Többmagos processzor: mi ez és mi a célja

Az általános tendencia egy többmagos processzor megtalálása a személyi számítógépen, tehát ha még mindig nem tudja, miről beszélünk, itt az ideje, hogy találkozzon ezekkel a processzorokkal. Valójában majdnem egy évtizeden keresztül állnak velünk, egyre több energiát és nagyobb kapacitást adva az információk kezelésére, gépeinkből valódi adatközpontokká alakítva az asztali számítógépeket.

Tartalom index

A többmagos processzorok forradalmasították a piacot, először a nagyvállalatok és az adatközpontok fogyasztása, majd a normál felhasználók számára, ezáltal a nagy teljesítményű berendezések új korszakába lépve. Még az okostelefonunk is rendelkezik többmagos processzorokkal.

Mi a processzor funkciója egy számítógépen?

De mielőtt megnéznénk, mi ez a többmagos processzorok, érdemes frissíteni egy kis memóriát, meghatározva, hogy mi a processzor valójában. Talán ostobanak tűnik ezen a ponton, de a jelenlegi korban nem mindenki ismeri ezt az alapvető elemet, és itt az ideje.

A processzor, a CPU vagy a központi feldolgozó egység tranzisztorokból, logikai kapukból és elektromos jelekkel ellátott vonalakból álló elektronikus áramkörből áll, amelyek képesek feladatok és utasítások végrehajtására. Az utasításokat egy számítógépes program és az ember, vagy akár más programok interakciója (vagy sem) hozza létre. Ily módon képesek vagyunk számítógépeken keresztül adatokra alapozva eredményes feladatokat végrehajtani.

A számítógépet és bármely más elektronikus eszközt processzor jelenléte nélkül nem lehetne elképzelni. Lehet, hogy többé-kevésbé bonyolult, de minden olyan eszköznek, amely képes egy adott feladat elvégzésére, ehhez az egységhez az elektromos jeleket adatokba, sőt fizikai feladatokká alakíthatja, például az ember számára hasznos szerelvényvezetékekkel.

Mi a processzor magja?

Mint minden más alkatrész, a processzor különféle elemeiből áll. Ezt az elemkombinációt nevezzük architektúrának, és a számítógépünk processzorában jelenleg az x86 van, kódok, paraméterek és elektronikus alkatrészek halmaza, amelyek együttesen képesek kiszámítani ezeket az utasításokat egyszerűen logikai és számtani műveletek.

A CPU belső felépítése

A processzor magja vagy magja az egység vagy integrált áramkör, amely felelős az összes ilyen információ feldolgozásáért. Több millió tranzisztorból áll, funkcionális logikai szerkezettel felszerelve, amely képes a bevitt információk kezelésére, operandusok és operátorok formájában, olyan eredmények generálására, amelyek lehetővé teszik a programok működését. Ez tehát a processzor alapvető eleme.

Hangja érdekében a processzor magja a következő fő elemekből áll:

• Vezérlő egység (UC): felel a processzor, ebben az esetben a mag működésének szinkronizálásáért. Elektromos jel formájában rendeléseket ad a különféle alkatrészeknek (CPU, RAM, perifériák), hogy azok szinkronban működjenek. Aritmetikai-logikai egység (ALU): felel az összes logikai és számtani művelet egész számokkal, a kapott adatokkal. Regiszterek: a regiszterek a cellák, amelyek lehetővé teszik a végrehajtott utasítások és a végrehajtott művelet eredményeinek tárolását..

Mire van több mag?

A gyártók versenye a legerősebb és leggyorsabb termék iránt már létezett, az elektronikában pedig nem különbözik egymástól. Napjában mérföldkő volt egy 1 GHz-nél nagyobb frekvenciájú processzor létrehozása. Ha nem tudja, a GHz azt a műveletet számolja meg, amelyet a processzor képes végrehajtani

GHz: mi van és mi a gigaherc a számításban

Az a verseny, hogy több GHz-es legyen

Az első processzor, amely elérte az 1 GHz-et, a DEC Alpha volt 1992-ben, de amikor a személyi számítógépek CPU-ját illesztették, csak 1999-ben, amikor az Intel a Pentium III-val és az AMD-vel, valamint az Athlon-nal épített processzort, hogy elérje ezeket a számadatokat.. Abban az időben a gyártóknak csak egy dolgot kellett szem előtt tartaniuk: "minél több GHz, annál jobb ", mivel időegységenként több műveletet lehetett végrehajtani.

Néhány év után a gyártók korlátozást találtak a processzorok GHz-számára, miért? mert a hatalmas hőmennyiség miatt, amely a magjában keletkezett, az anyagok és a hűtőbordák integritásának korlátozására korlátozódik. Hasonlóképpen, a frekvencia növelésével minden egyes Hz-nél elindult a fogyasztás.

A verseny, hogy több mag legyen

Ezen a ponton a gyártóknak paradigmaváltást kellett végrehajtaniuk, és így alakult ki az új cél: "minél több mag, annál jobb ". Gondoljunk arra, hogy ha a sejtmag felelős a műveletek elvégzéséért, akkor növelve a magok számát megduplázódhat, hármasra,… megtehetjük a műveletek számát. Nyilvánvaló, hogy így van, két maggal két műveletet is elvégezhetünk egyszerre, és négytel négyet is megtehetünk.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Az Intel által kitűzött cél, hogy elérje a 10 GHz-et NetBurst architektúrájával, elmaradt, amit eddig még nem sikerült elérni, legalábbis a normál felhasználók számára rendelkezésre álló hűtőrendszerekkel. Tehát a teljesítmény és a feldolgozási kapacitás jó méretezhetőségének elérésének legjobb módja az volt, ha bizonyos számú maggal rendelkező processzorok és egy bizonyos frekvencia is működtek.

A kétmagos processzorok bevezetését elkezdték, vagy két különálló processzort gyártva, vagy sokkal jobb módon, két DIE (áramkört) integrálva egyetlen chipre. Így sok helyet takaríthat meg az alaplapokon, bár nagyobb összetettséget igényel annak kommunikációs struktúrájának megvalósítása más komponensekkel, például a gyorsítótár memóriájával, a buszokkal stb.

Az első processzorok egynél több maggal

Ezen a ponton érdekes tudni, melyek voltak az első többmagos processzorok, amelyek megjelentek a piacon. És ahogy el tudod képzelni, a kezdetek ugyanúgy voltak, mint a szerverek vállalati felhasználására, és mint mindig az IBM. Az első többmagos processzor az IBM POWER4 volt, két maggal egyetlen DIE-n és 1, 1 GHz alapfrekvenciával, amelyet 2001-ben gyártottak.

De csak 2005-ben jelentkeztek az asztali számítógépeken az első kétmagos processzorok, amelyek a felhasználók tömeges fogyasztására szolgálnak. Az Intel néhány héttel korábban ellopta a pénztárcáját az AMD-től az Intel Pentium Extreme Edition 840-es verziójával, a HiperThreading segítségével, később az AMD Athlon X2 kiadásával.

Ezt követően a gyártók elindultak, és megkülönböztetés nélkül elkezdték bevezetni a magvakat, következésképpen a tranzisztorok miniatürizálásával. Jelenleg a gyártási folyamat mindössze 7 nm-es tranzisztorokon alapszik, amelyeket az AMD a 3. generációs Ryzen-ben, és a 12 nm-es tranzisztorokon alapszik az Intel által. Ezzel sikerült több magot és áramkört bevezetni ugyanabban a chipben, ezáltal növelve a feldolgozási teljesítményt és csökkentve a fogyasztást. Valójában akár 32 magos processzorunk van a piacon, amelyek az AMD Threadrippers.

Mire van szükségünk a processzor magjainak kihasználásához?

A logika nagyon egyszerűnek tűnik, illessze be a magokat és növelje az egyidejű folyamatok számát. De kezdetben ez valódi fejfájást jelentett a hardvergyártók és különösen a szoftverfejlesztők számára.

És az, hogy a programokat csak arra tervezték (fordították), hogy egy kerneltel működjenek. Nemcsak arra van szükségünk, hogy egy processzor fizikailag képes legyen egyidejűleg több egyidejű művelet végrehajtására, hanem arra is szükség van, hogy az ezeket az utasításokat előállító program képes legyen az elérhető elérhető magokkal való kommunikációval megtenni. Még az operációs rendszereknek is meg kellett változtatniuk architektúrájukat ahhoz, hogy több magot egyszerre hatékonyan lehessen használni.

Ilyen módon a programozók elkezdtek dolgozni, és többmagos támogatással kezdték el összeállítani az új programokat, így egy program jelenleg képes hatékonyan felhasználni a számítógépen elérhető összes magot. Így megsokszorozva a végrehajtási szálakat a szükséges összegre. Mert ha a magokon kívül megjelenik a végrehajtás szálának fogalma is.

A többmagos processzoroknál elengedhetetlen a program által végrehajtott folyamatok párhuzamosítása, ez azt jelenti, hogy az egyes magok egy-egy feladatot egy másikkal párhuzamosan és egymás után egymás után hajtanak végre. A programból egyidejűleg különböző feladatok létrehozásának ezt a módszerét folyamatszálaknak, munkafonalaknak, szálaknak vagy egyszerűen szálaknak hívják. Mind az operációs rendszernek, mind a programoknak képesnek kell lenniük párhuzamos folyamatszálak létrehozására, hogy kihasználhassák a processzor teljes erejét. Ez magas, hogy a CAD-tervezés, a videószerkesztés vagy a programok nagyon jól működnek, míg a játékoknak megvan az útja.

Melyek a processzor szálai? Különbségek a magokkal

HyperThreading és SMT

A fentiek eredményeként megjelennek a processzorgyártók technológiái. Közülük a leghíresebb a HyperThreading, amelyet az Intel a processzoraiban kezdett használni, majd később az AMD először a CMT technológiával, majd az SMT-vel (Simultaneous Multi-Threading) fejlődött .

Ez a technológia két mag létezéséből áll, de ezek nem valódi magok, hanem logikusak, amit a programozásban szálak vagy szálak feldolgozásaként hívnak. Korábban már beszéltünk róla. Az ötlet az, hogy ismét megosztjuk a munkaterhelést a magok között, szétválasztva mindegyik végrehajtandó feladatot szálakba úgy, hogy azok végrehajtása akkor történjen meg, amikor egy szabad mag.

Vannak olyan processzorok, amelyeknek csak két magja van, de ezeknek a technológiáknak köszönhetően 4 szál van. Az Intel elsősorban nagyteljesítményű Intel Core processzorokban és laptop CPU-kban használja, míg az AMD a Ryzen processzorok teljes kínálatában megvalósította.

Mi a HyperThreading?

Hogyan tudhatom meg, hogy hány mag van a processzoromban

Már tudjuk, hogy mi a mag és mi a szálak, és mennyire fontosak a többmagos processzor számára. Tehát az utolsó dolog, amit megmaradtunk, az, hogy tudjuk, hogyan lehet tudni, hogy hány magunk van a processzorunkban.

Tudnia kell, hogy a Windows néha nem tesz különbséget a magok és a szálak között, mivel ezek a magok vagy a processzorok nevével jelennek meg, például a "msiconfig" eszközben. Ha megnyitjuk a Feladatkezelőt és megyünk a teljesítmény szakaszba, láthatjuk a listát, ahol megjelenik a processzor magjainak és logikai processzorainak száma. De a nekünk megmutatott grafika közvetlenül a logikai magoké lesz, akárcsak azok, amelyek a Performance Monitorban megjelennek, ha kinyitjuk.

Hogyan tudhatom meg, hogy hány mag van a processzoromban

Következtetés és érdekes linkek

Végére jutunk, és reméljük, hogy érdemes megmagyarázni, mi a többmagos processzor, és a témához kapcsolódó legfontosabb fogalmakat. Jelenleg vannak valódi szörnyek akár 32 maggal és 64 szállal. Ahhoz, hogy a processzor hatékonyan működjön, nem csak a magok száma és frekvenciája fontos, hanem a felépítés módja, az adat buszok hatékonysága, valamint a magok kommunikációja és működési módja szempontjából is, és itt az Intel egy lépéssel az AMD előtt. Hamarosan meglátjuk az új Ryzen 3000-et, amely megígéri felülmúlni az Intel legerősebb asztali processzorait, így maradjon velünk véleménye.

Ha bármilyen kérdése vagy kérdése van a témával kapcsolatban, vagy szeretne tisztázni valamit, felkérjük Önt, hogy tegye meg az alábbi megjegyzés mezőben.