CPU Základy Více procesorů, jádra a Hyper-Threading vysvětleno

Centrální procesorová jednotka (CPU) ve vašem počítači provádí v podstatě výpočetní pracovní programy. Moderní CPU však nabízejí funkce, jako jsou vícenásobná jádra a hypertextové závitování. Některé počítače dokonce používají více CPU. Jsme tady, abychom pomohli vyřešit vše.

Rychlost hodin pro CPU byla při porovnávání výkonu dostatečná. Věci už nejsou tak jednoduché. CPU, který nabízí vícenásobná jádra nebo vícevrstvé závitování, může výrazně lépe než jednojadrový procesor stejné rychlosti, který nepodporuje hypervízové ​​závitování. A počítače s více CPU mohou mít ještě větší výhodu. Všechny tyto funkce jsou navrženy tak, aby umožnily počítačům snadněji spouštět více procesů ve stejnou dobu - zvýšení výkonu při multitaskingu nebo pod nároky výkonných aplikací, jako jsou video kodéry a moderní hry. Podívejme se tedy na každou z těchto funkcí a na to, co pro vás znamenají.

Hyper-Threading

Hyper-threading byl první pokus společnosti Intel o paralelní výpočet pro spotřební počítače. To debutovalo na stolních procesorech s Pentium 4 HT v roce 2002. Pentium 4 v den představoval jen jedno jádro procesoru, takže mohl skutečně provádět jen jeden úkol najednou - i když byl schopen přepínat mezi úkoly dostatečně rychle že to vypadalo jako multitasking. Hyper-threading se pokoušel vyřešit to.

Jedno fyzické jádro procesoru s hyper-threading se objeví jako dva logické procesory k operačnímu systému. CPU je stále jediný procesor, takže je to trochu cheat. Zatímco operační systém vidí dva procesory pro každé jádro, vlastní hardware CPU má pro každou jádro pouze jednu sadu výkonných prostředků. CPU předstírá, že má více jader, než to dělá, a používá vlastní logiku k urychlení provádění programu. Jinými slovy, operační systém je podveden do vidění dvou procesorů pro každé skutečné jádro CPU.

Hyper-threading umožňuje dvěma logickým procesorovým jádrům sdílet prostředky fyzické exekuce. To může něco poněkud urychlit - pokud je jeden virtuální CPU zastaven a čeká, druhý virtuální CPU si může vypůjčit své výkonové prostředky. Hyper-threading může pomoci urychlit váš systém nahoru, ale není to tak blízko jako skutečné přídavné jádro.

Naštěstí, hyper-threading je nyní "bonus". Zatímco původní spotřební procesory s hyper-threadingem měly pouze jediné jádro, které se maskovalo jako vícenásobná jádra, moderní procesory Intel nyní mají jak vícenásobné jádro, tak technologii hyper-threading. Dvojjádrový procesor s hyper-závitováním se objeví jako čtyři jádra operačního systému, zatímco čtyřjádrový procesor s hyper-závitováním se objeví jako osm jader. Hyper-threading není náhradou za další jádra, ale dvoujádrový procesor s hyper-threadingem by měl fungovat lépe než procesor s dvojitým jádrem bez hyper-závitování.

Vícenásobná jádra

Původně procesory měly jediné jádro. To znamená, že fyzický procesor měl na sobě jednu centrální procesorovou jednotku. Pro zvýšení výkonu dodávají výrobci další "jádra" nebo centrální procesní jednotky. Dvojjádrový procesor má dvě centrální procesní jednotky, takže se zdá, že operační systém je dva procesory. Například CPU se dvěma jádry může spustit dva různé procesy současně. To urychluje váš systém, protože počítač může dělat více věcí najednou.

Na rozdíl od hyper-threadingu zde neexistují žádné triky - dvoujádrový CPU má doslova dvě centrální procesní jednotky na CPU čipu. Čtyřjádrový procesor má čtyři centrální procesorové jednotky, okta-jádrový procesor má osm centrálních procesorů a tak dále.

To pomáhá dramaticky zlepšit výkon při zachování malé fyzické jednotky CPU tak, aby zapadl do jediného soketu. Musí tam být pouze jedna zásuvka CPU s jednotkou CPU, která je do ní vložena - ne čtyři různé zásuvky CPU se čtyřmi různými CPU, z nichž každý potřebuje vlastní napájení, chlazení a další hardware. Je méně latence, protože jádra mohou komunikovat rychleji, protože jsou na stejném čipu.

Správce úloh systému Windows zobrazuje toto poměrně dobře. Zde například uvidíte, že tento systém má jeden skutečný CPU (socket) a čtyři jádra. Hyperthreading přináší každému jádru do operačního systému dva procesory, takže zobrazuje 8 logických procesorů.

Více procesorů

Většina počítačů má pouze jeden procesor. Ten jediný procesor může mít více jader nebo technologii hyper-závitů - ale stále je pouze jedna fyzická jednotka CPU vložená do jedné zásuvky CPU na základní desce.

Předtím, než se objevily procesory s více závitovými a vícejádrovými procesory, se lidé pokoušeli přidat další výpočetní výkon do počítačů přidáním dalších procesorů. To vyžaduje základní desku s více zásuvkami CPU. Základní deska také potřebuje další hardware k připojení těchto zásuvek CPU do paměti RAM a dalších zdrojů. V tomto typu nastavení je spousta režie. Existuje další latence, pokud procesory potřebují vzájemně komunikovat, systémy s více procesory spotřebovávají více energie a základní deska potřebuje více zásuvek a hardware.

Systémy s více CPU nejsou dnes mezi domácími počítači běžnými. Dokonce i vysoce výkonná herní plocha s více grafickými kartami bude mít obecně pouze jediný CPU. Najdete několik systémů CPU mezi superpočítači, servery a podobnými high-end systémy, které potřebují co nejvíce křupavé síly, jakou mohou získat.

Čím více procesorů nebo jader má počítač, tím víc věcí, které může udělat najednou, pomáhá zlepšit výkonnost většiny úkolů. Většina počítačů má nyní procesory s více jádry - nejúčinnější možností, o které jsme se zabývali. Dokonce najdete procesory s více jádry na moderních smartphonech a tabletách. CPU Intel také obsahují hyper-threading, což je druh bonusu. Některé počítače, které potřebují velké množství výkonu procesoru, mohou mít více procesorů, ale je mnohem méně efektivní, než znělo.

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