они выполнялись, когда ядро ​​свободно.

Например, есть процессоры, которые имеют только два ядра, но имеют 4 потока благодаря этим технологиям. Корпорация Intel использует его главным образом в своих высокопроизводительных процессорах Intel Core и процессорах для ноутбуков, в то время как AMD внедрила его во всех своих процессорах Ryzen.

Что такое HyperThreading?

Как узнать, сколько ядер у моего процессора

Мы уже знаем, что такое ядра и какие потоки, и их значение для многоядерного процессора. Итак, последнее, что нам осталось, это узнать , сколько ядер у нашего процессора.

Вы должны знать, что Windows иногда не делает различий между ядрами и потоками, так как они появляются с именами ядер или процессоров, например, в инструменте «msiconfig». Если мы откроем диспетчер задач и перейдем к разделу производительности, мы увидим список, в котором отображается количество ядер и логических процессоров ЦП. Но графика, которая будет показана нам, будет непосредственно изображать логические ядра, точно так же, как те, которые появляются в системном мониторе, если мы его откроем.

Как узнать, сколько ядер у моего процессора

Вывод и интересные ссылки

Мы подошли к концу и надеемся, что достойно объяснили, что такое многоядерный процессор, и наиболее важные понятия, связанные с предметом. В настоящее время существуют настоящие монстры с 32 ядрами и 64 потоками. Но для эффективности процессора важны не только количество ядер и их частота, но и то, как он построен, эффективность его шин данных, обмен данными и способ работы его ядер, и здесь Intel следует на шаг впереди AMD. Скоро мы увидим новые Ryzen 3000, которые обещают превзойти самые мощные процессоры Intel для настольных ПК, поэтому следите за нашими обзорами.

Если у вас есть какие-либо вопросы или замечания по теме или вы хотите что-то уточнить, мы предлагаем вам сделать это, используя поле для комментариев ниже.