Многоядрен процесор: какво представлява и за какво е

Общата тенденция е да намерите многоядрен процесор вътре в личен компютър, така че, ако все още не знаете за какво говорим, е време да срещнете тези процесори. Всъщност те са с нас почти десетилетие и ни дават все повече мощност и по-голям капацитет за работа с информация, превръщайки нашата машина в истински центрове за данни с десктопи.

Индекс на съдържанието

Многоядрените процесори революционизираха пазара, първо за потреблението на големи компании и центрове за данни, а след това и за нормални потребители, като по този начин скочиха в нова ера с високоефективно оборудване. Дори нашият смартфон има многоядрени процесори.

Каква е функцията на процесора в компютър

Но преди да започнем да виждаме за какво става въпрос за многоядрените процесори, си струва да освежим малко памет, като определим за какво всъщност е процесор. Може би в този момент изглежда глупаво, но не всички знаят този съществен компонент в настоящата епоха и е време.

Процесорът, процесорът или централният процесор се състои от електронна схема, проектирана от транзистори, логически врати и линии с електрически сигнали, способни да изпълняват задачи и инструкции. Тези инструкции се генерират от компютърна програма и взаимодействието (или не) на човек или дори на други програми. По този начин ние сме в състояние да изпълняваме продуктивни задачи въз основа на данни чрез компютри.

Компютърът и всяко друго електронно устройство не биха могли да бъдат представени без присъствието на процесор. Може да е повече или по-малко сложно, но всяко устройство, способно да изпълнява конкретна задача, се нуждае от това устройство за преобразуване на електрически сигнали в данни и дори във физически задачи, като например монтажни линии, полезни за хората.

Какво е ядрото на един процесор

Както всеки друг компонент, процесор е съставен от различни елементи вътре в него. Наричаме тази комбинация от архитектура на елементи и тази, която в момента имаме в процесора на компютъра ни, е x86, набор от кодове, параметри и електронни компоненти, които в комбинация са способни да изчислят тези инструкции, просто като направим логически и аритметични операции.

Вътрешна структура на процесора

Ядрото или ядрото на процесора е единицата или интегралната схема, която отговаря за обработката на цялата тази информация. Съставен от милиони транзистори, оборудвани с функционална логическа структура, той е в състояние да борави с въведената информация под формата на операнди и оператори, за да генерира резултатите, които позволяват на програмите да работят. Тогава това е основното образувание на процесор.

За да ви звучи, ядрото на процесора се състои от следните основни елементи:

• Блок за управление (UC): той отговаря за синхронното управление на работата на процесора, в случая ядрото. Той дава нареждания под формата на електрически сигнали на различните компоненти (CPU, RAM, периферни устройства), така че те да работят синхронно. Аритметично-логическа единица (ALU): тя отговаря за извършването на всички логически и аритметични операции с цели числа с данните, които получава Регистри: регистрите са клетките, които позволяват да се съхраняват инструкциите, които се изпълняват, и резултатите от извършената операция,

За какво са повече ядра?

Състезанието на производителите да имат най-мощния и бърз продукт, съществувало някога, а в електрониката не е по-различно. В нейния ден беше основен момент да се създаде процесор с честота над 1 GHz. В случай, че не знаете, GHz измерва броя операции, които процесорът е в състояние да извърши

GHz: какво е и какво е гигагерц в изчисленията

Надпреварата да има повече GHz

Първият процесор, достигнал 1 GHz, беше DEC Alpha през 1992 г., но когато става въпрос за процесора за персонални компютри, едва през 1999 г., когато Intel, със своите Pentium III и AMD, със своите Athlon вградени процесори, достигнали тези цифри., По това време производителите имаха предвид само едно „колкото повече GHz, толкова по-добре “, тъй като могат да се извършват повече операции за единица време.

След няколко години производителите откриха ограничение за броя на GHz на своите процесори, защо? защото поради огромното количество топлина, което се генерира в сърцевината му, поставяйки целостта на използваните материали и радиаторите до краен предел. По същия начин потреблението се задейства за всеки Hz, когато честотата се увеличава.

Състезанието да има повече ядра

След това ограничение, производителите трябваше да направят промяна в парадигмата и така се появи новата цел, „колкото повече ядра, толкова по-добре “. Нека помислим, ако ядрото е отговорно за извършването на операциите, тогава увеличаваме броя на ядрата, които можем да удвоим, утроим,… броя на операциите, които могат да бъдат направени. Очевидно е така, с две ядра можем да правим две операции едновременно, а с четири можем да извършим 4 от тези операции.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Целта, поставена от Intel да достигне 10 GHz със своята архитектура NetBurst, беше изоставена, нещо, което досега не е постигнато, поне не с охлаждащите системи, достъпни за нормалните потребители. Така че най-добрият начин за постигане на добра мащабируемост на мощността и капацитета на обработка е този, като имаме процесори с определен брой ядра и също с определена честота.

Двуядрени процесори започнаха да се внедряват, или производството на два отделни процесора, или много по-добре, интегриране на две DIE (вериги) на един чип. По този начин спестявате много място на дънните платки, въпреки че изискват по-голяма сложност за внедряване на комуникационната му структура с останалите компоненти, като кеш памет, шини и др.

Първите процесори с повече от едно ядро

В този момент е доста интересно да се знае кои бяха първите многоядрени процесори, които се появиха на пазара. И както можете да си представите, началото беше както винаги, за корпоративна употреба на сървъри, както и както винаги IBM. Първият многоядрен процесор е IBM POWER4 с две ядра на един DIE и базова честота от 1, 1 GHz, произведен през 2001 г.

Но едва през 2005 г., когато на техните настолни компютри се появиха първите двуядрени процесори за масово потребление от потребителите. Intel открадна портфейла от AMD няколко седмици предварително със своя Intel Pentium Extreme Edition 840 с HiperThreading, по-късно публикувайки AMD Athlon X2.

След това производителите предприели пробег и започнали да въвеждат ядра безразборно, с последващата миниатюризация на транзисторите. В момента производственият процес се основава на транзистори от само 7 nm, внедрени от AMD в третото му поколение Ryzen, и 12 nm, реализирани от Intel. С това успяхме да въведем по-голям брой ядра и вериги в един и същ чип, като по този начин увеличихме мощността на обработката и намалихме консумацията. Всъщност на пазара имаме до 32-ядрени процесори, които са Threadrippers на AMD.

Какво трябва да се възползваме от ядрата на един процесор

Логиката изглежда много проста, вмъкнете ядра и увеличете броя на едновременните процеси. Но в началото това беше истинско главоболие за производителите на хардуер и особено за създателите на софтуер.

И е, че програмите са проектирани (компилирани) само за работа с ядро. Не само, че ни е необходим процесор, който да е физически способен да извършва множество едновременни операции, но също така трябва и програмата, която генерира тези инструкции, да го прави, като комуникира с всяко от наличните ядра. Дори операционните системи трябваше да променят архитектурата си, за да могат ефективно да използват няколко ядра едновременно.

По този начин програмистите започнаха да работят и започнаха да компилират новите програми с многоядрена поддръжка, така че в момента една програма е в състояние ефективно да използва всички ядра, които са достъпни на компютъра. По този начин се умножават нишките на изпълнение до необходимото количество. Защото, ако в допълнение към сърцевината, се появи и концепцията за нишката на изпълнение.

В многоядрен процесор е от съществено значение да се паралелизират процесите, които дадена програма изпълнява, това означава, че всяко ядро ​​успява да изпълни задача паралелно с друга и последователно една след друга. Този метод за създаване на различни задачи едновременно от програма се нарича технологични нишки, работни нишки, конци или просто Нишки на английски език. Както операционната система, така и програмите трябва да могат да създават паралелни процесни нишки, за да се възползват от пълната мощност на процесора. Това е високо, че CAD дизайнът, редактирането на видео или програмите се справят много добре, докато игрите имат начин да вървят.

Какви са нишките на процесора? Разлики с ядра

HyperThreading и SMT

В резултат на гореизложеното се появяват технологиите на производителите на процесори. Най-известният сред тях е HyperThreading, който Intel започна да използва в своите процесори, а по-късно AMD щеше да го направи самостоятелно с CMT технология, а след това с еволюция към SMT (Simulta Multi-Threading).

Тази технология се състои в съществуването на две ядра в едно, но те няма да бъдат истински ядра, а логично, нещо, което в програмирането се нарича обработка на нишки или нишки. Вече сме говорили за това. Идеята е отново да се раздели работното натоварване между ядра, сегментиране на всяка от задачите, които трябва да се изпълняват в нишки, така че те да се изпълняват, когато сърцевината е свободна.

Има процесори, които имат само две ядра, например, но имат 4 нишки благодарение на тези технологии. Intel го използва предимно в своите високопроизводителни процесори Intel Core и лаптоп процесори, докато AMD го прилага в цялата си гама от процесори Ryzen.

Какво е HyperThreading?

Как да разбера колко ядра има моят процесор

Вече знаем какви са ядра и какви са нишките и тяхното значение за многоядрен процесор. Така че последното, което ни остава е да знаем как да знаем колко ядра разполага с нашия процесор.

Трябва да знаете, че понякога Windows не прави разлика между ядра и нишки, тъй като те ще се появят с името на ядра или процесори, например в инструмента "msiconfig". Ако отворим диспечера на задачите и отидем в секцията за производителност, можем да видим списък, където се появява броя на ядрата и логическите процесори на процесора. Но графиката, която ще ни бъде показана, ще бъде директно тази на логическите ядра, точно като тези, които се появяват в Performance Monitor, ако го отворим.

Как да разбера колко ядра има моят процесор

Заключение и интересни връзки

Стигаме до края и се надяваме да сме обяснили достойно какво е многоядрен процесор и най-важните понятия, свързани с темата. В момента има истински чудовища с до 32 ядра и 64 нишки. Но за да бъде един процесор ефективен, не само броят на ядрата и тяхната честота е важен, но и как е изграден, ефективността на неговите шини за данни и комуникацията и начина на работа на неговите ядра, и тук Intel следва стъпка пред AMD. Скоро ще видим новите Ryzen 3000, които обещават да надминат най-мощните настолни процесори на Intel, така че следете нашите отзиви.

Ако имате въпроси или точки по темата или искате да изясните нещо, ние ви каним да го направите, като използвате полето за коментар по-долу.