Οι επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων έχουν διατεθεί σε προσωπικούς υπολογιστές από τα τέλη της δεκαετίας του 1990. Τα σχέδια πολλαπλών πυρήνων αντιμετώπισαν το πρόβλημα ότι οι επεξεργαστές έπληξαν το ανώτατο όριο των φυσικών τους περιορισμών όσον αφορά τις ταχύτητες ρολογιού τους και πόσο αποτελεσματικά θα μπορούσαν να ψύχονται και να διατηρούν ακόμα την ακρίβεια. Με τη μετάβαση σε επιπλέον πυρήνες στο τσιπ ενιαίου επεξεργαστή, οι κατασκευαστές απέφευγαν προβλήματα με τις ταχύτητες ρολογιού, πολλαπλασιάζοντας αποτελεσματικά το ποσό των δεδομένων που μπορούσε να χειριστεί ο επεξεργαστής.
Όταν απελευθερώθηκαν αρχικά, ήταν μόνο δύο πυρήνες σε μια ενιαία CPU, αλλά τώρα υπάρχουν επιλογές για τέσσερα, έξι και ακόμη και 10 ή περισσότερα. Εκτός από αυτήν την προσθήκη πυρήνων, η τεχνολογία Hyper-Threading της Intel διπλασιάζει σχεδόν τους πυρήνες που βλέπει το λειτουργικό σύστημα.
Η ύπαρξη δύο πυρήνων σε έναν επεξεργαστή είχε πάντοτε απτά οφέλη, χάρη στη φύση των σύγχρονων λειτουργικών συστημάτων. Μετά από όλα, μπορείτε να περιηγείστε στον ιστό ή να πληκτρολογήσετε μια αναφορά ενώ ένα πρόγραμμα προστασίας από ιούς εκτελείται στο παρασκήνιο. Το πραγματικό ερώτημα για πολλούς ανθρώπους μπορεί να είναι εάν περισσότεροι από δύο είναι πραγματικά ευεργετικοί και αν ναι, πόσοι;
Συρραφή
ΕΝΑ Νήμα είναι απλά μια ενιαία ροή δεδομένων από ένα πρόγραμμα που διέρχεται από τον επεξεργαστή στον υπολογιστή. Κάθε εφαρμογή δημιουργεί το δικό της ή πολλά νήματα ανάλογα με το πώς λειτουργεί. Με το multitasking, ο επεξεργαστής ενός πυρήνα μπορεί να χειριστεί μόνο ένα νήμα κάθε φορά, έτσι ώστε το σύστημα να αλλάζει γρήγορα μεταξύ των νημάτων για να επεξεργάζεται τα δεδομένα με φαινομενικά ταυτόχρονο τρόπο.
Το πλεονέκτημα της ύπαρξης πολλαπλών πυρήνων είναι ότι το σύστημα μπορεί να χειριστεί περισσότερα από ένα νήμα. Κάθε πυρήνας μπορεί να χειριστεί μια ξεχωριστή ροή δεδομένων. Αυτή η αρχιτεκτονική αυξάνει σημαντικά την απόδοση ενός συστήματος που εκτελεί ταυτόχρονες εφαρμογές. Δεδομένου ότι οι διακομιστές τείνουν να τρέχουν πολλές ταυτόχρονες εφαρμογές σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, η τεχνολογία αναπτύχθηκε αρχικά για τον πελάτη επιχείρησης - αλλά καθώς οι προσωπικοί υπολογιστές πήραν πιο πολύπλοκο και πολλαπλασιασμό αυξήθηκαν, επωφελήθηκαν επίσης από το να έχουν επιπλέον πυρήνες.
Εξάρτηση λογισμικού
Ενώ η έννοια των επεξεργαστών πολλαπλών πυρήνων ακούγεται ελκυστική, υπάρχει μια σημαντική προειδοποίηση σε αυτή την τεχνολογία. Προκειμένου να δει κανείς τα πραγματικά πλεονεκτήματα των πολλαπλών επεξεργαστών, πρέπει να γραφεί το λογισμικό που εκτελείται στον υπολογιστή για να υποστηρίξει την πολλαπλή επεξεργασία. Χωρίς το λογισμικό που υποστηρίζει ένα τέτοιο χαρακτηριστικό, τα νήματα θα εκτελούνται κυρίως μέσω ενός ενιαίου πυρήνα, μειώνοντας έτσι την αποδοτικότητα. Μετά από όλα, αν μπορεί να τρέξει μόνο σε έναν πυρήνα σε επεξεργαστή τετραπλού πυρήνα, μπορεί να είναι πιο γρήγορο να το εκτελέσετε σε επεξεργαστή διπλού πυρήνα με υψηλότερες ταχύτητες ρολογιού βάσης.
Όλα τα μεγάλα τρέχοντα λειτουργικά συστήματα υποστηρίζουν τη δυνατότητα πολλαπλών αναμεταδοτήσεων. Όμως, το multithreading πρέπει επίσης να γραφεί στο λογισμικό εφαρμογής. Η υποστήριξη για multithreading στο λογισμικό καταναλωτών έχει βελτιωθεί με την πάροδο των ετών, αλλά για πολλά απλά προγράμματα, η υποστήριξη multithreading δεν έχει ακόμη εφαρμοστεί λόγω της πολυπλοκότητας της κατασκευής του λογισμικού. Για παράδειγμα, ένα πρόγραμμα αλληλογραφίας ή ένα πρόγραμμα περιήγησης στο Web δεν είναι πιθανό να δει τεράστια οφέλη για την πολυθρυψία, όπως ένα γραφικό ή πρόγραμμα επεξεργασίας βίντεο, όπου ο υπολογιστής επεξεργάζεται περίπλοκους υπολογισμούς.
Ένα καλό παράδειγμα για να εξηγήσουμε αυτή την τάση είναι να δούμε ένα τυπικό παιχνίδι στον υπολογιστή. Τα περισσότερα παιχνίδια απαιτούν κάποια μορφή εμφάνισης μηχανής για να εμφανίσουν τι συμβαίνει στο παιχνίδι. Επιπλέον, κάποιο είδος τεχνητής νοημοσύνης ελέγχει τα γεγονότα και τους χαρακτήρες στο παιχνίδι. Με ένα μόνο πυρήνα, και οι δύο πρέπει να λειτουργούν με εναλλαγή μεταξύ των δύο. Αυτή η προσέγγιση δεν είναι αποτελεσματική. Εάν το σύστημα είχε πολλαπλούς επεξεργαστές, η απόδοση και η AI θα μπορούσαν να εκτελούνται σε ξεχωριστό πυρήνα - μια ιδανική κατάσταση για έναν επεξεργαστή πολλαπλών πυρήνων.
Είναι 4> 2;
Η μετάβαση πέρα από δύο πυρήνες παρουσιάζει κάποια εννοιολογική πρόκληση, δεδομένου ότι η απάντηση για κάθε δεδομένο αγοραστή υπολογιστή εξαρτάται από το λογισμικό που χρησιμοποιεί συνήθως. Για παράδειγμα, πολλά παιχνίδια εξακολουθούν να προσφέρουν μικρή διαφορά απόδοσης μεταξύ δύο και τεσσάρων πυρήνων. Δεν υπάρχουν ουσιαστικά παιχνίδια που βλέπουν απτά οφέλη από πέρα από τέσσερις πυρήνες επεξεργαστών.
Από την άλλη πλευρά, ένα πρόγραμμα κωδικοποίησης βίντεο που μεταφράζει βίντεο θα έχει πιθανώς τεράστια οφέλη, καθώς η μεμονωμένη απόδοση καρέ μπορεί να μεταφερθεί σε διαφορετικούς πυρήνες και στη συνέχεια να ταξινομηθεί σε ένα μόνο ρεύμα από το λογισμικό. Έτσι, η κατοχή οκτώ πυρήνων θα είναι ακόμα πιο ευεργετική από την κατοχή τεσσάρων.
Ταχύτητες ρολογιού
Όσο υψηλότερη είναι η ταχύτητα ρολογιού, τόσο πιο γρήγορος είναι ο επεξεργαστής. Οι ταχύτητες ρολογιού καθίστανται πιο νεφελώδεις όταν λαμβάνετε υπόψη τις ταχύτητες σε σχέση με τους πολλαπλούς πυρήνες, επειδή οι επεξεργαστές τσακίζουν πολλαπλά νήματα δεδομένων χάρη στους επιπλέον πυρήνες αλλά κάθε ένας από αυτούς τους πυρήνες θα λειτουργεί με χαμηλότερες ταχύτητες λόγω των θερμικών περιορισμών.
Για παράδειγμα, ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα μπορεί να υποστηρίζει ταχύτητες ρολογιού βάσης 3,5 GHz για κάθε επεξεργαστή ενώ ένας επεξεργαστής τετραπλού πυρήνα μπορεί να λειτουργεί μόνο στα 3,0GHz. Ακριβώς κοιτάζοντας έναν ενιαίο πυρήνα σε κάθε ένα από αυτά, ο επεξεργαστής διπλού πυρήνα θα είναι σε θέση να περίπου 14 τοις εκατό ταχύτερα από ό, τι στο quad-core. Επομένως, εάν διαθέτετε ένα πρόγραμμα που έχει μόνο μονό σπείρωμα, ο επεξεργαστής διπλού πυρήνα είναι στην πραγματικότητα πιο αποδοτικός. Στη συνέχεια, αν το λογισμικό σας μπορεί να χρησιμοποιήσει και τους τέσσερις επεξεργαστές, ο επεξεργαστής quad-core θα είναι στην πραγματικότητα περίπου 70% ταχύτερος από αυτόν τον επεξεργαστή διπλού πυρήνα.
Συμπεράσματα
Ως επί το πλείστον, η κατοχή ενός υψηλότερου επεξεργαστή μέτρησης πυρήνων είναι γενικά καλύτερη αν το λογισμικό και οι συνήθεις περιπτώσεις χρήσης το υποστηρίζουν. Ως επί το πλείστον, ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα ή τετραπλού πυρήνα θα είναι περισσότερο από αρκετή ενέργεια για έναν βασικό χρήστη υπολογιστή.Η πλειοψηφία των καταναλωτών δεν θα έχει απτά οφέλη από το να υπερβεί τους τέσσερις πυρήνες επεξεργαστών, καθώς υπάρχει τόσο μικρό μη εξειδικευμένο λογισμικό που μπορεί να το εκμεταλλευτεί. Οι μόνοι άνθρωποι που θα πρέπει να εξετάσουν αυτούς τους επεξεργαστές με υψηλή πυκνότητα είναι αυτοί που εκτελούν περίπλοκες εργασίες όπως επεξεργασία επιτραπέζιων βίντεο ή περίπλοκα επιστημονικά και μαθηματικά προγράμματα.
Ελέγξτε πόσο γρήγορα χρειαζόμαστε ένα PC; για να πάρετε μια καλύτερη ιδέα για το είδος του επεξεργαστή που ταιριάζει καλύτερα στις ανάγκες σας σε υπολογιστές.
