CPU n perusteet Useita CPU-yksiköitä, ytimiä ja Hyper-Threading-selityksiä

Tietokoneen keskusyksikkö (CPU) tekee laskennalliset työohjelmat periaatteessa. Mutta modernit prosessorit tarjoavat ominaisuuksia, kuten useita ytimiä ja hyperkierteitä. Jotkin tietokoneet käyttävät jopa useita CPU: ita. Olemme täällä auttaaksemme lajittelemaan kaiken.

CPU: n kellonopeus oli aikaisemmin riittävä suorituskyvyn vertailussa. Asiat eivät enää ole niin yksinkertaisia. CPU, joka tarjoaa useita ytimiä tai hyperkierteitä, voi toimia huomattavasti paremmin kuin yhden ytimen prosessori, jolla on sama nopeus, jolla ei ole hyperkierteitä. Ja useammalla CPU: lla varustetuilla tietokoneilla voi olla vielä suurempi etu. Kaikki nämä ominaisuudet on suunniteltu siten, että tietokoneet pystyvät helpommin suorittamaan useita prosesseja samaan aikaan lisäämällä suorituskykyäsi, kun suoritat moniajoa tai tehokkaiden sovellusten, kuten videosignaalien ja modernien pelien, vaatimuksia. Joten katsotaanpa jokainen näistä ominaisuuksista ja mitä he saattavat merkitä sinulle.

Hyper-Threading

Hyper-threading oli Intelin ensimmäinen yritys tuoda rinnakkainen laskenta kuluttajatietokoneille. Se debytoi Pentium 4 HT: n työpöydän keskusyksiköissä vuonna 2002. Päivän Pentium 4: llä oli vain yksi CPU-ydin, joten se pystyi todella suorittamaan vain yhden tehtävän kerrallaan, vaikka se olisi voinut vaihtaa tehtävien välillä tarpeeksi nopeasti että se tuntui monityöstä. Hyper-threading yritti korjata sen.

Yksittäinen fyysinen CPU-ydin, jossa on hyper-kierteitys, on kaksi loogista CPU: ta käyttöjärjestelmälle. CPU on edelleen yksi CPU, joten se on hieman huijata. Vaikka käyttöjärjestelmä näkee kaksi keskusyksikköä kullekin ytimelle, todellisella CPU-laitteella on vain yksi toteutusresurssien sarja jokaiselle ytimelle. CPU teeskentelee, että sillä on enemmän ytimiä kuin se tekee, ja käyttää omaa logiikkaansa ohjelman suorittamisen nopeuttamiseksi. Toisin sanoen käyttöjärjestelmä huijataan näkemään kaksi CPU: ta kullekin todelliselle CPU-ytimelle.

Hyper-threading mahdollistaa kahden loogisen CPU-ytimen jakaa fyysiset suoritusresurssit. Tämä voi nopeuttaa asioita jonkin verran, jos yksi virtuaalinen CPU pysähtyy ja odottaa, toinen virtuaalinen keskusyksikkö voi lainata suoritusresurssejaan. Hyper-threading auttaa nopeuttamaan järjestelmääsi, mutta se ei ole läheskään yhtä hyvä kuin todellisilla lisäsydämillä.

Onneksi hyper-kierteitys on nyt "bonus". Vaikka alkuperäisillä kuluttajaprosessoreilla, joilla oli hyper-kierteitys, oli vain yksi ydin, joka oli naamioitu useiksi ytimiksi, nykyisillä Intel-CPU-laitteilla on nyt sekä useita ytimiä että hyperkierteistekniikkaa. Sinun kaksisydäminen CPU, jossa on hyper-kierre, näkyy käyttöjärjestelmässä neljänä ytimenä, kun taas nelikulmainen keskusyksikkö, jossa on hyper-kierre, näkyy kahdeksana ytimenä. Hyper-threading ei korvaa ylimääräisiä ytimiä, mutta kaksisydämisellä CPU: lla, jolla on hyper-kierteitys, pitäisi olla parempi kuin kaksisydäminen CPU, jossa ei ole hyperlangasta.

Useita ytimiä

CPU: eilla oli alunperin yksi ydin. Tämä tarkoitti sitä, että fyysisellä CPU: lla oli yksi keskusyksikkö. Suorituskyvyn lisäämiseksi valmistajat lisäävät lisää ”ytimiä” tai keskusyksiköitä. Kaksisydämisellä CPU: lla on kaksi keskusyksikköä, joten käyttöjärjestelmä näyttää olevan kaksi CPU: ta. Esimerkiksi kahdella ytimellä varustettu CPU voisi suorittaa kaksi eri prosessia samanaikaisesti. Tämä nopeuttaa järjestelmääsi, koska tietokone voi tehdä useita asioita kerralla.

Toisin kuin hyperkierteillä, täällä ei ole temppuja - kaksisydämisellä CPU: lla on kirjaimellisesti kaksi keskusyksikköä CPU-sirussa. Quad-core CPU: ssa on neljä keskusyksikköä, okta-ytimen suorittimessa on kahdeksan keskusyksikköä ja niin edelleen.

Tämä parantaa huomattavasti suorituskykyä ja pitää fyysisen CPU-yksikön pienenä, joten se sopii yhteen pistorasiaan. Tarvitaan vain yksi CPU-liitäntä, jossa on yksi CPU-yksikkö, joka on asetettu siihen, ei neljä eri CPU-pistoketta, joissa on neljä eri CPU: ta, joista jokaisella on oma teho, jäähdytys ja muu laitteisto. On vähemmän latenssia, koska ytimet voivat kommunikoida nopeammin, koska ne kaikki ovat samassa sirussa.

Windows Task Manager näyttää tämän melko hyvin. Tässä näet esimerkiksi, että tässä järjestelmässä on yksi todellinen CPU (pistoke) ja neljä ydintä. Hyperthreading tekee jokaisesta ytimestä samanlaisen kuin kaksi CPU: ta käyttöjärjestelmään, joten siinä on 8 loogista prosessoria.

Useita suorittimia

Useimmissa tietokoneissa on vain yksi CPU. Tässä yksittäisessä CPU: ssa voi olla useita ytimiä tai hyperkierteisteknologiaa, mutta se on vain yksi fyysinen CPU-yksikkö, joka on asetettu yhdelle emolevyn CPU-liitännälle.

Ennen hyperlangan ja monisydämisten suorittimien syntyä ihmiset yrittivät lisätä tietokoneisiin lisäkäsittelytehoa lisäämällä lisää suorittimia. Tämä vaatii emolevyn, jossa on useita CPU-liitäntöjä. Emolevy tarvitsee myös lisälaitteita näiden keskusyksiköiden liittämiseksi RAM-muistiin ja muihin resursseihin. Tällaisessa asennuksessa on paljon yleiskustannuksia. Jos keskusyksiköt tarvitsevat kommunikoida keskenään, on lisähälytys, jos useita CPU-järjestelmiä käyttävät järjestelmät kuluttavat enemmän virtaa, ja emolevylle tarvitaan enemmän pistorasioita ja laitteistoja.

Järjestelmät, joissa on useita suorittimia, eivät ole kovin yleisiä kotikäyttäjien tietokoneissa tänään. Jopa suurella teholla varustetulla työpöydällä, jossa on useita grafiikkakortteja, on yleensä vain yksi CPU. Löydät useita CPU-järjestelmiä supertietokoneiden, palvelimien ja vastaavien high-end-järjestelmien joukosta, jotka tarvitsevat yhtä paljon numeroryöstötehoa kuin he voivat saada.

Mitä enemmän tietokoneessa on suorittimia tai ytimiä, sitä enemmän se voi tehdä kerralla, mikä parantaa useimpien tehtävien suorituskykyä. Useimmissa tietokoneissa on nyt CPU: ita, joissa on useita ytimiä - tehokkain vaihtoehto, josta olemme keskustelleet. Löydät jopa CPU: t, joissa on useita ytimiä nykyaikaisissa älypuhelimissa ja tableteissa. Intelin CPU-laitteissa on myös hyper-threading, joka on eräänlainen bonus. Joissakin tietokoneissa, jotka tarvitsevat suuren määrän CPU-tehoa, voi olla useita CPU-yksiköitä, mutta se on paljon vähemmän tehokasta kuin se kuulostaa.

Kuvaluotto: lungstruck Flickrissä, Mike Babcock Flickrissä, DeclanTM Flickrissä