Viacjadrový procesor - CPU, obsahujúci dve alebo viac výpočtových jadier na jednom procesorovom čipe alebo v jednom balení.
Medzi viacjadrové procesory v tomto bode môžeme zdôrazniť
*procesory určené predovšetkým pre vstavané a mobilných aplikácií, v ktorej vývojári venovali veľkú pozornosť prostriedkom a metódam znižovania spotreby energie (SEAforth (SEAforth24, seaforth40), Tile (Tile36, Tile64, Tile64pro), AsAP-II, CSX700);
*procesory pre výpočtové alebo grafické stanice, kde problémy so spotrebou energie nie sú také kritické (grafické procesory, napríklad procesory radu g80 od NVIDIA, projekt Larrabee od Intelu, sem patrí aj Cell procesor od IBM, aj keď počet procesorových jadier je relatívne nízka);
* takzvané procesory mainstream - určený pre servery, pracovné stanice a osobné počítače (AMD, Intel, Sun);
- Počet jadier (Number of cores. Core) - kremíkový kryštál s plochou približne jeden štvorcový centimeter, na ktorom sa implementujú mikroskopické logické prvky schému zapojenia procesor, takzvaná architektúra. Každé jadro systém vníma ako samostatný, nezávislý procesor so všetkými potrebnými funkciami.)
Frekvencia hodín (hodiny sú elementárnou operáciou za sekundu, ktorú môže procesor vykonať. Počet hodinových cyklov je preto ukazovateľom toho, koľko operácií za sekundu dokáže procesor spracovať. Jednotkou merania tohto parametra je gigahertz GHz.)
Cache pamäť (pamäť priamo zabudovaná v procesore a slúžiaca na ukladanie a prístup k často používaným dátam sa nazýva cache pamäť. Delí sa na niekoľko úrovní – L1, L2 a L3. Vyššia úroveň vyrovnávacej pamäte má väčší objem, ale menej vysoký -rýchlosť prístupu k dátam.)
Bitová kapacita (určuje množstvo informácií, ktoré je možné vymeniť medzi procesorom a pamäťou RAM v jednom hodinovom cykle. Tento parameter sa meria v bitoch. Parameter kapacita ovplyvňuje množstvo možných Náhodný vstup do pamäťe- 32-bitový procesor môže pracovať iba so 4 GB RAM.)
Výkon
Spotreba energie
Rozmery
cena
Triedy úloh, pre ktoré sú určené
Porovnávacie charakteristiky výkon procesora, spotreba energie a rýchlosť výmeny dát sú uvedené v tabuľkách
(Mflops – milión operácií s pohyblivou rádovou čiarkou za sekundu)
Významný príspevok k celkovému výkonu procesora a efektívnosti jeho prevádzky má štruktúra medzijadrových spojení a organizácia pamäťového subsystému, najmä vyrovnávacej pamäte.
Procesor CSX700
Architektúra procesora CSX700 bola navrhnutá tak, aby riešila takzvaný problém veľkosti, hmotnosti a výkonu (SWAP), ktorý zvyčajne trápi vstavané vysokovýkonné aplikácie. Integráciou procesorov, systémové rozhrania a vstavanou pamäťou na opravu chýb je CSX700 cenovo efektívne, spoľahlivé a výkonné riešenie, ktoré spĺňa požiadavky súčasných aplikácií.
Architektúra procesora je optimalizovaná pre masívny dátový paralelizmus a je navrhnutá s vysoký stupeň efektívnosť a spoľahlivosť. Architektúra je zameraná na inteligentné spracovanie signálu a spracovanie obrazu v časovej a frekvenčnej oblasti.
Čip CSX700 obsahuje 192 vysokovýkonných procesorových jadier, integrovaných vyrovnávacia pamäť Veľkosť 256 KB (dve banky po 128 KB), vyrovnávacia pamäť údajov a vyrovnávacia pamäť inštrukcií, ochrana ECC interných a externá pamäť, vstavaný radič priameho prístupu do pamäte. Technológia ClearConnect NoC sa používa na zabezpečenie on-chip a inter-chip sietí (obr. 11).
Procesor pozostáva z dvoch relatívne nezávislých modulov MTAP (MultiThreaded Array Processor) obsahujúcich inštrukčné a dátové cache, riadiace jednotky pre procesorové prvky a sadu 96 výpočtových jadier (obr. 12).
Ryža. 12. Bloková štruktúra MTAP
Každé jadro má duálnu jednotku s pohyblivou rádovou čiarkou (sčítanie, násobenie, delenie, druhá odmocnina, podporované čísla s jednoduchou a dvojitou presnosťou), 6 KB vysokovýkonnej pamäte RAM a 128-bajtový súbor registra. Podporovaný je 64-bitový virtuálny adresný priestor a 48-bitový reálny adresový priestor.
technické údaje procesor:
frekvencia hodín jadra 250 MHz;
96 GFlopov pre dáta s dvojitou alebo jednoduchou presnosťou;
podporuje 75 GFlops pre benchmark double precision matrix multiplication (DGEMM);
výkon celočíselných operácií 48 ШАОs;
strata výkonu 9 W;
priepustnosť zbernice vnútornej pamäte 192 GB/s;
dve externé pamäťové zbernice 4 GB/s;
rýchlosť výmeny dát medzi jednotlivými procesormi 4 GB/s;
rozhrania PCIe, 2 DDR2 DRAM (64 bitov).
Navrhnuté pre nízkoenergetické systémy, tento procesor beží pri relatívne nízkej rýchlosti hodín a má mechanizmus riadenia frekvencie, ktorý vám umožňuje prispôsobiť výkon aplikácie špecifickej spotrebe energie a tepelnému prostrediu.
CSX700 je podporovaný profesionálnym vývojovým prostredím (SDK) založeným na technológii Eclipse s nástrojmi na vizuálne ladenie aplikácií založených na optimalizovanom kompilátore ANSI C s rozšíreniami pre paralelné programovanie. Okrem štandardnej knižnice C existuje sada optimalizovaných knižníc s funkciami ako FFT, BLAS, LAPACK atď.
Moderné procesory Intel a AMD
Trh moderných procesorov je rozdelený medzi dvoch hlavných konkurentov – Intel a AMD.
Procesory od Intel, sú dnes považované za najproduktívnejšie vďaka rodine Core i7 Extreme Edition. V závislosti od modelu môžu mať až 6 jadier súčasne, frekvenciu až 3300 MHz a až 15 MB L3 cache. Najpopulárnejšie jadrá v segmente desktopových procesorov sú založené na Intel – Ivy Bridge a Sandy Bridge.
Procesory Intel využívajú proprietárne technológie na zvýšenie efektívnosti systému.
1. Hyper Threading- Vďaka tejto technológii je každé fyzické jadro procesora schopné spracovať dve vlákna výpočtov súčasne, ukazuje sa, že počet logických jadier sa v skutočnosti zdvojnásobí.
2. Turbo Boost – Umožňuje používateľovi automaticky pretaktovať procesor bez prekročenia maximálneho prípustného limitu prevádzkovej teploty jadra.
3. Intel QuickPath Interconnect (QPI) – Kruhová zbernica QPI spája všetky komponenty procesora, čím sa minimalizujú všetky možné oneskorenia pri výmene informácií.
4. Vizualizačná technológia – Hardvérová podpora virtualizačných riešení.
5. Intel Execute Disable Bit – prakticky antivírusový program, poskytuje hardvérovú ochranu pred možnými vírusovými útokmi na základe technológie pretečenia vyrovnávacej pamäte.
6. Intel SpeedStep - nástroj, ktorý umožňuje meniť úrovne napätia a frekvencie v závislosti od zaťaženia vytvoreného na procesore.
Core i7 – zapnuté tento moment horná línia spoločnosti
Core i5 - vysoký výkon
Core i3 – nízka cena, vysoký/stredný výkon
Najviac rýchle procesory AMD je stále pomalšie ako najrýchlejšie procesory Intel (údaje z novembra 2010). Ale vďaka môjmu dobrý pomer ceny a kvalita, procesory AMD, hlavne pre stolné počítače, sú výbornou alternatívou k procesorom Intel.
Pre procesory Athlon II a Phenom II je dôležitý nielen takt, ale aj počet procesorových jadier. Athlon II a Phenom II, v závislosti od modelu, môžu mať dve tri alebo štyri jadrá. Šesťjadrový model – iba séria Highend Phenom II.
Väčšina moderné procesory vytvorené spoločnosťou AMD štandardne podporujú nasledujúce technológie:
1. AMD Turbo CORE – Táto technológia je navrhnutá tak, aby automaticky regulovala výkon všetkých jadier procesora prostredníctvom riadeného pretaktovania (podobná technológia od Intelu sa nazýva TurboBoost).
2. AVX (Advanced Vector Extensions), XOP a FMA4 – Nástroj, ktorý má rozšírenú sadu príkazov špeciálne navrhnutých pre prácu s číslami s pohyblivou rádovou čiarkou. Určite užitočná súprava nástrojov.
3. AES (Advanced Encryption Standard) – B softvérové aplikácie používanie šifrovania údajov zlepšuje výkon.
4. AMD Visualization (AMD-V) – Táto virtualizačná technológia pomáha zabezpečiť zdieľanie zdrojov jedného počítača medzi viacerými virtuálnymi strojmi.
5. AMD PowcrNow! - Technológia správy napájania. Pomáhajú používateľovi dosiahnuť zlepšený výkon dynamickou aktiváciou a deaktiváciou častí procesora.
6. NX Bit – Jedinečná antivírusová technológia, ktorá pomáha predchádzať infekcii osobného počítača určitými typmi malvéru.
Použitie v GIS
Geografické informačné systémy sú multifunkčné nástroje na analýzu konsolidovaných tabuľkových, textových a kartografických údajov, demografických, štatistických, pozemkových, obecných, adresných a iných informácií. Veľa jadrové procesory sú potrebné na rýchle spracovanie rôznych typov informácií, pretože výrazne urýchľujú a rozdeľujú prácu programov.
ZÁVER
Prechod na viacjadrové procesory sa stáva hlavným zameraním na zlepšenie výkonu. V súčasnosti sa za najbežnejšie považujú 4- a 6-jadrové procesory. Každé jadro systém vníma ako samostatný, nezávislý procesor so všetkými potrebnými funkciami. Technológia viacjadrových procesorov umožnila paralelizáciu výpočtových operácií, v dôsledku čoho sa zvýšil výkon PC.
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/centralnyj-processor/
http://www.mediamarkt.ru/mp/article/AMD,847020.html
Výhody viacjadrových procesorov
Schopnosť distribuovať prácu programov, napríklad hlavné aplikačné úlohy a úlohy na pozadí operačný systém cez viacero jadier;
Zvýšenie rýchlosti programov;
Výpočtovo náročné procesy prebiehajú oveľa rýchlejšie;
Efektívnejšie využitie výpočtovo náročných multimediálnych aplikácií (napríklad video editory);
Znížená spotreba energie;
Práca užívateľa PC sa stáva pohodlnejšou;
V dnešnej dobe sa za minimálny akceptovateľný štandard pre vybavenie viac či menej serióznej výpočtovej techniky považuje prítomnosť dvojjadrového procesora. navyše tento parameter relevantné aj pre mobilné výpočtové zariadenia, tablety a renomované komunikátory smartfónov. Preto zistíme, aké sú to jadrá a prečo je dôležité, aby o nich každý používateľ vedel.
Podstata jednoduchými slovami
Prvý dvojjadrový čip, určený špeciálne pre masovú spotrebu, sa objavil v máji 2005. Produkt sa volal Pentium D (formálne patril do série Pentium 4). Predtým sa podobné konštrukčné riešenia používali na serveroch a na špecifické účely, nevkladali sa do osobných počítačov.
Vo všeobecnosti je samotný procesor (mikroprocesor, CPU, centrálna procesorová jednotka, centrálna procesorová jednotka, CPU) kryštál, na ktorý sú pomocou nanotechnológie aplikované miliardy mikroskopických tranzistorov, rezistorov a vodičov. Potom sa nastriekajú zlaté kontakty, „kamienok“ sa namontuje do tela čipu a potom sa to všetko integruje do čipovej sady.
Teraz si predstavte, že vo vnútri mikroobvodu sú nainštalované dva takéto kryštály. Na rovnakom substráte, vzájomne prepojené a fungujúce ako jediné zariadenie. Toto je dvojzákladná téma diskusie.
Samozrejme, dva „kamienky“ nie sú limitom. V čase písania článku sa počítač vybavený čipom so štyrmi jadrami považuje za výkonný, nepočítajúc výpočtové zdroje grafickej karty. Vďaka úsiliu AMD ich servery už využívajú až šestnásť.
Terminologické nuansy
Každá kocka má zvyčajne svoju vlastnú vyrovnávaciu pamäť L1. Ak však majú spoločný druhoúrovňový, tak je to stále jeden mikroprocesor, a nie dva (alebo viac) nezávislé.
Jadro možno nazvať plnohodnotným samostatným procesorom iba vtedy, ak má vlastnú vyrovnávaciu pamäť oboch úrovní. To je však potrebné iba na použitie na veľmi výkonných serveroch a všetkých druhoch superpočítačov (obľúbené hračky vedcov).
Avšak „Správca úloh“ v operačnom systéme Windows alebo „Monitor systému“ v GNU/Linux môže zobraziť jadrá ako CPU. Myslím tým CPU 1 (CPU 1), CPU 2 (CPU 2) a tak ďalej. Nenechajte sa zmiasť, pretože povinnosťou programu nie je porozumieť inžinierskym a architektonickým nuansám, ale iba interaktívne zobraziť načítanie každého z kryštálov.
To znamená, že plynule prechádzame práve k tomuto zaťažovaniu a celkovo k otázkam účelnosti javu ako takého.
Prečo je to potrebné?
Množstvo jadier odlišných od jedného je určené predovšetkým na paralelizáciu vykonávaných úloh.
Povedzme, že zapnete svoj laptop a čítate stránky na World Wide Web. Skripty, ktorými sú moderné webové stránky jednoducho obscénne preťažené (okrem mobilných verzií), bude spracované iba jedným jadrom. Sto percent záťaže padne naň, ak niečo zlé privedie prehliadač do šialenstva.
Druhý kryštál bude naďalej fungovať v normálnom režime a umožní vám vyrovnať sa so situáciou - minimálne otvorte „Monitor systému“ (alebo emulátor terminálu) a násilne ukončite šialený program.
Mimochodom, práve v „Monitore systému“ môžete na vlastné oči vidieť, ktorý softvér zrazu zmizol a ktorý z „kamienkov“ spôsobuje zúfalé zavýjanie chladiča.
Niektoré programy sú na začiatku optimalizované pre architektúru viacjadrových procesorov a okamžite posielajú rôzne dátové toky do rôznych kryštálov. Bežné aplikácie sú spracované podľa princípu „jedno vlákno - jedno jadro“.
To znamená, že zvýšenie výkonu bude viditeľné, ak súčasne beží viac ako jedno vlákno. No keďže takmer všetky operačné systémy sú multitaskingové, pozitívny efekt paralelizácie sa bude dostavovať takmer neustále.
Ako s tým žiť
Čo sa týka spotrebnej výpočtovej techniky, jednojadrové čipy sú dnes hlavne procesory ARM v jednoduchých telefónoch a miniatúrnych prehrávačoch médií. Vynikajúci výkon takýchto zariadení nie je potrebný. Maximum je spustenie prehliadača Opera Mini, ICQ klienta, jednoduchej hry a iných nenáročných aplikácií v Jave.
Všetko ostatné, počnúc aj tými najlacnejšími tabletmi, musí mať v čipe aspoň dva kryštály, ako je uvedené v preambule. Kúpte si tieto veci. Prinajmenšom na základe úvah, že takmer všetok používateľský softvér rýchlo tučnie a spotrebúva stále viac a viac systémové prostriedky, takže výkonová rezerva nebude vôbec bolieť.
Predchádzajúce publikácie:
Aká je výhoda dvojjadrových procesorov?
Pri kúpe notebooku ste si pravdepodobne všimli, že niektoré z nich majú štítky: " Intel Core 2 Duo" alebo "AMD Turion 64 x2". Tieto štítky označujú, že notebooky sú vyrobené s technológiou dvojjadrového spracovania.
Dvojjadrové procesory
Dvojjadrové procesory označujú typ systému pozostávajúceho z dvoch nezávislých procesorových jadier spojených do jedného integrovaného obvodu (IC) alebo, ako hovoria odborníci, do jedného čipu. Takéto systémy kombinujú dve jadrá v jednom procesore. Podobná technológia bola prvýkrát použitá osobný počítač a na domácu hernú konzolu, no veľmi skoro sa prispôsobila aj prostrediu mobilných počítačov. AMD a Intel majú notebooky s podobnou technológiou.
Dvojjadrové procesory majú inú štruktúru ako dvojjadrové procesory. Označujú systém, kde sú dva procesory kombinované v jednom integrovanom obvode. Dvojjadrové procesory zase označujú systém, kde sú dva nezávislé procesory (každý s vlastnou maticou) priamo pripojené k základnej doske.
Každý z procesorov v dvojjadrovom systéme má na čipe vyrovnávaciu pamäť (primárnu vyrovnávaciu pamäť), ktorá im dáva prirodzený potenciál rýchlo a efektívne získavať a spracovávať často používané inštrukcie. Okrem toho je v rovnakom integrovanom obvode uložená vyrovnávacia pamäť L2. Sekundárna vyrovnávacia pamäť na čipovej súprave Intel Mobile Core 2 Duo je zdieľaná medzi dvoma procesormi. V čipsete Turion AMD 64x2 má každý z dvoch procesorov vyhradenú vyrovnávaciu pamäť – 512 KB na jadro. Vyrovnávacia pamäť druhej úrovne je rezervou pre prípad, ak ten primárny nestačí.
Výhody technológie Dual Core
Najdôležitejšími výhodami takýchto procesorov sú rýchlosť a efektivita. Spracovanie príkazov a získavanie údajov vykonávajú dva procesory; tým sa dosiahne vyšší výkon bez zahrievania procesorov. O rýchly výkon sa stará aj fakt, že tieto dva procesory majú vlastnú ľahko prístupnú primárnu vyrovnávaciu pamäť. Navyše, najmä v prípade Intel Core 2 Duo, kde je sekundárna vyrovnávacia pamäť rozdelená, môže byť celá sekundárna vyrovnávacia pamäť použitá jedným alebo oboma procesormi súčasne, ak to bude potrebné.
Stručne povedané, notebook s dvojjadrovým procesorom beží rýchlejšie, je chladnejší a má lepšie možnosti multitaskingu. Dvojjadrové procesory spotrebujú menej energie ako dvojjadrové procesory.
Ďalšou výhodou použitia dvojjadrových procesorov v notebookoch je ich nižšia hmotnosť a veľkosť, vďaka čomu je notebook pohodlnejší a zároveň poskytuje výkon podobný počítaču.
Je dôležité poznamenať, že ak pri starších programoch spustíte naraz iba jeden program, nebudete mať z dvojjadrových procesorov žiadnu výhodu. Staršie programy neboli navrhnuté pre túto technológiu, takže sú schopné využívať iba jedno jadro. Výhoda multitaskingu však v tomto prípade stále zostáva. Ak máte otvorených viacero programov súčasne, viac poskytne dvojjadrový procesor rýchly výkon ako jedno jadro.
Čas plynie a vývojárov pribúda softvér vytvárať svoje programy s prihliadnutím na dvojjadrové procesory; Používatelia tak budú môcť v blízkej budúcnosti využívať všetky výhody takýchto procesorov.
Dvojjadrový počítač je počítač, ktorého centrálna procesorová jednotka má dve jadrá. Táto technológia umožňuje zvýšiť produktivitu svojej práce do značnej miery.
Čo je to dvojjadrový procesor?
Dvojjadrový procesor je procesor, ktorý má dve jadrá na jednom čipe. Každé z jadier má zvyčajne architektúru Net Burst. Niektoré z dvojjadrových procesorov podporujú aj technológiu Hyper-Threading. Táto technológia umožňuje spracovanie procesov v štyroch nezávislých vláknach. To znamená, že jeden takýto dvojjadrový procesor s touto technológiou (fyzický) nahrádza alebo je ekvivalentom štyroch logických procesorov, z pohľadu operačného systému.
Každé jadro dvojjadrového procesora má teda vlastnú vyrovnávaciu pamäť L2 s určitým množstvom pamäte, ako aj zdieľanú vyrovnávaciu pamäť s dvojnásobným množstvom pamäte. Kryštály, na ktorých sa vyrábajú dvojjadrové procesory, majú spravidla veľkosť okolo dvesto štvorcových milimetrov s počtom tranzistorov presahujúcim dvesto miliónov jednotiek. Stojí za zmienku, že pri takom obrovskom počte prvkov by sa mal tento procesor, zdá sa, vyzdvihnúť veľké množstvo zahriať, a teda patrične ochladiť. Avšak nie je.
Najvyššia povrchová teplota kryštálov je asi 70 °C. Je to spôsobené tým, že napätie napájajúce procesor nepresahuje jeden a pol voltu a najvyššia hodnota Prúd je sto dvadsaťpäť ampérov. Zvýšenie počtu jadier teda nevedie k výraznému zvýšeniu spotreby energie, čo je veľmi dôležité.
Výhody počítačov s dvojjadrovými procesormi
Potreba zvýšiť počet jadier procesora vznikla, keď sa ukázalo, že ďalšie zvýšenie jeho frekvencia hodín nevedie k výraznému zlepšeniu výkonu. Počítače s dvojjadrovými procesormi sú zamerané na používanie aplikácií, ktoré využívajú viacvláknové spracovanie informácií. Preto nie je výhoda takéhoto počítača možná pre všetky programy. Medzi programy, ktoré využívajú možnosti dvoch jadier, patria napríklad programy na vykresľovanie trojrozmerných scén, programy na spracovanie videoobrazov alebo zvukových dát. Dvojjadrový procesor bude tiež užitočný pri súčasnom spustení niekoľkých programov na počítači. V tomto ohľade sa takéto procesory zvyčajne používajú v počítačoch určených na prácu s grafikou, ako aj na prácu s kancelárskymi programami. Teda pre herné potreby túto technológiu druhé jadro je takmer nepoužiteľné.