Սա նշանակում է 8 միջուկային պրոցեսոր: Ո՞րն է երկմիջուկ պրոցեսորների առավելությունը: Երկմիջուկ Intel պրոցեսորներ

Բազմամիջուկ պրոցեսոր - կենտրոնական պրոցեսոր, որը պարունակում է երկու կամ ավելի հաշվողական միջուկներ մեկ պրոցեսորի չիպի վրա կամ մեկ փաթեթում:

Ի թիվս բազմամիջուկ պրոցեսորներայս պահին կարող ենք առանձնացնել

*պրոցեսորներ, որոնք նախատեսված են հիմնականում ներկառուցված և բջջային հավելվածներ, որում մշակողների կողմից մեծ ուշադրություն է դարձվել էներգիայի սպառումը նվազեցնելու միջոցներին և մեթոդներին (SEAforth (SEAforth24, seaforth40), Tile (Tile36, Tile64, Tile64pro), AsAP-II, CSX700);

* հաշվողական կամ գրաֆիկական կայանների պրոցեսորներ, որտեղ էներգիայի սպառման հետ կապված խնդիրներն այնքան էլ կարևոր չեն (գրաֆիկական պրոցեսորներ, օրինակ, g80 սերիայի պրոցեսորներ NVIDIA-ից, Larrabee նախագիծը Intel-ից, սա ներառում է նաև IBM-ի Cell պրոցեսորը, թեև մշակման միջուկների քանակը համեմատաբար ցածր է);

* այսպես կոչված պրոցեսորներ mainstream - նախատեսված է սերվերների, աշխատանքային կայանների և անհատական ​​համակարգիչների համար (AMD, Intel, Sun);

• Միջուկների քանակը (միջուկների քանակը. Core) - մոտ մեկ քառակուսի սանտիմետր մակերեսով սիլիկոնային բյուրեղ, որի վրա օգտագործվում են մանրադիտակային տրամաբանական տարրեր. միացման դիագրամպրոցեսոր, այսպես կոչված, ճարտարապետություն։ Յուրաքանչյուր միջուկը համակարգի կողմից ընկալվում է որպես առանձին, անկախ պրոցեսոր՝ բոլոր անհրաժեշտ գործառույթներով։)

Ժամացույցի հաճախականություն (ժամացույցը տարրական գործողություն է վայրկյանում, որը կարող է կատարել պրոցեսորը: Հետևաբար, ժամացույցի ցիկլերի քանակը ցուցիչ է այն բանի, թե պրոցեսորը վայրկյանում քանի գործողություն կարող է մշակել: Այս պարամետրի չափման միավորը գիգահերց ԳՀց է):

Քեշ հիշողությունը (հիշողությունն ուղղակիորեն ներկառուցված է պրոցեսորի մեջ և օգտագործվում է հաճախակի օգտագործվող տվյալների պահպանման և մուտք գործելու համար, կոչվում է քեշ հիշողություն: Այն բաժանված է մի քանի մակարդակների՝ L1, L2 և L3: Քեշի ավելի բարձր մակարդակն ունի ավելի մեծ ծավալ, բայց ավելի քիչ բարձր: - տվյալների արագության հասանելիություն:)

Բիթային հզորություն (որոշում է տեղեկատվության քանակությունը, որը կարող է փոխանակվել պրոցեսորի և RAM-ի միջև մեկ ժամացույցի ընթացքում: Այս պարամետրը չափվում է բիթերով: Տարողունակության պարամետրը ազդում է հնարավոր քանակի վրա: RAM- 32-բիթանոց պրոցեսորը կարող է աշխատել միայն 4 ԳԲ RAM-ով:)

Կատարում

Էլեկտրաէներգիայի սպառում

Չափերը

Գին

Առաջադրանքների դասեր, որոնց համար դրանք նախատեսված են

Պրոցեսորի աշխատանքի համեմատական ​​բնութագրերը, էներգիայի սպառումը և տվյալների փոխանակման փոխարժեքները ներկայացված են աղյուսակներում

(Mflops - միլիոն լողացող կետով գործողություններ վայրկյանում)

Պրոցեսորի ընդհանուր կատարողականի և դրա աշխատանքի արդյունավետության մեջ զգալի ներդրում ունի միջմիջուկային կապերի կառուցվածքը և հիշողության ենթահամակարգի կազմակերպումը, մասնավորապես, քեշ հիշողությունը:

Պրոցեսոր CSX700

CSX700 պրոցեսորի ճարտարապետությունը նախագծված էր այսպես կոչված Չափի, Քաշի և Հզորության (SWAP) խնդիրը լուծելու համար, որը սովորաբար պատուհասում է ներկառուցված բարձր արդյունավետությամբ հավելվածները: Ինտեգրելով պրոցեսորները, համակարգի ինտերֆեյսները և չիպային սխալները շտկող հիշողությունը՝ CSX700-ն ապահովում է ծախսարդյունավետ, հուսալի և բարձր արդյունավետ լուծում՝ բավարարելու այսօրվա հավելվածների պահանջները:

Պրոցեսորի ճարտարապետությունը օպտիմիզացված է զանգվածային զուգահեռ մշակման համար և նախատեսված է բարձր արդյունավետության և հուսալիության համար: Ճարտարապետությունն ուղղված է ազդանշանի խելացի մշակմանը և պատկերի մշակմանը ժամանակի և հաճախականության տիրույթներում:

CSX700 չիպը պարունակում է 192 բարձր արդյունավետությամբ պրոցեսորային միջուկներ, ներկառուցված 256 ԿԲ բուֆերային հիշողություն (յուրաքանչյուրը 128 ԿԲ երկու բանկ), տվյալների քեշ և հրահանգների քեշ, ներքին և ECC պաշտպանություն: արտաքին հիշողություն, ներկառուցված ուղղակի հիշողության հասանելիության կարգավորիչ։ Չիպային և միջչիպային ցանցեր ապահովելու համար օգտագործվում է ClearConnect NoC տեխնոլոգիան (նկ. 11):

Պրոցեսորը բաղկացած է երկու համեմատաբար անկախ MTAP (MultiThreaded Array Processor) մոդուլներից, որոնք պարունակում են հրահանգների և տվյալների քեշեր, պրոցեսորի տարրերի կառավարման միավորներ և 96 հաշվողական միջուկների հավաքածու (նկ. 12):

Բրինձ. 12. MTAP բլոկի կառուցվածքը

Յուրաքանչյուր միջուկ ունի երկակի լողացող միավոր միավոր (գումարում, բազմապատկում, բաժանում, քառակուսի արմատ, մեկ և կրկնակի ճշգրիտ թվեր), 6 ԿԲ բարձր արդյունավետությամբ RAM և 128 բայթ ռեգիստրի ֆայլ: Աջակցվում են 64-բիթանոց վիրտուալ հասցեների տարածք և 48-բիթանոց իրական հասցեների տարածք:

Տեխնիկական պայմաններպրոցեսոր:

հիմնական ժամացույցի հաճախականությունը 250 ՄՀց;

96 GFlops կրկնակի կամ մեկ ճշգրիտ տվյալների համար;

աջակցում է 75 GFlops կրկնակի ճշգրիտ մատրիցային բազմապատկման (DGEMM) չափանիշի համար;

ամբողջ թվով գործողությունների կատարում 48 ШАО;

էներգիայի սպառում 9 Վտ;

ներքին հիշողության ավտոբուսի թողունակությունը 192 ԳԲ/վ;

երկու արտաքին հիշողության ավտոբուս 4 ԳԲ/վ;

տվյալների փոխանակման արագություն առանձին պրոցեսորների միջև 4 ԳԲ/վ;

ինտերֆեյսներ PCIe, 2 DDR2 DRAM (64 բիթ):

Նախագծված ցածր էներգիայի համակարգերի համար՝ պրոցեսորն աշխատում է համեմատաբար ցածր ժամացույցի արագությամբ և ունի հաճախականության վերահսկման մեխանիզմ, որը թույլ է տալիս հավելվածի աշխատանքը հարմարեցնել հատուկ էներգիայի և ջերմային միջավայրերին:

CSX700-ն ապահովվում է մասնագիտական ​​զարգացման միջավայրով (SDK)՝ հիմնված Eclipse տեխնոլոգիայի վրա՝ հավելվածների վրիպազերծման վիզուալ գործիքներով, որոնք հիմնված են օպտիմիզացված ANSI C կոմպիլյատորի վրա՝ զուգահեռ ծրագրավորման ընդլայնումներով: Բացի ստանդարտ C գրադարանից, կա օպտիմիզացված գրադարանների մի շարք՝ գործառույթներով, ինչպիսիք են FFT, BLAS, LAPACK և այլն:

Ժամանակակից Intel և AMD պրոցեսորներ

Ժամանակակից պրոցեսորների շուկան բաժանված է երկու հիմնական մրցակիցներով՝ Intel-ով և AMD-ով:

Պրոցեսորներ սկսած Intel, այսօր համարվում են ամենաարդյունավետը՝ շնորհիվ Core i7 Extreme Edition ընտանիքի: Կախված մոդելից, դրանք կարող են ունենալ մինչև 6 միջուկ միաժամանակ, ժամացույցի արագություն մինչև 3300 ՄՀց և մինչև 15 ՄԲ L3 քեշ: Սեղանի պրոցեսորների հատվածի ամենահայտնի միջուկները հիմնված են Intel-ի վրա՝ Ivy Bridge և Sandy Bridge:

Intel-ի պրոցեսորներն օգտագործում են սեփականության իրավունքով պատկանող տեխնոլոգիաներ՝ բարելավելու համակարգի արդյունավետությունը:

1. Hyper Threading- Այս տեխնոլոգիայի շնորհիվ պրոցեսորի յուրաքանչյուր ֆիզիկական միջուկ ի վիճակի է միաժամանակ մշակել հաշվարկների երկու թել, պարզվում է, որ տրամաբանական միջուկների թիվը իրականում կրկնապատկվում է։

2. Turbo Boost- Օգտատիրոջը թույլ է տալիս ավտոմատ կերպով գերժամանակացնել պրոցեսորը՝ չգերազանցելով առավելագույնը թույլատրելի սահմանըհիմնական աշխատանքային ջերմաստիճանը:

3. Intel QuickPath Interconnect (QPI) - QPI օղակաձև ավտոբուսը միացնում է պրոցեսորի բոլոր բաղադրիչները՝ դրանով իսկ նվազագույնի հասցնելով տեղեկատվության փոխանակման բոլոր հնարավոր ուշացումները:

4. Վիզուալիզացիայի տեխնոլոգիա - վիրտուալացման լուծումների ապարատային աջակցություն:

5. Intel Execute Disable Bit - Գործնականում հակավիրուսային ծրագիր, այն ապահովում է ապարատային պաշտպանություն հնարավոր վիրուսների հարձակումներից՝ հիմնված բուֆերային արտահոսքի տեխնոլոգիայի վրա։

6. Intel SpeedStep - գործիք, որը թույլ է տալիս փոխել լարման և հաճախականության մակարդակները՝ կախված պրոցեսորի վրա ստեղծված ծանրաբեռնվածությունից:

Core i7 – միացված այս պահինընկերության վերին գիծ

Core i5 - բարձր կատարողականություն

Core i3 – ցածր գին, բարձր/միջին կատարողականություն

Ամենաարագ AMD պրոցեսորները դեռ ավելի դանդաղ են, քան Intel-ի ամենաարագ պրոցեսորները (տվյալները 2010թ. նոյեմբերի դրությամբ): Բայց իր լավ գին-որակ հարաբերակցության շնորհիվ, AMD պրոցեսորներ, հիմնականում սեղանադիր համակարգիչների համար, հիանալի այլընտրանք են Intel պրոցեսորներին:

Athlon II և Phenom II պրոցեսորների համար կարևոր է ոչ միայն ժամացույցի արագությունը, այլև պրոցեսորային միջուկների քանակը։ Athlon II-ը և Phenom II-ը, կախված մոդելից, կարող են ունենալ երկու երեք կամ չորս միջուկ: Վեց միջուկային մոդել – միայն Highend Phenom II սերիա:

AMD-ի կողմից ստեղծված ժամանակակից պրոցեսորների մեծ մասը լռելյայն աջակցում է հետևյալ տեխնոլոգիաներին.

1. AMD Turbo CORE - Այս տեխնոլոգիան նախատեսված է ավտոմատ կերպով կարգավորելու բոլոր պրոցեսորային միջուկների աշխատանքը վերահսկվող օվերքլոկի միջոցով (Intel-ի նմանատիպ տեխնոլոգիան կոչվում է TurboBoost):

2. AVX (Advanced Vector Extensions), XOP և FMA4 - գործիք, որն ունի հրամանների ընդլայնված շարք, որը հատուկ նախագծված է լողացող կետով թվերի հետ աշխատելու համար: Անկասկած, օգտակար գործիքակազմ է:

3. AES (Advanced Encryption Standard) - Բ ծրագրային հավելվածներտվյալների գաղտնագրման օգտագործումը բարելավում է կատարումը:

4. AMD Visualization (AMD-V) - Վիրտուալացման այս տեխնոլոգիան օգնում է ապահովել մեկ համակարգչի ռեսուրսների բաշխումը մի քանի վիրտուալ մեքենաների միջև:

5. դրամ PowcrNow! - Էլեկտրաէներգիայի կառավարման տեխնոլոգիա: Նրանք օգնում են օգտվողին հասնել բարելավված կատարողականության՝ դինամիկ ակտիվացնելով և անջատելով պրոցեսորի մասերը:

6. NX Bit - Եզակի հակավիրուսային տեխնոլոգիա, որն օգնում է կանխել վարակը անհատական ​​համակարգիչորոշ տեսակի չարամիտ ծրագրեր:

Օգտագործեք GIS-ում

Աշխարհագրական տեղեկատվական համակարգերը բազմաֆունկցիոնալ գործիքներ են՝ համախմբված աղյուսակային, տեքստային և քարտեզագրական տվյալների, ժողովրդագրական, վիճակագրական, հողային, քաղաքային, հասցեների և այլ տեղեկատվության վերլուծության համար: Բազմամիջուկ պրոցեսորներն անհրաժեշտ են տարբեր տեսակի տեղեկատվության արագ մշակման համար, քանի որ դրանք զգալիորեն արագացնում և բաշխում են ծրագրերի աշխատանքը։

ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ

Անցումը դեպի բազմամիջուկ պրոցեսորներ դառնում է կատարողականի բարելավման հիմնական ուշադրությունը: Այս պահին 4 և 6 միջուկային պրոցեսորները համարվում են ամենատարածվածը: Յուրաքանչյուր միջուկը համակարգի կողմից ընկալվում է որպես առանձին, անկախ պրոցեսոր՝ բոլոր անհրաժեշտ գործառույթներով: Բազմամիջուկ պրոցեսորների տեխնոլոգիան հնարավորություն է տվել զուգահեռացնել հաշվարկային գործողությունները, ինչի արդյունքում բարձրացել է ԱՀ-ի աշխատանքը։

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

Բազմամիջուկ պրոցեսորների առավելությունները

Ծրագրերի աշխատանքը, օրինակ՝ հիմնական կիրառական առաջադրանքները և ֆոնային օպերացիոն համակարգի առաջադրանքները մի քանի միջուկների վրա բաշխելու ունակություն.

Ծրագրերի արագության բարձրացում;

Հաշվարկային ինտենսիվ գործընթացները շատ ավելի արագ են ընթանում.

Հաշվարկային ինտենսիվ մուլտիմեդիա հավելվածների ավելի արդյունավետ օգտագործում (օրինակ՝ վիդեո խմբագիրներ);

Նվազեցված էներգիայի սպառումը;

ԱՀ օգտագործողի աշխատանքը դառնում է ավելի հարմարավետ.

...զարգացման գործընթացում միջուկների թիվը գնալով շատանալու է։

(Intel ծրագրավորողներ)

Ավելին միջուկը, և նաև միջուկը, և շատ ու շատ ավելին միջուկը!..

...Մինչ վերջերս մենք չէինք լսել ու չգիտեինք դրա մասին բազմամիջուկպրոցեսորներ, իսկ այսօր նրանք ագրեսիվ կերպով փոխարինում են միամիջուկ պրոցեսորներին։ Սկսվել է բազմամիջուկ պրոցեսորների բումը, որը դեռ մի փոքր է: – զսպված են իրենց համեմատաբար բարձր գներով: Բայց ոչ ոք չի կասկածում, որ ապագան բազմամիջուկ պրոցեսորների վրա է:...

Ինչ է պրոցեսորային միջուկը

Ժամանակակից կենտրոնական միկրոպրոցեսորի կենտրոնում ( CPU– հապավում. անգլերենից կենտրոնական մշակման միավոր– կենտրոնական հաշվողական սարք) միջուկն է ( միջուկը) մոտ մեկ քառակուսի սանտիմետր մակերեսով սիլիցիումի բյուրեղ է, որի վրա պատկերված է պրոցեսորի միացման սխեման, այսպես կոչված. ճարտարապետություն (չիպերի ճարտարապետություն).

Միջուկը կապված է մնացած չիպի հետ (կոչվում է «փաթեթ» CPU փաթեթ) օգտագործելով flip-chip տեխնոլոգիա ( flip-chip, flip-chip միացում– շրջված միջուկ, ամրացում շրջված բյուրեղյա մեթոդով): Այս տեխնոլոգիան ստացել է իր անվանումը, քանի որ միջուկի արտաքին երևացող հատվածը իրականում դրա «ներքևն» է. Հետևի (անտեսանելի) կողմում ինքնին «ինտերֆեյսն» է՝ բյուրեղի և փաթեթավորման միջև կապը: Պրոցեսորի միջուկի և փաթեթավորման միջև կապը կատարվում է փին կապի միջոցով ( Զոդման բախումներ).

Միջուկը գտնվում է տեքստոլիտային հիմքի վրա, որի երկայնքով շփման ուղիներն անցնում են դեպի «ոտքերը» (շփման բարձիկներ), լցված ջերմային միջերեսով և ծածկված պաշտպանիչ մետաղական ծածկով:

Առաջին (բնականաբար, միամիջուկ!) միկրոպրոցեսորը Intel 4004ներկայացվել է 1971 թվականի նոյեմբերի 15-ին Intel կորպորացիայի կողմից։ Այն պարունակում էր 2300 տրանզիստոր՝ 108 կՀց հաճախականությամբ և արժեր 300 դոլար։

Կենտրոնական միկրոպրոցեսորի հաշվողական հզորության պահանջները մշտապես աճել են և շարունակում են աճել։ Բայց եթե ավելի վաղ պրոցեսոր արտադրողները ստիպված էին անընդհատ հարմարվել ընթացիկ հրատապ (մշտապես աճող) օգտատերերի պահանջներին, ապա այժմ չիպեր արտադրողները շատ առաջ են կորի:

Երկար ժամանակ ավանդական մեկ միջուկային պրոցեսորների կատարողականի բարելավումները հիմնականում տեղի էին ունենում ժամացույցի հաճախականության հետևողական աճի պատճառով (պրոցեսորի կատարողականի մոտ 80%-ը որոշվում էր ժամացույցի հաճախականությամբ), մինչդեռ միաժամանակ ավելացնում էին տրանզիստորների թիվը մեկ չիպի վրա: . Այնուամենայնիվ, ժամացույցի հաճախականության հետագա աճը (ավելի քան 3,8 ԳՀց հաճախականությամբ, չիպսերը պարզապես գերտաքանում են) բախվում է մի շարք հիմնարար ֆիզիկական խոչընդոտների (քանի որ տեխնոլոգիական գործընթացը գրեթե մոտեցել է ատոմի չափին. այսօր պրոցեսորներն արտադրվում են 45 նմ տեխնոլոգիայով, իսկ սիլիցիումի ատոմի չափը մոտավորապես 0,543 նմ է).

Նախ, երբ բյուրեղների չափը նվազում է, և ժամացույցի հաճախականությունը մեծանում է, տրանզիստորների արտահոսքի հոսանքը մեծանում է: Սա հանգեցնում է էներգիայի սպառման ավելացման և ջերմային թողարկման ավելացման.

Երկրորդ, ժամացույցի ավելի բարձր արագության առավելությունները մասամբ ժխտվում են հիշողության հասանելիության հետաձգման պատճառով, քանի որ հիշողության հասանելիության ժամանակները չեն համապատասխանում ժամացույցի արագությունների աճին.

Երրորդ, որոշ ծրագրերի համար ավանդական սերիական ճարտարապետությունները դառնում են անարդյունավետ, քանի որ ժամացույցի արագությունը մեծանում է այսպես կոչված «ֆոն Նեյմանի խցանման» պատճառով, որը հաջորդական հաշվարկային հոսքից բխող կատարողականի սահմանափակում է: Միևնույն ժամանակ, RC ազդանշանի փոխանցման հետաձգումները մեծանում են, ինչը լրացուցիչ խոչընդոտ է, որը կապված է ժամացույցի հաճախականության բարձրացման հետ:

Բազմապրոցեսորային համակարգերի օգտագործումը նույնպես լայն տարածում չունի, քանի որ դրա համար անհրաժեշտ են բարդ և թանկարժեք բազմապրոցեսորային մայր տախտակներ։ Ուստի որոշվել է այլ միջոցներով էլ ավելի բարելավել միկրոպրոցեսորների աշխատանքը։ Հայեցակարգը ճանաչվել է ամենաարդյունավետ ուղղություն բազմաթելային, որը ծագել է գերհամակարգիչների աշխարհում, մի քանի հրամանների հոսքերի միաժամանակյա զուգահեռ մշակումն է։

Այսպիսով, ընկերության խորքերում Intelծնվել է Hyper-Threading տեխնոլոգիա (HTT) տվյալների մշակման գերլարային տեխնոլոգիա է, որը թույլ է տալիս պրոցեսորին միաժամանակ մեկ միջուկային պրոցեսորի վրա կատարել մինչև չորս ծրագրային թելեր: Hyper-threadingզգալիորեն բարելավում է ռեսուրսներ պահանջող հավելվածների արդյունավետությունը (օրինակ՝ աուդիո և վիդեո խմբագրման հետ կապված, 3D-սիմուլյացիա), ինչպես նաև ՕՀ-ի աշխատանքը բազմաբնույթ առաջադրանքների ռեժիմում:

CPU Պենտիում 4հետ ներառված Hyper-threadingունի մեկը ֆիզիկականմիջուկը, որը բաժանված է երկուսի տրամաբանական, այնպես որ օպերացիոն համակարգը այն նույնացնում է որպես երկու տարբեր պրոցեսորներ (մեկի փոխարեն):

Hyper-threadingիրականում դարձավ ցատկահարթակ մեկ չիպի վրա երկու ֆիզիկական միջուկներով պրոցեսորների ստեղծման համար: 2 միջուկային չիպում զուգահեռ գործում են երկու միջուկներ (երկու պրոցեսոր), որոնք ավելի ցածր ժամացույցի հաճախականությամբ ապահովում են. Օավելի լավ կատարում, քանի որ հրահանգների երկու անկախ հոսքեր կատարվում են զուգահեռ (միաժամանակ!):

Կոչվում է պրոցեսորի՝ միաժամանակ մի քանի ծրագրերի թելեր գործադրելու ունակությունը թելերի մակարդակի զուգահեռություն (TLP – թելերի մակարդակի զուգահեռություն) Անհրաժեշտություն TLPկախված է կոնկրետ իրավիճակից (որոշ դեպքերում դա պարզապես անօգուտ է):

Պրոցեսորների ստեղծման հիմնական խնդիրները

Յուրաքանչյուր պրոցեսորի միջուկը պետք է լինի անկախ, անկախ էներգիայի սպառմամբ և վերահսկելի հզորությամբ.

Շուկա ծրագրային ապահովումպետք է ապահովված լինեն այնպիսի ծրագրերով, որոնք կարող են արդյունավետորեն բաժանել հրահանգների ճյուղավորման ալգորիթմը զույգի (զույգ թվով միջուկ ունեցող պրոցեսորների համար) կամ կենտ (կենտ թվով միջուկ ունեցող պրոցեսորների համար) թելերի.

…

Հայտնում են մամուլի ծառայությունից դրամ, այսօր 4 միջուկային պրոցեսորների շուկան կազմում է ընդհանուր ծավալի 2%-ից ոչ ավելի։ Ակնհայտ է, որ ժամանակակից գնորդի համար տնային կարիքների համար 4 միջուկային պրոցեսոր գնելը շատ պատճառներով դեռևս անիմաստ է: Նախ, այսօր գործնականում չկան ծրագրեր, որոնք կարող են արդյունավետորեն օգտվել 4 միաժամանակ աշխատող թելերից. երկրորդը, արտադրողները դիրքը 4 միջուկային պրոցեսորները որպես Hi-End- լուծումներ՝ սարքավորումներին ավելացնելով ամենաժամանակակից վիդեո քարտերը և մեծ կոշտ սկավառակները, և դա, ի վերջո, մեծացնում է արդեն թանկարժեքի արժեքը …

Կառուցապատողներ Intelասում են. «...զարգացման ընթացքում միջուկների թիվը գնալով շատանալու է…»:

Ինչ է մեզ սպասվում ապագայում

Կորպորացիայի մեջ Intelնրանք այլևս չեն խոսում «Բազմամիջուկի» մասին ( Multi-Core) պրոցեսորներ, ինչպես դա արվում է 2-, 4-, 8-, 16- կամ նույնիսկ 32-միջուկային լուծումների հետ կապված, բայց «Բազմամիջուկի» մասին ( Շատ-Core), որը ենթադրում է բոլորովին նոր չիպային ճարտարապետական ​​մակրոկառուցվածք՝ համեմատելի (բայց ոչ նման) պրոցեսորի ճարտարապետությանը։ Բջջ.

Կառուցվածքը նման Շատ-Core-չիպը ներառում է հրահանգների նույն հավաքածուի հետ աշխատելը, բայց օգտագործելով հզոր կենտրոնական միջուկ կամ մի քանի հզոր CPU, «շրջապատված» բազմաթիվ օժանդակ միջուկներով, որոնք կօգնեն ավելի արդյունավետ մշակել բարդ մուլտիմեդիա հավելվածները բազմաթելային ռեժիմում: Բացի «ընդհանուր նշանակության» միջուկներից, պրոցեսորներ Intelկունենա նաև մասնագիտացված միջուկներ տարբեր դասերի առաջադրանքների կատարման համար, ինչպիսիք են գրաֆիկան, խոսքի ճանաչման ալգորիթմները, հաղորդակցման պրոտոկոլների մշակումը:

Սա հենց այն ճարտարապետությունն է, որը ներկայացրել է Ջասթին Ռաթները ( Ջասթին Ռ. Ռաթներ), ոլորտի ղեկավար Կորպորատիվ տեխնոլոգիաների խումբ IntelՏոկիոյում կայացած մամուլի ասուլիսում։ Նրա խոսքով՝ նոր բազմամիջուկ պրոցեսորում կարող են լինել մի քանի տասնյակ նման օժանդակ միջուկներ։ Ի տարբերություն մեծ, էներգատար հաշվողական միջուկների վրա կենտրոնացվածության՝ բարձր ջերմության ցրումով, բազմամիջուկ բյուրեղներով Intelկակտիվացնի միայն այն միջուկները, որոնք անհրաժեշտ են ընթացիկ առաջադրանքը կատարելու համար, մինչդեռ մնացած միջուկները կանջատվեն: Դա թույլ կտա բյուրեղին սպառել ճիշտ այնքան էլեկտրաէներգիա, որքան անհրաժեշտ է տվյալ պահին:

2008 թվականի հուլիսին կորպորացիան Intelհաղորդում է, որ քննարկում է մի քանի տասնյակ և նույնիսկ հազարավոր հաշվողական միջուկներ մեկ պրոցեսորի մեջ ինտեգրելու հնարավորությունը։ Ընկերության առաջատար ինժեներ Էնվար Գալում ( Անվար Ղուլում) գրել է իր բլոգում. «Ի վերջո, ես խորհուրդ եմ տալիս ինձնից վերցնել հետևյալ խորհուրդը... մշակողները պետք է սկսեն մտածել տասնյակ, հարյուրավոր և հազարավոր միջուկների մասին հիմա»։ Նրա խոսքով՝ այս պահին Intelուսումնասիրում է տեխնոլոգիաներ, որոնք կարող են չափել հաշվողականությունը «միջուկների քանակով, որոնք մենք դեռ չենք վաճառում»:

Ի վերջո, բազմամիջուկ համակարգերի հաջողությունը կախված կլինի ծրագրավորողներից, ովքեր, ամենայն հավանականությամբ, ստիպված կլինեն փոխել ծրագրավորման լեզուները և վերաշարադրել գոյություն ունեցող գրադարանները, ասաց Գալումը:

Պրոցեսորը բջջային հեռախոս. Բնութագրերը և դրանց նշանակությունը

Սմարթֆոնների արդյունաբերությունն ամեն օր առաջընթաց է ապրում, և արդյունքում օգտատերերը ստանում են ավելի նոր, ավելի ժամանակակից և հզոր գաջեթներ։ Սմարթֆոնների բոլոր արտադրողները ձգտում են իրենց ստեղծագործությունը դարձնել առանձնահատուկ և անփոխարինելի։ Ուստի այսօր մեծ ուշադրություն է դարձվում սմարթֆոնների համար պրոցեսորների մշակմանը և արտադրությանը։

Անշուշտ, «խելացի հեռախոսների» շատ երկրպագուներ մեկ անգամ չէ, որ հարցրել են, թե ինչ է պրոցեսորը և որոնք են նրա հիմնական գործառույթները: Եվ նաև, անկասկած, գնորդներին հետաքրքրում է, թե ինչ են նշանակում չիպի անվանման այս բոլոր թվերն ու տառերը։
Առաջարկում ենք մի փոքր ծանոթանալ հայեցակարգին «սմարթֆոնի պրոցեսոր».

Պրոցեսոր սմարթֆոնում- սա ամենաբարդ մասն է և պատասխանատու է սարքի կատարած բոլոր հաշվարկների համար: Իրականում ճիշտ չէ ասել, որ սմարթֆոնն օգտագործում է պրոցեսոր, քանի որ պրոցեսորները որպես այդպիսին են շարժական սարքերախ չօգտագործված. Պրոցեսորը այլ բաղադրիչների հետ միասին ձևավորում է SoC (System on a chip - system on chip), ինչը նշանակում է, որ մեկ չիպի վրա կա. լիարժեք համակարգիչպրոցեսորով, գրաֆիկական արագացուցիչով և այլ բաղադրիչներով։

Եթե ​​մենք խոսում ենք պրոցեսորի մասին, ապա նախ պետք է հասկանալ այնպիսի հասկացություն, ինչպիսին է «պրոցեսորի ճարտարապետություն». Ժամանակակից սմարթֆոններն օգտագործում են ARM ճարտարապետության վրա հիմնված պրոցեսորներ, որոնք մշակվել են համանուն ARM Limited ընկերության կողմից։ Կարելի է ասել, որ ճարտարապետությունը պրոցեսորների մի ամբողջ ընտանիքին բնորոշ հատկությունների և որակների որոշակի շարք է: Qualcomm, Nvidia, Samsung, MediaTek, Apple և այլ պրոցեսորային ընկերություններ լիցենզավորում են տեխնոլոգիան ARM-ից, իսկ հետո պատրաստի չիպերը վաճառում սմարթֆոն արտադրողներին կամ օգտագործում են դրանք իրենց սեփական սարքերում: Չիպեր արտադրողները ARM-ից լիցենզավորում են առանձին միջուկներ, հրահանգների հավաքածուներ և հարակից տեխնոլոգիաներ: ARM Limited-ը չի արտադրում պրոցեսորներ, այլ միայն իր տեխնոլոգիաների համար լիցենզիաներ է վաճառում այլ արտադրողների։

Այժմ եկեք դիտարկենք այնպիսի հասկացություններ, ինչպիսիք են միջուկը և ժամացույցի արագությունը, որոնք միշտ հանդիպում են սմարթֆոնների և հեռախոսների մասին ակնարկներում և հոդվածներում, երբ խոսում ենք պրոցեսորի մասին:

Հիմնական

Սկսենք հարցից՝ ի՞նչ է միջուկը։ Հիմնականչիպի տարր է, որը որոշում է պրոցեսորի աշխատանքը, էներգիայի սպառումը և ժամացույցի արագությունը: Շատ հաճախ մենք հանդիպում ենք երկմիջուկ կամ քառակուսի հասկացությանը միջուկային պրոցեսոր. Եկեք պարզենք, թե ինչ է սա նշանակում:

Երկմիջուկ կամ քառամիջուկ պրոցեսոր. ո՞րն է տարբերությունը:

Շատ հաճախ գնորդները կարծում են, որ երկմիջուկ պրոցեսորը երկու անգամ ավելի հզոր է, քան մեկ միջուկը, իսկ քառամիջուկ պրոցեսորը, համապատասխանաբար, չորս անգամ ավելի հզոր: Այժմ մենք ձեզ կասենք ճշմարտությունը: Միանգամայն տրամաբանական է թվում, որ մեկ միջուկից երկուսին կամ երկուսից չորսին անցնելը մեծացնում է կատարողականությունը, բայց իրականում հազվադեպ է պատահում, որ այդ հզորությունն ավելանա երկու կամ չորս գործակցով: Միջուկների քանակի ավելացումը թույլ է տալիս արագացնել սարքի աշխատանքը՝ գործող գործընթացների վերաբաշխման շնորհիվ: Սակայն ժամանակակից հավելվածների մեծ մասը միայնակ թելերով է և, հետևաբար, կարող է միաժամանակ օգտագործել միայն մեկ կամ երկու միջուկ: Բնականաբար հարց է առաջանում՝ այդ դեպքում ինչի՞ համար է քառամիջուկ պրոցեսորը։ Multi-core-ը հիմնականում օգտագործվում է առաջադեմ խաղերի և խմբագրման հավելվածների կողմից մուլտիմեդիա ֆայլեր. Սա նշանակում է, որ եթե ձեզ սմարթֆոն է պետք խաղերի (3D խաղեր) կամ Full HD տեսահոլովակ նկարահանելու համար, ապա պետք է գնել չորս միջուկային պրոցեսոր ունեցող սարք։ Եթե ​​ծրագիրն ինքնին չի ապահովում բազմամիջուկներ և չի պահանջում մեծ ռեսուրսներ, ապա չօգտագործված միջուկները ավտոմատ կերպով անջատվում են մարտկոցի էներգիան խնայելու համար: Հաճախ հինգերորդ ուղեկից միջուկը օգտագործվում է ամենաանհեթեթ առաջադրանքների համար, օրինակ՝ սարքը քնի ռեժիմում գործարկելու կամ փոստը ստուգելիս:

Եթե ​​ձեզ սովորական սմարթֆոն է անհրաժեշտ հաղորդակցության, ինտերնետում ճամփորդելու, էլփոստը ստուգելու կամ բոլոր վերջին նորություններին հետևելու համար, ապա երկմիջուկ պրոցեսորը ձեզ համար բավականին հարմար է: Իսկ ինչո՞ւ ավելի շատ վճարել: Ի վերջո, միջուկների քանակն ուղղակիորեն ազդում է սարքի գնի վրա:

Ժամացույցի հաճախականությունը

Հաջորդ հայեցակարգը, որին մենք պետք է ծանոթանանք, ժամացույցի հաճախականությունն է։ Ժամացույցի հաճախականությունը պրոցեսորի բնորոշ հատկանիշն է, որը ցույց է տալիս, թե քանի ժամացույցի ցիկլ է պրոցեսորն ընդունակ աշխատել մեկ միավորի համար (մեկ վայրկյան): Օրինակ, եթե սարքի բնութագրերը ցույց են տալիս հաճախականությունը 1,7 ԳՀց - սա նշանակում է, որ 1 վայրկյանում նրա պրոցեսորը կկատարի 1,700,000,000 (1 միլիարդ 700 միլիոն) ցիկլ:.

Կախված գործողությունից, ինչպես նաև չիպի տեսակից, ժամացույցի ցիկլերի քանակը, որոնք պահանջվում են չիպի կողմից մեկ առաջադրանք կատարելու համար, կարող են տարբեր լինել: Որքան բարձր է ժամացույցի հաճախականությունը, այնքան ավելի արագ է աշխատանքային արագությունը: Այս տարբերությունը հատկապես նկատելի է տարբեր հաճախականություններով աշխատող միանման միջուկները համեմատելիս:

Երբեմն արտադրողը սահմանափակում է ժամացույցի արագությունը, որպեսզի նվազեցնի էներգիայի սպառումը, քանի որ որքան բարձր է պրոցեսորի արագությունը, այնքան ավելի շատ էներգիա է սպառում:

Եվ կրկին վերադառնում ենք բազմամիջուկին։ Ժամացույցի արագության բարձրացումը (ՄՀց, ԳՀց) կարող է մեծացնել ջերմության արտադրությունը, ինչը խիստ անցանկալի և նույնիսկ վնասակար է սմարթֆոնների օգտագործողների համար: Հետևաբար, բազմամիջուկ տեխնոլոգիան նույնպես օգտագործվում է որպես սմարթֆոնի արդյունավետությունը բարձրացնելու միջոցներից մեկը՝ առանց այն շատ տաքացնելու ձեր գրպանում։

Արդյունավետությունը մեծանում է՝ թույլ տալով հավելվածներին միաժամանակ աշխատել մի քանի միջուկների վրա, սակայն կա մեկ պայման՝ հավելվածները պետք է լինեն վերջին սերնդի: Այս հատկությունը նաև խնայում է մարտկոցի էներգիան:

CPU քեշ

Պրոցեսորի մեկ այլ կարևոր հատկանիշ, որի մասին սմարթֆոն վաճառողները հաճախ լռում են CPU քեշ.

Քեշ- Սա հիշողություն է, որը նախատեսված է տվյալների ժամանակավոր պահպանման համար և աշխատում է պրոցեսորի հաճախականությամբ: Քեշն օգտագործվում է նվազեցնելու պրոցեսորի մուտքի ժամանակը դանդաղ RAM-ին: Այն պահպանում է RAM-ի տվյալների մի մասի պատճենները: Մուտքի ժամանակը կրճատվում է այն պատճառով, որ պրոցեսորի կողմից պահանջվող տվյալների մեծ մասը հայտնվում է քեշում, իսկ RAM մուտքերի քանակը կրճատվում է: Որքան մեծ է քեշի չափը, այնքան մեծ մասը ծրագրի համար անհրաժեշտայն կարող է պարունակել տվյալներ, այնքան քիչ հաճախակի կլինի մուտք դեպի RAM, և այնքան բարձր կլինի համակարգի ընդհանուր կատարումը:

Քեշը հատկապես արդիական է ժամանակակից համակարգերում, որտեղ պրոցեսորի արագության և RAM-ի արագության միջև բացը բավականին մեծ է։ Իհարկե, հարց է առաջանում՝ ինչո՞ւ չեն ուզում նշել այս հատկանիշը։ Դա շատ պարզ է. Օրինակ բերենք. Ենթադրենք, որ կան երկու հայտնի պրոցեսորներ (պայմանականորեն A և B) բացարձակապես նույն քանակությամբ միջուկներով և ժամացույցի արագությամբ, բայց ինչ-ինչ պատճառներով A-ն աշխատում է շատ ավելի արագ, քան B-ն: Սա շատ պարզ է բացատրել. A պրոցեսորն ավելի մեծ է: քեշ, հետևաբար պրոցեսորն ավելի արագ է աշխատում:

Քեշի ծավալի տարբերությունը հատկապես նկատելի է չինական և ֆիրմային հեռախոսների միջև։ Թվում է, թե ըստ բնութագրերի թվերի, ամեն ինչ կարծես նույնն է, բայց սարքերի գինը տարբերվում է: Եվ այստեղ գնորդները որոշում են գումար խնայել՝ «ինչու՞ ավելի շատ վճարել, եթե տարբերություն չկա» մտքով: Բայց, ինչպես տեսնում ենք, կա տարբերություն և շատ էական, բայց վաճառողները հաճախ լռում են այդ մասին և վաճառում. Չինական հեռախոսներուռճացված գներով։

Որո՞նք են տարբերությունները չորս միջուկային և օկտամիջուկային սմարթֆոնների պրոցեսորների միջև: Բացատրությունը բավականին պարզ է. Ութ միջուկային չիպերն ունեն երկու անգամ ավելի շատ պրոցեսորային միջուկներ, քան չորս միջուկային չիպերը: Առաջին հայացքից ութ միջուկանի պրոցեսորը կրկնակի հզոր է թվում, չէ՞: Իրականում նման բան չի լինում։ Հասկանալու համար, թե ինչու ութմիջուկանի պրոցեսորը չի կրկնապատկում սմարթֆոնի արդյունավետությունը, որոշակի բացատրություն է պահանջվում։ արդեն հասել է. Ութ միջուկային պրոցեսորները, որոնց մասին միայն վերջերս կարելի էր միայն երազել, գնալով ավելի են տարածվում: Բայց պարզվում է, որ նրանց խնդիրը սարքի արդյունավետությունը բարձրացնելը չէ։

Չորս և ութ միջուկային պրոցեսորներ: Կատարում

«Օկտամիջուկ» և «քառամիջուկ» տերմիններն ինքնին արտացոլում են պրոցեսորի միջուկների քանակը:

Բայց այս երկու տեսակի պրոցեսորների հիմնական տարբերությունը, առնվազն 2015 թվականի դրությամբ, պրոցեսորային միջուկների տեղադրման եղանակն է:

Չորս միջուկային պրոցեսորով բոլոր միջուկները կարող են միաժամանակ աշխատել՝ արագ և ճկուն բազմաբնույթ առաջադրանքների, ավելի հարթ 3D խաղերի, տեսախցիկի ավելի արագ աշխատանքի և այլնի համար:

Ժամանակակից ութ միջուկային չիպերն իրենց հերթին պարզապես բաղկացած են երկու քառամիջուկ պրոցեսորներից, որոնք իրենց միջև բաշխում են տարբեր առաջադրանքներ՝ կախված իրենց տեսակից: Ամենից հաճախ ութ միջուկային չիպը պարունակում է չորս միջուկներից բաղկացած մի շարք, որոնց ժամացույցի արագությունն ավելի ցածր է, քան երկրորդ հավաքածուն: Երբ բարդ առաջադրանքը պետք է ավարտվի, ավելի արագ պրոցեսորը, բնականաբար, վերցնում է այն:

«Օկտամիջուկից» ավելի ճշգրիտ տերմինը կլինի «երկակի քառամիջուկը»: Բայց դա այնքան էլ գեղեցիկ չի հնչում և հարմար չէ մարքեթինգային նպատակների համար: Այդ պատճառով այս պրոցեսորները կոչվում են ութմիջուկ:

Ինչու՞ են մեզ անհրաժեշտ պրոցեսորային միջուկների երկու հավաքածու:

Ինչո՞վ է պայմանավորված պրոցեսորային միջուկների երկու հավաքածուն մեկ սարքում միավորելը, առաջադրանքները միմյանց փոխանցելը: Էներգաարդյունավետությունն ապահովելու համար։

Ավելի հզոր պրոցեսորը ավելի շատ էներգիա է սպառում, և մարտկոցը պետք է ավելի հաճախ լիցքավորվի: Ա մարտկոցներՍմարթֆոնի շատ ավելի թույլ օղակ, քան պրոցեսորները: Արդյունքում, որքան հզոր է սմարթֆոնի պրոցեսորը, այնքան ավելի տարողունակ մարտկոց է պետք։

Այնուամենայնիվ, սմարթֆոնի առաջադրանքների մեծ մասի համար ձեզ հարկավոր չի լինի այնպիսի բարձր հաշվողական կատարում, ինչպիսին կարող է ապահովել ժամանակակից պրոցեսորը: Հիմնական էկրանների միջև նավարկումը, հաղորդագրությունների ստուգումը և նույնիսկ վեբ նավիգացիան ավելի քիչ պրոցեսորային աշխատանք են:

Բայց HD տեսանյութը, խաղերը և լուսանկարների հետ աշխատելը այդպիսի խնդիրներ են։ Հետեւաբար, ութ միջուկային պրոցեսորները բավականին գործնական են, թեեւ այս լուծումը դժվար թե կարելի է էլեգանտ անվանել: Ավելի թույլ պրոցեսորը կատարում է ավելի քիչ ռեսուրսներ պահանջող առաջադրանքներ: Ավելի հզոր - ավելի շատ ռեսուրսներ: Արդյունքում, էներգիայի ընդհանուր սպառումը կրճատվում է այն իրավիճակի համեմատ, երբ միայն բարձր ժամացույցի հաճախականությամբ պրոցեսորը կարող է կատարել բոլոր առաջադրանքները: Այսպիսով, երկակի պրոցեսորը հիմնականում լուծում է էներգաարդյունավետության բարձրացման խնդիրը, այլ ոչ թե արդյունավետությունը:

Տեխնոլոգիական առանձնահատկություններ

Բոլոր ժամանակակից ութ միջուկային պրոցեսորները հիմնված են ARM ճարտարապետության վրա, այսպես կոչված, big.LITTLE:

Այս ութ միջուկանի big.LITTLE ճարտարապետությունը հայտարարվել է 2011 թվականի հոկտեմբերին և թույլ է տվել չորս ցածր արդյունավետության Cortex-A7 միջուկներին աշխատել չորս բարձր արդյունավետության Cortex-A15 միջուկների հետ միասին: ARM-ը կրկնում է այս մոտեցումը ամեն տարի այն ժամանակից ի վեր՝ առաջարկելով ավելի ունակ չիպեր ութմիջուկանի չիպի վրա գտնվող պրոցեսորային միջուկների երկու խմբերի համար:

Բջջային սարքերի չիպերի արտադրողներից ոմանք իրենց ջանքերը կենտրոնացնում են այս մեծ «ութամիջուկ» օրինակի վրա: Առաջիններից և ամենանշանավորներից մեկը սեփական չիպն էր Samsung, հայտնի Exynos. Այդ ժամանակվանից օգտագործվել է դրա ութ միջուկային մոդելը Samsung Galaxy S4, գոնե ընկերության սարքերի որոշ տարբերակներում:

Վերջերս Qualcomm-ը սկսեց օգտագործել նաև big.LITTLE-ն իր ութմիջուկանի Snapdragon 810 CPU չիպերում: Հենց այս պրոցեսորի վրա են հիմնված սմարթֆոնների շուկայում այնպիսի հայտնի նոր ապրանքներ, ինչպիսիք են G Flex 2-ը, որը դարձավ LG:

2015 թվականի սկզբին NVIDIA-ն ներկայացրեց Tegra X1-ը՝ նոր գերհզոր բջջային պրոցեսորը, որը ընկերությունը նախատեսում է ավտոմոբիլային համակարգիչների համար: X1-ի հիմնական գործառույթն այն է, որ այն կարելի է կանչել վահանակից («Վահանակով մարտահրավեր») GPU, որը նույնպես հիմնված է big.LITTLE ճարտարապետության վրա։ Այսինքն՝ այն նույնպես կդառնա ութմիջուկ։

Արդյո՞ք մեծ տարբերություն կա կանոնավոր օգտագործող?

Արդյո՞ք միջին օգտագործողի համար մեծ տարբերություն կա քառամիջուկ և ութ միջուկային սմարթֆոնի պրոցեսորի միջև: Ոչ, իրականում դա շատ փոքր է, ասում է Ջոն Մանդին։

«Օկտամիջուկ» տերմինը որոշ չափով շփոթեցնող է, բայց իրականում նշանակում է քառամիջուկ պրոցեսորների կրկնօրինակում: Արդյունքն այն է, որ երկու անկախ գործող քառամիջուկ կոմպլեկտներ՝ միավորված մեկ չիպի հետ՝ բարելավելու էներգաարդյունավետությունը:

Արդյո՞ք յուրաքանչյուր ժամանակակից սմարթֆոնի համար անհրաժեշտ է ութ միջուկանի պրոցեսոր: Նման կարիք չկա, կարծում է Ջոն Մունդին և բերում Apple-ի օրինակը, որն ապահովում է իր iPhone-ների էներգաարդյունավետությունը միայն երկմիջուկ պրոցեսորով։

Այսպիսով, ութ միջուկային ARM big.LITTLE ճարտարապետությունը սմարթֆոնների հետ կապված ամենակարևոր խնդիրներից մեկի՝ մարտկոցի աշխատանքի հնարավոր լուծումներից մեկն է։ Ջոն Մունդիի խոսքով՝ հենց որ այս խնդրի այլ լուծում գտնվի, մեկ չիպի մեջ երկու քառամիջուկ կոմպլեկտներ և նմանատիպ լուծումներ տեղադրելու միտումը կդադարի։

Գիտե՞ք օկտամիջուկ սմարթֆոնների պրոցեսորների այլ առավելություններ:

• Ձեռնարկ

Այս հոդվածում ես կփորձեմ նկարագրել տերմինաբանությունը, որն օգտագործվում է նկարագրելու համակարգերը, որոնք ունակ են զուգահեռաբար մի քանի ծրագրեր իրականացնել, այսինքն՝ բազմամիջուկ, բազմամշակող, բազմաթելային: Զուգահեռության տարբեր տեսակներ ի հայտ են եկել IA-32 պրոցեսորում տարբեր ժամանակներում և որոշակի անհամապատասխան հերթականությամբ: Այս ամենում շատ հեշտ է շփոթվել, հատկապես հաշվի առնելով, որ օպերացիոն համակարգերը խնամքով թաքցնում են մանրամասները ոչ այնքան բարդ կիրառական ծրագրերից:

Հոդվածի նպատակն է ցույց տալ, որ բազմապրոցեսորային, բազմամիջուկ և բազմաշերտ համակարգերի հնարավոր կոնֆիգուրացիաների բոլոր բազմազանությամբ հնարավորություններ են ստեղծվում դրանց վրա աշխատող ծրագրերի համար և՛ աբստրակցիայի (տարբերությունները անտեսելու) և՛ առանձնահատկությունները հաշվի առնելու համար ( կոնֆիգուրացիան ծրագրային կերպով պարզելու ունակություն):

Հոդվածում նախազգուշացում ®, ™ նշանների մասին

Իմ մեկնաբանությունը բացատրում է, թե ինչու ընկերության աշխատակիցները պետք է օգտագործեն հեղինակային իրավունքի մասին ծանուցումներ հանրային հաղորդակցության մեջ: Այս հոդվածում ես ստիպված էի դրանք բավականին հաճախ օգտագործել:

CPU

IN ժամանակակից աշխարհպրոցեսորն այն է, ինչ մենք գնում ենք գեղեցիկ մանրածախ տուփով կամ ոչ այնքան գեղեցիկ OEM փաթեթով: Անբաժանելի էություն, որը տեղադրված է վարդակից մայր տախտակ. Նույնիսկ եթե միակցիչ չկա, և այն հնարավոր չէ հեռացնել, այսինքն, եթե այն սերտորեն զոդված է, դա մեկ չիպ է:

Բջջային համակարգերը (հեռախոսներ, պլանշետներ, նոութբուքեր) և աշխատասեղանների մեծ մասն ունեն մեկ պրոցեսոր: Աշխատանքային կայանները և սերվերները երբեմն պարծենում են երկու կամ ավելի պրոցեսորներով մեկ մայր տախտակի վրա:

Մեկ համակարգում մի քանի պրոցեսորների աջակցությունը պահանջում է դիզայնի բազմաթիվ փոփոխություններ: Առնվազն անհրաժեշտ է ապահովել նրանց ֆիզիկական կապը (տրամադրել մի քանի վարդակներ մայր տախտակի վրա), լուծել պրոցեսորի նույնականացման խնդիրները (տե՛ս այս հոդվածում ավելի ուշ, ինչպես նաև իմ նախորդ նշումը), հիշողության մուտքերի համակարգումը և մատակարարման ընդհատումը ( ընդհատումների կարգավորիչը պետք է կարողանա մի քանի պրոցեսորների համար ընդհատումներ ուղղել) և, իհարկե, օպերացիոն համակարգից աջակցություն: Ցավոք, ես չկարողացա գտնել փաստաթղթային հիշատակում Intel-ի պրոցեսորների վրա առաջին բազմապրոցեսորային համակարգի ստեղծման մասին, սակայն Wikipedia-ն պնդում է, որ Sequent Computer Systems-ը դրանք մատակարարել է արդեն 1987 թվականին՝ օգտագործելով Intel 80386 պրոցեսորների աջակցությունը մեկ համակարգում մի քանի չիպերի համար: սկսած Intel® Pentium-ից:

Եթե ​​կան մի քանի պրոցեսորներ, ապա նրանցից յուրաքանչյուրն ունի իր սեփական միակցիչը տախտակի վրա: Նրանցից յուրաքանչյուրն ունի բոլոր ռեսուրսների ամբողջական անկախ պատճենները, ինչպիսիք են ռեգիստրները, կատարողական սարքերը, քեշերը: Նրանք ընդհանուր հիշողություն ունեն՝ RAM: Հիշողությունը նրանց հետ կարելի է կապել զանազան և բավականին ոչ տրիվիալ ձևերով, բայց սա առանձին պատմություն է, որը դուրս է այս հոդվածի շրջանակներից։ Կարևորն այն է, որ ամեն դեպքում գործարկվող ծրագրերի համար պետք է ստեղծվի համակարգում ընդգրկված բոլոր պրոցեսորներից հասանելի միատարր ընդհանուր հիշողության պատրանքը։

Հիմնական

Թվում է, որ եթե համակարգն ունի ավելի շատ պրոցեսոր, ապա դրա կատարումը ավելի բարձր է (առաջադրանքների վրա, որոնք կարող են օգտագործել բոլոր ռեսուրսները): Այնուամենայնիվ, եթե նրանց միջև հաղորդակցության արժեքը չափազանց բարձր է, ապա զուգահեռությունից ստացված բոլոր օգուտները ոչնչացվում են ընդհանուր տվյալների փոխանցման երկար ուշացումներով: Սա հենց այն է, ինչ նկատվում է բազմապրոցեսորային համակարգերում՝ և՛ ֆիզիկապես, և՛ տրամաբանորեն դրանք շատ հեռու են միմյանցից: Նման պայմաններում արդյունավետ հաղորդակցության համար անհրաժեշտ է հանդես գալ մասնագիտացված ավտոբուսներով, ինչպիսին է Intel® QuickPath Interconnect-ը: Էներգիայի սպառումը, վերջնական լուծման չափն ու գինը, իհարկե, այս ամենով չեն նվազում։ Բաղադրիչների բարձր ինտեգրումը պետք է օգնության հասնի. զուգահեռ ծրագրի մասերը կատարող սխեմաները պետք է մտցվեն: ավելի մտերիմ ընկերընկերոջը, նախընտրելի է մեկ բյուրեղի համար: Այսինքն՝ մեկ պրոցեսորը պետք է կազմակերպի մի քանիսը միջուկներ, ամեն ինչով միանման, բայց անկախ աշխատող։

Intel-ի առաջին բազմամիջուկ IA-32 պրոցեսորները ներկայացվել են 2005 թվականին: Այդ ժամանակից ի վեր միջուկների միջին թիվը սերվերում, աշխատասեղանին և հիմա շարժական հարթակներանշեղորեն աճում է:

Ի տարբերություն նույն համակարգի երկու միամիջուկ պրոցեսորների, որոնք կիսում են միայն հիշողությունը, երկու միջուկները կարող են նաև կիսել քեշերը և հիշողության հետ կապված այլ ռեսուրսներ: Ամենից հաճախ առաջին մակարդակի քեշերը մնում են մասնավոր (յուրաքանչյուր միջուկն ունի իր սեփականը), մինչդեռ երկրորդ և երրորդ մակարդակները կարող են կամ համօգտագործվել կամ առանձին: Համակարգի այս կազմակերպումը թույլ է տալիս նվազեցնել տվյալների առաքման հետաձգումները հարևան միջուկների միջև, հատկապես, եթե նրանք աշխատում են ընդհանուր առաջադրանքի վրա:

Hyperthread

Արևի տակ նոր բան չկա. HT-ն հատուկ դեպք է այն բանի, ինչը գրականության մեջ նշվում է որպես միաժամանակյա բազմաշերտություն (SMT): Ի տարբերություն «իրական» միջուկների, որոնք ամբողջական և անկախ պատճեններ են, HT-ի դեպքում, ներքին հանգույցների միայն մի մասը, որոնք հիմնականում պատասխանատու են ճարտարապետական ​​վիճակի` ռեգիստրների պահպանման համար, կրկնօրինակվում են մեկ պրոցեսորում: Տվյալների կազմակերպման և մշակման համար պատասխանատու գործադիր հանգույցները մնում են եզակի, և ցանկացած պահի օգտագործվում են թելերից առավելագույնը մեկի կողմից: Ինչպես միջուկները, հիպերթելերը կիսում են քեշերը, բայց թե որ մակարդակից է կախված կոնկրետ համակարգից:

Ես չեմ փորձի բացատրել SMT դիզայնի բոլոր առավելություններն ու թերությունները ընդհանրապես, և HT-ի նախագծերը մասնավորապես: Հետաքրքրված ընթերցողը կարող է տեխնոլոգիայի բավականին մանրամասն քննարկում գտնել բազմաթիվ աղբյուրներում և, իհարկե, Վիքիպեդիայում։ Այնուամենայնիվ, նշեմ հետեւյալը կարևոր կետ, բացատրելով իրական աշխարհի արտադրության մեջ հիպերթելերի քանակի ներկայիս սահմանները:

Թեմաների սահմանափակումներ

Տիպիկ սցենարներ աշխատասեղանի և սերվերի հավելվածների համար, որոնք նախատեսված են մեքենաների ճարտարապետության համար ընդհանուր նշանակության,ունեն HT-ի կողմից թույլատրված զուգահեռության ներուժ: Այնուամենայնիվ, այս ներուժը արագորեն սպառվում է: Թերևս այդ պատճառով, գրեթե բոլոր IA-32 պրոցեսորների վրա ապարատային հիպերթելերի թիվը չի գերազանցում երկուսը: Տիպիկ սցենարներում երեք կամ ավելի հիպերթելեր օգտագործելուց շահույթը փոքր կլինի, բայց չափի, դրա էներգիայի սպառման և ծախսերի կորուստը զգալի է:

Այլ իրավիճակ է նկատվում տեսաարագացուցիչների վրա կատարվող տիպիկ առաջադրանքներում։ Հետևաբար, այս ճարտարապետությունները բնութագրվում են SMT տեխնոլոգիայի կիրառմամբ՝ ավելի մեծ թվով թելերով։ Քանի որ Intel® Xeon Phi համապրոցեսորները (ներդրվել են 2010 թվականին) գաղափարապես և ծագումնաբանորեն բավականին մոտ են վիդեո քարտերին, նրանք կարող են ունենալ. չորս Hyperthreading յուրաքանչյուր միջուկի վրա՝ IA-32-ի համար եզակի կոնֆիգուրացիա:

Տրամաբանական պրոցեսոր

Ավելին, հարմարության համար մենք որոշակի համակարգում նշում ենք պրոցեսորների, միջուկների և թելերի քանակը երեքով ( x, y, զ), որտեղ xպրոցեսորների քանակն է, y- յուրաքանչյուր պրոցեսորի միջուկների քանակը և զ- յուրաքանչյուր միջուկում հիպերթելերի քանակը: Այսուհետ այս երեքը կանվանեմ տոպոլոգիա- հաստատված տերմին, որը քիչ առնչություն ունի մաթեմատիկայի ճյուղի հետ: Աշխատանք էջ = xyzսահմանում է կանչված սուբյեկտների թիվը տրամաբանական պրոցեսորներհամակարգեր. Այն սահմանում է ընդհանուր հիշողության համակարգում կիրառական գործընթացների անկախ համատեքստերի ընդհանուր թիվը, որոնք կատարվում են զուգահեռաբար, որոնք օպերացիոն համակարգը ստիպված է հաշվի առնել: Ես ասում եմ «պարտադրված», քանի որ այն չի կարող վերահսկել երկու պրոցեսների կատարման կարգը տարբեր տրամաբանական պրոցեսորների վրա։ Սա վերաբերում է նաև հիպերթելերին. թեև դրանք «հաջորդաբար» աշխատում են միևնույն միջուկի վրա, կոնկրետ կարգը թելադրվում է սարքաշարի կողմից և չի կարող դիտարկվել կամ վերահսկվել ծրագրերի կողմից:

Ամենից հաճախ օպերացիոն համակարգը վերջնական հավելվածներից թաքցնում է այն համակարգի ֆիզիկական տոպոլոգիայի առանձնահատկությունները, որոնց վրա այն աշխատում է: Օրինակ՝ հետևյալ երեք տոպոլոգիաները՝ (2, 1, 1), (1, 2, 1) և (1, 1, 2) - ՕՀ-ն կներկայացնի երկու տրամաբանական պրոցեսոր, թեև դրանցից առաջինն ունի երկու պրոցեսոր՝ երկրորդը `երկու միջուկ, իսկ երրորդը` ընդամենը երկու թել:

Windows Task Manager-ը ցույց է տալիս 8 տրամաբանական պրոցեսոր; բայց որքա՞ն է այն պրոցեսորներում, միջուկներում և հիպերթրեդներում:

Linux top-ը ցույց է տալիս 4 տրամաբանական պրոցեսոր։

Սա բավականին հարմար է հավելվածներ ստեղծողների համար. նրանք ստիպված չեն գործ ունենալ ապարատային առանձնահատկությունների հետ, որոնք հաճախ իրենց համար կարևոր չեն:

Տոպոլոգիայի ծրագրային սահմանում

Համակարգի տոպոլոգիայի մասին տեղեկատվությունը որպես ամբողջություն, ինչպես նաև յուրաքանչյուր տրամաբանական պրոցեսորի դիրքը IA-32-ում հասանելի է CPUID հրահանգի միջոցով: Առաջին բազմապրոցեսորային համակարգերի հայտնվելուց հետո տրամաբանական պրոցեսորի նույնականացման սխեման մի քանի անգամ ընդլայնվել է: Մինչ օրս դրա մասերը պարունակվում են CPUID-ի 1-ին, 4-րդ և 11-րդ թերթերում: Որ թերթիկին նայել կարելի է որոշել հոդվածից վերցված հետևյալ սխեմայի հիման վրա.

Ես ձեզ այստեղ չեմ ձանձրացնի այս ալգորիթմի առանձին մասերի բոլոր մանրամասներով: Եթե ​​հետաքրքրություն կա, այս հոդվածի հաջորդ մասը կարելի է նվիրել սրան։ Ես կուղղորդեմ հետաքրքրված ընթերցողին, որը հնարավորինս մանրամասնորեն քննում է այս հարցը։ Այստեղ ես նախ հակիրճ նկարագրելու եմ, թե ինչ է APIC-ը և ինչպես է այն առնչվում տոպոլոգիայի հետ: Հաջորդիվ մենք կանդրադառնանք 0xB թերթիկի հետ աշխատելուն (տասնմեկ տասնորդականով), որը ներկայումս վերջին բառն է «apico-building»-ում:

APIC ID

Ներկայումս APIC ID-ում պահվող թվի լայնությունը հասել է լրիվ 32 բիթ-ի, չնայած նախկինում այն ​​սահմանափակվում էր 16-ով, իսկ ավելի վաղ՝ ընդամենը 8 բիթով: Այսօր հին օրերի մնացորդները ցրված են CPUID-ով մեկ, սակայն CPUID.0xB.EDX-ը վերադարձնում է APIC ID-ի բոլոր 32 բիթերը: Յուրաքանչյուր տրամաբանական պրոցեսորի վրա, որն ինքնուրույն կատարում է CPUID հրահանգը, կվերադարձվի այլ արժեք:

Ընտանեկան կապերի պարզաբանում

Նույն միջուկի ներսում տեղակայված տրամաբանական պրոցեսորների համար APIC ID-ի բոլոր բիթերը կհամընկնեն, բացառությամբ SMT դաշտին պատկանողներից: Նույն պրոցեսորում տեղակայված տրամաբանական պրոցեսորների համար բոլոր բիթերը, բացառությամբ Core և SMT դաշտերի: Քանի որ CPUID.0xB-ի ենթաթերթերի թիվը կարող է աճել, այս սխեմանթույլ կտա մեզ աջակցել ավելի մեծ թվով մակարդակներով տոպոլոգիաների նկարագրությանը, եթե հետագայում դրա կարիքը առաջանա։ Ավելին, հնարավոր կլինի միջանկյալ մակարդակներ մտցնել առկաների միջև։

Այս սխեմայի կազմակերպման կարևոր հետևանքն այն է, որ համակարգի բոլոր տրամաբանական պրոցեսորների բոլոր APIC ID-ների հավաքածուում կարող են լինել «անցքեր», այսինքն. դրանք հաջորդաբար չեն գնա: Օրինակ, բազմամիջուկ պրոցեսորում, որի HT-ն անջատված է, բոլոր APIC ID-ները կարող են զույգ լինել, քանի որ հիպերթելերի համարի կոդավորման համար պատասխանատու ամենաքիչ կարևոր բիթը միշտ կլինի զրո:

Ես նշում եմ, որ CPUID.0xB չէ մեկ աղբյուրտեղեկատվություն օպերացիոն համակարգի համար հասանելի տրամաբանական պրոցեսորների մասին: Նրան հասանելի բոլոր պրոցեսորների ցանկը՝ APIC ID արժեքների հետ միասին, կոդավորված է MADT ACPI աղյուսակում:

Օպերացիոն համակարգեր և տոպոլոգիա

Linux-ում տոպոլոգիայի տեղեկատվությունը պարունակվում է /proc/cpuinfo կեղծ ֆայլում, ինչպես նաև dmidecode հրամանի ելքում: Ստորև բերված օրինակում ես զտում եմ cpuinfo-ի բովանդակությունը որոշ քառամիջուկ համակարգի վրա՝ առանց HT-ի՝ թողնելով միայն տոպոլոգիայի հետ կապված գրառումները.

Թաքնված տեքստ

ggg@shadowbox:~$ cat /proc/cpuinfo |grep «պրոցեսոր\|ֆիզիկական\ id\|եղբայրներ\|միջուկ\|միջուկներ\|apicid» պրոցեսոր. 2 apicid: 0 նախնական apicid: 0 պրոցեսոր: 1 ֆիզիկական id: 0 եղբայրներ և եղբայրներ: 4 core id: 0 cpu միջուկներ: 2 apicid: 1 սկզբնական apicid: 1 պրոցեսոր: 2 ֆիզիկական id: 0 եղբայրներ: 2 apicid: 2 սկզբնական apicid: 2 պրոցեսոր: 3 ֆիզիկական id: 0 եղբայրներ և եղբայրներ: 4 միջուկի id: 1 cpu միջուկներ: 2 apicid: 3 նախնական apicid: 3

FreeBSD-ում տոպոլոգիան ներկայացվում է sysctl մեխանիզմի միջոցով kern.sched.topology_spec փոփոխականում՝ որպես XML:

Թաքնված տեքստ

user@host:~$ 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 THREAD խումբSMT խումբ 2, 3 THREAD խումբSMT խումբ 4, 5 THREAD խումբSMT խումբ 6, 7 THREAD խումբSMT խումբ

MS Windows 8-ում տոպոլոգիայի տեղեկատվությունը կարելի է տեսնել Task Manager-ում: