Daudzkodolu procesors ir integrēta shēma, kurai ir pievienoti divi vai vairāki procesori, lai ātrāk veiktu vairāku uzdevumu vienlaicīgu apstrādi, samazinātu enerģijas patēriņu un uzlabotu veiktspēju. Parasti to veido divi vai vairāki procesori, kas nolasa un izpilda programmas instrukcijas.

Citiem vārdiem sakot, vienā mikroshēmā daudzkodolu procesors ietver daudzas apstrādes vienības jeb “kodoli”, no kuriem katrs spēj veikt atšķirīgus uzdevumus. Piemēram, ja vienlaikus veicat daudzus uzdevumus, piemēram, skatāties filmu un izmantojat WhatsApp, viens kodols veiks tādas darbības kā filmas skatīšanās, bet otrs veic citus pienākumus, piemēram, WhatsApp.

top 10 hentai

Divkodolu konfigurācija ir salīdzināma ar vairāku dažādu procesoru instalēšanu vienā datorā, taču savienojums starp tiem ir ātrāks, jo abi CPU ir pievienoti vienai ligzdai. Atsevišķi kodoli var izpildīt vairākas instrukcijas paralēli, tādējādi palielinot programmatūras ātrumu, kas izveidota, lai izmantotu arhitektūras unikālās funkcijas.

Salīdzinot ar viena kodola procesoru, divkodolu procesors ideālos apstākļos parasti ir divreiz jaudīgāks. Patiesībā ir sagaidāms veiktspējas pieaugums par aptuveni 50%: divkodolu centrālais procesors ir aptuveni 1,5 reizes jaudīgāks nekā viena kodola procesors.

Tā kā viena kodola procesori sasniedz savas fiziskās sarežģītības un ātruma robežas, daudzkodolu skaitļošana kļūst arvien populārāka. Mūsdienās lielākā daļa sistēmu ir daudzkodolu. Daudzkodolu vai ļoti daudzkodolu sistēmas attiecas uz sistēmām ar milzīgu skaitu CPU kodolu, piemēram, desmitiem vai simtiem.

2000. gadu sākumā Intel un AMD izlaida pirmos daudzkodolu procesorus. Mūsdienās CPU ir aprīkoti ar diviem ('divkodolu'), četriem ('četrkodolu'), sešiem ('heksakodolu') un astoņiem ('octa-core') kodoliem ('octo-core'). ). Uz FPGA balstīti procesori satur līdz 100 fiziskajiem kodoliem un 1000 efektīviem neatkarīgiem kodoliem (Field Programmable Gate Arrays).

Daudzkodolu procesora arhitektūra

Daudzkodolu procesora dizains nodrošina saziņu starp visiem pieejamajiem kodoliem, un tie atbilstoši sadala un piešķir visus apstrādes pienākumus. Apstrādātie dati no katra kodola tiek pārsūtīti atpakaļ uz datora galveno plati (mātesplati), izmantojot vienu kopīgu vārteju, kad visas apstrādes darbības ir pabeigtas. Šī metode kopējās veiktspējas ziņā pārspēj viena kodola centrālo procesoru.

Daudzkodolu procesora priekšrocības

Daudzkodolu procesoriem ir vairākas priekšrocības (plusus), tostarp:

Performance

Daudzkodolu centrālais procesors pēc būtības var veikt vairāk darba nekā viena kodola procesors. Attālums starp integrētās shēmas serdeņiem nodrošina ātrāku pulksteņa ātrumu. Rezultātā signāliem nav jābrauc liels attālums, lai sasniegtu mērķi, un tie ir arī noturīgi. Salīdzinot ar atsevišķa procesora izmantošanu, ātrums ir daudz lielāks.

Uzticamība

Daudzkodolu procesoros programmatūra vienmēr tiek piešķirta dažādiem kodoliem. Ja viena programmatūras daļa neizdodas, pārējās paliek nemainīgas. Ikreiz, kad rodas defekts, tas ietekmē tikai vienu kodolu. Tā rezultātā daudzkodolu CPU spēj labāk pretoties kļūmēm.

bourne-ain apvalks

Programmatūras mijiedarbība

Pat ja programmatūra darbojas vairākos kodolos, tā sazināsies savā starpā. Telpiskā un laika izolācija ir process, ko iziet daudzkodolu procesors. Šo procesu rezultātā galvenie pavedieni nekad netiek aizkavēti.

Daudzuzdevumu veikšana

Operētājsistēma var izmantot vairāku kodolu centrālo procesoru, lai vienlaikus palaistu divus vai vairākus procesus, pat ja vienlaikus var tikt izpildītas daudzas programmas. Piemēram, Photoshop lietojumprogrammu var izmantot, lai vienlaikus veiktu divus darbus.

Elektrības patēriņš

No otras puses, vairākuzdevumu veikšanai ar daudzkodolu centrālo procesoru ir nepieciešams mazāk enerģijas. Tiks izmantota tikai tā CPU daļa, kas rada siltumu. Enerģijas patēriņš galu galā tiek samazināts līdz minimumam, tādējādi samazinot akumulatora patēriņu. No otras puses, dažām operētājsistēmām ir nepieciešams vairāk resursu nekā citām.

java slēdža futrālis

Novecošanās novēršana

Arhitekti var izvairīties no tehnoloģiju novecošanas un uzlabot apkopi, izmantojot daudzkodolu centrālos procesorus. Mikroshēmu ražotāji savos daudzkodolu procesoros izmanto jaunākos tehnoloģiskos sasniegumus. Viena kodola mikroshēmas kļūst arvien grūtāk iegūt, jo serdeņu skaits palielinās.

Izolācija

Daudzkodolu procesori var palielināt (bet negarantēt) ģeogrāfisko un laika izolāciju, salīdzinot ar viena kodola sistēmām. Programmatūra vienā kodolā, visticamāk, mazāk ietekmēs otrā kodola programmatūru, ja abi kodoli darbojas vienā kodolā. Šī atsaiste notiek ģeogrāfiskas un laika izolācijas dēļ (viena kodola pavedienus neaizkavē pavedieni citā kodolā). Ierobežojot kļūdu ietekmi uz vienu kodolu, daudzkodolu apstrāde var palielināt robustumu. Izpildot jauktas kritiskās programmas atsevišķi, šī uzlabotā izolācija ir ļoti svarīga (drošībai kritiska, misijai kritiska un drošībai kritiska).

Daži citi galvenie daudzkodolu procesora priekšrocību punkti:

• Salīdzinot ar viena kodola procesoriem, daudzkodolu procesoram ir iespējas veikt vairāk uzdevumu.
• Zems enerģijas patēriņš, veicot vairākas darbības vienlaikus.
• Datiem nepieciešams mazāk laika, lai sasniegtu galamērķi, jo abi kodoli ir integrēti vienā mikroshēmā.
• Izmantojot nelielu ķēdi, ātrumu var palielināt.
• Infekciju noteikšana ar pretvīrusu programmatūru spēles laikā ir daudzuzdevumu veikšanas piemērs.
• Izmantojot zemo frekvenci, tas vienlaikus var veikt daudzus uzdevumus.
• Salīdzinot ar viena kodola procesoru, tas spēj apstrādāt lielu datu apjomu.

Daudzkodolu procesoru trūkumi

Mēs apskatīsim dažus daudzkodolu procesora ierobežojumus (trūkumus), tostarp:

Lietojumprogrammas ātrums

Neskatoties uz to, ka daudzkodolu centrālais procesors ir paredzēts vairāku uzdevumu veikšanai, tā veiktspēja ir nepietiekama. Tam ir tendence pāriet no viena kodola uz nākamo katru reizi, kad tiek apstrādāta lietojumprogramma. Tā rezultātā kešatmiņa piepildās, palielinot tā ātrumu.

nervozitāte

Vairāk traucējumu rodas, palielinoties kodolu skaitam daudzkodolu CPU, kā rezultātā rodas pārmērīga nervozitāte. Tā rezultātā var pasliktināties operētājsistēmas programmas veiktspēja un var rasties biežas kļūmes. Tikai izmantojot atbilstošu sinhronizāciju un mikrokodolu, lietotājs varēs tikt galā ar nervozitāti.

Analīze

Ja vienlaikus veicat divas vai vairākas darbības, jums būs jāizmanto papildu atmiņas modeļi. Daudzkodolu iekārtā tas padara analīzi grūtu. Jo īpaši laika ierobežojumus ir grūti noteikt, un tie var būt neprecīzi.

Turklāt, palielinoties serdeņu skaitam, traucējumu analīze kļūst sarežģītāka. Līdz ar to O/S nespēs nodrošināt solītos rezultātus.

Resursu koplietošana

Daudzkodolu procesors koplieto dažādus gan iekšējos, gan ārējos resursus. Šie resursi ir tīkli, sistēmas kopnes un galvenā atmiņa. Līdz ar to jebkurai programmai, kas darbojas tajā pašā kodolā, būs lielāka iespēja tikt pārtrauktai. Šāda veida traucējumu gadījumā var rasties gan ģeogrāfiska, gan laika izolācija.

Programmatūras traucējumi

Resursu koplietošanas dēļ programmatūras traucējumi var radīt problēmas ar telpisko un laika izolāciju. Ja ir papildu serdeņi, šī iespēja palielinās vēl vairāk. Vairāku kodolu klātbūtne nozīmē lielāku traucējumu maršrutu skaitu. Ir gandrīz neiespējami pārbaudīt visus iespējamos traucējumu ceļus.

Daži citi galvenie daudzkodolu procesora ierobežojumu punkti:

iegūt savienojumu

• Lai gan tajā ir vairāki procesori, tas nav divreiz ātrāks par vienkāršu procesoru.
• Pārvaldības uzdevums ir sarežģītāks, salīdzinot ar viena kodola CPU pārvaldību.
• Daudzkodolu procesora veiktspēja ir pilnībā atkarīga no lietotāju veiktajiem uzdevumiem.
• Ja citiem procesoriem nepieciešama lineāra/secīga apstrāde, daudzkodolu procesoriem ir nepieciešams ilgāks process.
• Akumulators izlādējas ātrāk.
• Tā enerģijas patēriņš ir tik augsts, salīdzinot ar vienkāršāku procesoru.
• Turklāt, salīdzinot ar viena kodola procesoru, tas ir dārgāks.

Kāpēc tiek izmantots daudzkodolu procesors?

Konfigurācija ir līdzīga divkodolu procesoram. Daudzkodolu procesori tiek klasificēti pēc kodolu skaita un kodolu veidiem. Daudzkodolu CPU mērķis ir iegūt lielisku veiktspēju. Tas tika izstrādāts, lai pārvarētu viena kodola CPU fiziskos ierobežojumus.

Daudzkodolu procesoru atbalstošās operētājsistēmas ietver:

• Linux
• Microsoft Windows (Windows XP vai jaunāka versija)
• Lielākā daļa uz BSD balstītu sistēmu
• Solaris
• Mac OS X

Īsa daudzkodolu procesoru vēsture

Tā kā uzņēmumi, kas izveidoja sākotnējos procesorus, kuru pamatā ir mikroshēma, varēja ievietot tikai vienu procesoru vienā mikroshēmā, tie varēja ievietot tikai vienu procesoru vienā mikroshēmā. Mikroshēmu ražotāji varēja izveidot mikroshēmas ar vairāk shēmām, attīstoties mikroshēmu izgatavošanas tehnoloģijai, un visbeidzot, mikroshēmu ražotāji varēja izgatavot mikroshēmas ar vairāk nekā vienu procesoru, kā rezultātā tika izveidota daudzkodolu mikroshēma.

1998. gadā pirmo daudzkodolu procesoru izgudroja Stenfordas elektrotehnikas profesors Kunle Olukotuns un viņa studenti. Daudzkodolu mikroshēmas pirmo reizi komerciāli bija pieejamas 2005. gadā no Advanced Micro Devices (AMD) un Intel. Kopš tā laika gandrīz katrs mikroshēmu ražotājs ir sācis veidot daudzkodolu procesorus.

Kur tiek izmantoti daudzkodolu procesori?

Mūsdienās daudzkodolu procesori ir atrodami lielākajā daļā ierīču, piemēram, planšetdatoros, galddatoros, klēpjdatoros, viedtālruņos un spēļu sistēmās.

Divas piedāvātās galvenās opcijas parāda, kā procesora modelis neatspoguļo visu stāstu par veiktspēju. Salīdzinot ar divkodolu i5, četrkodolu i5 veiktspēja ir ievērojami augstāka, un datora cena to atspoguļos. Visi pašreizējie klēpjdatoru modeļi modelim i5 ir divkodolu, savukārt visi galddatoru modeļi ir četrkodolu modeļi. Tā kā klēpjdatoru versijas ir divkodolu, nevis četrkodolu, klēpjdatora i5 veiktspēja būs sliktāka nekā i5 galddatorā. Divkodolu tips ir labāk piemērots pārnēsājamiem klēpjdatoriem, kuriem nepieciešams ilgāks akumulatora darbības laiks un kuri patērē mazāk enerģijas, bet galddatorā tiek izmantots CPU, kas patērē vairāk enerģijas, piemēram, četrkodolu modelis, jo tam nav nepieciešams akumulatora darbības laiks. Dažas daudzkodolu procesora lietojumprogrammas ir šādas:

pārdēvējiet direktoriju operētājsistēmā Linux

• Spēles ar augstu grafiku, piemēram, Overwatch un Star Wars Battlefront, kā arī 3D spēles.
• Daudzkodolu procesors ir piemērotāks Adobe Premiere, Adobe Photoshop, iMovie un citās video rediģēšanas programmās.
• Solidworks ar datorizētu dizainu (CAD).
• Augsta tīkla trafika un datu bāzes serveri.
• Piemēram, rūpnieciskie roboti ir iegultas sistēmas.