Vícejádrový procesor: co to je a k čemu slouží

Obecným trendem je najít vícejádrový procesor uvnitř osobního počítače, takže pokud stále nevíte, o čem mluvíme, je na čase, abyste se s těmito procesory setkali. Ve skutečnosti jsou s námi téměř deset let a dávají nám stále více energie a větší kapacitu pro zpracování informací, díky čemuž se náš stroj stává skutečnými datovými centry se stolními počítači.

Index obsahu

Vícejádrové procesory revolucionizovaly trh, nejprve pro spotřebu velkých společností a datových center , a pak pro normální uživatele, a tak skočily do nové éry vysoce výkonných zařízení. Dokonce i náš chytrý telefon má vícejádrové procesory.

Jaká je funkce procesoru v počítači

Ale než začneme vidět, o co jde, jedná se o vícejádrové procesory, stojí za to obnovit trochu paměti a definovat, pro co je procesor skutečně určen. Možná se to zdá být v této chvíli hloupé, ale ne každý zná tuto základní složku v současné době a je čas.

Procesor, CPU nebo centrální procesorová jednotka, sestává z elektronického obvodu navrženého z tranzistorů, logických bran a vedení s elektrickými signály schopnými provádět úkoly a pokyny. Tyto instrukce jsou generovány počítačovým programem a interakcí (či nikoli) člověka nebo dokonce jiných programů. Tímto způsobem jsme schopni provádět produktivní úkoly založené na datech prostřednictvím počítačů.

Počítač a jakékoli jiné elektronické zařízení by nemohlo být vytvořeno bez přítomnosti procesoru. Může to být více či méně složité, ale jakékoli zařízení schopné provádět specifický úkol potřebuje, aby tato jednotka převáděla elektrické signály na data a dokonce na fyzické úkoly, jako jsou montážní linky užitečné pro člověka.

Jaké je jádro procesoru

Stejně jako všechny ostatní komponenty je procesor složen z různých prvků uvnitř. Říkáme této kombinaci prvků architektury, a ta, kterou v současné době máme uvnitř procesoru našeho počítače, je x86, sada kódů, parametrů a elektronických komponent, které společně dokážou vypočítat tyto pokyny jednoduše provedením logické a aritmetické operace.

Vnitřní struktura CPU

Jádro nebo jádro procesoru je jednotka nebo integrovaný obvod, který je zodpovědný za zpracování všech těchto informací. Skládá se z miliónů tranzistorů vybavených funkční logickou strukturou a dokáže zpracovávat informace, které vstupují, ve formě operandů a operátorů za účelem generování výsledků, které umožňují programům pracovat. Je to tedy základní entita procesoru.

Chcete-li, aby vám zvuk, jádro procesoru se skládá z těchto hlavních prvků:

• Řídicí jednotka (UC): má na starosti synchronní řízení provozu procesoru, v tomto případě jádra. Dává příkazy ve formě elektrických signálů různým součástem (CPU, RAM, periferie), takže pracují synchronně. Aritmeticko-logická jednotka (ALU): odpovídá za provádění všech logických a aritmetických operací s celými čísly s daty, která přijímá. Registry: registry jsou buňky, které umožňují ukládat prováděné pokyny a výsledky prováděné operace..

K čemu jsou více jader?

Závod výrobců mít nejsilnější a nejrychlejší produkt, jaký kdy existoval, a v elektronice se neliší. Ve své době byl milníkem vytvoření procesoru s frekvencí vyšší než 1 GHz. V případě, že nevíte, měří GHz počet operací, které procesor dokáže provádět

GHz: co je a co je gigahertz v oblasti výpočetní techniky

Závod o více GHz

Prvním procesorem, který dosáhl 1 GHz, byl DEC Alpha v roce 1992, ale pokud jde o CPU pro osobní počítače, nebylo to až v roce 1999, kdy Intel s procesory Pentium III a AMD a procesory postavenými na Athlonu dosáhl těchto čísel.. V této době měli výrobci na mysli pouze jednu věc, „čím více GHz, tím lépe “, protože za jednotku času bylo možné provádět více operací.

Po několika letech našli výrobci limit počtu GHz svých procesorů, proč? protože díky enormnímu množství tepla, které bylo vytvořeno v jeho jádru, byla omezena integrita použitých materiálů a chladičů. Podobně byla spuštěna spotřeba pro každou Hz, že frekvence byla zvýšena.

Závod o více jader

Na tomto limitu museli výrobci provést změnu paradigmatu, a tak se objevil nový cíl, „čím více jader, tím lépe.“ Podívejme se, že pokud je jádro zodpovědné za provádění operací, pak se zvyšuje počet jader, která můžeme zdvojnásobit, ztrojnásobit,… počet operací, které lze provést. Je zřejmé, že je to tak, se dvěma jádry můžeme provádět dvě operace současně a se čtyřmi můžeme provést 4 z těchto operací.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Cíl stanovený Intelem dosáhnout 10 GHz s architekturou NetBurst zůstal pozadu, něco, čeho dosud nebylo dosaženo, alespoň ne s chladicími systémy dostupnými běžným uživatelům. Nejlepší způsob, jak dosáhnout dobré škálovatelnosti výkonu a zpracovatelské kapacity, byl tento proces s procesorem s určitým počtem jader a také s určitou frekvencí.

Začaly se implementovat dvoujádrové procesory, buď vyrábějící dva jednotlivé procesory, nebo mnohem lépe, integrující dva DIE (obvody) na jeden čip. Tím se šetří velké množství místa na základních deskách, i když vyžaduje implementaci komunikační struktury s ostatními komponenty, jako jsou vyrovnávací paměť, sběrnice atd., Větší složitost.

První procesory s více než jedním jádrem

V tomto okamžiku je docela zajímavé vědět, které byly první vícejádrové procesory, které se objevily na trhu. A jak si dokážete představit, začátky byly jako vždy, pro firemní použití na serverech a také jako vždy IBM. Prvním vícejádrovým procesorem byl IBM POWER4 se dvěma jádry na jediném DIE a základní frekvencí 1, 1 GHz, která byla vyrobena v roce 2001.

Teprve v roce 2005 se na jejich stolních počítačích objevily první dvoujádrové procesory pro hromadnou spotřebu uživatelů. Intel ukradl peněženku AMD několik týdnů předem pomocí Intel Pentium Extreme Edition 840 s HiperThreading, později publikoval AMD Athlon X2.

Poté se výrobci rozběhli a začali zavádět jádra bez rozdílu s následnou miniaturizací tranzistorů. V současné době je výrobní proces založen na tranzistorech pouze 7 nm implementovaných společností AMD ve své třetí generaci Ryzenu a 12 nm implementovaných společností Intel. Díky tomu jsme dokázali zavést větší počet jader a obvodů ve stejném čipu, čímž jsme zvýšili výpočetní výkon a snížili spotřebu. Ve skutečnosti máme na trhu až 32jádrových procesorů, což jsou Threadrippery AMD.

Co potřebujeme využít jader jader procesoru

Logika se zdá velmi jednoduchá, vkládá jádra a zvyšuje počet současných procesů. Zpočátku to však byla skutečná bolest hlavy pro výrobce hardwaru a zejména pro tvůrce softwaru.

A je to, že programy byly navrženy (kompilovány) pouze pro práci s jádrem. Potřebujeme nejen procesor, který je fyzicky schopen provádět více simultánních operací, ale také potřebujeme, aby program, který generuje tyto instrukce, to dokázal prostřednictvím komunikace s každým z dostupných jader. Dokonce i operační systémy musely změnit svou architekturu, aby dokázaly efektivně využívat více jader současně.

Tímto způsobem se programátoři pustili do práce a začali kompilovat nové programy s vícejádrovou podporou, takže v současné době je program schopen efektivně využívat všechna jádra, která jsou k dispozici v počítači. Takto vynásobíme podprocesy provádění na potřebnou částku. Protože kdyby se kromě jader objevil i koncept podprocesu popravy.

Ve vícejádrovém procesoru je nezbytné paralelizovat procesy, které program provádí, z čehož vyplývá, že každé jádro dokáže provádět úlohu paralelně s jiným a následně jeden po druhém. Tato metoda vytváření různých úkolů současně z programu se nazývá procesní vlákna, pracovní vlákna, vlákna nebo jednoduše vlákna v angličtině. Jak operační systém, tak programy musí být schopny vytvořit paralelní procesní vlákna, aby mohly využívat výhod celého výkonu procesoru. To je vysoké, že design CAD, střih videa nebo programy fungují velmi dobře, zatímco hry mají způsob, jak jít.

Co jsou vlákna procesoru? Rozdíly s jádry

HyperThreading a SMT

V důsledku výše uvedeného se objevují technologie výrobců procesorů. Nejznámější z nich je HyperThreading, který Intel začal používat ve svých procesorech, a AMD by to později udělal sám s technologií CMT a poté s vývojem na SMT (Simultaneous Multi-Threading).

Tato technologie sestává z existence dvou jader v jednom, ale nebudou to skutečná jádra, ale logická, něco , co se v programování nazývá zpracování vláken nebo vláken. Už jsme o tom mluvili již dříve. Záměrem je znovu rozdělit pracovní zatížení mezi jádry a rozdělit jednotlivé úkoly, které mají být provedeny, do vláken tak, aby byly prováděny, když je jádro volné.

Existují například procesory, které mají například pouze dvě jádra, ale díky těmto technologiím mají 4 vlákna. Společnost Intel jej používá především ve svých vysoce výkonných procesorech Intel Core a procesorech pro notebooky, zatímco společnost AMD jej implementovala do celé řady procesorů Ryzen.

Co je to HyperThreading?

Jak zjistit, kolik jader má můj procesor

Už víme, co jsou jádra a jaké jsou vlákna a jejich význam pro vícejádrový procesor. Takže poslední věcí, kterou nám zbývá, je vědět, jak vědět, kolik jader má náš procesor.

Měli byste vědět, že Windows někdy nerozlišuje mezi jádry a vlákny, protože se objeví s názvem jader nebo procesorů, například v nástroji „msiconfig“. Otevřeme-li Správce úloh a přejdeme do sekce výkonu, uvidíme seznam, kde se objeví počet jader a logických procesorů CPU. Ale grafika, která se nám zobrazí, bude přímo grafikou logických jader, stejně jako ta, která se objeví v nástroji Sledování výkonu, pokud ji otevřeme.

Jak zjistit, kolik jader má můj procesor

Závěr a zajímavé odkazy

Došli jsme ke konci a doufáme, že jsme důkladně vysvětlili, co je vícejádrový procesor a nejdůležitější pojmy související s předmětem. V současné době existují skutečné příšery s až 32 jádry a 64 vlákny. Ale pro to, aby byl procesor efektivní, je důležitý nejen počet jader a jejich frekvence, ale také to, jak je postaven, účinnost jeho datových sběrnic a komunikace a způsob práce jeho jader, a zde Intel sleduje o krok napřed před AMD. Brzy uvidíme nové Ryzen 3000, které slibují lepší výkon než nejvýkonnější stolní procesory Intel, takže zůstaňte naladěni na naše recenze.

Pokud máte nějaké dotazy nebo připomínky k tématu nebo chcete něco objasnit, zveme vás k tomu pomocí níže uvedeného okénka pro komentáře.