Chiar și acum cinci sau șase ani, puțini oameni știau despre introducerea procesoarelor multi-core, deși aceste dispozitive erau deja utilizate în sistemele server. Dotarea cu aceste elemente calculatoare personale a început în 2005.
Deci, ce oferă procesoarele multi-core în ceea ce privește îmbunătățirea performanței computerului?
Principiul creșterii puterii dispozitivului datorită muncii mai multor nuclee este separarea soluției problemelor. În termeni generali, putem spune că orice proces care rulează pe sistem are mai multe fire. Cu posibilitatea funcționării simultane a mai multor aplicații (procese), vorbim despre multitasking, care este susținut de sistemul de operare Windows.
Procesoare multi-core permite creșterea vitezei programelor, deși principiul multitasking-ului este implementat și pe un dispozitiv cu un singur nucleu. Deci, un nucleu procesează informații text, celălalt - ascultarea muzicii, în timp ce aceste aplicații funcționează simultan. 
Dacă, de exemplu, luăm program antivirusapoi un fir va scana memoria și hard disk-uri, iar cealaltă este actualizarea bazelor de date antivirus. Exemplul este foarte simplificat, dar vă permite să înțelegeți conceptul general prin care funcționează procesoarele multi-core.
Într-un computer cu un dispozitiv convențional pentru funcționarea simultană a programelor, se creează o posibilitate virtuală de execuție a acestora. Aici intervine sistemul de operare, schimbă alternativ lucrarea firelor, totul se întâmplă într-o fracțiune de secundă și este invizibil pentru utilizator. Se pare că Windows a actualizat puțin programul antivirus, apoi a început scanarea, după care a început să se actualizeze din nou. Utilizatorul are impresia că totul se întâmplă în același timp.
În cazul în care rulează un procesor multi-core, un astfel de comutator nu va fi efectuat. Sistemul de operare trimite în mod clar fire către anumite nuclee. Ca urmare, devine posibil să scăpați de degradarea performanței, ca în cazul comutării între sarcini. 
Programele sunt executate simultan; ca urmare, actualizarea și scanarea bazelor de date vor fi efectuate mult mai repede. Cu toate acestea, nu toate aplicațiile acceptă această tehnologie și pot fi optimizate în acest fel. Dezvoltatorii creează tot mai multe programe care pot gestiona procesoare multi-core.
Astăzi, piața pentru astfel de dispozitive este împărțită între AMD și Intel, care sunt principalii producători. Computerele staționare moderne, sistemele de servere, precum și laptopurile și smartphone-urile folosesc multi-core procesoare Intel sau AMD.
Chiar și dispozitivele cu preț redus au cel puțin două nuclee, deși sunt produse procesoare cu 4, 6, 8 și mai multe elemente. Cu toate acestea, performanța completă a dispozitivelor poate fi obținută numai cu echilibrul întregului sistem, parametrii căruia trebuie să corespundă RAM-ului, hard diskului, plăcii video și altor componente ale computerului.
În ultimii ani, producătorii de procesoare nu s-au străduit să atingă viteze maxime de ceas - în schimb, cresc puterea procesorului prin creșterea numărului de nuclee.
Permiteți-ne să vă spunem dacă utilizatorii vor beneficia de achiziționarea de noi cipuri multi-core.
Primul cip multi-core a fost lansat în 2001. Procesorul IBM Power4 avea două nuclee pe 64 de biți bazate pe microarhitectura PowerPC, dar a fost utilizat exclusiv pentru rezolvarea sarcinilor cu profil îngust. Utilizatorii de PC-uri personale au trebuit să aștepte apariția unui procesor dual-core pentru încă patru ani lungi. În cele din urmă, în mai 2005, imediat după microprocesorul dual-core pe 64 de biți
Opteron pentru sisteme server de la AMD, lansat dual-core Intel Pentium D pentru computerele personale de acasă. În noiembrie 2007, o agitație în industria computerelor a fost cauzată de AMD, care a reușit să încapă patru nuclee pe o singură matriță, în urma căreia a fost creat procesorul AMD Phenom X4 cu microarhitectura K10. Cu toate acestea, din cauza defectelor în dezvoltarea unei noi creații, o revoluție cu drepturi depline nu a funcționat și, în acel moment, a devenit principalul jucător de pe piață. intel, care a lansat primul Intel Core 2 Quad „quad-core”.
În 2009 s-au înregistrat modificări semnificative în liniile de produse a doi concurenți de lungă durată. Familia învechită Intel Core 2 Duo este înlocuită de noi procesoare Intel seria de bază i3, i5 și i7. Au achiziționat microarhitectura Sandy Bridge și sunt fabricate folosind o tehnologie de proces de 32 nanometri. Tot pe 14 octombrie 2011 a apărut lumina celui mai nou procesor Intel Core i7-3960X cu șase nuclee bazat pe arhitectură Sandy bridge-eCel mai rapid procesor Intel pentru utilizatorii casnici de astăzi. Între timp, AMD și-a îmbunătățit semnificativ Phenom X4 cu patru nuclee, mărind cantitatea de memorie cache și stăpânind 45 de nanometri proces tehnologic, iar în aprilie 2010 a anunțat „șase nuclee” AMD Phenom II X6 sub numele de cod Thuban, care i-a permis Intel să nu se lase prea departe. Mai mult, recent a avut loc o prezentare procesoare AMD bazat pe cea mai recentă microarhitectură Bulldozer. Una dintre cele mai importante inovații este principiul modular al aranjării nucleelor \u200b\u200bîn sistemul x86 - două pe fiecare modul. Datorită acestei caracteristici, compania poate construi cu ușurință o gamă de modele, oferind soluții cu un număr diferit de unități de calcul și frecvențe de ceas. În lumina ultimelor sale creații, AMD este pregătit să preia procesoarele Intel.
Am testat și comparat performanța procesoarelor de ultimă generație cu patru, șase și opt nuclee de la Intel și AMD și am decis să ne dăm seama dacă merită să plătiți în exces pentru nuclee suplimentare astăzi.
Calcul paralel
Chiar și atunci când au apărut primele procesoare, producătorii au încercat să își maximizeze puterea. În 1995, Universitatea din Washington a propus ideea de a sprijini „multithreading simultan”, care a fost preluat și implementat de Intel sub forma tehnologie Hyper-Threading... În practică, părea să împartă un procesor fizic în două virtuale și să optimizeze semnificativ performanța procesorului. Primul microcip care a sprijinit această tehnologie a fost Intel Pentium 4, lansat pe 14 noiembrie 2002. Potrivit reprezentanților companiei, introducerea tehnologiei Hyper-Threading, împreună cu creșterea necesară a zonei matriței cu 5%, au sporit performanța cipului cu 15-30%. Este adevărat, aceste cifre depindeau direct de programele utilizate pentru calcule. Dacă vorbim despre crearea unei tehnologii similare din partea AMD, atunci aici Intel este semnificativ înaintea concurenților săi.
AVANTAJELE MULTI-CORE.
Deci, crearea de procesoare multi-core poate fi considerată o dezvoltare logică a tehnologiei HyperThreading. Producătorii încearcă să împartă activitatea procesorului în mai multe fire, care nucleele procesorului va putea procesa în paralel. Cu toate acestea, pentru aceasta, multicore trebuie să fie pe deplin acceptat nu numai de sistemul de operare, ci și de programe specifice. Acum, în ciuda dominanței „multi-nucleelor” pe piață, numărul de aplicații optimizate pentru acestea este minim. De obicei aici vorbim despre multimedia sau programe extrem de specializate, care, în cea mai mare parte, sunt „prieteni” cu procesoare noi și folosesc toată puterea nucleelor \u200b\u200blor. Cu produsele pentru jocuri, situația este următoarea: multe jocuri sunt deja optimizate pentru a funcționa cu două și patru nuclee și, în timp, vor fi folosite și resurse multi-core ale procesorelor moderne. Între timp, procesoarele cu patru nuclee par cele mai practice și relevante din lumea computerelor, iar cipurile cu șase și opt nuclee, probabil, merită să le cumpărați doar dacă aveți de gând să rulați programe cu suport multithreading pe sistemul dvs.
CONTRA PROCESORULUI MULTI-CORE
Procesoarele cu șase și opt nuclee au mult mai multe dezavantaje. Unul dintre cele mai importante este consumul impresionant de energie, ceea ce înseamnă o disipare puternică a căldurii și temperaturi ridicate ale cipului atunci când funcționează sub sarcină. Producătorii se luptă cu acest lucru stăpânind procese tehnologice din ce în ce mai „delicate” și dezvoltând scheme de putere mai avansate. De asemenea, deficitul deja menționat al corespunzătorului software: cea mai mare parte a potențialului microcipului rămâne pur și simplu nerealizat. În plus, costul principal al procesoarelor multi-core determină în continuare prețul, care nu este atractiv pentru utilizatorul mediu, ceea ce constrânge și cererea.
Rezultatele testelor: Intel - mai rapid, AMD - mai profitabil
Pentru testare, am selectat cele mai bune procesoare multi-core de la Intel și AMD în diverse categorii. Cea mai interesantă pentru noi părea să fie confruntarea dintre „giganții” care tocmai ieșiseră de pe linia de asamblare - primul cip AMD FX-8150 cu opt nuclee din lume bazat pe microarhitectura Bulldozer și un puternic Intel Core i7-3960X cu șase nuclee. Din păcate, nu a existat nicio luptă: un cip de la Intel bazat pe microarhitectura Sandy Bridge-E a depășit semnificativ performanța aparent formidabilă „buldozer” AMD. În plus, procesor nou de la AMD a suferit o înfrângere zdrobitoare pe toate fronturile, pierzând în două teste chiar și departe de noul AMD Phenom II X4 980 BE cu patru nuclee.
Un alt procesor quad-core, Intel Core i7 2600K, a fost o surpriză plăcută. Lansat la începutul anului trecut, este doar puțin în urmă în performanță de la „fratele” său mai mare - și asta în ciuda faptului că acesta din urmă costă de trei ori mai mult. O altă linie de procesor Intel Core i7-990X cu șase nuclee fabulos Ediție extremă a funcționat bine la testare, dar a ajuns să piardă în fața cipului Intel Core i7-2600K quad-core mai ieftin. Și cel mai eficient, destul de ciudat, multi-core a fost implementat în șase nuclee AMD Phenom II X6 HOOT Black Edition, care, la un preț foarte accesibil în testul Gordian Knot, a reușit să câștige până la 39 de secunde (29%) împotriva rivalilor arzători Intel Core i73960X și Intel Core i7- 2600K. Acesta din urmă a jucat însă puțin în runda finală, câștigând puțin mai mult FPS în jocul Unreal Tournament III, care oferă suport pentru procesoare multi-core.
Astfel, dacă vorbim despre puterea absolută a procesorului central, indiferent de costul acestuia, nu există aici cipuri moderne de la Intel. Dar dacă încercăm să calculăm teoretic eficiența unuia? Din fiecare bănuț cheltuit pe procesor, vor beneficia modele AMD în general și, în special, AMD Phenom II X6 1100T Black Edition, în special.
Tendințe de dezvoltare: ce ne promite viitorul?
Cum va arăta un microprocesor de computer în câțiva ani? Să încercăm să analizăm viitorul pe baza binecunoscutelor evoluții de astăzi și a planurilor producătorilor. Intel rămâne fidel strategiei sale Tick-Tock și utilizează o tranziție lină către o nouă microarhitectură și flux de lucru. Sandy Bridge-E a fost introdus ca parte a etapei Tak, iar acum următoarea etapă Tic din acest an va comuta producția la un proces tehnologic de 22 nanometri folosind tranzistoare tridimensionale unice Intel 3D Tri-Gate și lansarea de noi procesoare cu opt nuclee bazate pe microarhitectură Ivy Bridge. Totuși, în același timp lucrare în curs CEO-ul Intel, Paul Otellini, a anunțat recent că compania a finalizat deja arhitectura Haswell, care ar trebui să fie succesorul Ivy Bridge în 2013.
AMD pe piață unități centrale de procesare evoluțiile par să progreseze cu dificultate. Lansarea anunțată anterior a procesorului Komodo a fost anulată în mod neașteptat - pentru a fi înlocuită de o nouă familie de jetoane multi-core (până la opt inclusiv) AMD Vishera bazat pe arhitectura Piledriver (evoluția logică a sistemului Bulldozer) și pe noua platformă Volan.
Analiștii sugerează că modelul actual de proiectare a procesorului nu se va schimba în următorii ani. Siliciul, despre care s-a prezis mult timp că se va „retrage”, va rămâne principala construcție
unitate. Cu toate acestea, noi elemente interesante îi respiră în spate, de exemplu, grafonul - un cristal de carbon cu o grosime miniaturală a unui atom. Și pe termen lung, procesoarele se vor confrunta cu schimbări revoluționare care vor duce la apariția computerelor cuantice, optice și chiar moleculare.
Este interesant: cipuri experimentale multi-core
Anul 2006. Intel a dezvăluit un prototip de procesor de 80 de nuclee fabricat folosind o tehnologie de proces de 32 nanometri.
anul 2009. Tilera a demonstrat un prototip de procesor de server de 100 de nuclee, în care fiecare nucleu este un cip separat cu cache L1 și L2.
anul 2009. Intel a arătat un computer „cloud”, care este un procesor cu 48 de nuclee. Mai mult, toate cele 48 de nuclee ale unui astfel de PC comunică între ele ca noduri de rețea.
2011. Intel a dezvoltat o nouă microarhitectură Many Integrated Core (MIC). Noile procesoare bazate pe acesta vor primi mai mult de 50 de nuclee și vor începe să fie produse folosind o tehnologie de proces de 22 nanometri încă din 2012.
2011. Adapteva a dezvăluit microprocesoarele Epiphany IV cu 64 de nuclee care livrează până la 70 gigaflops (operații în virgulă mobilă pe secundă) consumând în același timp mai puțin de 1 watt de energie. Aceste cipuri nu pot fi utilizate ca unități centrale de procesare, dar Adapteva propune să le folosească ca coprocesor pentru sarcini complexe precum recunoașterea feței sau gesturile utilizatorului.
anul 2012. ZiiLabs, o filială a Creative Technology, a anunțat un sistem de 100 de nuclee bazat pe cipul ZMS-40. Performanța de vârf a sistemului pentru calculele în virgulă mobilă a fost de 50 gigaflops.
Procesoare mobile Quad Core
La sfârșitul anului trecut, NVIDIA i-a entuziasmat pe toți entuziaștii cu lansarea procesor mobil NVIDIA Tegra 3, care are cinci nuclee Cortex A9. Patru dintre ele funcționează la 1,4 GHz, dar sunt activate numai atunci când este necesar și
cel de-al cincilea nucleu suplimentar, overclockat la 500 MHz, funcționează constant și servește la rezolvarea problemelor simple. Căutați liste de proxy de înaltă calitate, funcționale, puteți cumpăra liste de proxy proaspete la cel mai mic preț. Această tehnologie poate reduce semnificativ consumul de energie al procesorului. Primul dispozitiv bazat pe noul procesor a fost tableta ASUS Transformer Prime. În plus, nu uitați de planurile ambițioase ale AMD, care, în special, promite să lanseze în acest an un cip mobil quad-core cu integrat nucleu grafic denumit în cod Trinity cu suport DirectX 11.
*** *** |
***
... în procesul de dezvoltare, numărul de nuclee va deveni din ce în ce mai mult.
(Dezvoltatori Intel)
Inca nucleu, în plus nucleu, și chiar mult, mult nucleu!..
... Până de curând, nu am auzit și nu am știut multicore procesori, iar astăzi înlocuiesc în mod agresiv pe cei cu un singur nucleu. A început boom-ul procesorelor multi-core, care este încă ușor! - prețurile lor relativ ridicate îi împiedică. Dar nimeni nu se îndoiește că viitorul este al procesorilor multi-core! ..
Ce este un nucleu de procesor
În centrul unui microprocesor central modern ( Procesor - abbr. din engleza unități centrale de procesare - dispozitiv central de calcul) este nucleul ( nucleu) Este un cristal de siliciu cu o suprafață de aproximativ un centimetru pătrat, pe care este implementată o diagramă schematică a procesorului prin intermediul unor elemente logice microscopice, așa-numitul arhitectură (arhitectura cip).
Miezul este conectat la restul cipului (numit „ambalaj”, Pachet CPU) prin tehnologia flip-chip ( flip-chip, lipire flip-chip - miez inversat, fixare prin metoda cristalului inversat). Această tehnologie și-a luat numele, deoarece partea orientată spre exterior - vizibilă - a miezului este de fapt „partea inferioară” - pentru a oferi contact direct cu radiatorul de răcire pentru o mai bună disipare a căldurii. Pe partea din spate (invizibilă) se află „interfața” în sine - conexiunea dintre cristal și pachet. Conectarea nucleului procesorului la ambalaj se face folosind umflăturile ( Umflături de lipit).
Miezul este situat pe o bază textolită, de-a lungul căreia căile de contact trec la „picioare” (tampoane de contact), este umplut cu o interfață termică și închis cu un capac metalic de protecție.
Primul microprocesor (natural, cu un singur nucleu!) Intel 4004 a fost introdus la 15 noiembrie 1971 de Intel Corporation. Acesta conținea 2300 de tranzistoare, la care a funcționat frecvența ceasului 108 kHz și costă 300 USD.
Cerințele de putere de calcul ale microprocesorului central au crescut constant și continuă să crească. Dar dacă producătorii de procesoare anterioare trebuiau să se adapteze constant la cererile urgente (în continuă creștere!) Ale utilizatorilor, acum producătorii de cipuri sunt înaintea jocului!
Pentru o lungă perioadă de timp, creșterea performanței procesoarelor tradiționale single-core s-a datorat în principal unei creșteri secvențiale a frecvenței ceasului (aproximativ 80% din performanța procesorului a fost determinată de frecvența ceasului), cu o creștere simultană a numărului de tranzistoare pe un cristal. Cu toate acestea, o creștere suplimentară a frecvenței de ceas (la o frecvență de ceas mai mare de 3,8 GHz, cipurile pur și simplu se supraîncălzesc!) Rulează într-o serie de bariere fizice fundamentale (deoarece procesul tehnologic a ajuns aproape de dimensiunea unui atom: astăzi procesoarele sunt produse folosind tehnologia de 45 nm, iar dimensiunea unui atom de siliciu este aproximativ 0,543 nm):
În primul rând, pe măsură ce dimensiunea cristalului scade și frecvența ceasului crește, curentul de scurgere al tranzistoarelor crește. Acest lucru duce la un consum mai mare de energie și la creșterea puterii de căldură;
În al doilea rând, beneficiile unei viteze de ceas mai mari sunt parțial compensate de latența memoriei, deoarece timpii de acces la memorie nu se potrivesc cu viteza de ceas crescândă;
În al treilea rând, pentru unele aplicații, arhitecturile secvențiale tradiționale devin ineficiente odată cu creșterea vitezei ceasului datorită așa-numitului „blocaj von von Neumann” - o limitare a performanței ca urmare a unui flux secvențial de calcule. În acest caz, întârzierile de transmitere a semnalului rezistiv-capacitive cresc, ceea ce reprezintă un blocaj suplimentar asociat cu o creștere a frecvenței ceasului.
Utilizarea sistemelor multiprocesor nu este de asemenea răspândită, deoarece necesită sisteme multiprocesor complexe și costisitoare. plăci de bază... Prin urmare, s-a decis îmbunătățirea în continuare a performanțelor microprocesoarelor prin alte mijloace. Cea mai eficientă direcție a fost recunoscută ca concept multithreading, care a luat naștere în lumea supercomputerelor, este prelucrarea simultană paralelă a mai multor fluxuri de instrucțiuni.
Deci, în intestinele companiei Intel a fost nascut Tehnologie Hyper-Threading (HTT) Este o tehnologie de prelucrare a datelor super-threaded care permite unui procesor să execute până la patru fire de program în paralel într-un procesor single-core. Hiper-filetare crește semnificativ eficiența executării aplicațiilor care utilizează resurse mari (de exemplu, legate de editare audio și video, 3D-modelling), precum și funcționarea sistemului de operare în modul multitasking.
Procesor Pentium 4 cu inclus Hiper-filetare are unul fizic un nucleu care este împărțit în două logicdeci sistemul de operare îl definește ca două procesoare diferite (în loc de unul).
Hiper-filetare a devenit de fapt o trambulină pentru crearea de procesoare cu două nuclee fizice pe o singură matriță. Într-un cip cu 2 nuclee, două nuclee (două procesoare!) Funcționează în paralel, care la o frecvență de ceas mai mică furnizează b despreperformanță mai bună, deoarece două fluxuri de instrucțiuni independente sunt executate în paralel (simultan!)
Se numește capacitatea unui procesor de a executa mai multe fire simultan paralelism la nivelul firului (TLP – paralelism la nivel de fir). Nevoia de TLP depinde de situația specifică (în unele cazuri este pur și simplu inutilă!).
Principalele probleme de creare a procesoarelor
Fiecare miez al procesorului trebuie să fie independent - cu consum de energie independent și putere controlată;
Piața de software ar trebui să fie prevăzută cu programe care pot împărți în mod eficient algoritmul de ramificare a instrucțiunilor într-un număr par (pentru procesoare cu un număr par de nuclee) sau impar (pentru procesoare cu un număr impar de nuclee) de fire;
…
Potrivit serviciului de presă AMD, astăzi piața procesoarelor cu 4 nuclee nu depășește 2% din total. Evident, pentru cumpărătorul modern, achiziționarea unui procesor cu 4 nuclee pentru nevoile casei nu are prea mult sens din multe motive. În primul rând, astăzi practic nu există programe care să poată utiliza în mod eficient avantajele a 4 fire de lucru simultane; în al doilea rând, producătorii poziționând procesoare cu 4 nuclee ca Salut-Soluții prin adăugare la snap cele mai moderne plăci video și vrac hard disk-uri, - și acest lucru crește în cele din urmă costul celor deja scumpe …
Dezvoltatori Intel ei spun: „... în procesul de dezvoltare, numărul de nuclee va deveni din ce în ce mai mult ...”.
***
Ce ne așteaptă în viitor
În corporație Intel nu mai vorbesc despre „Multinuclear” ( Multi-Core) procesoare, așa cum se face în legătură cu soluțiile cu 2, 4, 8, 16 sau chiar 32 de nuclee și despre „Multicore” ( Multe nuclee), implicând o macrostructură arhitecturală complet nouă a cipului, comparabilă (dar nu similară) cu arhitectura procesorului Celulă.
Structura unui astfel de Multe nuclee-chip implică lucrul cu același set de instrucțiuni, dar folosirea unui nucleu central puternic sau a mai multor puternice ProcesorÎnconjurat de multe nuclee de ajutor pentru a vă ajuta să gestionați mai eficient aplicațiile multimedia complexe în modul multi-thread. Pe lângă nucleele „de uz general”, procesoarele Intel va avea, de asemenea, nuclee specializate pentru efectuarea diverselor clase de sarcini, cum ar fi grafica, algoritmi de recunoaștere a vorbirii și procesarea protocoalelor de comunicație.
Aceasta este exact arhitectura pe care Justin Rattner ( Justin R. Rattner), manager sectorial Corporate Technology Group Intel, la o conferință de presă la Tokyo. Potrivit acestuia, ar putea exista câteva zeci de astfel de nuclee auxiliare într-un nou procesor multi-core. Spre deosebire de concentrarea pe nuclee de calcul mari, înfometate cu energie, cu disipare ridicată a căldurii, cristale multi-core Intel va activa doar nucleele care sunt necesare pentru sarcina curentă, în timp ce restul nucleelor \u200b\u200bvor fi dezactivate. Acest lucru va permite cristalului să consume exact la fel de multă energie electrică de care are nevoie la un moment dat.
În iulie 2008, corporația Intel a anunțat că are în vedere posibilitatea de a integra câteva zeci sau chiar mii de nuclee de calcul într-un singur procesor. Inginer principal al Envar Galum ( Anwar ghuloum) a scris pe blogul său: "În cele din urmă, recomand să folosesc următorul meu sfat ... dezvoltatorii ar trebui să înceapă să se gândească acum la zeci, sute și mii de nuclee." Potrivit lui, în acest moment Intel explorează tehnologii care ar putea calcula la scară „după numărul de nuclee pe care nu le vindem încă”.
În cele din urmă, succesul sistemelor multicore va depinde de dezvoltatori, care ar putea fi nevoiți să schimbe limbajele de programare și să rescrie toate bibliotecile existente, a spus Galum.
Au trecut de mult zilele în care se putea auzi de la un prieten: „Uau, tu procesor dual core?! ". Număr de nuclee procesoare moderne crește într-un ritm fenomenal. Puteți cumpăra deja pentru puțini bani și două - și trei - și procesor quad-core... Cu un buget puțin mai mare, puteți cumpăra cu ușurință un procesor cu șase sau opt nuclee. Dar pozițiile de conducere sunt încă ocupate de procesoarele dual-core și quad-core mai familiare. Aici, atunci când cumpărați, apare întrebarea: pe care să o alegeți - cu două sau cu patru nuclee? La prima vedere, răspunsul este evident - acolo unde există mai multe nuclee, cel mai puternic. Dar totul nu este atât de simplu aici.
Desigur, numărul de nuclee ar trebui să crească viteza de lucru. Dar se întâmplă adesea ca un program sau un sistem de operare pur și simplu să nu poată utiliza toate capacitățile unui procesor quad-core. De asemenea, un procesor quad-core poate fi complet inutil dacă, de exemplu, aveți puțină memorie RAM, lent hDD sau nu o placă de bază foarte bună. Apoi, nu va avea niciun sens din două nuclee suplimentare - acestea vor fi pur și simplu inactive.
De asemenea, depinde în ce scop folosiți computerul. Dacă tastați doar texte, ascultați muzică, vizionați filme, jucați jocuri care nu necesită multă putere pe computer sau, din când în când, mergeți la Internet pentru a vă verifica e-mailul - nu aveți nevoie de mai mult de două nuclee. Procesorul dual-core este perfect pentru computer de birou... Dacă, de exemplu, ești un jucător pasionat care iubește jocuri puternice - atunci ar trebui să cumperi un quad-core. Cu toate acestea, nu uitați de cele de mai sus: jucați cu o placă video de mică putere sau mică berbecFolosirea a patru nuclee este o risipă de bani, deoarece aceste nuclee nu vă vor ajuta în niciun fel.
Și încă ceva. Mulți oameni mai cred că dacă există de două ori mai multe nuclee, atunci procesorul va funcționa de două ori mai repede. Aceasta este o concepție greșită, deoarece câștigul de viteză va fi mai mic. De asemenea, un procesor quad-core consumă mai multă energie electrică, respectiv se încălzește mai mult, ceea ce înseamnă că este nevoie de un răcitor mai puternic, care poate crește zgomotul computerului. Deși acest lucru, desigur, nu este atât de important.
Desigur, în timpul nostru, cumpărarea unui procesor dual-core poate fi o acțiune miopă, deoarece, adesea, adăugând puțini bani, puteți lua unul quad-core. Patru nuclee - cumpărați cu o marjă pentru viitor, deoarece este posibil ca procesoarele dual-core să nu mai fie folosite în câțiva ani. Și în această etapă este imposibil să dai un răspuns exact - totul depinde de scopul computerului tău. În general, alegerea, ca întotdeauna, revine utilizatorului.
Ce este un nucleu de procesor
În centrul unui microprocesor central modern (CPU - prescurtat de la unitatea centrală de procesare engleză - dispozitiv de calcul central) există un nucleu (nucleu) - un cristal de siliciu cu o suprafață de aproximativ un centimetru pătrat, pe care, prin intermediul elementelor logice microscopice, este implementată o diagramă a circuitului procesorului, așa-numita arhitectură ( arhitectura cip).
Miezul este conectat la restul cipului (denumit „ambalaj”, pachet CPU) folosind tehnologia „flip-chip” (flip-chip, flip-chip bonding - miez inversat, lipire prin metoda matriței inversate). Această tehnologie și-a luat numele deoarece partea orientată spre exterior - vizibilă - a miezului este de fapt „partea inferioară” - pentru a oferi contact direct cu radiatorul de răcire pentru o mai bună disipare a căldurii. Pe partea din spate (invizibilă) se află „interfața” în sine - conexiunea dintre cristal și pachet. Conectarea nucleului procesorului la ambalaj se face folosind Solder Bumps.
Miezul este situat pe o bază textolitică, de-a lungul căreia căile de contact trec la „picioare” (tampoane de contact), este umplut cu o interfață termică și închis cu un capac metalic de protecție.
Ce este un procesor multi-core
Un procesor multi-core este un microprocesor central care conține 2 sau mai multe nuclee de calcul pe un cip de procesor sau într-un singur pachet.
Pentru ce este multicore?
Primul microprocesor (în mod natural, cu un singur nucleu!) Intel 4004 a fost introdus la 15 noiembrie 1971 de Intel Corporation. Acesta conținea 2.300 de tranzistoare, funcționa la 108 kHz și costa 300 USD.
Cerințele de putere de calcul ale microprocesorului central au crescut constant și continuă să crească. Dar dacă producătorii de procesoare anterioare trebuiau să se adapteze constant cererilor urgente (în continuă creștere!) Actuale ale utilizatorilor de PC-uri, acum producătorii de cipuri sunt înaintea jocului!
Pentru o lungă perioadă de timp, creșterea performanței procesoarelor tradiționale single-core s-a datorat în principal unei creșteri secvențiale a frecvenței ceasului (aproximativ 80% din performanța procesorului a fost determinată de frecvența ceasului), cu o creștere simultană a numărului de tranzistoare pe un cristal. Cu toate acestea, o creștere suplimentară a frecvenței de ceas (la o frecvență de ceas mai mare de 3,8 GHz, cipurile pur și simplu se supraîncălzesc!) Se confruntă cu o serie de bariere fizice fundamentale (deoarece procesul tehnologic este foarte aproape de dimensiunea unui atom: astăzi procesoarele sunt produse folosind tehnologia de 45 nm și aproximativ 0,543 nm):
În primul rând, pe măsură ce dimensiunea cristalului scade și frecvența ceasului crește, curentul de scurgere al tranzistoarelor crește. Acest lucru duce la un consum mai mare de energie și la creșterea puterii de căldură;
În al doilea rând, beneficiile unei viteze de ceas mai mari sunt parțial compensate de latența memoriei, deoarece timpul de acces la memorie nu se potrivește cu viteza crescută a ceasului;
În al treilea rând, pentru unele aplicații, arhitecturile secvențiale tradiționale devin ineficiente odată cu creșterea vitezei ceasului datorită așa-numitului „blocaj von von Neumann” - o limitare a performanței ca urmare a unui flux secvențial de calcule. În acest caz, întârzierile de transmitere a semnalului rezistiv-capacitive cresc, ceea ce reprezintă un blocaj suplimentar asociat cu o creștere a frecvenței ceasului.
Utilizarea sistemelor multiprocesor nu este de asemenea răspândită, deoarece necesită plăci de bază multiprocesor complexe și costisitoare. Prin urmare, sa decis căutarea unei alte creșteri a performanței microprocesorului prin alte mijloace. Conceptul multithreading, care a luat naștere în lumea supercomputerelor, a fost recunoscut ca fiind cea mai eficientă direcție - este prelucrarea simultană paralelă a mai multor fluxuri de comenzi.
Deci, în interiorul Intel s-a născut Hyper-Threading Technology (HTT) - o tehnologie de prelucrare a datelor super-threading, care permite procesorului să execute până la patru fire de program simultan într-un procesor single-core. Hyper-threading îmbunătățește semnificativ eficiența executării aplicațiilor care utilizează resurse mari (de exemplu, legate de editare audio și video, modelare 3D), precum și funcționarea sistemului de operare în modul multitasking.
Un procesor Pentium 4 cu Hyper-threading activat are un nucleu fizic, care este împărțit în două logice, astfel încât sistemul de operare îl detectează ca doi diferite procesoare (în loc de unul).
Hyper-threading-ul a devenit de fapt o trambulină pentru crearea de procesoare cu două nuclee fizice pe o singură matriță. Într-un cip cu 2 nuclee, două nuclee (două procesoare!) Funcționează în paralel, care la o frecvență de ceas mai mică oferă performanțe mai mari, deoarece două fluxuri de instrucțiuni independente sunt executate în paralel (simultan!).
Arhitectură multicore
Procesoarele multi-core pot fi clasificate în funcție de suportul pentru coerența memoriei cache (partajată) între nuclee. Există procesoare cu și fără un astfel de suport.
Metoda de comunicare între nuclee: rețea de magistrală partajată (Mesh) pe rețeaua de legături punct-la-punct cu o memorie cache partajată comutatoare
Capacitatea unui procesor de a executa mai multe fire în același timp se numește paralelism la nivel de fir (TLP). Necesitatea unui TLP depinde de situația specifică (în unele cazuri pur și simplu nu este utilă!).
Principalele probleme legate de crearea procesoarelor multi-core
Fiecare miez al procesorului trebuie să fie independent - cu consum de energie independent și putere controlată;
Piața de software ar trebui să fie prevăzută cu programe care pot împărți în mod eficient algoritmul de ramificare într-un număr par (pentru procesoare cu un număr par de nuclee) sau impar (pentru procesoare cu un număr impar de nuclee) de fire;
Avantajele procesoarelor multi-core
Abilitatea de a distribui activitatea programelor, de exemplu, sarcinile principale ale aplicațiilor și sarcinile de fundal sistem de operare, peste mai multe nuclee;
Creșteți viteza programelor;
Procesele intensive din punct de vedere computerizat sunt mult mai rapide;
Utilizarea mai eficientă a aplicațiilor multimedia solicitante din punct de vedere al calculației (de exemplu, editoare video);
Consum redus de energie;
Munca utilizatorului PC-ului devine mai confortabilă;
Dezavantaje ale procesoarelor multi-core
Costul crescut de producție al procesoarelor multi-core (în comparație cu cele single-core) îi obligă pe producătorii de cipuri să își mărească costurile, iar acest lucru limitează parțial cererea;
Deoarece două sau mai multe nuclee funcționează simultan cu memoria RAM, este necesar să le „învățăm” să funcționeze fără conflicte;
Consumul crescut de energie necesită utilizarea unor circuite de alimentare puternice;
Este necesar un sistem de răcire mai puternic;
Numărul de software optimizat pentru multicore este neglijabil (majoritatea programelor sunt concepute pentru a funcționa în modul clasic single-core, deci pur și simplu nu pot utiliza puterea de calcul a nucleelor \u200b\u200bsuplimentare);
Sistemele de operare care acceptă procesoare multi-core (de exemplu, Windows XP SP2 și mai mare) utilizează resursele de calcul ale nucleelor \u200b\u200bsuplimentare pentru propriile lor nevoi de sistem;
Trebuie admis că în prezent, procesoarele multicore sunt utilizate extrem de ineficient. În plus, în practică procesoare n-core nu efectuați calcule de ori de mai rapid decât cele single-core: deși câștigul de performanță se dovedește a fi semnificativ, depinde în mare măsură de tipul de aplicație. Pentru programele care nu sunt proiectate să funcționeze cu procesoare multi-core, viteza crește cu doar 5%. Dar programele optimizate pentru procesoarele multi-core sunt deja cu 50% mai rapide.