Cela signifie un processeur à 8 cœurs. Quel est l'avantage des processeurs dual-core ? Processeurs Intel double cœur

Processeur multicœur - un processeur central contenant deux cœurs de calcul ou plus sur une puce de processeur ou dans un seul boîtier.

Parmi processeurs multicœursà ce stade, nous pouvons souligner

*processeurs conçus principalement pour les applications embarquées et applications mobiles, dans lequel les développeurs ont accordé une grande attention aux moyens et méthodes permettant de réduire la consommation d'énergie (SEAforth (SEAforth24, seaforth40), Tile (Tile36, Tile64, Tile64pro), AsAP-II, CSX700) ;

*processeurs pour stations informatiques ou graphiques, où les problèmes de consommation d'énergie ne sont pas si critiques (processeurs graphiques, par exemple, les processeurs de la série g80 de NVIDIA, le projet Larrabee d'Intel, cela inclut également le processeur Cell d'IBM, bien que le nombre de cœurs de traitement est relativement faible) ;

* les soi-disant processeurs grand public - destiné aux serveurs, postes de travail et ordinateurs personnels (AMD, Intel, Sun) ;

• Nombre de noyaux (Nombre de noyaux. Noyau) - un cristal de silicium d'une superficie d'environ un centimètre carré, sur lequel des éléments logiques microscopiques sont utilisés pour mettre en œuvre schéma de circuit processeur, ce qu'on appelle l'architecture. Chaque cœur est perçu par le système comme un processeur distinct et indépendant, doté de tout l'ensemble des fonctions nécessaires.)

Fréquence d'horloge (une horloge est une opération élémentaire par seconde qu'un processeur peut effectuer. Par conséquent, le nombre de cycles d'horloge est un indicateur du nombre d'opérations par seconde qu'un processeur peut traiter. L'unité de mesure de ce paramètre est le gigahertz GHz.)

Mémoire cache (la mémoire directement intégrée au processeur et utilisée pour stocker et accéder aux données fréquemment utilisées est appelée mémoire cache. Elle est divisée en plusieurs niveaux - L1, L2 et L3. Le niveau de mémoire cache supérieur a un volume plus grand, mais moins élevé -accès rapide aux données.)

Capacité en bits (détermine la quantité d'informations qui peuvent être échangées entre le processeur et la RAM en un cycle d'horloge. Ce paramètre est mesuré en bits. Le paramètre de capacité affecte la quantité de bits possibles. BÉLIER- Un processeur 32 bits ne peut fonctionner qu'avec 4 Go de RAM.)

Performance

Consommation d'énergie

Dimensions

Prix

Classes de tâches pour lesquelles ils sont conçus

Les caractéristiques comparatives des performances du processeur, de la consommation d'énergie et des taux d'échange de données sont présentées dans les tableaux

(Mflops - millions d'opérations en virgule flottante par seconde)

Une contribution significative aux performances globales du processeur et à l'efficacité de son fonctionnement est apportée par la structure des connexions inter-cœurs et l'organisation du sous-système mémoire, en particulier la mémoire cache

Processeur CSX700

L'architecture du processeur CSX700 a été conçue pour résoudre le problème dit de taille, de poids et de puissance (SWAP) qui affecte généralement les applications embarquées hautes performances. En intégrant des processeurs, des interfaces système et une mémoire de correction d'erreurs sur puce, le CSX700 fournit une solution rentable, fiable et performante pour répondre aux demandes des applications actuelles.

L'architecture du processeur est optimisée pour le traitement massivement parallèle et est conçue pour une efficacité et une fiabilité élevées. L'architecture vise le traitement intelligent du signal et le traitement des images dans les domaines temporel et fréquentiel.

La puce CSX700 contient 192 cœurs de processeur hautes performances, une mémoire tampon intégrée de 256 Ko (deux banques de 128 Ko chacune), un cache de données et un cache d'instructions, une protection ECC des données internes et mémoire externe, contrôleur d'accès direct à la mémoire intégré. La technologie ClearConnect NoC est utilisée pour fournir des réseaux sur puce et inter-puces (Fig. 11).

Le processeur se compose de deux modules MTAP (MultiThreaded Array Processor) relativement indépendants contenant des caches d'instructions et de données, des unités de contrôle pour les éléments du processeur et un ensemble de 96 cœurs de calcul (Fig. 12).

Riz. 12. Structure du bloc MTAP

Chaque cœur dispose d'une double unité à virgule flottante (addition, multiplication, division, racine carrée, nombres simple et double précision pris en charge), 6 Ko de RAM hautes performances, un fichier de registre de 128 octets. L'espace d'adressage virtuel de 64 bits et l'espace d'adressage réel de 48 bits sont pris en charge.

Caractéristiques processeur:

fréquence d'horloge principale 250 MHz ;

96 GFlops pour les données en double ou simple précision ;

prend en charge 75 GFlops pour le benchmark de multiplication matricielle à double précision (DGEMM) ;

exécution d'opérations entières 48 ШАОs ;

puissance dissipée 9 W ;

bande passante du bus mémoire interne 192 Go/s ;

deux bus mémoire externes 4 Go/s ;

vitesse d'échange de données entre processeurs individuels 4 Go/s ;

interfaces PCIe, 2 DRAM DDR2 (64 bits).

Conçu pour les systèmes à faible consommation, le processeur fonctionne à des vitesses d'horloge relativement faibles et dispose d'un mécanisme de contrôle de fréquence qui permet d'ajuster les performances des applications à des environnements électriques et thermiques spécifiques.

Le CSX700 est pris en charge par un environnement de développement professionnel (SDK) basé sur la technologie Eclipse avec des outils de débogage d'applications visuelles basés sur un compilateur ANSI C optimisé avec des extensions pour la programmation parallèle. En plus de la bibliothèque C standard, il existe un ensemble de bibliothèques optimisées avec des fonctions telles que FFT, BLAS, LAPACK, etc.

Processeurs Intel et AMD modernes

Le marché des processeurs modernes est divisé par deux principaux concurrents : Intel et AMD.

Processeurs de Intel, sont aujourd'hui considérés comme les plus productifs, grâce à la famille Core i7 Extreme Edition. Selon le modèle, ils peuvent avoir jusqu'à 6 cœurs simultanément, des vitesses d'horloge allant jusqu'à 3 300 MHz et jusqu'à 15 Mo de cache L3. Les cœurs les plus populaires dans le segment des processeurs de bureau sont basés sur Intel - Ivy Bridge et Sandy Bridge.

Les processeurs Intel utilisent des technologies propriétaires pour améliorer l'efficacité du système.

1. Hyper-threading- Grâce à cette technologie, chaque cœur de processeur physique est capable de traiter deux threads de calcul simultanément, il s'avère que le nombre de cœurs logiques double en réalité.

2. Turbo Boost- Permet à l'utilisateur d'overclocker automatiquement le processeur sans dépasser le maximum limite admissible température de fonctionnement à cœur.

3. Intel QuickPath Interconnect (QPI) - Le bus en anneau QPI connecte tous les composants du processeur, minimisant ainsi tous les retards possibles dans l'échange d'informations.

4. Technologie de visualisation – Prise en charge matérielle des solutions de virtualisation.

5. Intel Execute Disable Bit – Pratiquement programme antivirus, il fournit une protection matérielle contre d'éventuelles attaques de virus basée sur la technologie de dépassement de mémoire tampon.

6. Intel SpeedStep - un outil qui vous permet de modifier les niveaux de tension et de fréquence en fonction de la charge créée sur le processeur.

Core i7 – activé à l'heure actuelle haut de gamme de l'entreprise

Core i5 - hautes performances

Core i3 – prix bas, performances élevées/moyennes

Les processeurs AMD les plus rapides sont toujours plus lents que les processeurs Intel les plus rapides (données de novembre 2010). Mais grâce à son bon rapport qualité-prix, Processeurs AMD, principalement destinés aux PC de bureau, constituent une excellente alternative aux processeurs Intel.

Pour les processeurs Athlon II et Phenom II, non seulement la vitesse d'horloge est importante, mais également le nombre de cœurs de processeur. Athlon II et Phenom II, selon le modèle, peuvent avoir deux, trois ou quatre cœurs. Modèle à six cœurs – série Highend Phenom II uniquement.

La plupart des processeurs modernes créés par AMD prennent en charge par défaut les technologies suivantes :

1. AMD Turbo CORE - Cette technologie est conçue pour réguler automatiquement les performances de tous les cœurs de processeur grâce à un overclocking contrôlé (une technologie similaire d'Intel s'appelle TurboBoost).

2. AVX (Advanced Vector Extensions), XOP et FMA4 - Un outil doté d'un ensemble étendu de commandes spécialement conçues pour travailler avec des nombres à virgule flottante. Certainement une boîte à outils utile.

3. AES (norme de cryptage avancée) - B applications logicielles l’utilisation du cryptage des données améliore les performances.

4. Visualisation AMD (AMD-V) - Cette technologie de virtualisation permet d'assurer le partage des ressources d'un ordinateur entre plusieurs machines virtuelles.

5. AMD PowcrNow! - Technologie de gestion de l'énergie. Ils aident l'utilisateur à obtenir des performances améliorées en activant et en désactivant dynamiquement des parties du processeur.

6. NX Bit - Technologie antivirus unique qui aide à prévenir les infections ordinateur personnel certains types de logiciels malveillants.

Utilisation en SIG

Les systèmes d'information géographique sont des outils multifonctionnels permettant d'analyser des données tabulaires, textuelles et cartographiques consolidées, des informations démographiques, statistiques, foncières, municipales, d'adresse et autres. Les processeurs multicœurs sont nécessaires pour traiter rapidement divers types d'informations, car ils accélèrent et répartissent considérablement le travail des programmes.

CONCLUSION

Le passage aux processeurs multicœurs devient un objectif majeur en matière d’amélioration des performances. À l'heure actuelle, les processeurs à 4 et 6 cœurs sont considérés comme les plus courants. Chaque cœur est perçu par le système comme un processeur distinct et indépendant, doté de tout l'ensemble des fonctions nécessaires. La technologie des processeurs multicœurs a permis de paralléliser les opérations de calcul, ce qui a permis d'augmenter les performances du 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

Avantages des processeurs multicœurs

La capacité de répartir le travail des programmes, par exemple les tâches principales des applications et les tâches en arrière-plan du système d'exploitation, sur plusieurs cœurs ;

Augmenter la vitesse des programmes ;

Les processus gourmands en calcul s’exécutent beaucoup plus rapidement ;

Utilisation plus efficace des applications multimédias à forte intensité de calcul (par exemple, les éditeurs vidéo) ;

Consommation d’énergie réduite ;

Le travail de l'utilisateur du PC devient plus confortable ;

...au cours du processus de développement, le nombre de cœurs augmentera de plus en plus.

(Développeurs Intel)

Plus cœur, et aussi cœur, et bien d'autres encore cœur!..

...Jusqu'à récemment, nous n'avions pas entendu parler de multicœur processeurs, et aujourd'hui, ils remplacent de manière agressive les processeurs monocœur. Le boom des processeurs multicœurs a commencé, ce qui n'est encore que modeste ! – sont freinés par leurs prix relativement élevés. Mais personne ne doute que l’avenir réside dans les processeurs multicœurs !..

Qu'est-ce qu'un cœur de processeur

Au centre d'un microprocesseur central moderne ( Processeur– abbr. de l'anglais unité centrale de traitement– dispositif informatique central) est le noyau ( cœur) est un cristal de silicium d'une superficie d'environ un centimètre carré, sur lequel le schéma de circuit du processeur, appelé architecture (architecture de puce).

Le noyau est connecté au reste de la puce (appelé le « package » Paquet CPU) utilisant la technologie flip-chip ( puce à bascule, liaison par puce retournée– noyau inversé, fixation par la méthode du cristal inversé). Cette technologie tire son nom du fait que la partie du noyau tournée vers l'extérieur - visible - est en fait son "fond" - pour fournir un contact direct avec le dissipateur thermique du refroidisseur pour un meilleur transfert de chaleur. Au verso (invisible) se trouve « l’interface » elle-même – la connexion entre le cristal et l’emballage. La connexion entre le cœur du processeur et le packaging se fait à l'aide de broches pin ( Bosses de soudure).

Le noyau est situé sur une base en textolite, le long de laquelle des chemins de contact mènent aux « pattes » (plots de contact), remplis d'une interface thermique et recouverts d'un couvercle métallique de protection.

Le premier microprocesseur (bien sûr monocœur !) Intel 4004 a été introduit le 15 novembre 1971 par Intel Corporation. Il contenait 2 300 transistors, cadencés à 108 kHz, et coûtait 300 dollars.

Les exigences en matière de puissance de calcul du microprocesseur central n'ont cessé de croître et continuent de croître. Mais si les anciens fabricants de processeurs devaient constamment s'adapter aux demandes actuelles pressantes (toujours croissantes !) des utilisateurs, les fabricants de puces ont désormais une longueur d'avance !

Pendant longtemps, les améliorations des performances des processeurs monocœurs traditionnels étaient principalement dues à une augmentation constante de la fréquence d'horloge (environ 80 % des performances du processeur étaient déterminées par la fréquence d'horloge) tout en augmentant simultanément le nombre de transistors sur une seule puce. . Cependant, une nouvelle augmentation de la fréquence d'horloge (à une fréquence d'horloge supérieure à 3,8 GHz, les puces surchauffent tout simplement !) se heurte à un certain nombre de barrières physiques fondamentales (puisque le processus technologique s'approche presque de la taille d'un atome) : aujourd'hui, les processeurs sont produits à l'aide de la technologie 45 nm et la taille d'un atome de silicium est d'environ 0,543 nm) :

Premièrement, à mesure que la taille des cristaux diminue et que la fréquence d’horloge augmente, le courant de fuite des transistors augmente. Cela entraîne une augmentation de la consommation d'énergie et une augmentation de la production de chaleur ;

Deuxièmement, les avantages des vitesses d'horloge plus élevées sont partiellement annulés par la latence d'accès à la mémoire, car les temps d'accès à la mémoire ne suivent pas l'augmentation des vitesses d'horloge ;

Troisièmement, pour certaines applications, les architectures série traditionnelles deviennent inefficaces à mesure que les vitesses d'horloge augmentent en raison de ce que l'on appelle le « goulot d'étranglement de von Neumann », une limitation des performances résultant du flux de calcul séquentiel. Dans le même temps, les délais de transmission des signaux RC augmentent, ce qui constitue un goulot d'étranglement supplémentaire associé à une augmentation de la fréquence d'horloge.

L'utilisation de systèmes multiprocesseurs n'est pas non plus répandue, car elle nécessite des cartes mères multiprocesseurs complexes et coûteuses. Par conséquent, il a été décidé d’améliorer encore les performances des microprocesseurs par d’autres moyens. Le concept a été reconnu comme la direction la plus efficace multithreading, originaire du monde des superordinateurs, est le traitement parallèle simultané de plusieurs flux de commandes.

Alors au plus profond de l'entreprise Intel est né Technologie Hyper-Threading (HTT) est une technologie de traitement de données ultra-thread qui permet au processeur d'exécuter simultanément jusqu'à quatre threads de programme en parallèle sur un processeur monocœur. Hyper-threading améliore considérablement l'efficacité des applications gourmandes en ressources (par exemple, celles liées au montage audio et vidéo, 3D-simulation), ainsi que le fonctionnement de l'OS en mode multitâche.

Processeur Pentium4 avec inclus Hyper-threading en a un physique noyau divisé en deux logique, le système d'exploitation l'identifie donc comme deux processeurs différents (au lieu d'un).

Hyper-threading est en fait devenu un tremplin vers la création de processeurs avec deux cœurs physiques sur une seule puce. Dans une puce à 2 cœurs, deux cœurs (deux processeurs !) fonctionnent en parallèle, ce qui, à une fréquence d'horloge inférieure, fournit Ô de meilleures performances, puisque deux flux d'instructions indépendants sont exécutés en parallèle (simultanément !).

La capacité d'un processeur à exécuter plusieurs threads de programme simultanément est appelée parallélisme au niveau du thread (TLP – parallélisme au niveau du thread). Besoin de TLP Cela dépend de la situation spécifique (dans certains cas, c'est tout simplement inutile !).

Les principaux problèmes de création de processeurs

Chaque cœur de processeur doit être indépendant, avec une consommation électrique indépendante et une puissance contrôlable ;

Marché logiciel doit être fourni avec des programmes capables de diviser efficacement l'algorithme de branchement d'instructions en un nombre pair (pour les processeurs avec un nombre pair de cœurs) ou impair (pour les processeurs avec un nombre impair de cœurs) de threads ;

…

Selon le service de presse DMLA, aujourd'hui, le marché des processeurs à 4 cœurs ne représente plus que 2 % du volume total. De toute évidence, pour un acheteur moderne, l'achat d'un processeur à 4 cœurs pour les besoins domestiques n'a toujours pas de sens pour de nombreuses raisons. Premièrement, il n'existe aujourd'hui pratiquement aucun programme capable de tirer parti efficacement de 4 threads exécutés simultanément ; deuxièmement, les fabricants positionner les processeurs à 4 cœurs comme Salut-End-solutions en ajoutant à l'équipement les cartes vidéo les plus modernes et les gros disques durs - et cela augmente finalement le coût de déjà coûteux …

Développeurs Intel ils disent : « …au cours du processus de développement, le nombre de cœurs deviendra de plus en plus… ».

Ce qui nous attend dans le futur

Dans une société Intel ils ne parlent plus de « Multi-core » ( Multicœur) processeurs, comme cela se fait pour les solutions à 2, 4, 8, 16 ou même 32 cœurs, mais à propos du « Multi-core » ( Plusieurs cœurs), impliquant une toute nouvelle macrostructure architecturale de la puce, comparable (mais pas similaire) à l'architecture du processeur Cellule.

La structure d'un tel Plusieurs cœurs-chip implique de travailler avec le même ensemble d'instructions, mais en utilisant un noyau central puissant ou plusieurs puissants Processeur, « entouré » de nombreux cœurs auxiliaires, qui permettront de traiter plus efficacement des applications multimédias complexes en mode multithread. En plus des cœurs « à usage général », les processeurs Intel disposera également de noyaux spécialisés pour effectuer diverses classes de tâches, telles que les graphiques, les algorithmes de reconnaissance vocale et le traitement des protocoles de communication.

C'est exactement l'architecture présentée par Justin Rattner ( Justin R. Rattner), chef de secteur Groupe technologique d'entreprise Intel, lors d'une conférence de presse à Tokyo. Selon lui, un nouveau processeur multicœur pourrait contenir plusieurs dizaines de cœurs auxiliaires de ce type. Contrairement à l'accent mis sur les grands cœurs de calcul énergivores et à forte dissipation thermique, les cristaux multicœurs Intel activera uniquement les cœurs nécessaires pour terminer la tâche en cours, tandis que les cœurs restants seront désactivés. Cela permettra au cristal de consommer exactement autant d'électricité que nécessaire à un moment donné.

En juillet 2008, la société Intel a indiqué qu'il envisageait la possibilité d'intégrer plusieurs dizaines, voire milliers de cœurs de calcul dans un seul processeur. Ingénieur principal de la société Envar Galum ( Anwar Ghuloum) a écrit sur son blog : "En fin de compte, je recommande de suivre les conseils suivants de ma part... Les développeurs devraient commencer à penser à des dizaines, des centaines et des milliers de cœurs dès maintenant." Selon lui, à l'heure actuelle Intel explore des technologies qui pourraient faire évoluer l’informatique « en fonction du nombre de cœurs que nous ne vendons pas encore ».

En fin de compte, le succès des systèmes multicœurs dépendra des développeurs, qui devront probablement changer de langage de programmation et réécrire les bibliothèques existantes, a déclaré Galum.

Processeur en téléphone mobile. Caractéristiques et leur signification

L'industrie des smartphones progresse chaque jour et, par conséquent, les utilisateurs disposent de gadgets plus récents, plus modernes et plus puissants. Tous les fabricants de smartphones s'efforcent de rendre leur création spéciale et irremplaçable. Par conséquent, aujourd’hui, une grande attention est accordée au développement et à la production de processeurs pour smartphones.

Certes, de nombreux fans de « téléphones intelligents » se sont posé plus d'une fois la question : qu'est-ce qu'un processeur et quelles sont ses principales fonctions ? Et aussi, bien sûr, les acheteurs s'intéressent à la signification de tous ces chiffres et lettres dans le nom de la puce.
Nous vous proposons de vous familiariser un peu avec le concept "processeur smartphone".

Processeur dans un smartphone- c'est la partie la plus complexe et responsable de tous les calculs effectués par l'appareil. En fait, il est inexact de dire qu'un smartphone utilise un processeur, puisque les processeurs en tant que tels sont appareils mobiles ah pas utilisé. Le processeur, avec d'autres composants, forme un SoC (System on a chip - système sur puce), ce qui signifie que sur une puce il y a ordinateur à part entière avec un processeur, un accélérateur graphique et d'autres composants.

Si nous parlons du processeur, nous devons d'abord comprendre un concept tel que "architecture du processeur". Les smartphones modernes utilisent des processeurs basés sur l'architecture ARM, développée par la société du même nom ARM Limited. On peut dire que l'architecture est un certain ensemble de propriétés et de qualités inhérentes à toute une famille de processeurs. Qualcomm, Nvidia, Samsung, MediaTek, Apple et d'autres sociétés de processeurs licencient la technologie d'ARM, puis vendent les puces finies aux fabricants de smartphones ou les utilisent dans leurs propres appareils. Les fabricants de puces autorisent des cœurs individuels, des jeux d'instructions et des technologies associées auprès d'ARM. ARM Limited ne produit pas de processeurs, mais vend uniquement des licences pour ses technologies à d'autres fabricants.

Examinons maintenant des concepts tels que le cœur et la vitesse d'horloge, que l'on retrouve toujours dans les critiques et les articles sur les smartphones et les téléphones lorsqu'on parle du processeur.

Cœur

Commençons par la question : qu’est-ce qu’un noyau ? Cœur est un élément de la puce qui détermine les performances, la consommation d'énergie et la vitesse d'horloge du processeur. Très souvent on retrouve la notion de dual-core ou quad processeur nucléaire. Voyons ce que cela signifie.

Processeur dual-core ou quad-core : quelle est la différence ?

Très souvent, les acheteurs pensent qu'un processeur double cœur est deux fois plus puissant qu'un processeur monocœur et qu'un processeur quadricœur est donc quatre fois plus puissant. Maintenant, nous allons vous dire la vérité. Il semblerait assez logique que passer d'un cœur à deux, ou de deux à quatre, augmente les performances, mais dans les faits il est rare que cette puissance soit multipliée par deux ou quatre. L'augmentation du nombre de cœurs vous permet d'accélérer le fonctionnement de l'appareil grâce à la redistribution des processus en cours. Mais la plupart des applications modernes sont monothread et ne peuvent donc utiliser qu'un ou deux cœurs à la fois. La question se pose naturellement : à quoi sert alors un processeur quad-core ? Le multicœur est principalement utilisé par les jeux avancés et les applications d'édition fichiers multimédia. Cela signifie que si vous avez besoin d'un smartphone pour jouer (jeux 3D) ou filmer des vidéos Full HD, vous devez acheter un appareil doté d'un processeur quad-core. Si le programme lui-même ne prend pas en charge le multicœur et ne nécessite pas de ressources importantes, les cœurs inutilisés sont automatiquement désactivés pour économiser la batterie. Souvent, le cinquième cœur compagnon est utilisé pour les tâches les plus simples, par exemple pour faire fonctionner l'appareil en mode veille ou lors de la vérification du courrier.

Si vous avez besoin d'un smartphone ordinaire pour communiquer, surfer sur Internet, consulter vos e-mails ou vous tenir au courant des dernières nouvelles, alors un processeur dual-core vous convient tout à fait. Et pourquoi payer plus ? Après tout, le nombre de cœurs affecte directement le prix de l'appareil.

Fréquence d'horloge

Le prochain concept avec lequel nous devons nous familiariser est la fréquence d'horloge. La fréquence d'horloge est une caractéristique du processeur, qui indique le nombre de cycles d'horloge que le processeur est capable de travailler par unité de temps (une seconde). Par exemple, si les caractéristiques de l'appareil indiquent fréquence 1,7 GHz - cela signifie qu'en 1 seconde son processeur effectuera 1 700 000 000 (1 milliard 700 millions) de cycles.

En fonction de l'opération et du type de puce, le nombre de cycles d'horloge nécessaires à la puce pour effectuer une tâche peut varier. Plus la fréquence d'horloge est élevée, plus la vitesse de fonctionnement est rapide. Cette différence est particulièrement visible lorsque l'on compare des cœurs identiques fonctionnant à des fréquences différentes.

Parfois, le fabricant limite la vitesse d'horloge afin de réduire la consommation d'énergie, car plus la vitesse du processeur est élevée, plus il consomme d'énergie.

Et encore une fois, nous revenons au multicœur. L'augmentation de la vitesse d'horloge (MHz, GHz) peut augmenter la génération de chaleur, ce qui est hautement indésirable, voire nocif pour les utilisateurs de smartphones. Par conséquent, la technologie multicœur est également utilisée comme l’un des moyens d’augmenter les performances d’un smartphone sans le rendre trop chaud dans votre poche.

Les performances augmentent en permettant aux applications de s'exécuter simultanément sur plusieurs cœurs, mais à une condition : les applications doivent être de dernière génération. Cette fonctionnalité permet également d'économiser la batterie.

Cache du processeur

Une autre caractéristique importante du processeur, sur laquelle les vendeurs de smartphones passent souvent sous silence, est Cache du processeur.

Cache- Il s'agit d'une mémoire conçue pour le stockage temporaire de données et fonctionnant à la fréquence du processeur. Le cache sert à réduire le temps d'accès du processeur pour ralentir la RAM. Il stocke des copies d'une partie des données de la RAM. Le temps d'accès est réduit du fait que la plupart des données nécessaires au processeur se retrouvent dans le cache et le nombre d'accès à la RAM est réduit. Plus la taille du cache est grande, plus la partie nécessaire au programme il peut contenir des données, moins l'accès à la RAM sera fréquent et plus les performances globales du système seront élevées.

Le cache est particulièrement pertinent dans les systèmes modernes, où l'écart entre la vitesse du processeur et la vitesse de la RAM est assez important. Bien sûr, la question se pose : pourquoi ne veulent-ils pas mentionner cette caractéristique ? C'est très simple. Donnons un exemple. Supposons qu'il existe deux processeurs bien connus (conditionnellement A et B) avec absolument le même nombre de cœurs et la même vitesse d'horloge, mais pour une raison quelconque, A fonctionne beaucoup plus rapidement que B. C'est très simple à expliquer : le processeur A a un plus grand cache, donc le processeur fonctionne plus rapidement.

La différence de volume de cache est particulièrement visible entre les téléphones chinois et de marque. Il semblerait que selon les caractéristiques, tout semble être pareil, mais le prix des appareils diffère. Et ici, les acheteurs décident d’économiser de l’argent en pensant « pourquoi payer plus s’il n’y a pas de différence ? Mais, comme on le voit, il y a une différence très significative, mais les vendeurs gardent souvent le silence à ce sujet et vendent téléphones chinoisà des prix gonflés.

Quelles sont les différences entre les processeurs de smartphone quad-core et octa-core ? L'explication est assez simple. Les puces à huit cœurs possèdent deux fois plus de cœurs de processeur que les puces à quatre cœurs. À première vue, un processeur à huit cœurs semble deux fois plus puissant, non ? En réalité, rien de tel ne se produit. Pour comprendre pourquoi un processeur à huit cœurs ne double pas les performances d’un smartphone, quelques explications s’imposent. est déjà arrivé. Les processeurs à huit cœurs, dont on ne pouvait que rêver il y a peu, sont de plus en plus répandus. Mais il s'avère que leur tâche n'est pas d'augmenter les performances de l'appareil.

Processeurs quadricœurs et huit cœurs. Performance

Les termes « octa-core » et « quad-core » eux-mêmes reflètent le nombre de cœurs de processeur.

Mais la principale différence entre ces deux types de processeurs, du moins depuis 2015, réside dans la manière dont les cœurs de processeur sont installés.

Avec un processeur quadricœur, tous les cœurs peuvent fonctionner simultanément pour permettre un multitâche rapide et flexible, des jeux 3D plus fluides, des performances de caméra plus rapides, et bien plus encore.

Les puces modernes à huit cœurs, quant à elles, sont simplement constituées de deux processeurs quadricœurs qui répartissent différentes tâches entre eux en fonction de leur type. Le plus souvent, une puce à huit cœurs contient un ensemble de quatre cœurs avec une vitesse d'horloge inférieure à celle du deuxième ensemble. Lorsqu’une tâche complexe doit être accomplie, le processeur le plus rapide s’en charge naturellement.

Un terme plus précis que « octa-core » serait « double quad-core ». Mais cela n’a pas l’air si joli et ne convient pas à des fins de marketing. C'est pourquoi ces processeurs sont appelés huit cœurs.

Pourquoi avons-nous besoin de deux ensembles de cœurs de processeur ?

Quelle est la raison de la combinaison de deux ensembles de cœurs de processeur, se transmettant des tâches, dans un seul appareil ? Pour garantir l’efficacité énergétique.

Un processeur plus puissant consomme plus d’énergie et la batterie doit être chargée plus souvent. UN piles Un maillon bien plus faible dans un smartphone que les processeurs. En conséquence, plus le processeur du smartphone est puissant, plus il a besoin d'une batterie de grande capacité.

Cependant, pour la plupart des tâches sur smartphone, vous n’aurez pas besoin de performances informatiques aussi élevées qu’un processeur moderne peut fournir. La navigation entre les écrans d'accueil, la vérification des messages et même la navigation sur le Web sont des tâches moins gourmandes en ressources processeur.

Mais la vidéo HD, les jeux et le travail avec des photos sont de telles tâches. Par conséquent, les processeurs à huit cœurs sont assez pratiques, même si cette solution peut difficilement être qualifiée d'élégante. Un processeur plus faible gère des tâches moins gourmandes en ressources. Plus puissant - plus gourmand en ressources. En conséquence, la consommation d'énergie globale est réduite par rapport à la situation où seul un processeur doté d'une fréquence d'horloge élevée prendrait en charge toutes les tâches. Ainsi, le double processeur résout principalement le problème de l’augmentation de l’efficacité énergétique plutôt que des performances.

Caractéristiques technologiques

Tous les processeurs modernes à huit cœurs sont basés sur l'architecture ARM, appelée big.LITTLE.

Cette architecture big.LITTLE à huit cœurs a été annoncée en octobre 2011 et permettait à quatre cœurs Cortex-A7 basse performance de fonctionner en conjonction avec quatre cœurs Cortex-A15 hautes performances. Depuis, ARM a répété cette approche chaque année, proposant des puces plus performantes pour les deux ensembles de cœurs de processeur sur la puce à huit cœurs.

Certains des principaux fabricants de puces pour appareils mobiles concentrent leurs efforts sur ce gros exemple "octa-core". L'un des premiers et des plus remarquables était sa propre puce Samsung, célèbre Exynos. Son modèle à huit cœurs est utilisé depuis SamsungGalaxy S4, du moins dans certaines versions des appareils de l'entreprise.

Plus récemment, Qualcomm a également commencé à utiliser big.LITTLE dans ses puces CPU Snapdragon 810 à huit cœurs. C'est sur ce processeur que reposent de nouveaux produits aussi connus sur le marché des smartphones, comme le G Flex 2, devenu LG.

Début 2015, NVIDIA a présenté Tegra X1, un nouveau processeur mobile super puissant destiné aux ordinateurs automobiles. La fonction principale de X1 est qu'il peut être appelé depuis la console (« console-challenging ») GPU, qui est également basé sur l'architecture big.LITTLE. Autrement dit, il deviendra également huit cœurs.

Y a-t-il une grande différence pour utilisateur régulier?

Y a-t-il une grande différence entre un processeur de smartphone quadricœur et huit cœurs pour l'utilisateur moyen ? Non, en fait, c'est très petit, dit Jon Mandi.

Le terme « octa-core » prête quelque peu à confusion, mais il désigne en réalité la duplication de processeurs quadricœurs. Le résultat est deux ensembles quadricœurs fonctionnant indépendamment, combinés en une seule puce pour améliorer l’efficacité énergétique.

Un processeur à huit cœurs est-il nécessaire dans chaque smartphone moderne ? Cela n'est pas nécessaire, estime Jon Mundy et cite l'exemple d'Apple, qui assure une efficacité énergétique décente de ses iPhone avec seulement un processeur dual-core.

Ainsi, l'architecture ARM big.LITTLE à huit cœurs est l'une des solutions possibles à l'un des problèmes les plus importants concernant les smartphones : la durée de vie de la batterie. Selon John Mundy, dès qu'une autre solution à ce problème sera trouvée, la tendance consistant à installer deux ensembles quadricœurs dans une seule puce et des solutions similaires cessera.

Connaissez-vous d’autres avantages des processeurs octa-core pour smartphone ?

• Tutoriel

Dans cet article je vais essayer de décrire la terminologie utilisée pour décrire les systèmes capables d'exécuter plusieurs programmes en parallèle, c'est-à-dire multicœur, multiprocesseur, multithread. Différents types de parallélisme sont apparus dans le processeur IA-32 à des moments différents et dans un ordre quelque peu incohérent. Il est assez facile de se perdre dans tout cela, d’autant plus que les systèmes d’exploitation cachent soigneusement les détails des programmes d’application moins sophistiqués.

Le but de l'article est de montrer qu'avec toute la variété des configurations possibles de systèmes multiprocesseurs, multicœurs et multithreads, des opportunités sont créées pour les programmes exécutés sur eux à la fois pour l'abstraction (en ignorant les différences) et pour la prise en compte des spécificités ( la possibilité de connaître la configuration par programme).

Avertissement concernant les signes ®, ™ dans l'article

Mon commentaire explique pourquoi les employés de l'entreprise devraient utiliser les mentions de droits d'auteur dans les communications publiques. Dans cet article, j'ai dû les utiliser assez souvent.

Processeur

DANS monde moderne un processeur est ce que nous achetons dans une belle boîte de vente au détail ou dans un emballage OEM pas si joli. Une entité indivisible insérée dans une prise sur carte mère. Même s'il n'y a pas de connecteur et qu'il ne peut pas être retiré, c'est-à-dire s'il est étroitement soudé, il s'agit d'une seule puce.

Les systèmes mobiles (téléphones, tablettes, ordinateurs portables) et la plupart des ordinateurs de bureau disposent d'un seul processeur. Les postes de travail et les serveurs disposent parfois de deux processeurs ou plus sur une seule carte mère.

La prise en charge de plusieurs processeurs dans un seul système nécessite de nombreuses modifications de conception. Il faut a minima assurer leur connexion physique (prévoir plusieurs sockets sur la carte mère), résoudre les problèmes d'identification du processeur (voir plus loin dans cet article, ainsi que ma note précédente), de coordination des accès mémoire et d'interruption de livraison (le le contrôleur d'interruption doit être capable d'acheminer les interruptions vers plusieurs processeurs) et, bien sûr, le support du système d'exploitation. Malheureusement, je n'ai pas pu trouver de mention documentaire de la création du premier système multiprocesseur sur processeurs Intel, mais Wikipedia affirme que Sequent Computer Systems les a déjà fournis en 1987, en utilisant des processeurs Intel 80386. La prise en charge de plusieurs puces dans un système est de plus en plus répandue. à commencer par Intel® Pentium.

S'il y a plusieurs processeurs, chacun d'eux possède son propre connecteur sur la carte. Chacun d'eux dispose de copies indépendantes complètes de toutes les ressources, telles que les registres, les dispositifs d'exécution et les caches. Ils partagent une mémoire commune : la RAM. La mémoire peut y être connectée de diverses manières plutôt non triviales, mais il s'agit d'une histoire distincte qui dépasse le cadre de cet article. L'important est que dans tous les cas, l'illusion d'une mémoire partagée homogène accessible depuis tous les processeurs inclus dans le système soit créée pour les programmes exécutables.

Cœur

Il semblerait que si un système dispose de plus de processeurs, alors ses performances sont plus élevées (sur des tâches pouvant utiliser toutes les ressources). Cependant, si le coût de la communication entre eux est trop élevé, alors tous les gains du parallélisme sont anéantis par les longs délais de transfert des données communes. C'est exactement ce que l'on observe dans les systèmes multiprocesseurs : physiquement et logiquement, ils sont très éloignés les uns des autres. Pour une communication efficace dans de telles conditions, il est nécessaire de proposer des bus spécialisés, tels qu'Intel® QuickPath Interconnect. Bien entendu, la consommation d'énergie, la taille et le prix de la solution finale ne sont pas réduits par tout cela. Une intégration élevée des composants devrait venir à la rescousse - des circuits exécutant des parties d'un programme parallèle doivent être intégrés ami plus procheà un ami, de préférence pour un cristal. En d'autres termes, un processeur doit organiser plusieurs noyaux, identiques les uns aux autres en tout, mais travaillant de manière indépendante.

Les premiers processeurs multicœurs IA-32 d'Intel ont été introduits en 2005. Depuis lors, le nombre moyen de cœurs dans les serveurs, les ordinateurs de bureau et maintenant plateformes mobiles est en croissance constante.

Contrairement à deux processeurs monocœur sur le même système partageant uniquement la mémoire, deux cœurs peuvent également partager des caches et d'autres ressources liées à la mémoire. Le plus souvent, les caches de premier niveau restent privés (chaque cœur possède le sien), tandis que les deuxième et troisième niveaux peuvent être partagés ou séparés. Cette organisation du système permet de réduire les délais de livraison des données entre les cœurs voisins, surtout s'ils travaillent sur une tâche commune.

Hyperthread

Il n’y a rien de nouveau sous le soleil. HT est un cas particulier de ce que l’on appelle dans la littérature le multithreading simultané (SMT). Contrairement aux cœurs « réels », qui sont des copies complètes et indépendantes, dans le cas de HT, seule une partie des nœuds internes, principalement responsables du stockage de l'état architectural - les registres, est dupliquée dans un seul processeur. Les nœuds exécutifs responsables de l’organisation et du traitement des données restent uniques et sont utilisés à tout moment par au plus un des threads. Comme les cœurs, les hyperthreads partagent des caches, mais à partir de quel niveau cela dépend du système spécifique.

Je n'essaierai pas d'expliquer tous les avantages et inconvénients des conceptions SMT en général et des conceptions HT en particulier. Le lecteur intéressé peut trouver une discussion assez détaillée sur la technologie dans de nombreuses sources et, bien sûr, sur Wikipédia. Je noterai cependant ce qui suit point important, expliquant les limites actuelles du nombre d'hyperthreads dans la production réelle.

Restrictions de discussion

Scénarios typiques pour les applications de bureau et de serveur conçues pour les architectures de machines usage général, ont le potentiel de parallélisme activé par HT. Cependant, ce potentiel est rapidement épuisé. C'est peut-être pour cette raison que sur presque tous les processeurs IA-32, le nombre d'hyperthreads matériels ne dépasse pas deux. Dans des scénarios typiques, le gain lié à l’utilisation de trois hyperthreads ou plus serait faible, mais la perte en termes de taille de puce, de consommation d’énergie et de coût est significative.

Une situation différente est observée dans les tâches typiques effectuées sur les accélérateurs vidéo. Ces architectures se caractérisent donc par l’utilisation de la technologie SMT avec un plus grand nombre de threads. Étant donné que les coprocesseurs Intel® Xeon Phi (introduits en 2010) sont idéologiquement et généalogiquement assez proches des cartes vidéo, ils peuvent avoir quatre hyperthreading sur chaque cœur - une configuration unique à l'IA-32.

Processeur logique

De plus, pour plus de commodité, nous désignons par trois le nombre de processeurs, de cœurs et de threads dans un certain système ( x, oui, z), Où x est le nombre de processeurs, oui- le nombre de cœurs dans chaque processeur, et z- nombre d'hyperthreads dans chaque cœur. A partir de maintenant, j'appellerai ça trois topologie- un terme établi qui n'a pas grand-chose à voir avec la branche des mathématiques. Travail p = xyz définit le nombre d'entités appelées processeurs logiques systèmes. Il définit le nombre total de contextes indépendants de processus d'application sur un système à mémoire partagée, s'exécutant en parallèle, que le système d'exploitation est obligé de prendre en compte. Je dis "forcé" car il ne peut pas contrôler l'ordre d'exécution de deux processus sur des processeurs logiques différents. Cela s'applique également aux hyperthreads : bien qu'ils s'exécutent « séquentiellement » sur le même cœur, l'ordre spécifique est dicté par le matériel et ne peut être observé ou contrôlé par des programmes.

Le plus souvent, le système d'exploitation cache aux applications finales les caractéristiques de la topologie physique du système sur lequel il s'exécute. Par exemple, les trois topologies suivantes : (2, 1, 1), (1, 2, 1) et (1, 1, 2) - le système d'exploitation représentera deux processeurs logiques, bien que le premier d'entre eux ait deux processeurs, le le deuxième - deux cœurs et le troisième - juste deux threads.

Le Gestionnaire des tâches Windows affiche 8 processeurs logiques ; mais combien cela représente-t-il en processeurs, cœurs et hyperthreads ?

Le dessus Linux montre 4 processeurs logiques.

C'est très pratique pour les créateurs d'applications : ils n'ont pas à gérer des fonctionnalités matérielles qui sont souvent sans importance pour eux.

Définition logicielle de la topologie

Des informations sur la topologie du système dans son ensemble, ainsi que sur la position de chaque processeur logique dans l'IA-32, sont disponibles à l'aide de l'instruction CPUID. Depuis l'avènement des premiers systèmes multiprocesseurs, le schéma d'identification logique du processeur a été étendu à plusieurs reprises. À ce jour, ses parties sont contenues dans les feuilles 1, 4 et 11 du CPUID. La feuille à consulter peut être déterminée à partir de l'organigramme suivant tiré de l'article :

Je ne vais pas vous ennuyer ici avec tous les détails des différentes parties de cet algorithme. S’il y a de l’intérêt, la prochaine partie de cet article pourra y être consacrée. Je renvoie le lecteur intéressé à celui qui examine cette question de la manière la plus détaillée possible. Ici, je vais d'abord décrire brièvement ce qu'est l'APIC et son lien avec la topologie. Nous verrons ensuite comment travailler avec la feuille 0xB (onze en décimal), qui est actuellement le dernier mot de "apico-building".

Identifiant APIC

Actuellement, la largeur du numéro stocké dans l'ID APIC a atteint 32 bits complets, même si dans le passé elle était limitée à 16, et même plus tôt - à seulement 8 bits. Aujourd'hui, les vestiges du passé sont dispersés dans le CPUID, mais CPUID.0xB.EDX renvoie les 32 bits de l'ID APIC. Sur chaque processeur logique qui exécute indépendamment l'instruction CPUID, une valeur différente sera renvoyée.

Découvrir les liens familiaux

Pour les processeurs logiques situés à l'intérieur du même cœur, tous les bits d'ID APIC correspondront, à l'exception de ceux appartenant au champ SMT. Pour les processeurs logiques situés dans le même processeur, tous les bits sauf les champs Core et SMT. Étant donné que le nombre de sous-feuilles pour CPUID.0xB peut augmenter, ce schéma nous permettra de prendre en charge la description de topologies avec un plus grand nombre de niveaux, si le besoin s'en fait sentir dans le futur. De plus, il sera possible d'introduire des niveaux intermédiaires entre ceux existants.

Une conséquence importante de l'organisation de ce schéma est que dans l'ensemble de tous les identifiants APIC de tous les processeurs logiques du système, il peut y avoir des « trous », c'est-à-dire ils n'iront pas séquentiellement. Par exemple, dans un processeur multicœur avec HT désactivé, tous les identifiants APIC peuvent s'avérer pairs, car le bit le moins significatif responsable du codage du numéro hyperthread sera toujours zéro.

Je note que CPUID.0xB n'est pas source unique informations sur les processeurs logiques disponibles pour le système d'exploitation. Une liste de tous les processeurs disponibles, ainsi que leurs valeurs d'ID APIC, est codée dans la table MADT ACPI.

Systèmes d'exploitation et topologie

Sous Linux, les informations de topologie sont contenues dans le pseudofichier /proc/cpuinfo ainsi que dans la sortie de la commande dmidecode. Dans l'exemple ci-dessous, je filtre le contenu de cpuinfo sur un système quad-core sans HT, ne laissant que les entrées liées à la topologie :

Texte masqué

ggg@shadowbox:~$ cat /proc/cpuinfo |grep "processeur\|physique\ id\|siblings\|core\|cores\|apicid" processeur : 0 identifiant physique : 0 frères et sœurs : 4 identifiant de cœur : 0 cœurs de processeur : 2 apicid : 0 apicid initial : 0 processeur : 1 identifiant physique : 0 frères et sœurs : 4 identifiant de cœur : 0 cœurs de processeur : 2 apicid : 1 apicid initial : 1 processeur : 2 identifiant physique : 0 frères et sœurs : 4 identifiant de cœur : 1 cœurs de processeur : 2 apicid : 2 apicid initial : 2 processeur : 3 identifiant physique : 0 frères et sœurs : 4 identifiant de cœur : 1 cœurs de processeur : 2 apicid : 3 apicid initial : 3

Sous FreeBSD, la topologie est signalée via le mécanisme sysctl dans la variable kern.sched.topology_spec au format XML :

Texte masqué

utilisateur@hôte : ~$ sysctl kern.sched.topology_spec kern.sched.topology_spec : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 0, 1 Groupe FILGroupe SMT 2, 3 Groupe FILGroupe SMT 4, 5 Groupe FILGroupe SMT 6, 7 Groupe FILGroupe SMT

Sous MS Windows 8, les informations de topologie sont visibles dans le Gestionnaire des tâches.