יסודות מעבד מעבדים מרובות, ליבות, והפרדה יתר

יחידת העיבוד המרכזית (CPU) במחשב שלך עושה את תוכניות העבודה החישובית, בעיקרון. אבל המעבדים המודרניים מציעים תכונות כמו ליבות מרובות ו-השחלה יתר. מחשבים מסוימים אפילו להשתמש במעבדים מרובים. אנחנו כאן כדי לעזור למיין את כל זה.

מהירות השעון עבור מעבד היה אמור להיות מספיק בעת השוואת הביצועים. הדברים כבר לא פשוטים כל כך. מעבד המציע ליבות מרובות או היפר הליכי יכול לבצע באופן משמעותי יותר מאשר מעבד ליבה אחת של אותה מהירות זה לא תכונה היפר השחלה. ומחשבים עם מספר מעבדים יכולים להיות בעלי יתרון גדול עוד יותר. כל התכונות הללו נועדו לאפשר מחשבים אישיים כדי להפעיל בקלות רבה יותר תהליכים מרובים באותו זמן להגדיל את הביצועים שלך כאשר ריבוי משימות או תחת הדרישות של יישומים רבי עוצמה כמו מקודדי וידאו ומשחקים מודרניים. לכן, בואו נסתכל על כל התכונות הללו ומה הם עשויים להיות לך.

היפר הליכי משנה

שיקום יתר היה הניסיון הראשון של אינטל להביא חישוב מקבילי למחשבים אישיים לצרכן. זה debuted על שולחן העבודה CPUs עם Pentium 4 HT בחזרה בשנת 2002. פנטיום 4 של היום בהשתתפות רק ליבה אחת CPU, כך שזה יכול באמת רק לבצע משימה אחת בכל פעם, גם אם הוא היה מסוגל לעבור בין משימות במהירות מספיק זה נראה כמו ריבוי משימות. היפר-שחיקה ניסה לפצות על כך.

ליבת CPU פיזית אחת עם השחלה גבוהה מופיעה כשני מעבדים לוגיים למערכת הפעלה. המעבד הוא עדיין מעבד יחיד, אז זה קצת רמאי. בעוד שמערכת ההפעלה רואה שני מעבדים לכל ליבה, לחומרת ה- CPU בפועל יש רק קבוצה אחת של משאבי ביצוע עבור כל ליבה. המעבד מעמיד פנים שיש לו יותר ליבות ממה שהוא עושה, והוא משתמש בלוגיקה שלו כדי להאיץ את ביצוע התוכנית. במילים אחרות, מערכת ההפעלה הוא מרומה לתוך לראות שני מעבדים עבור כל ליבת מעבד בפועל.

Hyper-threading מאפשר לשני הליבות המעבדיות הגיוניות לשתף משאבי ביצוע פיזיים. זה יכול להאיץ את העניינים קצת - אם אחד המעבד הווירטואלי נעצר וממתין, המעבד הווירטואלי השני יכול לשאול את משאבי הביצוע שלו. Hyper- השחלה יכול לעזור להאיץ את המערכת שלך, אבל זה בשום מקום ליד טוב כמו שיש ליבות נוספות בפועל.

למרבה המזל, היפר הליכי הוא עכשיו "בונוס". בעוד מעבדי הצרכן המקורי עם השחלה יתר רק ליבה אחת כי התחפש ליבות מרובות, אינטל המודרנית CPUs עכשיו יש ליבות מרובות ו-השחלה יתר הטכנולוגיה. מעבד הליבה הכפול שלך עם הליכי משנה גבוהים מופיע כארבע ליבות למערכת ההפעלה שלך, בעוד שהמעבד בעל ארבע ליבות עם הליכי משנה גבוהים מופיע כשמונה ליבות. Hyper-threading אינו תחליף לליבות נוספות, אך מעבד ליבה כפולה עם היפר הליכי צריך לבצע טוב יותר מאשר מעבד ליבה כפולה ללא hyper-threading.

ליבות מרובות

במקור, CPUs היה ליבה אחת. פירוש הדבר שלמעבד הפיזי היתה יחידת עיבוד מרכזית אחת. כדי להגדיל את הביצועים, היצרנים מוסיפים "ליבות" נוספות או יחידות עיבוד מרכזיות. מעבד ליבה כפולה יש שתי יחידות עיבוד מרכזיות, כך שזה נראה למערכת ההפעלה כמו שני מעבדים. מעבד עם שתי ליבות, למשל, יכול להפעיל שני תהליכים שונים בו זמנית. זה מאיץ את המערכת שלך, כי המחשב יכול לעשות דברים מרובים בבת אחת.

שלא כמו היפר הליכי, אין כאן טריקים - מעבד ליבה כפולה יש ממש שתי יחידות עיבוד מרכזיות על שבב CPU. מעבד ארבע ליבות יש ארבע יחידות עיבוד מרכזיות, מעבד ליבת אוקטה יש שמונה יחידות עיבוד מרכזיות, וכן הלאה.

זה עוזר לשפר באופן דרמטי את הביצועים תוך שמירה על יחידת CPU פיזית קטנה כך שהוא מתאים בשקע יחיד. יש צורך רק בשקע יחיד של CPU עם יחידת CPU יחידה שהוכנסה לתוכו - לא ארבעה שקעי CPU שונים עם ארבעה מעבדים שונים, כל אחד מהם זקוק לכוח שלהם, לקירור ולחומרה אחרת. יש פחות חביון כי ליבות יכול לתקשר מהר יותר, כמו כולם על אותו שבב.

מנהל המשימות של Windows מציג את זה די טוב. הנה, למשל, אתה יכול לראות כי מערכת זו יש אחד בפועל CPU (שקע) וארבע ליבות. Hyperthreading עושה כל ליבה נראה כמו שני מעבדים למערכת ההפעלה, כך זה מראה 8 מעבדים לוגיים.

מספר מעבדים

ברוב המחשבים יש רק מעבד יחיד. מעבד יחיד זה עשוי להיות ליבות מרובות או טכנולוגיית היפר- threading - אבל זה עדיין רק יחידת CPU פיזית אחת מוכנס לתוך שקע CPU יחיד על לוח האם.

לפני היפר הליכי ואת הליבה מרובה ליבות הגיעו מסביב, אנשים ניסו להוסיף כוח עיבוד נוסף למחשבים על ידי הוספת CPUs נוספים. זה דורש לוח אם עם שקעי CPU מרובים. לוח האם גם צריך חומרה נוספת כדי לחבר אותם שקעי CPU ל- RAM ומשאבים אחרים. יש הרבה תקורה בסוג זה של התקנה. יש חביון נוסף אם המעבדים צריכים לתקשר אחד עם השני, מערכות עם CPUs מרובים צורכים יותר כוח, ואת לוח האם צריך שקעים וחומרה יותר.

מערכות עם מעבדים מרובים אינם נפוצים מאוד בקרב משתמשי מחשב ביתיים כיום. אפילו שולחן עבודה עם משחקי מחשב עם כרטיסי גרפיקה מרובים יהיה בדרך כלל רק מעבד יחיד. תוכלו למצוא מערכות CPU מרובות בין מחשבי על, שרתים ומערכות קצה דומות, שזקוקים לכמה כוח גריסה של מספר רב ככל שהם יכולים.

ככל שיש יותר מעבדים או ליבות במחשב, כך הם יכולים לעשות יותר דברים בבת אחת, ובכך לשפר את הביצועים במרבית המשימות. לרוב המחשבים יש מעבדים עם ליבות מרובות - האפשרות היעילה ביותר שעליה דנו. תוכל אפילו למצוא מעבדים עם ליבות מרובות על טלפונים חכמים וטאבלטים מודרניים. מעבדי Intel גם תכונה hyper-threading, וזה סוג של בונוס. מחשבים מסוימים הזקוקים לכמות גדולה של כוח CPU עשויים להיות בעלי מספר מעבדים, אבל זה הרבה פחות יעיל ממה שזה נשמע.

תמונה אשראי: lungstruck על Flickr, מייק Babcock על Flickr, DeclanTM על Flickr