Podstawy procesora: wiele procesorów, rdzeni i Hyper-Threading wyjaśnione

• Chris Hoffman

  @chrisbhoffman

• Zaktualizowano październik 12, 2018, 11:27am EDT

jednostka centralna (CPU) w komputerze wykonuje programy prac obliczeniowych, w zasadzie. Ale nowoczesne procesory oferują funkcje takie jak wiele rdzeni i hyper-threading. Niektóre komputery używają nawet wielu procesorów. Jesteśmy tu, aby pomóc rozwiązać to wszystko.

RELATED: Why You Can ' t Use CPU Clock Speed to Compare Computer Performance

Prędkość zegara dla procesora była wystarczająca podczas porównywania wydajności., Sprawy nie są już takie proste. Procesor oferujący wiele rdzeni lub hyper-threading może działać znacznie lepiej niż jednordzeniowy procesor o tej samej prędkości, który nie jest wyposażony w hyper-threading. A komputery z wieloma procesorami mogą mieć jeszcze większą przewagę. Wszystkie te funkcje zostały zaprojektowane, aby umożliwić komputerom łatwiejsze uruchamianie wielu procesów w tym samym czasie—zwiększając wydajność podczas wielozadaniowości lub pod wpływem zaawansowanych aplikacji, takich jak kodery wideo i nowoczesne gry. Przyjrzyjmy się więc każdej z tych funkcji i tym, co mogą one dla Ciebie oznaczać.,

Hyper-Threading

Hyper-threading był pierwszą próbą wprowadzenia obliczeń równoległych do komputerów konsumenckich. Zadebiutował na komputerach stacjonarnych z Pentium 4 HT w 2002 roku. Pentium 4 w dniu wyposażony tylko jeden rdzeń PROCESORA, więc może naprawdę wykonywać tylko jedno zadanie na raz – nawet jeśli był w stanie przełączać się między zadaniami na tyle szybko, że wydawało się wielozadaniowość. Hyper-threading próbował to nadrobić.

pojedynczy fizyczny rdzeń PROCESORA z hyper-threading pojawia się jako dwa logiczne procesory dla systemu operacyjnego., Procesor jest nadal pojedynczym procesorem, więc jest to trochę oszustwo. Podczas gdy system operacyjny widzi dwa procesory dla każdego rdzenia, rzeczywisty sprzęt CPU ma tylko jeden zestaw zasobów wykonawczych dla każdego rdzenia. Procesor udaje, że ma więcej rdzeni niż ma i używa własnej logiki, aby przyspieszyć wykonywanie programu. Innymi słowy, system operacyjny jest oszukany, aby zobaczyć dwa procesory dla każdego rzeczywistego rdzenia procesora.

Hyper-threading umożliwia dwóm logicznym rdzeniom CPU współdzielenie fizycznych zasobów wykonawczych., Może to nieco przyspieszyć – jeśli jeden wirtualny procesor jest zablokowany i czeka, drugi wirtualny procesor może pożyczyć swoje zasoby wykonawcze. Hyper-threading może przyspieszyć działanie systemu, ale nie jest tak dobry, jak posiadanie dodatkowych rdzeni.

na szczęście hyper-threading jest teraz „bonusem.”Podczas gdy oryginalne procesory konsumenckie z hyper-threading miały tylko jeden rdzeń, który maskował się jako wiele rdzeni, nowoczesne procesory Intela mają teraz zarówno wiele rdzeni, jak i technologię hyper-threading., Dwurdzeniowy procesor z hyper-threading jest wyświetlany w systemie operacyjnym jako cztery rdzenie, podczas gdy czterordzeniowy procesor z hyper-threading jest wyświetlany jako osiem rdzeni. Hyper-threading nie zastępuje dodatkowych rdzeni, ale dwurdzeniowy procesor z hyper-threading powinien działać lepiej niż dwurdzeniowy procesor bez hyper-threading.

wiele rdzeni

pierwotnie Procesory miały jeden rdzeń. Oznaczało to, że fizyczny procesor miał na sobie jedną jednostkę centralną. Aby zwiększyć wydajność, producenci dodają dodatkowe „rdzenie” lub jednostki centralne., Dwurdzeniowy procesor ma dwie jednostki centralne, więc wydaje się systemowi operacyjnemu jako dwa procesory. Na przykład procesor z dwoma rdzeniami może uruchamiać dwa różne procesy w tym samym czasie. Przyspiesza to system, ponieważ komputer może robić wiele rzeczy na raz.

w przeciwieństwie do hyper-threadingu, nie ma tu żadnych sztuczek — dwurdzeniowy procesor ma dosłownie dwie jednostki centralne na chipie procesora. Czterordzeniowy procesor ma cztery jednostki centralne, ośmiordzeniowy procesor ma osiem jednostek centralnych i tak dalej.,

pomaga to znacznie poprawić wydajność przy zachowaniu małej fizycznej jednostki procesora, dzięki czemu mieści się ona w pojedynczym gnieździe. Musi być tylko jedno gniazdo CPU z pojedynczą jednostką CPU włożoną do niego—a nie cztery różne gniazda CPU z czterema różnymi procesorami, z których każde wymaga własnego zasilania, chłodzenia i innego sprzętu. Opóźnienie jest mniejsze, ponieważ rdzenie mogą komunikować się szybciej, ponieważ wszystkie są na tym samym chipie.

Menedżer zadań Windows pokazuje to dość dobrze. Tutaj, na przykład, można zobaczyć, że ten system ma jeden rzeczywisty procesor (gniazdo) i cztery rdzenie., Hyperthreading sprawia, że każdy rdzeń wygląda jak dwa procesory do systemu operacyjnego, więc pokazuje 8 procesorów logicznych.

wiele procesorów

RELATED: dlaczego nie można użyć prędkości zegara procesora do porównania wydajności komputera

większość komputerów ma tylko jeden procesor. Ten pojedynczy procesor może mieć wiele rdzeni lub technologię hyper-threading—ale nadal jest to tylko jedna fizyczna Jednostka CPU włożona do jednego gniazda procesora na płycie głównej.,

zanim pojawiły się procesory hyper-threading i wielordzeniowe, ludzie próbowali dodać dodatkową moc obliczeniową do komputerów, dodając dodatkowe Procesory. Wymaga to płyty głównej z wieloma gniazdami procesora. Płyta główna potrzebuje również dodatkowego sprzętu do podłączenia tych gniazd CPU do pamięci RAM i innych zasobów. W takiej konfiguracji jest sporo kosztów. Istnieje dodatkowe opóźnienie, jeśli Procesory muszą się ze sobą komunikować, systemy z wieloma procesorami zużywają więcej energii, a płyta główna potrzebuje więcej gniazd i sprzętu.,

Systemy z wieloma procesorami nie są dziś zbyt powszechne wśród komputerów domowych. Nawet komputer do gier O Dużej Mocy z wieloma kartami graficznymi ma zazwyczaj tylko jeden procesor. Znajdziesz wiele systemów CPU wśród superkomputerów, serwerów i podobnych systemów wysokiej klasy, które potrzebują tyle mocy obliczeniowej, ile mogą uzyskać.

im więcej procesorów lub rdzeni ma Komputer, tym więcej rzeczy może zrobić na raz, pomagając poprawić wydajność w większości zadań.Większość komputerów ma teraz procesory z wieloma rdzeniami—najbardziej wydajną opcją, o której mówiliśmy., Na nowoczesnych smartfonach i tabletach znajdziesz nawet procesory z wieloma rdzeniami. Procesory Intela są również wyposażone w hyper-threading, co jest swego rodzaju bonusem. Niektóre komputery, które wymagają dużej mocy procesora, mogą mieć wiele procesorów, ale są znacznie mniej wydajne, niż się wydaje.

Image Credit: Lungstruck on Flickr, Mike Babcock on Flickr, DeclanTM on Flickr