Višejezgreni procesor - CPU, koji sadrži dvije ili više računalnih jezgri na jednom procesorskom čipu ili u jednom paketu.
Među višejezgreni procesori u ovom trenutku možemo istaknuti
*procesori dizajnirani prvenstveno za ugrađene i mobilne aplikacije, u kojem su programeri veliku pozornost posvetili sredstvima i metodama za smanjenje potrošnje energije (SEAforth (SEAforth24, seaforth40), Tile (Tile36, Tile64, Tile64pro), AsAP-II, CSX700);
*procesori za računalne ili grafičke stanice, gdje problemi s potrošnjom energije nisu toliko kritični (grafički procesori, na primjer, procesori serije g80 iz NVIDIA-e, projekt Larrabee iz Intela, ovo također uključuje Cell procesor iz IBM-a, iako je broj procesorskih jezgri je relativno nizak);
* procesori tzv mainstream - namijenjen poslužiteljima, radnim stanicama i osobnim računalima (AMD, Intel, Sun);
- Broj jezgri (Broj jezgri. Jezgra) - kristal silicija s površinom od približno jednog kvadratnog centimetra, na kojem se koriste mikroskopski logički elementi za implementaciju kružni dijagram procesor, arhitektura tzv. Svaku jezgru sustav doživljava kao zaseban, neovisan procesor, sa svim potrebnim skupom funkcija.)
Frekvencija takta (takt je elementarna operacija u sekundi koju procesor može izvesti. Stoga je broj ciklusa takta pokazatelj koliko operacija u sekundi procesor može obraditi. Mjerna jedinica za ovaj parametar je gigaherc GHz.)
Cache memorija (memorija koja je izravno ugrađena u procesor i koristi se za pohranu i pristup često korištenim podacima naziva se cache memorija. Podijeljena je na nekoliko razina - L1, L2 i L3. Viša razina cache memorije ima veći volumen, ali manje visok -brzi pristup podacima.)
Kapacitet bita (određuje količinu informacija koje se mogu razmijeniti između procesora i RAM-a u jednom taktu. Ovaj parametar se mjeri u bitovima. Parametar kapaciteta utječe na količinu mogućih RAM memorija- 32-bitni procesor može raditi samo s 4 GB RAM-a.)
Izvođenje
Potrošnja energije
Dimenzije
Cijena
Klase zadataka za koje su namijenjeni
Usporedne karakteristike performanse procesora, potrošnja energije i brzine razmjene podataka prikazani su u tablicama
(Mflops - milijun operacija s pomičnim zarezom u sekundi)
Značajan doprinos ukupnim performansama procesora i učinkovitosti njegovog rada daje struktura međujezgrenih veza i organizacija memorijskog podsustava, posebno predmemorije
Procesor CSX700
Arhitektura procesora CSX700 dizajnirana je za rješavanje takozvanog problema veličine, težine i snage (SWAP) koji obično muči ugrađene aplikacije visokih performansi. Integracijom procesora, sučelja sustava i ugrađenom memorijom za ispravljanje pogrešaka, CSX700 je isplativo, pouzdano i učinkovito rješenje koje zadovoljava zahtjeve današnjih aplikacija.
Arhitektura procesora optimizirana je za masovni paralelizam podataka i dizajnirana je s visok stupanj učinkovitost i pouzdanost. Arhitektura je usmjerena na inteligentnu obradu signala i slike u vremenskoj i frekvencijskoj domeni.
CSX700 čip sadrži integrirane 192 procesorske jezgre visokih performansi međuspremnik memorije Veličina 256 KB (dvije banke od po 128 KB), predmemorija podataka i predmemorija instrukcija, ECC zaštita internih i vanjska memorija, ugrađeni kontroler izravnog pristupa memoriji. ClearConnect NoC tehnologija koristi se za pružanje mreža na čipu i među čipovima (Sl. 11).
Procesor se sastoji od dva relativno neovisna MTAP (MultiThreaded Array Processor) modula koji sadrže predmemorije instrukcija i podataka, upravljačke jedinice za elemente procesora i skup od 96 računalnih jezgri (Sl. 12).
Riža. 12. MTAP blok struktura
Svaka jezgra ima dvostruku jedinicu s pomičnim zarezom (podržani su zbrajanje, množenje, dijeljenje, kvadratni korijen, jednostruki i dvostruki brojevi), 6 KB RAM-a visokih performansi i 128-bajtna datoteka registra. Podržani su 64-bitni virtualni adresni prostor i 48-bitni stvarni adresni prostor.
Tehnički podaci procesor:
frekvencija takta jezgre 250 MHz;
96 GFlops za podatke dvostruke ili jednostruke preciznosti;
podržava 75 GFlops za mjerilo množenja matrice dvostruke preciznosti (DGEMM);
izvođenje cjelobrojnih operacija 48 ŠAO;
rasipanje snage 9 W;
propusnost sabirnice interne memorije 192 GB/s;
dvije vanjske memorijske sabirnice 4 GB/s;
brzina razmjene podataka između pojedinih procesora 4 GB/s;
sučelja PCIe, 2 DDR2 DRAM (64 bita).
Dizajniran za sustave male snage, ovaj procesor radi na relativno niskoj brzini takta i ima mehanizam kontrole frekvencije koji vam omogućuje prilagodbu performansi aplikacije specifičnoj potrošnji energije i toplinskim okruženjima.
CSX700 podržava profesionalno razvojno okruženje (SDK) temeljeno na Eclipse tehnologiji s vizualnim alatima za otklanjanje pogrešaka aplikacija temeljenim na optimiziranom ANSI C kompajleru s ekstenzijama za paralelno programiranje. Uz standardnu C biblioteku, postoji skup optimiziranih biblioteka s funkcijama kao što su FFT, BLAS, LAPACK itd.
Moderni Intel i AMD procesori
Moderno tržište procesora podijeljeno je na dva glavna konkurenta - Intel i AMD.
Procesori iz Intel, danas se smatraju najproduktivnijima, zahvaljujući obitelji Core i7 Extreme Edition. Ovisno o modelu, mogu imati do 6 jezgri istovremeno, radni takt do 3300 MHz i do 15 MB L3 cache memorije. Najpopularnije jezgre u segmentu desktop procesora temeljene su na Intelu - Ivy Bridge i Sandy Bridge.
Intelovi procesori koriste vlasničke vlasničke tehnologije za poboljšanje učinkovitosti sustava.
1. Hyper Threading- Zahvaljujući ovoj tehnologiji, svaka fizička jezgra procesora sposobna je istovremeno obraditi dvije niti izračuna, ispada da se broj logičkih jezgri zapravo udvostručuje.
2. Turbo Boost - Omogućuje korisniku automatsko overklokiranje procesora bez prekoračenja najveće dopuštene granice radne temperature jezgre.
3. Intel QuickPath Interconnect (QPI) - QPI prstenasta sabirnica povezuje sve komponente procesora, čime se smanjuju sva moguća kašnjenja u razmjeni informacija.
4. Tehnologija vizualizacije - Hardverska podrška za virtualizacijska rješenja.
5. Intel Execute Disable Bit - Praktično antivirusni program, pruža hardversku zaštitu od mogućih virusnih napada na temelju tehnologije prelijevanja međuspremnika.
6. Intel SpeedStep - alat koji vam omogućuje promjenu razine napona i frekvencije ovisno o opterećenju stvorenom na procesoru.
Core i7 – uključen ovaj trenutak vrhunska linija tvrtke
Core i5 - visoke performanse
Core i3 – niska cijena, visoke/srednje performanse
Najviše brzi procesori AMD je još uvijek sporiji od najbržih Intelovih procesora (podaci od studenog 2010.). Ali zahvaljujući mojoj dobar omjer cijene i kvaliteta, AMD procesori, uglavnom za stolna računala, izvrsna su alternativa Intelovim procesorima.
Za procesore Athlon II i Phenom II nije bitan samo radni takt, već i broj procesorskih jezgri. Athlon II i Phenom II, ovisno o modelu, mogu imati dvije tri ili četiri jezgre. Model sa šest jezgri – samo Highend Phenom II serija.
Većina moderni procesori kreiran od strane AMD-a podržava sljedeće tehnologije prema zadanim postavkama:
1. AMD Turbo CORE - Ova tehnologija je dizajnirana za automatsku regulaciju performansi svih jezgri procesora putem kontroliranog overclockinga (slična Intelova tehnologija zove se TurboBoost).
2. AVX (Advanced Vector Extensions), XOP i FMA4 - Alat koji ima prošireni skup naredbi posebno dizajniranih za rad s brojevima s pomičnim zarezom. Definitivno koristan alat.
3. AES (Advanced Encryption Standard) - B softverske aplikacije korištenje enkripcije podataka poboljšava performanse.
4. AMD Visualization (AMD-V) - Ova tehnologija virtualizacije pomaže osigurati dijeljenje resursa jednog računala između nekoliko virtualnih strojeva.
5. AMD PowcrNow! - Tehnologija upravljanja energijom. Oni pomažu korisniku postići poboljšanu izvedbu dinamičkim aktiviranjem i deaktiviranjem dijelova procesora.
6. NX Bit - Jedinstvena antivirusna tehnologija koja pomaže spriječiti infekciju osobnog računala određenim vrstama malwarea.
Upotreba u GIS-u
Geografski informacijski sustavi višenamjenski su alati za analizu konsolidiranih tabelarnih, tekstualnih i kartografskih podataka, demografskih, statističkih, zemljišnih, općinskih, adresnih i drugih informacija. Puno nuklearni procesori nužni su za brzu obradu različitih vrsta informacija, jer znatno ubrzavaju i raspoređuju rad programa.
ZAKLJUČAK
Prelazak na višejezgrene procesore postaje glavni fokus za poboljšanja performansi. Trenutno se najčešćim smatraju procesori s 4 i 6 jezgri. Svaku jezgru sustav percipira kao zaseban, neovisan procesor, sa svim potrebnim skupom funkcija. Tehnologija višejezgrenih procesora omogućila je paralelizaciju računskih operacija, zbog čega se povećala učinkovitost osobnog računala.
http://www.intuit.ru/department/hardware/mcoreproc/15/
http://kit-e.ru/articles/build_in_systems/2010_2_92.php
http://softrew.ru/instructions/266-sovremennye-processory.html
http://it-notes.info/centralni-processor/
http://www.mediamarkt.ru/mp/article/AMD,847020.html
Prednosti višejezgrenih procesora
Mogućnost raspodjele rada programa, na primjer, glavni aplikacijski zadaci i pozadinski zadaci operacijski sustav, preko više jezgri;
Povećanje brzine programa;
Procesi koji zahtijevaju računanje rade mnogo brže;
Učinkovitije korištenje računalno intenzivnih multimedijskih aplikacija (na primjer, video uređivači);
Smanjena potrošnja energije;
Rad korisnika osobnog računala postaje ugodniji;
Danas se minimalni prihvatljivi standard za opremanje više ili manje ozbiljne računalne opreme smatra prisutnost dvojezgrenog procesora. Štoviše, ovaj parametar relevantan čak i za mobilne računalne uređaje, tablet računala i renomirane komunikatore pametnih telefona. Stoga ćemo otkriti kakve su to kernele i zašto je svakom korisniku važno znati za njih.
Suština jednostavnim riječima
Prvi dvojezgreni čip, namijenjen posebno masovnoj potrošnji, pojavio se u svibnju 2005. godine. Proizvod je nazvan Pentium D (formalno je pripadao seriji Pentium 4). Ranije su se slična strukturna rješenja koristila na poslužiteljima i za posebne namjene, nisu se umetala u osobna računala.
Općenito, sam procesor (mikroprocesor, CPU, središnja procesorska jedinica, centralna procesorska jedinica, CPU) je kristal na koji su pomoću nanotehnologije nanesene milijarde mikroskopskih tranzistora, otpornika i vodiča. Potom se špricaju zlatni kontakti, “kamenčić” se montira u tijelo čipa, a zatim se sve to integrira u čipset.
Sada zamislite da su dva takva kristala instalirana unutar mikro kruga. Na istoj podlozi, međusobno povezani i djeluju kao jedan uređaj. Ovo je dvoslojni predmet rasprave.
Naravno, dva "kamenčića" nisu granica. U vrijeme pisanja ovog teksta računalo opremljeno čipom s četiri jezgre smatra se snažnim, ne računajući računalne resurse video kartice. Pa, zahvaljujući naporima AMD-a, poslužitelji ih već koriste čak šesnaest.
Terminološke nijanse
Svaka matrica obično ima svoju L1 predmemoriju. No, ako imaju zajedničku drugu razinu, onda je to ipak jedan mikroprocesor, a ne dva (ili više) neovisna.
Jezgra se može nazvati punopravnim zasebnim procesorom samo ako ima vlastitu predmemoriju obje razine. Ali to je potrebno samo za korištenje na vrlo moćnim poslužiteljima i svim vrstama superračunala (omiljenih igračaka znanstvenika).
Međutim, "Task Manager" u Windows OS-u ili "System Monitor" u GNU/Linuxu mogu prikazati kernele kao CPU-ove. Mislim, CPU 1 (CPU 1), CPU 2 (CPU 2) i tako dalje. Neka vas ovo ne zavede, jer dužnost programa nije razumjeti inženjerske i arhitektonske nijanse, već samo interaktivno prikazati opterećenje svakog od kristala.
To znači da glatko prelazimo na samo to opterećenje i, općenito, na pitanja svrhovitosti fenomena kao takvog.
Zašto je to potrebno?
Nekoliko jezgri različitih od jedne namijenjeno je prvenstveno za paraleliziranje zadataka koji se izvode.
Recimo da uključite svoje prijenosno računalo i čitate stranice na World Wide Webu. Skripte s kojima su moderne web stranice jednostavno opsceno preopterećene (osim mobilnih verzija) obradit će samo jedna jezgra. Sto posto opterećenja će pasti na njega ako nešto loše izludi preglednik.
Drugi kristal će nastaviti raditi u normalnom načinu rada i omogućit će vam da se nosite sa situacijom - barem otvorite "System Monitor" (ili emulator terminala) i nasilno prekinite ludi program.
Usput, upravo u “System Monitoru” možete vlastitim očima vidjeti koji je softver iznenada skrenuo s tračnica i koji od “kamenčića” uzrokuje očajničko urlanje hladnjaka.
Neki programi su inicijalno optimizirani za višejezgrenu procesorsku arhitekturu i odmah šalju različite tokove podataka različitim kristalima. Pa, obične aplikacije obrađuju se prema principu "jedna nit - jedna jezgra".
To jest, dobitak performansi bit će primjetan ako se više od jedne niti izvodi u isto vrijeme. Pa, budući da su gotovo svi operativni sustavi multitasking, pozitivan učinak paralelizacije pojavljivat će se gotovo stalno.
Kako živjeti s tim
Što se tiče potrošačke računalne tehnologije, danas su jednojezgreni čipovi uglavnom ARM procesori u jednostavnim telefonima i minijaturnim medijskim playerima. Ne zahtijevaju se izvanredne performanse takvih uređaja. Maksimalno je pokrenuti preglednik Opera Mini, ICQ klijent, jednostavnu igricu i druge nepretenciozne aplikacije u Javi.
Sve ostalo, počevši od najjeftinijih tableta, mora imati barem dva kristala u čipu, kako stoji u preambuli. Kupi ove stvari. Barem na temelju razmatranja da gotovo sav korisnički softver ubrzano postaje sve deblji, trošeći sve više i više resursi sustava, tako da rezerva snage uopće neće škoditi.
Prethodne publikacije:
Koja je prednost dvojezgreni procesori?
Prilikom kupnje prijenosnog računala vjerojatno ste primijetili da neki od njih imaju oznake: " Intel Core 2 Duo" ili "AMD Turion 64 x2". Ove oznake označavaju da su prijenosna računala izrađena s dvojezgrenom tehnologijom obrade.
Dvojezgreni procesori
Dvojezgreni procesori odnose se na vrstu sustava koji se sastoji od dvije neovisne procesorske jezgre spojene u jedan integrirani krug (IC) ili, kako stručnjaci kažu, u jedan čip. Takvi sustavi kombiniraju dvije jezgre u jednom procesoru. Slična tehnologija prvi put je primijenjena na osobno računalo i na kućnu igraću konzolu, no vrlo brzo je prilagođen i okruženju mobilnog računala. AMD i Intel imaju prijenosna računala sa sličnom tehnologijom.
Dvojezgreni procesori imaju drugačiju strukturu od dvojezgrenih jednojezgrenih procesora. Odnose se na sustav u kojem su dva procesora kombinirana u jednom integriranom krugu. Dvojni jednojezgreni procesori pak se odnose na sustav u kojem su dva neovisna procesora (svaki sa svojom matricom) izravno spojena na matičnu ploču.
Svaki od procesora u dvojezgrenom sustavu ima predmemoriju na čipu (primarna predmemorija), što im daje inherentni potencijal za brzo i učinkovito dohvaćanje i obradu često korištenih instrukcija. Osim toga, isti integrirani krug sadrži L2 predmemoriju. Sekundarna predmemorija na Intelovom čipsetu Mobile Core 2 Duo dijeli se između dva procesora. U Turion AMD 64x2 čipsetu, svaki od dva procesora ima namjensku predmemoriju - 512 KB po jezgri. Predmemorija druge razine je rezerva za slučaj ako onaj primarni nije dovoljan.
Prednosti Dual Core tehnologije
Najvažnije prednosti takvih procesora su brzina i učinkovitost. Obradu naredbi i dohvaćanje podataka provode dva procesora; tako se postižu veće performanse bez zagrijavanja procesora. Činjenica da ova dva procesora imaju vlastitu lako dostupnu primarnu predmemoriju također osigurava brze performanse. Osim toga, posebno u slučaju Intel Core 2 Duo, gdje je sekundarna predmemorija podijeljena, cijelu sekundarnu predmemoriju može koristiti jedan ili oba procesora istovremeno ako se ukaže potreba.
Ukratko, prijenosno računalo s dvojezgrenim procesorom radi brže, radi hladnije i ima bolje mogućnosti multitaskinga. Dvojezgreni procesori troše manje energije od dvojezgrenih procesora s jednom jezgrom.
Još jedna prednost korištenja dvojezgrenih procesora u prijenosnim računalima je njihova manja težina i veličina, što prijenosno računalo čini praktičnijim uz performanse poput osobnih.
Važno je napomenuti da sa starijim programima, ako pokrećete samo jedan program u isto vrijeme, nećete imati nikakve koristi od dvojezgrenih procesora. Stariji programi nisu dizajnirani za ovu tehnologiju, tako da mogu koristiti samo jednu jezgru. Međutim, u ovom slučaju prednost multitaskinga i dalje ostaje. Ako imate više otvorenih programa u isto vrijeme, dvojezgreni procesor pružit će više brza izvedba nego jednoj jezgri.
Vrijeme prolazi, a programera sve više softver kreirati svoje programe uzimajući u obzir dvojezgrene procesore; Tako će korisnici u bliskoj budućnosti moći iskusiti sve prednosti ovakvih procesora.
Dvojezgreno računalo je računalo čija središnja procesorska jedinica ima dvije jezgre. Ova tehnologija omogućuje povećanje produktivnosti njegovog rada u prilično velikoj mjeri.
Što je dvojezgreni procesor?
Dvojezgreni procesor je procesor koji ima dvije jezgre na jednom čipu. Svaka od jezgri obično ima Net Burst arhitekturu. Neki od dvojezgrenih procesora također podržavaju Hyper-Threading tehnologiju. Ova tehnologija omogućuje obradu procesa u četiri neovisne niti. To znači da jedan takav dvojezgreni procesor s ovom tehnologijom (fizički) zamjenjuje ili je ekvivalentan četiri logička procesora, sa stajališta operativnog sustava.
Dakle, svaka jezgra dvojezgrenog procesora ima svoj L2 cache određene količine memorije, kao i zajednički cache s dvostruko više memorije. U pravilu, kristali na kojima se proizvode dvojezgreni procesori imaju veličinu od oko dvjesto četvornih milimetara s brojem tranzistora koji prelazi dvjesto milijuna jedinica. Vrijedno je napomenuti da bi s tako velikim brojem elemenata ovaj procesor, čini se, trebao istaknuti veliki broj zagrijati i prema tome ohladiti. Međutim, nije.
Najviša temperatura površine kristala je oko 70°C. To je zbog činjenice da napon koji napaja procesor ne prelazi jedan i pol volta, i najveća vrijednost Struja je sto dvadeset pet ampera. Dakle, povećanje broja jezgri ne dovodi do značajnog povećanja potrošnje energije, što je vrlo važno.
Prednosti računala s dvojezgrenim procesorima
Potreba za povećanjem broja procesorskih jezgri pojavila se kada je postalo jasno da će daljnje povećanje broja procesorskih jezgri taktna frekvencija ne dovodi do značajnih poboljšanja performansi. Računala s dvojezgrenim procesorima usmjerena su na korištenje aplikacija koje koriste višenitnu obradu informacija. Stoga korist od takvog računala nije moguća za sve programe. Programi koji koriste mogućnosti dvije jezgre uključuju, na primjer, programe za renderiranje trodimenzionalnih scena, programe za obradu video slika ili audio podataka. Također, dvojezgreni procesor bit će koristan pri pokretanju nekoliko programa na računalu istovremeno. U tom smislu, takvi se procesori obično koriste u računalima dizajniranim za rad s grafikom, kao i za rad s uredskim programima. Dakle, za potrebe igranja ovu tehnologiju druga jezgra je gotovo beskorisna.