...im Laufe der Entwicklung wird die Anzahl der Kerne immer größer.

(Intel-Entwickler)

Noch Ader, und mehr Ader, und viele, viele mehr Ader!..

... In jüngerer Zeit haben wir nichts gehört und nichts davon gewusst mehrkernig Prozessoren, und heute verdrängen sie aggressiv Single-Core-Prozessoren. Der Boom der Multi-Core-Prozessoren hat begonnen, was bisher - leicht! - sind durch ihre relativ hohen Preise eingeschränkt. Aber niemand zweifelt daran, dass den Mehrkernprozessoren die Zukunft gehört!

Was ist ein prozessorkern

Im Zentrum eines modernen zentralen Mikroprozessors ( Zentralprozessor- Abk. aus dem Englischen. Zentraleinheit– zentrales Rechengerät) ist der Kern ( Ader) ist ein Siliziumkristall mit einer Fläche von etwa einem Quadratzentimeter, auf dem mittels mikroskopisch kleiner logischer Elemente ein Prozessorschaltplan implementiert ist, der sog die Architektur (Chip-Architektur).

Der Kern ist mit dem Rest des Chips verbunden (als "Verpackung" bezeichnet). CPU-Paket) mit "Flip-Chip"-Technologie ( Flip Chip, Flip-Chip-Bonden- umgekehrter Kern, Befestigung nach der Methode eines umgekehrten Kristalls). Diese Technologie wird so genannt, weil der äußere – sichtbare – Teil des Kerns eigentlich seine „Unterseite“ ist – um einen direkten Kontakt mit dem Kühlkörper des Kühlers für eine bessere Wärmeableitung zu gewährleisten. Auf der Rückseite (unsichtbar) befindet sich das „Interface“ selbst – die Verbindung von Kristall und Verpackung. Die Verbindung des Prozessorkerns mit dem Gehäuse erfolgt mit Hilfe von Pins ( Lötbumps).

Der Kern befindet sich auf einer Textolitbasis, entlang derer Kontaktpfade zu den "Beinen" (Kontaktpads) führen, die mit einer thermischen Schnittstelle gefüllt und mit einer schützenden Metallabdeckung verschlossen sind.

Der erste (natürlich Single-Core!) Mikroprozessor Intel 4004 wurde am 15. November 1971 von der Intel Corporation eingeführt. Es enthielt 2300 Transistoren, lief mit einer Taktfrequenz von 108 kHz und kostete 300 Dollar.

Die Anforderungen an die Rechenleistung des zentralen Mikroprozessors sind ständig gewachsen und wachsen weiter. Aber während frühere Prozessorhersteller sich ständig an die aktuellen dringenden (immer wachsenden!) Benutzeranforderungen anpassen mussten, sind Chiphersteller jetzt der Kurve voraus!

Die Leistungssteigerung traditioneller Single-Core-Prozessoren war lange Zeit hauptsächlich auf eine sequentielle Erhöhung der Taktfrequenz (ca. 80 % der Prozessorleistung wurde durch die Taktfrequenz bestimmt) bei gleichzeitiger Erhöhung der Anzahl zurückzuführen Transistoren auf einem einzigen Chip. Eine weitere Erhöhung der Taktfrequenz (bei einer Taktfrequenz von mehr als 3,8 GHz überhitzen die Chips einfach!) reagiert jedoch auf eine Reihe grundlegender physikalischer Barrieren (da der technologische Prozess fast die Größe eines Atoms erreicht hat: Heutzutage werden Prozessoren in 45-nm-Technologie hergestellt, und die Größe eines Siliziumatoms beträgt ungefähr 0,543 nm):

Erstens steigt mit abnehmender Größe des Kristalls und mit zunehmender Taktfrequenz der Leckstrom von Transistoren. Dies führt zu einer Erhöhung des Stromverbrauchs und einer Erhöhung der Wärmeabgabe;

Zweitens werden die Vorteile höherer Taktgeschwindigkeiten teilweise durch Speicherzugriffslatenzen aufgehoben, da die Speicherzugriffszeiten nicht mit steigenden Taktgeschwindigkeiten übereinstimmen;

Drittens werden herkömmliche serielle Architekturen für einige Anwendungen mit steigenden Taktraten aufgrund des sogenannten „Von-Neumann-Engpasses“, eines Leistungsengpasses, der aus dem sequentiellen Rechenfluss resultiert, ineffizient. Gleichzeitig nehmen die Übertragungsverzögerungen des RC-Signals zu, was ein zusätzlicher Engpass ist, der mit einer Erhöhung der Taktfrequenz verbunden ist.

Auch die Verwendung von Multiprozessorsystemen ist nicht weit verbreitet, da sie komplexe und teure Multiprozessor-Motherboards erfordert. Daher wurde entschieden, die Leistungsfähigkeit von Mikroprozessoren auf anderem Wege weiter zu steigern. Das Konzept wurde als die effektivste Richtung anerkannt Multithreading, das seinen Ursprung in der Welt des Supercomputing hat, ist die gleichzeitige parallele Verarbeitung mehrerer Befehlsströme.

Also in den Eingeweiden des Unternehmens Intel wurde geboren Hyper-Threading-Technologie (HTT) ist eine Super-Threaded-Datenverarbeitungstechnologie, die es dem Prozessor ermöglicht, bis zu vier Programm-Threads gleichzeitig in einem Single-Core-Prozessor auszuführen. Hyperthreading verbessert die Leistung von ressourcenintensiven Anwendungen (z. B. im Zusammenhang mit Audio- und Videobearbeitung, 3D-Simulation) sowie den Betrieb des Betriebssystems im Multitasking-Modus.

Zentralprozessor Pentium 4 mit enthalten Hyperthreading hat einen körperlich Kern, der zweigeteilt ist logisch, deshalb operationssystem definiert es als zwei verschiedene Prozessoren (anstelle von einem).

Hyperthreading wurde tatsächlich zu einem Sprungbrett für die Entwicklung von Prozessoren mit zwei physischen Kernen auf einem Chip. Bei einem 2-Kern-Chip arbeiten zwei Kerne (zwei Prozessoren!) parallel, die bei niedrigerer Taktfrequenz mehr leisten um Höhere Performance, da zwei unabhängige Befehlsströme parallel (gleichzeitig!) ausgeführt werden

Die Fähigkeit eines Prozessors, mehrere Threads gleichzeitig auszuführen, wird als bezeichnet Parallelität auf Thread-Ebene (TLP – Parallelität auf Thread-Ebene). Benötigen für TLP hängt von der jeweiligen Situation ab (in manchen Fällen ist es einfach nutzlos!).

Die Hauptprobleme beim Erstellen von Prozessoren

Jeder Prozessorkern muss unabhängig sein, mit unabhängiger Leistungsaufnahme und kontrollierter Leistung;

Markt Software müssen mit Programmen versehen sein, die in der Lage sind, den Befehlsverzweigungsalgorithmus effektiv in eine gerade (für Prozessoren mit einer geraden Anzahl von Kernen) oder eine ungerade (für Prozessoren mit einer ungeraden Anzahl von Kernen) Anzahl von Threads aufzuteilen;

…

Laut Pressedienst AMD, heute macht der Markt für 4-Core-Prozessoren nicht mehr als 2% des Gesamtmarktes aus. Offensichtlich ist der Kauf eines 4-Kern-Prozessors für den Heimbedarf für einen modernen Käufer aus vielen Gründen fast bedeutungslos. Erstens gibt es heute praktisch keine Programme, die die Vorteile von 4 gleichzeitig arbeitenden Threads effektiv nutzen können; zweitens Hersteller Platz 4- nukleare Prozessoren, wie Hallo Ende-Lösungen durch Hinzufügen zum Snap die modernsten Grafikkarten und umfangreich Festplatte,- und das verteuert sich letztlich ohnehin schon teuer …

Entwickler Intel sie sagen: "... im entwicklungsprozess wird die anzahl der kerne immer mehr ...".

Was uns in Zukunft erwartet

Im Konzern Intel sie sprechen nicht mehr von "multinuklear" ( Mehrkern) Prozessoren, wie es bei 2-, 4-, 8-, 16- oder sogar 32-Core-Lösungen der Fall ist, aber "Multi-Core" ( Viele Kerne), was eine völlig neue architektonische Mikrostruktur des Chips impliziert, vergleichbar (aber nicht ähnlich) mit der Architektur des Prozessors Zelle.

Die Struktur einer solchen Viele Kerne-chip bedeutet, mit denselben Anweisungen zu arbeiten, aber mit Hilfe eines mächtigen zentralen Kerns oder mehrerer mächtiger Zentralprozessor, "umgeben" von vielen Hilfskernen, die dazu beitragen sollen, komplexe Multimedia-Anwendungen im Multithread-Modus effizienter zu verarbeiten. Zusätzlich zu "allgemeinen" Kernen, Prozessoren Intel wird auch spezialisierte Kerne haben, um verschiedene Klassen von Aufgaben auszuführen – wie Grafik, Spracherkennungsalgorithmen, Verarbeitung von Kommunikationsprotokollen.

Justin Rattner stellte eine solche Architektur vor ( Justin R. Rattner), Bereichsleiter Unternehmenstechnologiegruppe Intel, bei einer Pressekonferenz in Tokio. Ihm zufolge könnten im neuen Mehrkernprozessor mehrere Dutzend solcher Hilfskerne stecken. Im Gegensatz zum Fokus auf große, energieintensive Rechenkerne mit hoher Wärmeabfuhr, Multicore-Kristalle Intel aktiviert nur die Kerne, die für die aktuelle Aufgabe erforderlich sind, während die restlichen Kerne deaktiviert werden. Dadurch kann der Kristall genau so viel Strom verbrauchen, wie er benötigt dieser Moment Zeit.

Im Juli 2008 wurde die Corporation Intel sagte, dass es die Möglichkeit erwäge, mehrere zehn und sogar tausend Rechenkerne in einen Prozessor zu integrieren. Leitender Ingenieur Envar Galum ( Anwar Ghuloum) schrieb in seinem Blog: „Letztendlich empfehle ich, meinen nächsten Tipp zu befolgen … Entwickler sollten jetzt anfangen, über Dutzende, Hunderte und Tausende von Kernen nachzudenken.“ Ihm zufolge derzeit Intel erforscht Technologien, die das Computing „auf die Anzahl der Kerne skalieren könnten, die wir noch nicht verkaufen“.

Letztendlich werde der Erfolg von Multi-Core-Systemen von Entwicklern abhängen, die möglicherweise Programmiersprachen ändern und alle bestehenden Bibliotheken neu schreiben müssten, sagte Galum.

Wahrscheinlich ist jeder Benutzer, der mit einem Computer wenig vertraut ist, bei der Auswahl eines Zentralprozessors auf eine Reihe unverständlicher Eigenschaften gestoßen: Prozesstechnologie, Cache, Socket; suchte Rat bei in Sachen Computerhardware kompetenten Freunden und Bekannten. Schauen wir uns die Vielfalt aller möglichen Parameter an, denn der Prozessor ist der wichtigste Teil Ihres PCs, und das Verständnis seiner Eigenschaften gibt Ihnen Vertrauen in den Kauf und die weitere Verwendung.

Zentralprozessor

Zentralprozessor persönlicher Computer ist eine Mikroschaltung, die für die Durchführung aller Datenoperationen und -steuerungen verantwortlich ist Peripheriegeräte. Es ist in einem speziellen Siliziumgehäuse enthalten, das als Kristall bezeichnet wird. Die Abkürzung wird zur Abkürzung verwendet - Zentralprozessor(CPU) bzw Zentralprozessor(von der englischen Central Processing Unit - Zentraleinheit). Auf dem heutigen Markt Computerteile Es gibt zwei konkurrierende Unternehmen Intel und AMD, die ständig im Rennen um die Leistung neuer Prozessoren sind und den technologischen Prozess ständig verbessern.

Verfahrenstechnik

Verfahrenstechnik ist die Größe, die bei der Herstellung von Prozessoren verwendet wird. Sie bestimmt die Größe des Transistors, dessen Einheit nm (Nanometer) ist. Transistoren wiederum bilden die interne Basis der CPU. Das Fazit ist, dass die kontinuierliche Verbesserung der Herstellungstechniken es Ihnen ermöglicht, die Größe dieser Komponenten zu reduzieren. Dadurch befinden sich viel mehr davon auf dem Prozessorchip. Dies hilft, die Leistung der CPU zu verbessern, sodass die verwendete Prozesstechnologie immer in ihren Parametern angezeigt wird. Zum Beispiel, Intel Core Prozessor Der i5-760 wird nach der 45-nm-Prozesstechnologie gefertigt, und der Intel Core i5-2500K in 32 nm. Anhand dieser Informationen kann man beurteilen, wie modern der Prozessor ist und seinen Vorgänger in der Leistung übertrifft, aber eine Reihe anderer Parameter müssen bei der Auswahl berücksichtigt werden.

Die Architektur

Prozessoren zeichnen sich auch durch ein Merkmal wie Architektur aus - eine Reihe von Eigenschaften, die einer ganzen Familie von Prozessoren innewohnen, die in der Regel seit vielen Jahren hergestellt werden. Mit anderen Worten, die Architektur ist ihre Organisation oder das interne Design der CPU.

Zahl der Kerne

Kern- das wichtigste Element des Zentralprozessors. Es ist ein Teil des Prozessors, der einen einzelnen Befehlsstrom ausführen kann. Die Kerne unterscheiden sich in Cache-Größe, Busfrequenz, Fertigungstechnologie usw. Die Hersteller vergeben ihnen mit jedem weiteren technischen Prozess neue Namen (z. B. der AMD-Prozessorkern ist Zambezi und Intel ist Lynnfield). Mit der Entwicklung von Pwurde es möglich, mehr als einen Kern in einem Gehäuse unterzubringen, was die CPU-Leistung deutlich erhöht und hilft, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen sowie mehrere Kerne in Programmen zu verwenden. Mehrkernprozessoren Archivierung, Videodekodierung, den Betrieb moderner Videospiele usw. schneller bewältigen können. Zum Beispiel Intels Core 2 Duo- und Core 2 Quad-Prozessorlinien, die Dual-Core- bzw. Quad-Core-CPUs verwenden. Derzeit sind Prozessoren mit 2, 3, 4 und 6 Kernen weit verbreitet. Die meisten von ihnen werden in Serverlösungen verwendet und werden von einem normalen PC-Benutzer nicht benötigt.

Frequenz

Neben der Anzahl der Kerne wird auch die Leistung beeinflusst Taktfrequenz. Der Wert dieses Merkmals spiegelt die Leistung der CPU in der Anzahl der Zyklen (Operationen) pro Sekunde wider. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist Busfrequenz(FSB - Front Side Bus) zeigt die Geschwindigkeit, mit der Daten zwischen dem Prozessor und den Peripheriegeräten des Computers ausgetauscht werden. Die Taktfrequenz ist proportional zur Busfrequenz.

Steckdose

Damit der zukünftige Prozessor, wenn er aufgerüstet wird, mit dem bestehenden kompatibel ist Hauptplatine, müssen Sie seinen Sockel kennen. Der Socket wird aufgerufen Verbinder, in dem die CPU verbaut ist Hauptplatine Computer. Der Sockeltyp wird durch die Anzahl der Pins und den Prozessorhersteller charakterisiert. Unterschiedliche Sockel entsprechen bestimmten CPU-Typen, sodass jeder Sockel einen bestimmten Prozessortyp akzeptiert. Intel verwendet die Sockel LGA1156, LGA1366 und LGA1155, während AMD AM2+ und AM3 verwendet.

Zwischenspeicher

Zwischenspeicher- die Menge an Speicher mit einer sehr hohen Zugriffsgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um den Zugriff auf Daten zu beschleunigen, die sich ständig im Speicher mit einer niedrigeren Zugriffsgeschwindigkeit (RAM) befinden. Denken Sie bei der Auswahl eines Prozessors daran, dass eine Erhöhung der Cache-Größe die Leistung der meisten Anwendungen verbessert. Der CPU-Cache wird durch drei Ebenen unterschieden ( L1, L2 und L3), die sich direkt auf dem Prozessorkern befinden. Daten aus dem RAM gelangen für eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit hinein. Es lohnt sich auch, darüber nachzudenken Mehrkern-CPUs gibt die Menge an L1-Cache für einen Kern an. Der Second-Level-Cache führt ähnliche Funktionen aus und unterscheidet sich in niedrigerer Geschwindigkeit und größerem Volumen. Wenn Sie beabsichtigen, den Prozessor für ressourcenintensive Aufgaben zu verwenden, ist ein Modell mit einer großen Menge an Second-Level-Cache vorzuziehen, da die Gesamtmenge an L2-Cache für Mehrkernprozessoren angegeben ist. Der L3-Cache ist mit am meisten gebündelt produktive Prozessoren, wie AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon. Der Third-Level-Cache ist am wenigsten schnell, kann aber bis zu 30 MB groß sein.

Energieverbrauch

Der Stromverbrauch des Prozessors hängt eng mit der Technologie seiner Herstellung zusammen. Mit einer Abnahme der Nanometer der Prozesstechnologie, einer Zunahme der Anzahl der Transistoren und einer Zunahme der Taktfrequenz von Prozessoren steigt der Stromverbrauch der CPU. Beispielsweise benötigen Intels Core i7-Prozessoren bis zu 130 oder mehr Watt. Die dem Kern zugeführte Spannung charakterisiert eindeutig die Leistungsaufnahme des Prozessors. Diese Einstellung ist besonders wichtig, wenn Sie sich für eine CPU entscheiden, die als Multimedia-Zentrale verwendet werden soll. BEI moderne Modelle Prozessoren verwenden verschiedene Technologien, um übermäßigen Stromverbrauch zu bekämpfen: eingebettet Temperatursensoren, Systeme zur automatischen Steuerung der Spannung und Frequenz der Prozessorkerne, Energiesparmodi mit geringer Belastung der CPU.

Zusatzfunktionen

Moderne Prozessoren haben sich die Fähigkeit angeeignet, im 2- und 3-Kanal-Modus zu arbeiten RAM, was sich erheblich auf die Leistung auswirkt, und unterstützen auch einen größeren Satz von Anweisungen, was ihre Funktionalität erhöht Neues level. GPUs verarbeiten Videos selbstständig und entlasten dadurch die CPU dank der Technologie DXVA(aus dem Englischen DirectX Video Acceleration - Videobeschleunigung durch die DirectX-Komponente). Intel verwendet die oben genannte Technologie Turbo Schub um die CPU-Taktfrequenz dynamisch zu ändern. Technologie Geschwindigkeitsschritt verwaltet den CPU-Energieverbrauch in Abhängigkeit von der Prozessoraktivität und Intel-Virtualisierungstechnologie erstellt eine virtuelle Umgebung in Hardware, um mehrere Betriebssysteme zu verwenden. Außerdem können moderne Prozessoren mithilfe von Technologie in virtuelle Kerne unterteilt werden Hyperthreading . Beispielsweise ist ein Dual-Core-Prozessor in der Lage, die Taktrate eines Kerns auf zwei aufzuteilen, was zu einer hohen Rechenleistung mit vier virtuellen Kernen beiträgt.

Wenn Sie über die Konfiguration Ihres zukünftigen PCs nachdenken, vergessen Sie nicht die Grafikkarte und ihre Grafikkarte(von der englischen Graphics Processing Unit - Grafikverarbeitungsgerät) - der Prozessor Ihrer Grafikkarte, der für das Rendern (Rechenoperationen mit geometrischen, physikalischen Objekten usw.) verantwortlich ist. Je höher die Frequenz seines Kerns und die Frequenz des Speichers, desto geringer ist die Belastung des zentralen Prozessors. Besonderes Augenmerk auf Grafikkarte Spieler müssen zeigen.

Die moderne Computerindustrie steht nicht still. Nahezu jeder Computer ist bereits mit Mehrkernprozessoren ausgestattet. Aber schließlich weiß nicht jeder, was der Unterschied zwischen ihnen und Single-Core-Gegenstücken ist, die in der Vergangenheit verbleiben. Manchmal versucht eine Person beim Kauf, ein neues Produkt zu kaufen, ohne dessen Bedeutung zu erkennen, und gibt Geld für eine Sache aus, die ihm keinen nennenswerten Nutzen bringt.
Um die Notwendigkeit zu verstehen, einen Prozessor mit einem oder zwei Kernen zu kaufen, müssen Sie sich des Unterschieds zwischen den beiden Optionen bewusst sein, in welchen Fällen jede von ihnen besser ist.

Merkmale der Struktur von Single-Core-Prozessoren

Jeder weiß, dass die Leistung und Geschwindigkeit des gesamten Personal Computers in erster Linie vom zentralen Prozessor abhängt. Je höher die Frequenz des Prozessors ist, desto schneller ist daher die Ausführung von Benutzerbefehlen. Datenoperationen werden vom Kern im Prozessor durchgeführt.

Bei einer hohen Frequenz ist die Ausführungsgeschwindigkeit einer Anweisung erheblich, daher scheint es dem Benutzer selbst bei einem Einkernprozessor, dass Programme parallel ausgeführt werden. In Wirklichkeit stehen alle Programme in einer Warteschlange, die sich mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegt.

Ein Merkmal von Single-Core-Prozessoren nach Architektur kann in Betracht gezogen werden:

• Struktur mit vollständiger Trennung von Befehlen und Daten.
• Eine skalare Architektur, die es ermöglicht, mehrere Befehle parallel auf verschiedenen Geräten auszuführen.
• Ändern der Befehlsfolge eines dynamischen Typs, wenn das Antizipationsprinzip funktioniert.
• Befehle werden entsprechend dem Pipelinetyp verwendet.
• Die Richtung der Ausführungszweige ist vorhersagbar.

Ich möchte darauf hinweisen, dass trotz der Tatsache, dass immer mehr Dual-Core-Prozessoren auftauchen, Single-Core-Optionen ständig fertiggestellt und verbessert werden. Daher sind einige Modelle von Prozessoren mit einem Kern einem Dual-Core-Nachfolger in der Leistung nicht immer unterlegen.

Merkmale von Dual-Core-Prozessoren

Wenn wir im Allgemeinen über den Betrieb eines Prozessors mit zwei Kernen im Vergleich zu einem Gegenstück mit einem Kern sprechen, können wir alles erklären einfaches Beispiel. Beispielsweise kopiert ein Benutzer Dateien und entscheidet sich gleichzeitig, einen Film anzusehen. Es scheint ihm, dass beide Operationen gleichzeitig ausgeführt werden, aber wenn ein Single-Core-Prozessor läuft, laufen diese Aktionen nacheinander ab, da die Häufigkeit der Befehlsausführung sehr hoch ist und ein solches Gefühl entsteht. Aber bei Vorhandensein eines Dual-Core-Prozesses werden diese Operationen tatsächlich gleichzeitig ausgeführt.

Es ist erwähnenswert, dass ein Dual-Core-Prozessor in seiner Architektur der Struktur symmetrischer Multiprozessoren ähnelt, wenn zwei Prozessoren auf einer Platine verwendet werden. Natürlich gibt es gewisse Unterschiede, aber das Funktionsprinzip ist ähnlich.

Dual-Core-Prozessoren zeigen sich am effektivsten bei der Arbeit mit Multithread-Anwendungen, hier wird die höchste Leistung erzielt. Denn zahlreiche Aufgaben werden zur Ausführung auf zwei Kerne verteilt. Diese Verteilung reduziert den Stromverbrauch. Schließlich behindert dieser Faktor die Entwicklung von Single-Core-Prozessoren.

Was ist der Unterschied zwischen einem Dual-Core-Prozessor

Bei der Untersuchung der Architektur der Struktur von Single-Core- und Dual-Core-Prozessoren kann eine große Liste von Unterschieden unterschieden werden:

• Wenn Sie keine komplexen Multithread-Anwendungen oder mehrere gleichzeitig ausführen, sind die Unterschiede im Betrieb eines Prozessors mit einem oder zwei Kernen nicht so auffällig und spürbar.
• Bei einem Prozessor mit zwei Kernen gibt es auch einen gemeinsam genutzten Cache-Speicher.
• Wenn Sie einen Dual-Core-Prozessor haben, gibt es ein spürbares Plus, denn wenn ein Kern ausfällt, übernimmt der zweite Kern die gesamte Last nur auf sich.
• Der Dual-Core-Prozessor verfügt über einen großen Cache-Speicher und eine hohe Frequenz.

Es ist erwähnenswert, dass ein Dual-Core-Prozessor zu Hause nicht immer sein volles Potenzial entfalten kann, da viele erstellte Anwendungen nicht an einen solchen zentralen Prozessor angepasst sind. Es ist zu beachten, dass der Prozessor aufgrund des Vorhandenseins von zwei Kernen eine 64-Bit-Struktur hat. Und viele moderne Programme sind für eine 32-Bit-Struktur ausgelegt, und Sie sollten von ihnen keine Geschwindigkeitssteigerung erwarten.

Vorteile der Verwendung von Dual-Core-Prozessoren

Da wir die strukturellen Merkmale und signifikanten Unterschiede zwischen Prozessoren mit einem und zwei Kernen kennen, können wir die Hauptvorteile der Verwendung von Dual-Core-Prozessoren hervorheben:

1. Schnelle Browserleistung beim Laden und Anzeigen.
2. Hohe Leistung in Gaming-Anwendungen.
3. Der Mehrwertmodus erhöht die Geschwindigkeit mehrerer Threads.
4. Hohe Geschwindigkeit und reibungsloser Betrieb.
5. Reduzierter Stromverbrauch bei gleichzeitiger Leistungssteigerung.

Zusammenfassend können wir feststellen, dass ein Prozessor mit einem oder zwei Kernen erhebliche Unterschiede aufweist, sowohl in Bezug auf die Arbeit als auch in seiner Architektur.

Klar ist natürlich, dass ein Prozessor mit zwei oder mehr Kernen produktiver sein wird. Für den Heimgebrauch ist es im Prinzip unkritisch, einen Computer mit einem Prozessor zu kaufen. Wenn es jedoch finanzielle Möglichkeiten gibt, einen Computer zu kaufen, in dessen Konfiguration zwei Prozessoren vorhanden sind, lohnt sich der Kauf. Schließlich steht die Informationswelt nicht still. Programme werden fertiggestellt, die Technologie verbessert. Jeden Tag alles mehr Softwareprodukte entwickelt, um mit 64-Bit-Systemen zu arbeiten.

Mehrkernprozessoren sind Zentraleinheiten, die mehr als zwei Rechenkerne enthalten. Solche Kerne können sich sowohl im gleichen Gehäuse als auch auf dem gleichen Prozessorchip befinden.

Was ist ein Mehrkernprozessor?

Meist werden unter Mehrkernprozessoren zentrale Recheneinheiten verstanden, bei denen mehrere Rechenkerne auf einem Chip integriert sind (d. h. sich auf demselben Siliziumchip befinden).

Üblicherweise wird die Taktfrequenz bei Mehrkernprozessoren bewusst unterschätzt. Dies geschieht, um den Stromverbrauch zu reduzieren und gleichzeitig die erforderliche Prozessorleistung aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig ist jeder Kern ein vollwertiger Mikroprozessor, der sich durch die Merkmale aller modernen Prozessoren auszeichnet - er verwendet einen mehrstufigen Cache, unterstützt die Ausführung von Code und Vektoranweisungen außerhalb der Reihenfolge.

Hyperthreading

Kerne in Mehrkernprozessoren können die SMT-Technologie unterstützen, die die Ausführung mehrerer Threads und die Erstellung mehrerer logischer Prozessoren aus jedem Kern ermöglicht. Auf von Intel hergestellten Prozessoren wird diese Technologie als "Hyper-Threading" bezeichnet. Dank dessen können Sie die Anzahl der logischen Prozessoren im Vergleich zur Anzahl der physischen Chips verdoppeln. In Mikroprozessoren, die diese Technologie unterstützen, kann jeder physische Prozessor den Status von zwei Threads gleichzeitig speichern. Für das Betriebssystem sieht dies so aus, als hätte es zwei logische Prozessoren. Wenn bei einem von ihnen eine Pause auftritt (z. B. wartet er darauf, dass Daten aus dem Speicher empfangen werden), der andere logischer Prozessor beginnt mit der Ausführung eines eigenen Threads.

Arten von Mehrkernprozessoren

Mehrkernprozessoren werden in mehrere Typen unterteilt. Sie können die gemeinsame Cache-Nutzung unterstützen oder nicht. Die Kommunikation zwischen den Kernen wird nach den Prinzipien der Verwendung eines gemeinsam genutzten Busses, eines Netzwerks mit Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, eines Netzwerks mit einem Switch oder der Verwendung eines gemeinsam genutzten Caches implementiert.

Arbeitsprinzip

Die meisten modernen Mehrkernprozessoren arbeiten nach folgendem Schema. Wenn ein laufende Anwendung Multithreading unterstützt, kann es den Prozessor zwingen, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen. Wenn der Computer beispielsweise einen 4-Kern-Prozessor mit einer Taktfrequenz von 1,8 GHz verwendet, kann das Programm alle vier Kerne gleichzeitig "laden", während die Gesamtprozessorfrequenz 7,2 GHz beträgt. Laufen mehrere Programme gleichzeitig, kann jedes einen Teil der Prozessorkerne nutzen, was ebenfalls zu einer Steigerung der Rechnerleistung führt.

Viele Betriebssysteme unterstützen Multi-Threading, sodass die Verwendung von Multi-Core-Prozessoren Ihren Computer sogar für Anwendungen beschleunigen kann, die kein Multi-Threading unterstützen. Wenn wir die Arbeit nur einer Anwendung betrachten, ist die Verwendung von Mehrkernprozessoren nur dann gerechtfertigt, wenn diese Anwendung für Multithreading optimiert ist. Ansonsten unterscheidet sich die Geschwindigkeit eines Mehrkernprozessors nicht von der Geschwindigkeit eines herkömmlichen Prozessors und ist manchmal sogar langsamer.

Mit der Eroberung neuer Spitzenwerte bei den Frequenzindikatoren wurde es jedoch schwieriger, sie zu erhöhen, da dies die Erhöhung der TDP von Prozessoren beeinflusste. Daher begannen die Entwickler, Prozessoren in die Breite zu bringen, nämlich Kerne hinzuzufügen, und das Konzept der Multicores entstand.

Vor buchstäblich 6-7 Jahren waren Mehrkernprozessoren praktisch unbekannt. Nein, Multi-Core-Prozessoren der gleichen IBM-Firma gab es schon vorher, aber das Erscheinen des ersten Dual-Core-Prozessors für Desktop-Computer, fand erst 2005 statt, und das hieß Pentium-Prozessor D. Auch AMDs Dual-Core-Opteron wurde 2005 veröffentlicht, allerdings für Serversysteme.

In diesem Artikel gehen wir nicht im Detail auf historische Fakten ein, sondern diskutieren moderne Mehrkernprozessoren als eine der Eigenschaften der CPU. Und am wichtigsten - wir müssen herausfinden, was dieser Multicore in Bezug auf die Leistung für den Prozessor und für Sie und mich bietet.

Mehr Leistung mit Multi-Core

Das Prinzip der Steigerung der Prozessorleistung durch mehrere Kerne besteht darin, die Ausführung von Threads (verschiedene Aufgaben) auf mehrere Kerne aufzuteilen. Zusammenfassend hat fast jeder Prozess, der auf Ihrem System läuft, mehrere Threads.

Ich mache gleich eine Reservierung, dass das Betriebssystem viele Threads virtuell für sich selbst erstellen kann und das alles gleichzeitig, auch wenn der Prozessor physisch Single-Core ist. Dieses Prinzip implementiert das gleiche Windows-Multitasking (z. B. Musik hören und gleichzeitig tippen).

Nehmen wir zum Beispiel Antivirus Programm. Wir werden einen Thread haben, der den Computer scannt, der andere - die Antiviren-Datenbank aktualisieren (wir haben alles vereinfacht, um das allgemeine Konzept zu verstehen).

Und überlegen Sie, was in zwei verschiedenen Fällen passieren wird:

a) Einkernprozessor. Da zwei Threads gleichzeitig laufen, müssen wir für den Benutzer (visuell) genau diese Gleichzeitigkeit der Ausführung schaffen. Das Betriebssystem macht knifflig:es gibt einen Wechsel zwischen der Ausführung dieser beiden Threads (diese Wechsel erfolgen sofort und die Zeit wird in Millisekunden angegeben). Das heißt, das System hat das Update ein wenig „durchgeführt“, dann abrupt zum Scannen und dann wieder zum Aktualisieren gewechselt. Somit scheint es für Sie und mich, dass diese beiden Aufgaben gleichzeitig ausgeführt werden. Aber was geht verloren? Leistung natürlich. Schauen wir uns also die zweite Option an.

b) Der Prozessor ist mehrkernig. In diesem Fall findet dieser Wechsel nicht statt. Das System wird jeden Thread eindeutig an einen separaten Kern senden, wodurch wir das leistungsschädliche Wechseln von Thread zu Thread beseitigen können (lassen Sie uns die Situation idealisieren). Zwei Threads laufen gleichzeitig, das ist das Prinzip von Multi-Core und Multi-Threading. Letztendlich werden wir Scans und Updates auf einem Multi-Core-Prozessor viel schneller durchführen als auf einem Single-Core-Prozessor. Aber es gibt einen Haken - nicht alle Programme unterstützen Multi-Core. Nicht jedes Programm kann auf diese Weise optimiert werden. Und alles passiert bei weitem nicht so perfekt, wie wir es beschrieben haben. Aber jeden Tag erstellen Entwickler immer mehr Programme, deren Code perfekt für die Ausführung auf Mehrkernprozessoren optimiert ist.

Sind Mehrkernprozessoren notwendig? Alltagstauglichkeit

Bei Wahl des Prozessors Für einen Computer (nämlich wenn man über die Anzahl der Kerne nachdenkt) sollte man die Haupttypen von Aufgaben bestimmen, die er ausführen wird.

Um das Wissen auf dem Gebiet der Computerhardware zu verbessern, können Sie das Material über lesen Prozessorsockel .

Als Ausgangspunkt können Dual-Core-Prozessoren bezeichnet werden, da eine Rückkehr zu Single-Core-Lösungen keinen Sinn macht. Aber Dual-Core-Prozessoren sind anders. Es ist vielleicht nicht der "frischeste" Celeron, oder es kann ein Core i3 auf Ivy Bridge sein, genau wie AMD - Sempron oder Phenom II. Aufgrund anderer Indikatoren wird ihre Leistung natürlich sehr unterschiedlich sein, daher müssen Sie alles umfassend betrachten und Multicore mit anderen vergleichen. Prozessoreigenschaften.

Beispielsweise verfügt der Core i3 auf Ivy Bridge über die Hyper-Treading-Technologie, mit der Sie 4 Threads gleichzeitig verarbeiten können (das Betriebssystem sieht 4 logische Kerne anstelle von 2 physischen). Und derselbe Celeron rühmt sich nicht damit.

Aber kehren wir direkt zu den Überlegungen zu den erforderlichen Aufgaben zurück. Wenn ein Computer für erforderlich ist Büroarbeiten und im Internet surfen, dann reicht ihm ein Dual-Core-Prozessor.

Wenn es um die Spieleleistung geht, benötigen Sie 4 Kerne oder mehr, um sich in den meisten Spielen wohl zu fühlen. Aber hier taucht der Haken auf: Nicht alle Spiele haben optimierten Code für 4-Kern-Prozessoren, und wenn sie optimiert sind, ist es nicht so effizient, wie wir es uns wünschen. Aber im Prinzip ist für Spiele jetzt gerade der 4th-Core-Prozessor die optimale Lösung.

Bis heute die gleichen 8-Kern AMD-Prozessoren, für Spiele sind sie redundant, es ist die Anzahl der Kerne, die redundant ist, aber die Leistung ist nicht auf dem neuesten Stand, aber sie haben andere Vorteile. Dieselben 8 Kerne helfen sehr bei Aufgaben, bei denen leistungsstarke Arbeit mit einer hochwertigen Multithread-Last erforderlich ist. Dazu gehören beispielsweise das Rendern (Berechnen) von Videos oder das Server-Computing. Daher werden für solche Aufgaben 6, 8 oder mehr Kerne benötigt. Und bald werden Spiele 8 oder mehr Kerne mit hoher Qualität laden können, also ist in Zukunft alles sehr rosig.

Vergessen Sie nicht, dass es immer noch viele Aufgaben gibt, die eine Single-Thread-Last erzeugen. Und man sollte sich die Frage stellen: Brauche ich diesen 8-Core oder nicht?

Zusammenfassend möchte ich noch einmal darauf hinweisen, dass sich die Vorteile von Multi-Core bei "schwerer" rechenintensiver Multi-Thread-Arbeit manifestieren. Und wenn Sie keine Spiele mit exorbitanten Anforderungen spielen und keine bestimmten Arbeiten ausführen, die eine gute Rechenleistung erfordern, macht es einfach keinen Sinn, Geld für teure Mehrkernprozessoren auszugeben (