Основи на процесора Множество процесори, ядра и Hyper-Threading Explained

Централното процесорно устройство (CPU) на вашия компютър изпълнява изчислителните програми за работа, които се изпълняват основно. Но модерните процесори предлагат функции като множество ядра и хипер-резба. Някои компютри дори използват множество процесори. Ние сме тук, за да помогнем да се справим.

Тактовата честота на процесора е била достатъчна при сравняване на производителността. Нещата вече не са толкова прости. Процесорът, който предлага множество ядра или хипер-резба, може да работи значително по-добре от едноядрен процесор със същата скорост, която не притежава хипер-резба. А компютрите с множество процесори могат да имат още по-голямо предимство. Всички тези функции са предназначени да позволяват на персоналните компютри по-лесно да управляват множество процеси едновременно, увеличавайки производителността си при многозадачност или под изискванията на мощни приложения като видео енкодери и модерни игри. Така че нека разгледаме всяка от тези функции и какво биха могли да означават за вас.

Hyper-Threading

Hyper-threading е първият опит на Intel да внесе паралелни изчисления в потребителски компютри. Той дебютира на настолни процесори с Pentium 4 HT през 2002 година. Pentium 4 от деня включваше само едно CPU ядро, така че наистина можеше да изпълнява само една задача наведнъж - дори и да може да превключва между задачите достатъчно бързо. че изглеждаше като многозадачност. Хипер-резбата се опита да компенсира това.

Едно физическо CPU ядро ​​с хипер-резба се появява като две логически CPU за операционната система. Процесорът все още е единичен CPU, така че е малко мамят. Докато операционната система вижда два процесора за всяко ядро, действителният хардуер на процесора има само един набор ресурси за изпълнение за всяко ядро. CPU се преструва, че има повече ядра, отколкото използва, и използва своя собствена логика, за да ускори изпълнението на програмата. С други думи, операционната система се подвежда да види два CPU за всяко действително CPU ядро.

Hyper-threading позволява на двете логически CPU ядра да споделят ресурси за физическо изпълнение. Това може да ускори нещата до известна степен - ако един виртуален CPU е спрял и чака, другият виртуален CPU може да заема своите ресурси за изпълнение. Hyper-threading може да спомогне за ускоряване на системата ви, но тя не е толкова добра, колкото да имате действителни допълнителни ядра.

За щастие, хипер-нишките вече са "бонус". Докато оригиналните потребителски процесори с хипер-резба имаха само едно ядро, което се преплиташе като множество ядра, съвременните Intel процесори вече имат едновременно множество ядра и хипер-резба технология. Вашият двуядрен процесор с хипер-резба се появява като четири ядра във вашата операционна система, докато четириядреният CPU с хипер-резба се появява като осем ядра. Хипер-резбата не е заместител на допълнителни ядра, но двуядреният процесор с хипер-резба трябва да работи по-добре от двуядрен процесор без хипер-резба.

Множество ядра

Първоначално процесорите имаха едно ядро. Това означаваше, че физическия процесор имаше един централен процесор на него. За да се увеличи производителността, производителите добавят допълнителни "ядра" или централни процесори. Двуядреният процесор има две централни процесорни единици, така че на операционната система изглежда като два процесора. Процесор с две ядра, например, може да изпълнява два различни процеса едновременно. Това ускорява системата ви, защото компютърът ви може да прави няколко неща едновременно.

За разлика от хипер-резбата, тук няма трикове - двуядреният процесор буквално има два централни процесора на процесорния чип. Четириядреният процесор има четири централни процесора, осемядрен процесор има осем централни процесора и така нататък.

Това помага драстично да се подобри производителността, като същевременно се запази физическата CPU единица малка, така че се побира в един сокет. Необходимо е да има само един CPU сокет, в който да е вкаран един процесор, а не четири различни гнезда на процесора с четири различни процесора, всеки от които се нуждае от собствено захранване, охлаждане и друг хардуер. Има по-малка латентност, защото ядрата могат да комуникират по-бързо, тъй като всички те са на един и същи чип.

Windows Task Manager показва това доста добре. Тук например можете да видите, че тази система има едно действително CPU (гнездо) и четири ядра. Hyperthreading прави всяко ядро ​​да изглежда като два CPU за операционната система, така че показва 8 логически процесора.

Множество процесори

Повечето компютри имат само един процесор. Този единичен CPU може да има няколко ядра или хипер-threading технология, но тя все още е само един физически CPU блок, вмъкнат в един CPU гнездо на дънната платка.

Преди да се появят хипер-нишки и многоядрени процесори, хората се опитаха да добавят допълнителна процесорна мощност към компютрите чрез добавяне на допълнителни процесори. Това изисква дънна платка с множество CPU гнезда. Дънната платка също се нуждае от допълнителен хардуер, за да свърже тези процесорни гнезда към RAM и други ресурси. Има много режийни в този вид настройка. Има допълнителна латентност, ако процесорите трябва да комуникират помежду си, системите с множество процесори консумират повече енергия, а на дънната платка се нуждаят още гнезда и хардуер.

Днес системите с множество процесори не са много често срещани сред домашните персонални компютри. Дори високопроизводителният настолен компютър с множество графични карти обикновено има само един процесор. Ще намерите множество процесорни системи сред суперкомпютри, сървъри и подобни високотехнологични системи, които се нуждаят от толкова мощно захранване, колкото могат да получат.

Колкото повече процесори или ядра има на компютъра, толкова повече неща могат да се правят наведнъж, което спомага за подобряване на производителността на повечето задачи. Повечето компютри вече разполагат с процесори с множество ядра - най-ефективният вариант, който обсъдихме. Ще намерите дори процесори с множество ядра на модерни смартфони и таблети. Intel процесорите също имат хипер-резба, което е нещо като бонус. Някои компютри, които се нуждаят от голямо количество процесорна мощност, могат да имат множество процесори, но е много по-малко ефективно, отколкото звучи.

Кредит на изображението: lungstruck на Flickr, Mike Babcock на Flickr, DeclanTM на Flickr