Multicore-processor: wat het is en waar het voor is

De algemene trend is om een multicore-processor in een pc te vinden, dus als je nog steeds niet weet waar we het over hebben, is het tijd om deze processors te ontmoeten. In feite zijn ze al bijna een decennium bij ons, waardoor we steeds meer kracht en een grotere capaciteit hebben om informatie te verwerken, waardoor onze machine in echte datacenters met desktops verandert.

Inhoudsindex

Multi-core processors zorgden voor een revolutie op de markt, eerst voor de consumptie van grote bedrijven en datacenters , en vervolgens voor normale gebruikers, en zo sprong een nieuw tijdperk van hoogwaardige apparatuur in. Zelfs onze smartphone heeft multicore-processors.

Wat is de functie van de processor in een computer

Maar voordat we beginnen te zien waar het allemaal om draait bij multi-core processors, is het de moeite waard om een ​​beetje geheugen op te frissen en te definiëren waarvoor een processor eigenlijk is. Misschien lijkt het op dit moment gek, maar niet iedereen kent dit essentiële onderdeel in het huidige tijdperk en het is tijd.

De processor, CPU of centrale verwerkingseenheid bestaat uit een elektronisch circuit dat is ontworpen uit transistors, logische poorten en lijnen met elektrische signalen die taken en instructies kunnen uitvoeren. Deze instructies worden gegenereerd door een computerprogramma en de interactie (of niet) van een mens of zelfs van andere programma's. Op deze manier kunnen we productieve taken uitvoeren op basis van gegevens via computers.

Een computer en elk ander elektronisch apparaat kunnen niet worden bedacht zonder de aanwezigheid van een processor. Het is misschien min of meer complex, maar elk apparaat dat een specifieke taak kan uitvoeren, heeft dit apparaat nodig om elektrische signalen om te zetten in gegevens en zelfs in fysieke taken, zoals assemblagelijnen die nuttig zijn voor mensen.

Wat is de kern van een processor

Net als elk ander onderdeel bestaat een processor uit verschillende elementen erin. We noemen deze combinatie van elementenarchitectuur en degene die we momenteel in de processor van onze computer hebben, is x86, een set codes, parameters en elektronische componenten die, gecombineerd, deze instructies eenvoudig kunnen berekenen door logische en rekenkundige bewerkingen.

CPU interne structuur

De kern of kern van een processor is de eenheid of het geïntegreerde circuit dat verantwoordelijk is voor het verwerken van al deze informatie. Samengesteld uit miljoenen transistors uitgerust met een functionele logische structuur, is het in staat om de informatie die binnenkomt te verwerken in de vorm van operanden en operatoren om de resultaten te genereren waarmee programma's kunnen werken. Het is dan de basisentiteit van een processor.

Om je goed te laten klinken, bestaat de kern van een processor uit deze hoofdelementen:

• Besturingseenheid (UC): het is verantwoordelijk voor het synchroon sturen van de werking van de processor, in dit geval de kern. Het geeft opdrachten in de vorm van elektrische signalen aan de verschillende componenten (CPU, RAM, randapparatuur) zodat ze synchroon werken. Rekenkundige logische eenheid (ALU): het is verantwoordelijk voor het uitvoeren van alle logische en rekenkundige bewerkingen met gehele getallen met de gegevens die het ontvangt. Registers: de registers zijn de cellen die het mogelijk maken de instructies die worden uitgevoerd op te slaan en de resultaten van de uitgevoerde bewerking..

Waar zijn meer kernen voor?

De race van fabrikanten om het krachtigste en snelste product te hebben heeft ooit bestaan, en in elektronica is dat niet anders. In die tijd was het een mijlpaal om een ​​processor te maken met een frequentie van meer dan 1 GHz. Voor het geval je het niet weet, meet GHz het aantal bewerkingen dat een processor kan uitvoeren

GHz: wat is en wat is een gigahertz in computers

De race om meer GHz te hebben

De eerste processor die 1 GHz bereikte, was de DEC Alpha in 1992, maar als het gaat om de CPU voor personal computers, duurde het tot 1999 voordat Intel, met zijn Pentium III en AMD, met zijn door Athlon gebouwde processors deze cijfers bereikte.. Op dit moment hadden fabrikanten maar één ding in gedachten: "hoe meer GHz, hoe beter ", aangezien er meer bewerkingen per tijdseenheid konden worden uitgevoerd.

Na een paar jaar vonden fabrikanten een limiet op het aantal GHz van hun processors, waarom? omdat door de enorme hoeveelheid warmte die in de kern werd opgewekt, de integriteit van de materialen en de gebruikte heatsinks tot het uiterste werden beperkt. Evenzo werd het verbruik getriggerd voor elke Hz dat de frequentie werd verhoogd.

De race om meer kernen te hebben

Bij deze limiet moesten fabrikanten een paradigmaverschuiving maken, en zo ontstond het nieuwe doel: 'hoe meer kernen, hoe beter'. Laten we denken, als de kern de leiding heeft over de operaties, dan kunnen we het aantal kernen vergroten, verdubbelen, verdrievoudigen,… het aantal operaties dat gedaan kan worden. Het is duidelijk dat het zo is, met twee kernen kunnen we twee bewerkingen tegelijkertijd uitvoeren en met vier kunnen we vier van deze bewerkingen uitvoeren.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Het doel van Intel om 10 GHz te bereiken met zijn NetBurst-architectuur bleef achter, iets dat tot nu toe niet is bereikt, althans niet met de koelsystemen die beschikbaar zijn voor normale gebruikers. Dus de beste manier om een ​​goede schaalbaarheid in vermogen en verwerkingscapaciteit te bereiken, was deze, met processors met een bepaald aantal kernen en ook met een bepaalde frequentie.

Dual-core processors werden geïmplementeerd, ofwel door twee individuele processors te vervaardigen, of veel beter, door twee DIE (circuits) op een enkele chip te integreren. Dit bespaart veel ruimte op de moederborden, hoewel het een grotere complexiteit vereist voor de implementatie van de communicatiestructuur met de andere componenten, zoals cachegeheugen, bussen, enz.

De eerste processors met meer dan één kern

Op dit punt is het best interessant om te weten welke de eerste multicore-processors op de markt waren. En zoals je je kunt voorstellen, was het begin zoals altijd, voor zakelijk gebruik op servers, en ook zoals altijd IBM. De eerste multicore-processor was de IBM POWER4 met twee cores op een enkele DIE en een basisfrequentie van 1, 1 GHz, vervaardigd in 2001.

Maar het duurde tot 2005 voordat de eerste dual-core processors voor massaconsumptie door gebruikers op hun desktopcomputers verschenen. Intel stal een paar weken van tevoren de portemonnee van AMD met zijn Intel Pentium Extreme Edition 840 met HiperThreading, en publiceerde later de AMD Athlon X2.

Hierna namen de fabrikanten een vlucht en begonnen ze zonder onderscheid kernen te introduceren, met als gevolg een miniaturisatie van de transistors. Momenteel is het fabricageproces gebaseerd op transistors van slechts 7 nm geïmplementeerd door AMD in zijn 3e generatie Ryzen en 12 nm geïmplementeerd door Intel. Hiermee zijn we erin geslaagd om een ​​groter aantal kernen en circuits in dezelfde chip te introduceren, waardoor de verwerkingskracht werd vergroot en het verbruik werd verminderd. We hebben zelfs tot 32 coreprocessors op de markt, die AMD's Threadrippers zijn.

Wat hebben we nodig om te profiteren van de kernen van een processor

De logica lijkt heel eenvoudig, voeg kernen in en verhoog het aantal gelijktijdige processen. Maar in het begin was dit een echte hoofdpijn voor hardwarefabrikanten en vooral voor softwaremakers.

En is dat de programma's alleen zijn ontworpen (gecompileerd) om met een kernel te werken. We hebben niet alleen een processor nodig die fysiek in staat is om meerdere gelijktijdige bewerkingen uit te voeren, we hebben ook nodig dat het programma dat deze instructies genereert, dit kan doen door te communiceren met elk van de beschikbare kernen. Zelfs besturingssystemen moesten hun architectuur wijzigen om efficiënt meerdere kernen tegelijk te kunnen gebruiken.

Op deze manier gingen de programmeurs aan de slag en begonnen de nieuwe programma's met multicore-ondersteuning te compileren, zodat een programma momenteel in staat is om efficiënt alle cores te gebruiken die op de computer beschikbaar zijn. Dus de uitvoeringsdraden vermenigvuldigen tot het benodigde bedrag. Want als naast kernen ook het concept van uitvoeringsdraad verscheen.

In een multicore-processor is het essentieel om de processen die een programma uitvoert te parallelliseren, dit houdt in dat elke kern erin slaagt een taak parallel aan de andere uit te voeren, en opeenvolgend, de een na de ander. Deze methode om tegelijkertijd verschillende taken vanuit een programma te maken, wordt procesthreads, werkthreads, threads of gewoon threads in het Engels genoemd. Zowel het besturingssysteem als de programma's moeten parallelle procesthreads kunnen maken om te profiteren van de volledige kracht van de processor. Het is hoog dat CAD-ontwerp, videobewerking of programma's het heel goed doen, terwijl games nog een weg te gaan hebben.

Wat zijn de threads van een processor? Verschillen met kernen

HyperThreading en SMT

Als resultaat van het bovenstaande verschijnen de technologieën van de processorfabrikanten. De bekendste onder hen is de HyperThreading die Intel in zijn processors begon te gebruiken, en later zou AMD het eerst in hunne doen met CMT-technologie, en vervolgens met een evolutie naar SMT (Simultaneous Multi-Threading).

Deze technologie bestaat uit het bestaan ​​van twee kernen in één, maar het zullen geen echte kernen zijn, maar logisch, iets dat in het programmeren verwerkingsthreads of threads wordt genoemd. We hebben er al eerder over gesproken. Het idee is om de werkbelasting opnieuw over de kernen te verdelen, waarbij elk van de taken die moeten worden uitgevoerd in threads wordt gesegmenteerd, zodat ze worden uitgevoerd wanneer een kern vrij is.

Er zijn processors die bijvoorbeeld maar twee cores hebben, maar dankzij deze technologieën 4 threads hebben. Intel gebruikt het voornamelijk in zijn krachtige Intel Core-processors en laptop-CPU's, terwijl AMD het heeft geïmplementeerd in zijn volledige reeks Ryzen-processors.

Wat is HyperThreading?

Hoe weet ik hoeveel cores mijn processor heeft

We weten al wat cores zijn en wat threads zijn en hun belang voor een multicore-processor. Dus het laatste dat we nog hebben, is weten hoe te weten hoeveel cores onze processor heeft.

U moet weten dat Windows soms geen onderscheid maakt tussen kernen en threads, omdat ze worden weergegeven met de naam van kernen of processors, bijvoorbeeld in de "msiconfig" -tool. Als we Taakbeheer openen en naar het prestatiegedeelte gaan, kunnen we een lijst zien met het aantal cores en logische processors van de CPU. Maar de afbeeldingen die aan ons worden getoond, zijn direct die van de logische kernen, net zoals die in de Prestatiemeter verschijnen als we deze openen.

Hoe weet ik hoeveel cores mijn processor heeft

Conclusie en interessante links

We komen aan het einde en we hopen dat we waardig hebben uitgelegd wat een multicore-processor is en wat de belangrijkste concepten met betrekking tot het onderwerp zijn. Momenteel zijn er echte monsters met maximaal 32 kernen en 64 threads. Maar om een ​​processor effectief te laten zijn, is niet alleen het aantal cores en hun frequentie belangrijk, maar ook hoe het is gebouwd, de efficiëntie van zijn databussen en de communicatie en de manier van werken van zijn cores, en hier volgt Intel een stap voor op AMD. We zullen binnenkort de nieuwe Ryzen 3000's zien die beloven beter te presteren dan Intel's krachtigste desktopprocessors, dus houd ons in de gaten voor onze beoordelingen.

Als u vragen of opmerkingen heeft over het onderwerp, of iets wilt verduidelijken, nodigen wij u uit om dit te doen via het opmerkingenveld hieronder.