İşlemcilerde çekirdekler nasıl oluşturulur? Tek çekirdekli veya çift çekirdekli

Yeni bir dizüstü bilgisayar alırken veya bilgisayar toplarken işlemci en önemli karardır. Ancak özellikle çekirdeklerle ilgili çok fazla jargon var. Hangi işlemciyi seçmelisiniz: çift çekirdekli, dört çekirdekli, altı çekirdekli veya sekiz çekirdekli. Bunun gerçekte ne anlama geldiğini anlamak için makaleyi okuyun.

Mümkün olduğunca basit çift çekirdekli veya dört çekirdekli

Basit tutalım. İşte bilmeniz gereken her şey:

Yalnızca bir işlemci yongası vardır. Bu çip bir, iki, dört, altı veya sekiz çekirdeğe sahip olabilir.
Şu anda 18 çekirdekli işlemci, tüketici bilgisayarlarında alabileceğiniz en iyi işlemcidir.
Her "çekirdek", çipin işlemi yapan kısmıdır. Temel olarak her çekirdek bir merkezi işlem birimidir (CPU).

Hız

Artık basit mantık, daha fazla çekirdeğin işlemcinizi genel olarak daha hızlı hale getireceğini söylüyor. Ancak durum her zaman böyle değildir. Biraz daha karmaşık.

Daha fazla çekirdek, yalnızca bir programın görevlerini çekirdekler arasında bölüştürebilmesi durumunda daha fazla hız sağlar. Programların tümü görevleri çekirdekler arasında bölmek için tasarlanmamıştır. Bu konuda daha sonra daha fazla bilgi vereceğiz.

Her çekirdeğin saat hızı, mimari gibi, hız açısından da belirleyici bir faktördür. Daha yüksek saat hızına sahip daha yeni bir çift çekirdekli işlemci, genellikle daha düşük saat hızına sahip eski bir dört çekirdekli işlemciden daha iyi performans gösterir.

Güç tüketimi

Daha fazla çekirdek aynı zamanda daha yüksek CPU güç tüketimine de neden olur. İşlemci açıldığında yalnızca ilgili çekirdeklere değil tüm çekirdeklere güç sağlar.

Yonga üreticileri güç tüketimini azaltmaya ve işlemcileri enerji açısından daha verimli hale getirmeye çalışıyor. Ancak genel kural, dört çekirdekli bir işlemcinin dizüstü bilgisayarınızdan çift çekirdekli bir işlemciye göre daha fazla güç tüketeceğidir (ve dolayısıyla pili daha hızlı tüketir).

Isı salınımı

Her çekirdek, işlemcinin ürettiği ısıyı etkiler. Yine genel bir kural olarak daha fazla çekirdek daha yüksek sıcaklıklara yol açar.

Bu ekstra ısı nedeniyle üreticilerin daha iyi radyatörler veya diğer soğutma çözümleri eklemesi gerekiyor.

Fiyat

Daha fazla çekirdek her zaman daha yüksek bir fiyat anlamına gelmez. Daha önce de söylediğimiz gibi saat hızı, mimari versiyonlar ve diğer hususlar devreye giriyor.

Ancak diğer tüm faktörler eşitse, daha fazla çekirdek daha yüksek bir fiyat getirecektir.

Yazılım hakkında her şey

İşte işlemci üreticilerinin bilmenizi istemediği küçük bir sır. Önemli olan kaç çekirdek kullandığınız değil, bunların üzerinde hangi yazılımı çalıştırdığınızdır.

Programların birden fazla işlemciden yararlanacak şekilde özel olarak tasarlanması gerekir. Bu tür "çok iş parçacıklı yazılım" düşündüğünüz kadar yaygın değildir.

Çok iş parçacıklı bir program olsa bile ne için kullanıldığı da önemlidir. Örneğin, Google Chrome web tarayıcısı, Adobe Premier Pro video düzenleme yazılımının yanı sıra birden fazla işlemi de destekler.

Adobe Premier Pro, düzenlemenizin farklı yönleri üzerinde çalışabilmeniz için farklı motorlar sunar. Video düzenlemede yer alan birçok katman göz önüne alındığında, her çekirdek farklı bir görev üzerinde çalışabileceği için bu mantıklıdır.

Benzer şekilde, Google Chrome da farklı sekmelerde çalışacak farklı çekirdekler sunar. Ama sorun da burada yatıyor. Bir web sayfasını bir sekmede açtığınızda, bundan sonra genellikle statik olur. Daha fazla işleme gerek yoktur; işin geri kalanı sayfayı RAM'de saklamaktır. Bu, çekirdeğin arka planı düzenlemek için kullanılabilmesine rağmen bunun gerekli olmadığı anlamına gelir.

Bu Google Chrome örneği, çok iş parçacıklı yazılımların bile size ne kadar gerçek bir performans artışı sağlayamayacağının bir örneğini sunmaktadır.

İki çekirdek hızı iki katına çıkarmaz

Diyelim ki doğru yazılıma sahipsiniz ve diğer tüm donanımlarınız aynı. Dört çekirdekli bir işlemci, çift çekirdekli bir işlemciden iki kat daha hızlı mı olacak? HAYIR.

Çekirdeklerin arttırılması yazılım ölçeklendirme sorununu çözmez. Çekirdeklere göre ölçeklendirme, herhangi bir yazılımın doğru görevleri doğru çekirdeklere atama konusundaki teorik yeteneğidir, böylece her çekirdek kendi optimum hızında işlem yapar. Gerçekte olan bu değil.

Gerçekte, görevler sırayla (çok iş parçacıklı programların çoğunun yaptığı gibi) veya rastgele bölünür. Örneğin, bir aktiviteyi tamamlamak için üç görevi tamamlamanız gerektiğini ve bu tür beş aktiviteniz olduğunu varsayalım. Yazılım, çekirdek 1'e sorun 1'i çözmesini söylerken çekirdek 2 ikinciyi, çekirdek 3 üçüncüyü çözer; Bu arada çekirdek 4 boşta.

Üçüncü görev en zor ve en uzun görevse, yazılımın üçüncü görevi çekirdek 3 ve 4'e bölmesi mantıklı olacaktır. Ancak yaptığı bu değil. Bunun yerine, 1. ve 2. çekirdekler görevi daha hızlı tamamlayacak olsa da, eylemin 3. çekirdeğin tamamlanmasını beklemesi ve ardından 1, 2 ve 3. çekirdeklerin sonuçlarını birlikte hesaplaması gerekecek.

Bütün bunlar, yazılımın, günümüzde olduğu gibi, birden fazla çekirdeğin avantajlarından tam olarak yararlanacak şekilde optimize edilmediğini söylemenin dolambaçlı bir yoludur. Ve çekirdeklerin iki katına çıkması hızın iki katına çıkması anlamına gelmiyor.

Daha fazla çekirdek gerçekten nerede yardımcı olacak?

Artık çekirdeklerin ne işe yaradığını ve performans sınırlamalarını bildiğinize göre kendinize şu soruyu sormalısınız: "Daha fazla çekirdeğe ihtiyacım var mı?" Bu onlarla ne yapmayı planladığınıza bağlı.

Sık sık bilgisayar oyunları oynuyorsanız, PC'nizde daha fazla çekirdek şüphesiz işinize yarayacaktır. Büyük stüdyoların yeni popüler oyunlarının büyük çoğunluğu çok iş parçacıklı mimariyi desteklemektedir. Video oyunları hala büyük ölçüde ne tür bir grafik kartına sahip olduğunuza bağlıdır, ancak çok çekirdekli bir işlemci de yardımcı olur.

Video veya ses programlarıyla çalışan herhangi bir profesyonel, daha fazla çekirdekten yararlanacaktır. En popüler ses ve video düzenleme araçları çok iş parçacıklı işlemeyi kullanır.

Photoshop ve tasarım

Bir tasarımcıysanız, daha yüksek saat hızları ve daha fazla CPU önbelleği, hızı daha fazla çekirdekten daha iyi artıracaktır. En popüler tasarım yazılımı Adobe Photoshop bile tek iş parçacıklı veya hafif iş parçacıklı işlemleri büyük ölçüde destekler. Çok sayıda çekirdek bunun için önemli bir teşvik olmayacaktır.

Daha hızlı web taraması

Daha önce de söylediğimiz gibi, daha fazla çekirdeğe sahip olmak, daha hızlı web taraması anlamına gelmez. Tüm modern tarayıcılar çok işlemli mimariyi desteklerken, çekirdekler yalnızca arka plan sekmeleriniz çok fazla işlem gücü gerektiren sitelerse yardımcı olacaktır.

Ofis görevleri

Tüm temel Office uygulamaları tek iş parçacıklıdır, dolayısıyla dört çekirdekli işlemci hız kazandırmaz.

Daha fazla çekirdeğe mi ihtiyacınız var?

Genel olarak dört çekirdekli bir işlemci, genel bilgi işlem için çift çekirdekli bir işlemciden daha hızlı performans gösterir. Açtığınız her program kendi çekirdeğinde çalışacaktır, dolayısıyla görevler ayrılırsa hızlar daha iyi olacaktır. Aynı anda birçok program kullanıyorsanız, sıklıkla bunlar arasında geçiş yapıyorsanız ve bunlara kendi görevlerini atadıysanız, çok sayıda çekirdeğe sahip bir işlemci seçin.

Sadece şunu bil: Genel sistem performansı çok fazla faktörün olduğu bir alandır. Yalnızca tek bir bileşeni, hatta işlemciyi değiştirerek sihirli bir performans artışı beklemeyin.

Cep telefonundaki işlemci. Özellikleri ve anlamları

Akıllı telefon sektörü her geçen gün gelişiyor ve bunun sonucunda kullanıcılar daha yeni, daha modern ve daha güçlü cihazlara kavuşuyor. Tüm akıllı telefon üreticileri, yaratımlarını özel ve yeri doldurulamaz kılmak için çabalıyor. Bu nedenle günümüzde akıllı telefonlar için işlemcilerin geliştirilmesine ve üretilmesine büyük önem verilmektedir.

Elbette pek çok "akıllı telefon" hayranı, işlemci nedir ve ana işlevleri nelerdir sorusunu defalarca sormuştur. Ve ayrıca elbette alıcılar, çipin adındaki tüm bu rakam ve harflerin ne anlama geldiğiyle ilgileniyor.
Konsepte biraz aşina olmanızı öneririz. "akıllı telefon işlemcisi".

Akıllı telefondaki işlemci- bu en karmaşık kısımdır ve cihazın gerçekleştirdiği tüm hesaplamalardan sorumludur. Aslında mobil cihazlarda işlemciler kullanılmadığı için akıllı telefonun işlemci kullandığını söylemek yanlıştır. İşlemci, diğer bileşenlerle birlikte bir SoC (çip üzerinde sistem - çip üzerinde sistem) oluşturur; bu, bir çip üzerinde işlemci, grafik hızlandırıcı ve diğer bileşenlere sahip tam teşekküllü bir bilgisayarın bulunduğu anlamına gelir.

İşlemciden bahsediyorsak, önce böyle bir kavramı anlamamız gerekiyor. "işlemci mimarisi". Modern akıllı telefonlar, aynı adı taşıyan ARM Limited şirketi tarafından geliştirilen ARM mimarisini temel alan işlemciler kullanıyor. Mimarinin, bütün bir işlemci ailesinin doğasında bulunan belirli bir dizi özellik ve nitelik olduğunu söyleyebiliriz. Qualcomm, Nvidia, Samsung, MediaTek, Apple ve diğer işlemci şirketleri ARM'den teknoloji lisansı alıp, bitmiş çipleri akıllı telefon üreticilerine satıyor veya kendi cihazlarında kullanıyor. Çip üreticileri bireysel çekirdekleri, komut setlerini ve ilgili teknolojileri ARM'den lisanslar. ARM Limited işlemci üretmez, yalnızca kendi teknolojilerinin lisanslarını diğer üreticilere satar.

Şimdi işlemciden bahsederken akıllı telefonlar ve telefonlarla ilgili incelemelerde ve yazılarda her zaman karşımıza çıkan çekirdek ve saat hızı gibi kavramlara bakalım.

Çekirdek

Çekirdek nedir sorusuyla başlayalım. Çekirdek işlemcinin performansını, güç tüketimini ve saat hızını belirleyen çipin bir öğesidir. Çift çekirdekli veya dört çekirdekli işlemci kavramıyla sıklıkla karşılaşıyoruz. Bunun ne anlama geldiğini bulalım.

Çift çekirdekli veya dört çekirdekli işlemci - fark nedir?

Çoğu zaman alıcılar, çift çekirdekli bir işlemcinin tek çekirdekli bir işlemciden iki kat daha güçlü olduğunu ve buna göre dört çekirdekli bir işlemcinin dört kat daha güçlü olduğunu düşünüyor. Şimdi size gerçeği söyleyeceğiz. Tek çekirdekten ikiye veya iki çekirdekten dörde geçmenin performansı artırması oldukça mantıklı görünebilir ancak aslında bu gücün iki veya dört kat artması nadirdir. Çekirdek sayısını artırmak, çalışan işlemlerin yeniden dağıtılması nedeniyle cihazın çalışmasını hızlandırmanıza olanak tanır. Ancak çoğu modern uygulama tek iş parçacıklıdır ve bu nedenle aynı anda yalnızca bir veya iki çekirdek kullanabilir. Doğal olarak şu soru ortaya çıkıyor: O zaman dört çekirdekli işlemci nedir? Çoklu çekirdek esas olarak gelişmiş oyunlar ve medya düzenleme uygulamaları tarafından kullanılır. Bu, oyun oynamak (3D oyunlar) veya Full HD video çekmek için bir akıllı telefona ihtiyacınız varsa, dört çekirdekli işlemciye sahip bir cihaz satın almanız gerektiği anlamına gelir. Programın kendisi çoklu çekirdeği desteklemiyorsa ve büyük kaynaklar gerektirmiyorsa, pil gücünden tasarruf etmek için kullanılmayan çekirdekler otomatik olarak devre dışı bırakılır. Çoğu zaman, beşinci yardımcı çekirdek, örneğin cihazı uyku modunda çalıştırmak veya postayı kontrol etmek gibi en iddiasız görevler için kullanılır.

İletişim kurmak, internette gezinmek, e-postaları kontrol etmek veya en son haberleri takip etmek için sıradan bir akıllı telefona ihtiyacınız varsa, çift çekirdekli bir işlemci sizin için oldukça uygundur. Peki neden daha fazla ödeyesiniz? Sonuçta çekirdek sayısı cihazın fiyatını doğrudan etkiliyor.

Saat frekansı

Bilmemiz gereken bir sonraki kavram saat frekansıdır. Saat frekansı, işlemcinin birim zaman başına (bir saniye) kaç saat döngüsü çalışabildiğini gösteren işlemcinin bir özelliğidir. Örneğin, cihaz özellikleri gösteriyorsa frekans 1,7 GHz - bu, işlemcisinin 1 saniyede 1.700.000.000 (1 milyar 700 milyon) döngü gerçekleştireceği anlamına gelir.

İşleme ve çip türüne bağlı olarak çipin bir görevi gerçekleştirmesi için gereken saat döngüsü sayısı değişebilir. Saat frekansı ne kadar yüksek olursa çalışma hızı da o kadar hızlı olur. Bu fark özellikle farklı frekanslarda çalışan aynı çekirdekler karşılaştırıldığında fark edilir.

Bazen üretici, güç tüketimini azaltmak için saat hızını sınırlar çünkü işlemcinin hızı ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla güç tüketir.

Ve yine çok çekirdeğe dönüyoruz. Saat hızını (MHz, GHz) artırmak, akıllı telefon kullanıcıları için son derece istenmeyen ve hatta zararlı olan ısı üretimini artırabilir. Bu nedenle çok çekirdekli teknoloji, bir akıllı telefonun performansını cebinizde fazla ısınmadan artırmanın yollarından biri olarak da kullanılıyor.

Uygulamaların birden fazla çekirdek üzerinde aynı anda çalışmasına izin verildiğinde performans artar ancak bir şart vardır: Uygulamaların en yeni nesil olması gerekir. Bu özellik aynı zamanda pil gücünden de tasarruf sağlar.

CPU önbelleği

Akıllı telefon satıcılarının sıklıkla sessiz kaldığı işlemcinin bir diğer önemli özelliği de CPU önbelleği.

Önbellek- Verilerin geçici olarak depolanması için tasarlanmış ve işlemci frekansında çalışan bellektir. Önbellek, işlemcinin yavaş RAM'e erişim süresini azaltmak için kullanılır. RAM verilerinin bir kısmının kopyalarını saklar. İşlemcinin ihtiyaç duyduğu verilerin çoğunun önbellekte kalması nedeniyle erişim süresi kısalır ve RAM'e erişim sayısı azalır. Önbellek boyutu ne kadar büyük olursa, programın ihtiyaç duyduğu verinin bir kısmı da o kadar büyük olabilir. RAM'e erişim ne kadar az sıklıkla gerçekleşirse sistemin genel performansı o kadar yüksek olur.

Önbellek, özellikle işlemci hızı ile RAM hızı arasındaki boşluğun oldukça büyük olduğu modern sistemlerde geçerlidir. Tabii şu soru ortaya çıkıyor; neden bu özellikten bahsetmek istemiyorlar? Her şey çok basit. Bir örnek verelim. Kesinlikle aynı sayıda çekirdeğe ve saat hızına sahip iki iyi bilinen işlemcinin (koşullu olarak A ve B) olduğunu varsayalım, ancak bazı nedenlerden dolayı A, B'den çok daha hızlı çalışır. Açıklaması çok basit: A işlemcisinin daha büyük bir önbelleği var ve bu nedenle işlemcinin kendisi daha hızlı çalışır.

Önbellek hacmindeki fark özellikle Çin ve markalı telefonlar arasında belirgindir. Görünüşe göre özellik sayılarına göre her şey aynı görünüyor, ancak cihazların fiyatı farklı. İşte bu noktada alıcılar “fark yoksa neden daha fazla ödeyesiniz ki?” düşüncesiyle tasarruf yapmaya karar veriyorlar. Ancak gördüğümüz gibi, bir fark var ve çok önemli, ancak satıcılar genellikle bu konuda sessiz kalıyor ve Çin telefonlarını şişirilmiş fiyatlarla satıyor.

İşlemci pazarındaki ek performans yarışını yalnızca mevcut üretim teknolojilerine dayanarak saat hızı ile işlemci çekirdeği sayısı arasında makul bir denge sağlayabilen üreticiler kazanabilir. 90 ve 65 nm teknik süreçlere geçiş sayesinde çok sayıda çekirdeğe sahip işlemciler oluşturmak mümkün hale geldi. Bu büyük ölçüde ısı dağılımını ve çekirdek boyutlarını ayarlamaya yönelik yeni yeteneklerden kaynaklanıyordu; bu nedenle bugün giderek artan sayıda dört çekirdekli işlemcilerin ortaya çıktığını görüyoruz. Peki ya yazılım? Bir çekirdekten iki veya dört çekirdeğe ne kadar iyi ölçekleniyor?

İdeal bir dünyada, çoklu iş parçacığı için optimize edilmiş programlar, işletim sisteminin, ister tek işlemcili ister birden fazla işlemcili, tek çekirdekli veya çoklu olsun, mevcut işlem çekirdekleri arasında birden fazla iş parçacığını dağıtmasına olanak tanır. Yeni çekirdeklerin eklenmesi, saat hızındaki herhangi bir artıştan daha fazla performans artışı sağlar. Bu aslında mantıklıdır: Daha fazla sayıda çalışan, daha az ve daha hızlı çalışanlardan neredeyse her zaman bir görevi daha hızlı tamamlar.

Peki işlemcileri dört veya daha fazla çekirdekle donatmak mantıklı mı? Dört veya daha fazla çekirdeği yüklemek için yeterli iş var mı? HyperTransport (AMD) veya Front Side Bus (Intel) gibi fiziksel arayüzlerin darboğaz haline gelmemesi için çekirdekler arasında iş dağıtımının çok zor olduğunu unutmayın. Üçüncü bir seçenek daha var: Yükü çekirdekler arasında dağıtan mekanizma yani işletim sistemi yöneticisi de darboğaz haline gelebilir.

AMD'nin tek çekirdeğe geçişi neredeyse kusursuzdu, çünkü şirket Intel Pentium 4 işlemcilerde olduğu gibi termal zarfı aşırı seviyelere çıkarmamıştı. Bu nedenle Athlon 64 X2 işlemciler pahalı ama oldukça makuldü ve Pentium D 800 hattı sıcak çalışmasıyla meşhurdu. Ancak Intel'in 65nm işlemcileri ve özellikle Core 2 serisi bu tabloyu değiştirdi. Intel, AMD'nin aksine iki Core 2 Duo işlemciyi tek bir pakette birleştirmeyi başardı ve sonuçta modern Core 2 Quad ortaya çıktı. AMD, bu yılın sonuna kadar kendi dört çekirdekli Phenom X4 işlemcilerini piyasaya sürmeyi vaat ediyor.

Yazımızda dört çekirdekli, iki çekirdekli ve tek çekirdekli Core 2 Duo konfigürasyonuna bakacağız. Performansın ne kadar iyi ölçeklendiğini görelim. Bugün dört çekirdeğe geçmeye değer mi?

Bir çekirdek

"Tek çekirdek" terimi, bir bilgi işlem çekirdeğine sahip bir işlemciyi ifade eder. Bu, 8086 mimarisinin başlangıcından Athlon 64 ve Intel Pentium 4'e kadar hemen hemen tüm işlemcileri içerir. Üretim süreci, tek bir çip üzerinde iki bilgi işlem çekirdeği oluşturacak kadar ince hale gelene kadar, daha küçük bir işlem teknolojisine geçiş, maliyetleri azaltmak için kullanıldı. çalışma voltajını artırın, saat hızlarını artırın veya işlevsel bloklar ve önbellek ekleyin.

Tek çekirdekli bir işlemciyi yüksek saat hızlarında çalıştırmak, tek bir uygulama için daha iyi performans sağlayabilir, ancak böyle bir işlemci aynı anda yalnızca bir programı (iş parçacığını) çalıştırabilir. Intel, işletim sistemi için birden fazla çekirdeğin varlığını taklit eden Hyper-Threading ilkesini uyguladı. HT teknolojisi, Pentium 4 ve Pentium D işlemcilerin uzun iş hatlarını daha iyi yüklemeyi mümkün kıldı.Tabii ki performans artışı küçüktü ama sistemin yanıt verme hızı kesinlikle daha iyiydi. Çoklu görev ortamında bu daha da önemli olabilir, çünkü bilgisayarınız belirli bir görev üzerinde çalışırken siz de bazı işler yapabilirsiniz.

Çift çekirdekli işlemciler bugünlerde çok ucuz olduğundan, her kuruştan tasarruf etmek istemediğiniz sürece tek çekirdekli işlemcilere yönelmenizi önermiyoruz.

Core 2 Extreme X6800 işlemci, piyasaya sürüldüğü sırada 2,93 GHz hızında çalışan Intel Core 2 serisinin en hızlısıydı. Günümüzde çift çekirdekli işlemciler, daha yüksek FSB1333 veri yolu frekansına rağmen 3,0 GHz'e ulaştı.

İki işlemci çekirdeğine yükseltme, işlem gücünün iki katı anlamına gelir, ancak bu yalnızca çoklu iş parçacığı için optimize edilmiş uygulamalarda geçerlidir. Tipik olarak bu tür uygulamalar, yüksek işlem gücü gerektiren profesyonel programları içerir. Ancak bilgisayarınızı yalnızca e-posta, web'de gezinme ve ofis belgeleriyle çalışmak için kullanıyor olsanız bile, çift çekirdekli işlemci yine de mantıklıdır. Bir yandan, çift çekirdekli işlemcilerin modern modelleri, tek çekirdekli modellere göre çok daha fazla enerji tüketmiyor. Öte yandan, ikinci bilgi işlem çekirdeği yalnızca performansı artırmakla kalmıyor, aynı zamanda sistemin yanıt verme hızını da artırıyor.

Hiç WinRAR veya WinZIP'in dosyaları sıkıştırmayı bitirmesini beklediniz mi? Tek çekirdekli bir makinede pencereler arasında hızlı bir şekilde geçiş yapmanız pek mümkün değildir. DVD oynatma bile tek bir çekirdeği karmaşık bir görev kadar zorlayabilir. Çift çekirdekli işlemci, birden fazla uygulamayı aynı anda çalıştırmayı kolaylaştırır.

AMD çift çekirdekli işlemciler, önbelleğe sahip iki tam çekirdek, entegre bir bellek denetleyicisi ve belleğe ve HyperTransport arayüzüne paylaşımlı erişim sağlayan bir çapraz bağlantı içerir. Intel, fiziksel işlemciye iki Pentium 4 çekirdeği yerleştirerek ilk Pentium D'ye benzer bir yol izledi. Bellek denetleyicisi yonga setinin bir parçası olduğundan, sistem veriyolunun hem çekirdekler arasındaki iletişim hem de belleğe erişim için kullanılması gerekir; performansa belirli sınırlamalar getirir. Core 2 Duo işlemci, saat başına daha iyi performans ve watt başına daha iyi performans sağlayan daha gelişmiş çekirdeklere sahiptir. İki çekirdek, sistem veriyolunu kullanmadan veri alışverişine olanak tanıyan ortak bir L2 önbelleğini paylaşıyor.

Core 2 Quad Q6700 işlemci, içerisinde iki adet Core 2 Duo çekirdeği kullanarak 2,66 GHz hızında çalışıyor.

Bugün çift çekirdekli işlemcilere geçmek için birçok neden varsa, o zaman dört çekirdek henüz o kadar ikna edici görünmüyor. Bunun bir nedeni, birden çok iş parçacığı için programların sınırlı optimizasyonudur, ancak aynı zamanda belirli mimari sorunlar da vardır. Her ne kadar AMD bugün Intel'i iki çift çekirdekli çekirdeği tek bir işlemcide paketlediği için eleştirse de, bunun "gerçek" bir dört çekirdekli CPU olmadığını düşünüyor, Intel'in yaklaşımı iyi çalışıyor çünkü işlemciler aslında dört çekirdekli performans sunuyor. Üretim açısından bakıldığında, yüksek kalıp verimi elde etmek ve daha sonra yeni bir süreçte yeni, daha güçlü bir ürün oluşturmak üzere birleştirilebilen küçük çekirdekli daha fazla ürün üretmek daha kolaydır. Performansa gelince, darboğazlar var; iki kristal birbiriyle sistem veriyolu aracılığıyla iletişim kuruyor, bu nedenle birkaç kristale dağıtılmış birden fazla çekirdeği yönetmek çok zor. Her ne kadar birden fazla kalıba sahip olmak daha iyi güç tasarrufu sağlıyor ve bireysel çekirdeklerin frekanslarını uygulamanın ihtiyaçlarına uyacak şekilde ayarlıyor.

Gerçek dört çekirdekli işlemciler, önbellekle birlikte tek bir yonga üzerinde bulunan dört çekirdek kullanır. Burada önemli olan ortak bir birleşik önbelleğin varlığıdır. AMD bu yaklaşımı her çekirdeğe 512 KB L2 önbellek yerleştirip tüm çekirdeklere L3 önbellek ekleyerek uygulayacak. AMD'nin avantajı, tek iş parçacıklı uygulamalarda daha iyi performans elde etmek için belirli çekirdekleri kapatıp diğerlerini hızlandırmanın mümkün olmasıdır. Intel de aynı yolu izleyecek ancak 2008'de Nehalem mimarisini tanıtmadan önce değil.

CPU-Z gibi sistem bilgisi görüntüleme yardımcı programları, işlemci düzenini değil, çekirdek sayısını ve önbellek boyutlarını bulmanızı sağlar. Core 2 Quad'ın (veya ekran görüntüsünde gösterilen dört çekirdekli Extreme Edition'ın) iki çekirdekten oluştuğunu bilmeyeceksiniz.

Von Neumann mimarisini geliştirmenin aşamalarından biri iş parçacığı paralelleştirmesidir ( İplik Seviye Paralellik, TLP). Ayırt etmek eşzamanlı çoklu iş parçacığı (Eş zamanlı Çoklu iş parçacığı, SMT) Ve kalıp düzeyinde çoklu iş parçacığı (Yonga- seviye Çoklu iş parçacığı, CMT). İki yaklaşım temel olarak akışın ne olduğuna dair anlayışlarında farklılık gösterir. Tipik bir temsilci SMT sözde teknoloji HTT (Aşırı- Diş açma Teknoloji).

P mimarlığın ilk temsilcileri CMP sunucularda kullanılması amaçlanan çelik işlemciler. Bu basit bir tandemdi; bu tür cihazlarda, esasen bağımsız iki çekirdek bir alt tabaka üzerine yerleştirildi (Şekil 8). Bu şemanın gelişimi ilk olarak paylaşılan önbelleğe sahip bir yapı haline geldi (Şekil 1). 9 ve ardından her çekirdekte çoklu iş parçacıklı bir yapı.

Çok çekirdekli işlemcilerin avantajları aşağıdaki gibidir.

Tasarım ve üretimin basitliği (doğal olarak göreceli). Tek bir verimli çekirdek geliştirildiğinde, çip üzerinde kopyalanarak mimari gerekli sistem bileşenleriyle tamamlanabilir.

Enerji tüketimi gözle görülür biçimde azalır. Örneğin, bir çipin üzerine iki çekirdek yerleştirirseniz ve onları, tek çekirdekli "kardeşinin" performansına eşit performans sağlayan bir saat frekansında çalışmaya zorlarsanız ve ardından her ikisinin güç tüketimini karşılaştırırsanız, bu gücü bulacaksınız. frekansların karesiyle neredeyse orantılı olarak arttığı için tüketim birkaç kez azalır.

Genel olarak Şekil 8 ve 9'a yakından bakarsanız, örneğin 2 işlemcili bir sistem ile 2 çekirdekli işlemciye sahip bir bilgisayar arasında temel bir fark olmadığını görebilirsiniz. Sorunlar aynı. Ve ilklerden biri ilgili işletim sistemidir.

İşlemcilerin çalışmalarını organize etmenin yolları

Bilgisayar mimarisinin geliştirilmesinin ana teşviki üretkenliğin arttırılmasıdır. Bilgisayar verimliliğini artırmanın yollarından biri uzmanlaşmadır (hem bireysel bilgisayar öğeleri hem de özel bilgi işlem sistemlerinin oluşturulması).

İşlemcilerin uzmanlaşması 60'lı yıllarda büyük bilgisayarların merkezi işlemcisinin rutin bilgi giriş/çıkış işlemlerini yapmaktan kurtarılmasıyla başladı. Bu işlev, çevresel aygıtlarla iletişim kuran G/Ç işlemcisine aktarılmıştır.

Performansı artırmanın bir başka yolu da von Neumann'ın sıralı mimarisinden uzaklaşıp paralelliğe odaklanmaktır. M. Flynn, hesaplama paralelliğine yol açan yalnızca iki nedenin olduğuna dikkat çekti: sistemde aynı anda mevcut olan komut akışlarının bağımsızlığı ve bir komut akışında işlenen verilerin ilgisizliği. Hesaplama sürecinin paralelliğinin ilk nedeni oldukça iyi biliniyorsa (basit çoklu işlemdir), o zaman veri paralelliği üzerinde daha ayrıntılı olarak duracağız, çünkü çoğu durumda programcılardan gizlenmiştir ve sınırlı bir veri tabanı tarafından kullanılır. profesyoneller.

Veri paralelliğinin en basit örneği iki komut dizisidir: A=B+C; D=E*F;

Von Neumann ilkesini sıkı bir şekilde takip edersek, ikinci işlem ancak ilk işlemin tamamlanmasından sonra yürütülmek üzere başlatılabilir. Bununla birlikte, bu talimatların yürütülme sırasının önemli olmadığı açıktır; birinci talimatın A, B ve C işlenenleri, ikinci talimatın D, E ve F işlenenleriyle hiçbir şekilde ilişkili değildir. Başka bir deyişle, her iki işlem de tam olarak paraleldir çünkü bu talimatların işlenenleri birbiriyle ilişkili değildir. Açık bir sonuca varacak şekilde ilgisiz veriler içeren üç veya daha fazla komut dizisine birçok örnek verebilirsiniz: hemen hemen her program paralel veriler üzerinde işlem grupları içerir.

D Başka bir tür veri paralelliği, kural olarak, veri dizilerini işlemek için döngüsel programlarda ortaya çıkar. Örneğin, iki dizinin öğelerini eklerken, bir komut büyük bir veri dizisini (çoklu akış) işleyebilir. Bu tür komutlara vektör, bu modu uygulayan işlemciye ise vektör adı verilir. Şöyle bir tanım verilebilir: “Vektör işlemci, veri dizileri (vektörler) üzerinde işlemlerin paralel yürütülmesini sağlayan işlemcidir. Bir grup paralel işleme elemanı üzerine kurulu özel bir mimariyle karakterize ediliyor ve görüntüleri, matrisleri ve veri dizilerini işlemek için tasarlandı.”

Yazılım paralelliğinin anlam bakımından oldukça benzer olan çeşitli sınıflandırmaları vardır; bunların arasında en çok tanınanı altı seviyeye ayrılan sınıflandırmadır (Şekil 10). Paralelliğin ilk üç düzeyi büyük yazılım nesneleri (bağımsız işler, programlar ve program prosedürleri) tarafından işgal edilir. İlişkisiz ifadeler, döngüler ve işlemler paralelliğin alt düzeylerini oluşturur. Bu sıralamayı M. Flynn'in "paralel komut akışları" ve "paralel veri akışları" kategorileriyle birleştirirsek, üst düzey paralelliğin esas olarak birçok bağımsız komut akışı aracılığıyla elde edildiğini, alt düzey paralelliğin ise varlığını esas olarak ilgisiz komut akışlarına borçlu olduğunu görürüz. veri akışları.

Konveyör işleme ve konveyör yapıları

HAKKINDA Bilgisayar performansını artırmanın etkili yollarından biri boru hattılaştırmadır. İncirde. on bir A) tek bir evrensel blokta işlemeyi gösterir ve Şekil 11 B) Ve V)- konveyörde. Boru hattı işleme fikri, evrensel bir fonksiyon bloğu (FB) tarafından uygulanan bir fonksiyonu birkaç özel blok arasında bölmektir. Konveyörün tüm fonksiyonel blokları aynı hızda (en azından ortalama olarak) çalışmalıdır. Uygulamada, ikincisi nadiren başarılabilir ve sonuç olarak, girdi verilerinin alınma süresi, her işlevsel bloktaki maksimum işlem süresi tarafından belirlendiğinden, boru hattının performansı düşer. FB'lerin çalışma süresindeki dalgalanmaları telafi etmek için aralarına tampon kayıtları dahil edilir. Daha evrensel bir teknik, FIFO tipi tampon depolama aygıtlarının dahil edilmesidir (Şekil 11). V). Rakamlar arasında dikkat edilmesi gereken bir fark daha var. B) Ve V). Yapıda V) SI senkronizasyon hattı yok. Bu, böyle bir yapıda olamayacağı anlamına gelmez, sadece iki tür boru hattı vardır: senkron ortak bir senkronizasyon hattıyla ve asenkron, biri olmadan. İlk olanlara da denir komut yönetimi ile, ve ikinci - veri yönetimi ile. Asenkron boru hatlarına bir örnek sistolik dizilerdir.

İLE Boru hattı her zaman doğrusal bir blok zinciri değildir. Bazen fonksiyonel blokların sıralı olarak değil, işlem mantığına uygun olarak daha karmaşık bir şemaya göre birbirine bağlanması, zincirdeki bazı blokların atlanabilmesi, bazılarının ise döngüsel yapılar oluşturabilmesi avantajlı olabiliyor. İki X ve Y fonksiyonunu hesaplayabilen doğrusal olmayan bir boru hattının yapısı ve X ve Y fonksiyonlarının belirli fonksiyonel bloklar gerektirdiği bir diyagram, Şekil 1'de gösterilmektedir. 12

Muhtemelen bilgisayarlar hakkında çok az bilgisi olan her kullanıcı, merkezi bir işlemci seçerken bir dizi anlaşılmaz özellik ile karşı karşıya kalmıştır: teknik süreç, önbellek, soket; Tavsiye almak için bilgisayar donanımı konusunda yetkin arkadaşlara ve tanıdıklara başvurdum. Çeşitli parametrelerin çeşitliliğine bakalım, çünkü işlemci PC'nizin en önemli parçasıdır ve özelliklerini anlamak, satın alma işleminizde ve daha sonraki kullanımınızda size güven verecektir.

İşlemci

Kişisel bir bilgisayarın işlemcisi, verilerle herhangi bir işlemin gerçekleştirilmesinden ve çevresel aygıtların kontrolünden sorumlu olan bir çiptir. Kalıp adı verilen özel bir silikon paketin içinde bulunur. Kısa tanımlama için kısaltmayı kullanın - İşlemci(merkezi işlem birimi) veya İşlemci(İngiliz Merkezi İşlem Birimi'nden - merkezi işlem cihazı). Modern bilgisayar bileşenleri pazarında iki rakip şirket var: Intel ve AMD Sürekli olarak yeni işlemcilerin performansı için yarışa katılan, teknolojik süreci sürekli iyileştiren.

Teknik süreç

Teknik süreç işlemci üretiminde kullanılan boyuttur. Birimi nm (nanometre) olan transistörün boyutunu belirler. Transistörler ise CPU'nun iç çekirdeğini oluşturur. Sonuç olarak, üretim tekniklerindeki sürekli iyileştirme, bu bileşenlerin boyutunun küçültülmesini mümkün kılmaktadır. Sonuç olarak, işlemci çipine çok daha fazlası yerleştirilmiş. Bu, CPU'nun performansını artırmaya yardımcı olur, böylece parametreleri her zaman kullanılan teknolojiyi gösterir. Örneğin, Intel Core i5-760 45 nm işlem teknolojisi kullanılarak üretilmiştir ve Intel Core i5-2500K 32 nm işlem kullanılarak yapılmıştır.Bu bilgilere dayanarak işlemcinin ne kadar modern ve ne kadar üstün olduğuna karar verebilirsiniz. selefine göre performanstadır, ancak seçim yaparken bir dizi başka parametreyi de hesaba katmalısınız.

Mimari

İşlemciler aynı zamanda mimari gibi bir karakteristikle de karakterize edilir - genellikle uzun yıllar boyunca üretilen, tüm işlemci ailesinin doğasında bulunan bir dizi özellik. Başka bir deyişle mimari, bunların organizasyonu veya CPU'nun dahili tasarımıdır.

Çekirdek sayısı

Çekirdek- merkezi işlemcinin en önemli unsuru. İşlemcinin bir talimat dizisini yürütebilen bir parçasıdır. Çekirdekler, önbellek boyutu, veri yolu frekansı, üretim teknolojisi vb. açılardan farklılık gösterir. Üreticiler, sonraki her teknolojik süreçte bunlara yeni adlar verir (örneğin, AMD işlemci çekirdeği Zambezi ve Intel, Lynnfield'dır). İşlemci üretim teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte, bir kasaya birden fazla çekirdek yerleştirmek mümkün hale geldi, bu da CPU performansını önemli ölçüde artırarak birkaç görevi aynı anda gerçekleştirmeye ve ayrıca programlarda birden fazla çekirdek kullanmaya yardımcı oldu. Çok çekirdekli işlemciler Arşivleme, video kod çözme, modern video oyunlarının çalışması vb. ile hızlı bir şekilde başa çıkabilecektir. Örneğin Intel'in sırasıyla çift çekirdekli ve dört çekirdekli CPU'ları kullanan Core 2 Duo ve Core 2 Quad işlemci hatları. Şu anda 2, 3, 4 ve 6 çekirdekli işlemciler yaygın olarak mevcuttur. Bunların büyük bir kısmı sunucu çözümlerinde kullanılır ve ortalama bir PC kullanıcısı tarafından gerekli değildir.

Sıklık

Çekirdek sayısına ek olarak performans şunlardan da etkilenir: saat frekansı. Bu özelliğin değeri, CPU'nun saniyedeki saat döngüsü (işlem) sayısı cinsinden performansını yansıtır. Bir diğer önemli özellik ise otobüs frekansı(FSB - Ön Veri Yolu), işlemci ile bilgisayar çevre birimleri arasında veri alışverişinin hızını gösterir. Saat frekansı veri yolu frekansıyla orantılıdır.

Priz

Gelecekteki işlemcinin yükseltme sırasında mevcut anakartla uyumlu olabilmesi için soketini bilmeniz gerekir. Soket denir bağlayıcı CPU'nun bilgisayar anakartına takılı olduğu. Soket tipi bacak sayısı ve işlemci üreticisi ile karakterize edilir. Farklı soketler belirli CPU tiplerine karşılık gelir, dolayısıyla her soket belirli bir işlemci tipinin kurulumuna izin verir. Intel, LGA1156, LGA1366 ve LGA1155 soketini kullanırken AMD, AM2+ ve AM3'ü kullanır.

Önbellek

Önbellek- Daha yavaş erişim hızına (RAM) sahip bellekte kalıcı olarak yer alan verilere erişimi hızlandırmak için gerekli, çok yüksek erişim hızına sahip bellek miktarı. Bir işlemci seçerken önbellek boyutunu artırmanın çoğu uygulamanın performansı üzerinde olumlu bir etkisi olduğunu unutmayın. CPU önbelleğinin üç düzeyi vardır ( L1, L2 ve L3), doğrudan işlemci çekirdeğinin üzerinde bulunur. Daha yüksek işlem hızı için verileri RAM'den alır. Çok çekirdekli CPU'lar için, bir çekirdek için birinci seviye önbellek miktarının belirtildiğini de dikkate almakta fayda var. L2 önbelleği benzer işlevleri yerine getirir ancak daha yavaştır ve boyutu daha büyüktür. İşlemciyi kaynak yoğun görevler için kullanmayı planlıyorsanız, çok çekirdekli işlemciler için toplam L2 önbellek boyutunun belirtildiği göz önüne alındığında, büyük ikinci düzey önbelleğe sahip bir model tercih edilecektir. AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon gibi en güçlü işlemciler L3 önbellekle donatılmıştır. Üçüncü düzey önbellek en az hızlı olanıdır ancak 30 MB'a ulaşabilir.

Enerji tüketimi

Bir işlemcinin güç tüketimi, üretim teknolojisiyle yakından ilgilidir. Teknik sürecin nanometresinin azalması, transistör sayısının artması ve işlemcilerin saat frekansının artmasıyla CPU'nun güç tüketimi artar. Örneğin Intel Core i7 işlemciler 130 watt'a veya daha fazlasına ihtiyaç duyar. Çekirdeğe sağlanan voltaj, işlemcinin güç tüketimini açıkça karakterize eder. Bu parametre özellikle multimedya merkezi olarak kullanılacak bir CPU seçerken önemlidir. Modern işlemci modelleri, aşırı güç tüketimiyle mücadeleye yardımcı olan çeşitli teknolojiler kullanır: yerleşik sıcaklık sensörleri, işlemci çekirdeklerinin voltajı ve frekansı için otomatik kontrol sistemleri, CPU yükü hafif olduğunda enerji tasarrufu modları.

Ek özellikler

Modern işlemciler, performansını önemli ölçüde etkileyen RAM ile 2 ve 3 kanallı modlarda çalışma yeteneğini kazanmış ve aynı zamanda daha geniş bir talimat setini destekleyerek işlevselliğini yeni bir seviyeye yükseltmiştir. GPU'lar videoyu kendi başlarına işleyerek teknoloji sayesinde CPU'nun yükünü boşaltır DXVA(İngilizce DirectX Video Hızlandırma'dan - DirectX bileşeni tarafından video hızlandırma). Intel yukarıdaki teknolojiyi kullanıyor Hızlı artış merkezi işlemcinin saat frekansını dinamik olarak değiştirmek için. Teknoloji Hız Adımıİşlemci etkinliğine bağlı olarak CPU güç tüketimini yönetir ve Intel Sanallaştırma Teknolojisi donanım, birden fazla işletim sisteminin kullanılması için sanal bir ortam oluşturur. Ayrıca modern işlemciler teknoloji kullanılarak sanal çekirdeklere bölünebilir Hiper İş Parçacığı. Örneğin, çift çekirdekli bir işlemci, bir çekirdeğin saat hızını ikiye bölerek dört sanal çekirdek kullanarak yüksek işlem performansı elde etme kapasitesine sahiptir.

Gelecekteki PC'nizin yapılandırmasını düşünürken video kartını ve kartını unutmayın. GPU(İngilizce Grafik İşleme Birimi'nden - grafik işlem birimi) - video kartınızın oluşturulmasından sorumlu olan işlemcisi (geometrik, fiziksel nesnelerle aritmetik işlemler vb.). Çekirdek frekansı ve bellek frekansı ne kadar yüksek olursa, merkezi işlemci üzerindeki yük o kadar az olacaktır. Oyuncular GPU'ya özellikle dikkat etmelidir.