CPU Základy vysvetľuje viac procesorov, jadier a hypertextových vlákien

Centrálna procesorová jednotka (CPU) vo vašom počítači pracuje v podstate s výpočtovými programami. Moderné CPU však ponúkajú funkcie, ako sú viacnásobné jadrá a hypertextové závitovanie. Niektoré počítače dokonca používajú viac procesorov. Sme tu, aby sme pomohli všetko vyriešiť.

Rýchlosť hodín pre CPU bola pri porovnávaní výkonu dostatočná. Veci už nie sú tak jednoduché. CPU, ktorý ponúka viacnásobné jadrá alebo prepojenie s viacerými jadrami, môže mať výrazne lepšie výsledky ako procesor s jedným jadrom s rovnakou rýchlosťou, ktorý nie je vybavený hyper-závitmi. A počítače s viacerými CPU môžu mať ešte väčšiu výhodu. Všetky tieto funkcie sú navrhnuté tak, aby umožnili počítačom jednoduchšie spúšťať viacero procesov naraz, čím sa zvyšuje výkonnosť pri multitaskingu alebo na základe požiadaviek výkonných aplikácií, ako sú video kódovače a moderné hry. Pozrime sa teda na každú z týchto funkcií a na to, čo pre vás znamenajú.

Hyper-Threading

Hyper-threading bol prvý pokus spoločnosti Intel priviesť paralelné výpočty do spotrebiteľských počítačov. Debutoval na desktopových procesoroch s procesorom Pentium 4 HT v roku 2002. Pentium 4 má deň len jedno jadro procesora, takže by to mohlo naozaj splniť len jednu úlohu naraz - aj keď by to bolo schopné rýchlo prepínať medzi úlohami že to vyzeralo ako multitasking. Hyper-threading sa pokúsil vyriešiť to.

Jedno fyzické jadro CPU s hyper-závitmi sa javí ako dva logické CPU pre operačný systém. CPU je stále jediný procesor, takže je to trochu podvodník. Zatiaľ čo operačný systém vidí dva procesory pre každé jadro, skutočný hardvér CPU má pre každú jadro jedinú množinu prostriedkov na vykonanie. CPU predstiera, že má viac jadier ako ona a používa vlastnú logiku na urýchlenie vykonávania programu. Inými slovami, operačný systém je podvedený do videnia dvoch procesorov pre každé skutočné jadro procesora.

Hyper-threading umožňuje dvoch logických procesorových jadier zdieľať fyzické výkonné zdroje. To môže trochu zrýchliť veci - ak je jeden virtuálny procesor zastavený a čaká, druhý virtuálny procesor si môže požičať svoje prostriedky na vykonanie. Hyper-závit môže pomôcť zrýchliť váš systém hore, ale je to takmer tak dobré, ako majú skutočné ďalšie jadrá.

Našťastie, hyper-threading je teraz "bonus". Zatiaľ čo pôvodné spotrebiteľské procesory s hyper-závitmi mali jediné jadro, ktoré sa maskovalo ako viacnásobné jadrá, moderné procesory Intel teraz majú obe viacnásobné jadrá a technológiu hyper-závitovania. Váš dvojjadrový CPU s hyper-závitmi sa objaví ako štyri jadrá na vašom operačnom systéme, zatiaľ čo váš štvorjadrový CPU s hyper-závitmi sa javí ako osem jadier. Hyper-threading nie je náhradou za ďalšie jadrá, ale dvojjadrový procesor s hyper-závitmi by mal fungovať lepšie ako dvojjadrový procesor bez hyper-závitovania.

Viacnásobné jadrá

CPU mali pôvodne jediné jadro. To znamená, že fyzický procesor mal na sebe jedinú centrálnu procesorovú jednotku. Na zvýšenie výkonu výrobcovia pridávajú ďalšie "jadrá" alebo centrálne procesory. Dvojjadrový procesor má dve centrálne procesorové jednotky, takže sa zdá, že operačný systém je dva procesory. CPU s dvoma jadrami by napríklad mohol spustiť dva rôzne procesy súčasne. To urýchľuje váš systém, pretože váš počítač môže robiť viacero vecí naraz.

Na rozdiel od hyper-závitov, tu nie sú žiadne triky - dvojjadrový procesor doslova má na CPU čipu dve centrálne procesorové jednotky. Štvorjadrový procesor má štyri centrálne procesorové jednotky, okta-jadrový procesor má osem centrálnych procesorov a tak ďalej.

To pomáha dramaticky zlepšiť výkon a súčasne udržiavať fyzickú jednotku CPU malú, aby zapadla do jednej zásuvky. Stačí iba jedna zásuvka CPU s jednou jednotkou CPU vloženou do nej - nie štyri rôzne zásuvky CPU so štyrmi rôznymi CPU, z ktorých každý potrebuje vlastnú energiu, chladenie a iný hardvér. Je menej latencie, pretože jadrá môžu komunikovať rýchlejšie, pretože sú všetky na rovnakom čipu.

Správca úloh systému Windows ukazuje to celkom dobre. Tu napríklad vidíte, že tento systém má jeden skutočný procesor (zásuvka) a štyri jadrá. Hyperthreading robí z každého jadra do operačného systému dva procesory, takže zobrazuje 8 logických procesorov.

Viac procesorov

Väčšina počítačov má iba jeden procesor. Tento jediný procesor môže mať viacnásobnú technológiu s viacerými jadrami, ale je to stále len jedna fyzická jednotka procesora vložená do jednej zásuvky CPU na základnej doske.

Predtým, než sa objavili procesory s viacerými jadrami a viacjadrovými procesormi, ľudia sa pokúsili pridať ďalšie výpočtové výkony do počítačov pridaním ďalších procesorov. To si vyžaduje základnú dosku s viacerými zásuvkami CPU. Základná doska tiež potrebuje ďalší hardvér na pripojenie týchto zásuviek CPU k RAM a ďalším zdrojom. V takomto nastavení je veľa réžie. Existuje dodatočná latencia, ak procesory potrebujú navzájom komunikovať, systémy s viacerými procesormi spotrebúvajú viac energie a základná doska potrebuje viac zásuviek a hardvéru.

Systémy s viacerými CPU nie sú dnes bežné medzi domácimi osobnými počítačmi. Dokonca aj vysoko výkonná herná plocha s viacerými grafickými kartami má vo všeobecnosti iba jeden procesor. Nájdete viacero systémov CPU medzi superpočítačmi, servermi a podobnými špičkovými systémami, ktoré potrebujú toľko, koľko kríživých síl dokáže získať.

Čím viac procesorov alebo jadier má počítač, tým viac možností môže robiť naraz, čo pomáha zlepšiť výkonnosť väčšiny úloh. Väčšina počítačov má teraz procesory s viacerými jadrami - čo je najúčinnejšia možnosť, o ktorej sme diskutovali. Dokonca nájdete procesory s viacerými jadrami na moderných smartphonoch a tabletoch. Procesory Intel majú tiež hyper-závit, čo je trochu bonus. Niektoré počítače, ktoré potrebujú veľké množstvo výkonu procesora, môžu mať viac procesorov, ale je to oveľa menej efektívne, ako to znie.

Obrazový kredit: pneu na Flickr, Mike Babcock na Flickr, DeclanTM na Flickr