Večjedrni procesor: za kaj gre in za kaj je namenjen

Splošni trend je najti večjedrni procesor znotraj osebnega računalnika, zato, če še vedno ne veste, o čem govorimo, je čas, da se srečate s temi procesorji. Pravzaprav so z nami že skoraj desetletje, saj nam dajejo vse več moči in večjih zmogljivosti za obvladovanje informacij, s tem pa naš stroj pretvorijo v prave podatkovne centre z namiznimi računalniki.

Kazalo vsebine

Večjedrni procesorji so revolucionirali trg, najprej za porabo velikih podjetij in podatkovnih centrov , nato pa za običajne uporabnike in tako skočili v novo dobo visoko zmogljive opreme. Tudi naš pametni telefon ima večjedrne procesorje.

Kakšna je funkcija procesorja v računalniku

Preden pa začnemo videti, kaj vse gre za večjedrne procesorje, je vredno osvežiti malo pomnilnika in določiti, kaj v resnici predstavlja procesor. Mogoče se zdi na tej točki neumno, toda vsi ne poznajo te bistvene sestavine v trenutni dobi in čas je.

Procesor, CPU ali centralna procesna enota je sestavljen iz elektronskega vezja, zasnovanega iz tranzistorjev, logičnih vrat in linij z električnimi signali, ki lahko izvajajo naloge in navodila. Ta navodila ustvarjajo računalniški program in interakcija (ali ne) človeka ali celo drugih programov. Tako lahko preko računalnikov izvajamo produktivne naloge, ki temeljijo na podatkih.

Računalnika in katere koli druge elektronske naprave ni bilo mogoče zamisliti brez prisotnosti procesorja. Morda je bolj ali manj zapletena, toda vsaka naprava, ki lahko opravi določeno nalogo, potrebuje to enoto za pretvorbo električnih signalov v podatke in celo v fizična opravila, kot so montažne linije, koristne za ljudi.

Kaj je jedro procesorja

Kot vsaka druga komponenta je tudi procesor sestavljen iz različnih elementov znotraj njega. To kombinacijo elementov imenujemo arhitektura elementov, ki jo trenutno imamo v računalnikovem procesorju x86, nabor kod, parametrov in elektronskih komponent, ki lahko skupaj izračunajo ta navodila preprosto tako, da naredimo logične in aritmetične operacije.

Notranja struktura procesorja

Jedro ali jedro procesorja je enota ali integrirano vezje, ki je odgovorna za obdelavo vseh teh informacij. Sestavljen iz milijonov tranzistorjev, opremljenih s funkcionalno logično strukturo, je sposoben ravnati s podatki, ki vstopajo, v obliki operandov in operaterjev, da ustvari rezultate, ki programom omogočajo delo. To je torej osnovna entiteta procesorja.

Za zvok je jedro procesorja sestavljeno iz teh glavnih elementov:

• Krmilna enota (UC): skrbi za sinhrono usmerjanje delovanja procesorja, v tem primeru jedra. Oddaja naročila v obliki električnih signalov različnim komponentam (CPU, RAM, zunanje naprave), tako da delujejo sinhrono. Aritmetično-logična enota (ALU): zadolžena je za izvajanje vseh logičnih in aritmetičnih operacij s celimi številkami s podatki, ki jih prejme Registri: registri so celice, ki omogočajo shranjevanje izvajanih navodil in rezultatov izvedene operacije.

Za kaj so bolj jedra?

Tekma proizvajalcev, da bi imeli najzmogljivejši in najhitrejši izdelek, je že obstajala, v elektroniki pa nič drugače. Njegov dan je bil mejnik ustvariti procesor s frekvenco večjo od 1 GHz. Če ne veste, GHz meri število operacij, ki jih lahko izvaja procesor

GHz: kaj je in kaj je gigaherc pri računanju

Dirka za več GHz

Prvi procesor, ki je dosegel 1 GHz, je bil DEC Alpha leta 1992, ko pa gre za CPU za osebne računalnike, je bil šele leta 1999, ko je Intel s svojimi Pentium III in AMD s svojimi procesorji Athlon vgradil te podatke.. V tem času so imeli proizvajalci v mislih samo eno, " več GHz, tem bolje ", saj je bilo mogoče več operacij opraviti na enoto časa.

Po nekaj letih so proizvajalci ugotovili omejitev števila GHz svojih procesorjev, zakaj? ker zaradi ogromne količine toplote, ki je nastala v svojem jedru, postavljamo celovitost uporabljenih materialov in hladilnikov. Prav tako je bila sprožena poraba za vsak Hz, ko se je frekvenca povečala.

Dirka, da bi imeli več jeder

Na tej meji so morali proizvajalci spremeniti paradigmo in tako se je pojavil nov cilj, " več jeder je bolje ". Pomislimo, če je jedro zadolženo za izvajanje operacij, potem povečamo število jeder, ki jih lahko podvojimo, potrojimo,… število operacij, ki jih lahko izvedemo. Očitno je tako, da z dvema jedrima lahko hkrati naredimo dve operaciji, s štirimi pa lahko izvedemo 4 od teh operacij.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Cilj, ki si ga je Intel zastavil doseči 10 GHz s svojo NetBurstovo arhitekturo, je bil zapuščen, kar doslej še ni bilo doseženo, vsaj ne s hladilnimi sistemi, ki so na voljo običajnim uporabnikom. Torej je bil najboljši način za dosego dobre skalabilnosti moči in procesne zmogljivosti ta procesor z določenim številom jeder in tudi z določeno frekvenco.

Začeli so uvajati dvojedrne procesorje, bodisi izdelavo dveh posamičnih procesorjev, ali še veliko bolje, integriranje dveh DIE (vezja) na enem čipu. Tako prihranite veliko prostora na matičnih ploščah, čeprav zahteva večjo zapletenost pri izvajanju njegove komunikacijske strukture z drugimi komponentami, kot so pomnilnik predpomnilnika, vodila itd.

Prvi procesorji z več jedri

Na tej točki je precej zanimivo vedeti, kateri so bili večjedrni procesorji, ki so se pojavili na trgu. In kot si lahko predstavljate, so bili začetki kot vedno, za korporativno uporabo na strežnikih in tudi kot vedno IBM. Prvi večjedrni procesor je bil IBM POWER4 z dvema jedrima na enem DIE in osnovno frekvenco 1, 1 GHz, izdelan leta 2001.

Toda šele leta 2005 so se na namiznih računalnikih pojavili prvi dvojedrni procesorji za množično porabo uporabnikov. Intel je denarnico ukradel AMD nekaj tednov vnaprej s svojo Intel Pentium Extreme Edition 840 z HiperThreading, pozneje pa je objavil AMD Athlon X2.

Po tem so se proizvajalci lotili in začeli jedrnato uvajati jedra s posledično miniaturizacijo tranzistorjev. Trenutno proizvodni postopek temelji na samo 7 nm tranzistorjih, ki jih je AMD izvedel v svoji tretji generaciji Ryzen, in 12 nm, ki jih je implementiral Intel. S tem smo uspeli v isti čip vnesti večje število jeder in vezij, s čimer smo povečali procesno moč in zmanjšali porabo. Pravzaprav imamo na trgu do 32 jedrnih procesorjev, ki so AMD-ov Threadrippers.

Kaj moramo izkoristiti jedra procesorja

Logika se zdi zelo preprosta, vstaviti jedra in povečati število hkratnih procesov. Toda na začetku je bil to pravi glavobol za proizvajalce strojne opreme in še posebej za ustvarjalce programske opreme.

In, da so bili programi zasnovani (sestavljeni) samo za delo z jedrom. Ne le, da potrebujemo procesor, da je fizično sposoben večkratnih istočasnih operacij, tudi program, ki ustvarja ta navodila, lahko to stori s komunikacijo z vsakim od razpoložljivih jeder. Tudi operacijski sistemi so morali spremeniti svojo arhitekturo, da so lahko učinkovito uporabljali več jeder hkrati.

Na ta način so se programerji lotili dela in začeli sestavljati nove programe z večžično podporo, tako da trenutno program lahko učinkovito uporablja vsa jedra, ki so na voljo v računalniku. Tako pomnožimo niti izvedbe na potrebno količino. Kajti če bi se poleg jeder pojavil tudi pojem izvedbe niti.

V večjedrnem procesorju je bistveno, da vzporedimo procese, ki jih program izvaja, kar pomeni, da vsako jedro lahko opravi nalogo vzporedno z drugo in zaporedoma eno za drugo. Ta metoda ustvarjanja različnih nalog hkrati iz programa se v angleščini imenuje procesne niti, delovne niti, niti ali preprosto Niti. Operacijski sistem in programi morajo biti sposobni ustvarjati vzporedne procesne niti, da izkoristijo vso moč procesorja. Zasnova CAD-jev, urejanje video posnetkov ali programov je zelo dobra, medtem ko imajo igre še kako pot.

Kakšne so niti procesorja? Razlike z jedri

HyperThreading in SMT

Kot rezultat zgoraj navedenega se pojavijo tehnologije proizvajalcev procesorjev. Najbolj znan med njimi je HyperThreading, ki ga je Intel začel uporabljati v svojih procesorjih, pozneje pa bi AMD to storil po njihovem s tehnologijo CMT, nato pa še z evolucijo do SMT (Simulta Multi-Threading).

Ta tehnologija je sestavljena iz obstoja dveh jeder v enem, vendar ne bosta resnična jedra, ampak logično, nekaj , kar v programiranju imenujemo obdelava niti ali niti. O tem smo že govorili. Ideja je še enkrat razdeliti delovno obremenitev med jedri, segmentiranje vseh nalog, ki jih je treba opraviti v niti, tako da se izvajajo, ko je jedro prosto.

Obstajajo procesorji, ki imajo na primer samo dve jedri, vendar imajo 4 tehnologije zaradi teh tehnologij. Intel ga uporablja predvsem v svojih zelo zmogljivih procesorjih Intel Core in prenosnih procesorjih, AMD pa ga je implementiral v celotni paleti procesorjev Ryzen.

Kaj je HyperThreading?

Kako vem, koliko jeder ima moj procesor

Že vemo, kaj so jedra in kaj so niti ter njihov pomen za večjedrni procesor. Zadnje, kar nam preostane, je, da vemo, kako vedeti, koliko jeder ima naš procesor.

Vedeti morate, da Windows včasih ne razlikuje med jedri in niti, saj se bodo pojavila z imenom jeder ali procesorjev, na primer v orodju "msiconfig". Če odpremo upravitelja opravil in pojdemo na razdelek o zmogljivosti, lahko vidimo seznam, kjer se prikaže število jeder in logični procesorji CPU-ja. Toda grafika, ki se nam bo prikazala, bo neposredno iz logičnih jeder, tako kot tiste, ki se pojavijo v Monitorju uspešnosti, če ga odpremo.

Kako vem, koliko jeder ima moj procesor

Zaključek in zanimive povezave

Prihajamo do konca in upamo, da smo dobro razložili, kaj je večjedrni procesor, in najpomembnejše koncepte, povezane s temo. Trenutno obstajajo prave pošasti z do 32 jedri in 64 niti. Da pa je procesor učinkovit, ni pomembno le število jeder in njihova frekvenca, ampak tudi kako je zgrajen, učinkovitost njegovih vodov podatkov in komunikacija ter način dela svojih jeder, in tu Intel sledi korak pred AMD. Kmalu bomo videli nove Ryzen 3000, ki obljubljajo, da bodo presegli Intelove najmočnejše namizne procesorje, zato spremljajte naše preglede.

Če imate kakršna koli vprašanja ali točke glede teme ali želite kaj pojasniti, vas vabimo, da uporabite spodnje polje za komentar.