Στους σύγχρονους επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων, δύο ή περισσότεροι πυρήνες υπολογιστών βρίσκονται σε έναν μόνο κρύσταλλο πυριτίου. Επιπλέον, κάθε πυρήνας είναι ικανός να υποστηρίζει τον υπολογισμό δύο ή περισσότερων νημάτων. Η χρήση πολυπύρηνων επεξεργαστών μπορεί να επιταχύνει τη λειτουργία των λειτουργικών συστημάτων και εφαρμογών που υποστηρίζουν το multithreading.
Οι πολυπύρηνοι επεξεργαστές είναι κεντρικές μονάδες επεξεργασίας που περιέχουν περισσότερους από δύο πυρήνες επεξεργασίας. Τέτοιοι πυρήνες μπορούν να τοποθετηθούν τόσο σε ένα πακέτο όσο και σε έναν επεξεργαστή.
Τι είναι ένας πολυπύρηνος επεξεργαστής
Τις περισσότερες φορές, οι επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων νοούνται ως κεντρικοί επεξεργαστές στους οποίους διάφοροι πυρήνες υπολογιστών είναι ενσωματωμένοι σε ένα μικροκύκλωμα (δηλαδή, βρίσκονται σε έναν μόνο κρύσταλλο πυριτίου).
Συνήθως, η ταχύτητα του ρολογιού σε πολυπύρηνους επεξεργαστές υποτιμάται σκόπιμα. Αυτό γίνεται για να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας διατηρώντας παράλληλα την απαιτούμενη απόδοση του επεξεργαστή. Ταυτόχρονα, κάθε πυρήνας είναι ένας πλήρης μικροεπεξεργαστής, ο οποίος είναι χαρακτηριστικός όλων των σύγχρονων επεξεργαστών - χρησιμοποιεί μια πολυεπίπεδη κρυφή μνήμη, υποστηρίζει εκτέλεση κώδικα εκτός εντολής και οδηγίες φορέα.
Υπερ-σπειρώματα
Οι πυρήνες σε επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων μπορούν να υποστηρίξουν το SMT, το οποίο επιτρέπει την εκτέλεση πολλαπλών νημάτων υπολογισμού και πολλούς λογικούς επεξεργαστές με βάση κάθε πυρήνα. Σε επεξεργαστές που κατασκευάζονται από την Intel, αυτή η τεχνολογία ονομάζεται "Hyper-threading". Σας επιτρέπει να διπλασιάσετε τον αριθμό των λογικών επεξεργαστών σε σύγκριση με τον αριθμό των φυσικών μαρκών. Σε μικροεπεξεργαστές που υποστηρίζουν αυτήν την τεχνολογία, κάθε φυσικός επεξεργαστής είναι σε θέση να διατηρεί την κατάσταση δύο σπειρωμάτων ταυτόχρονα. Στο λειτουργικό σύστημα, φαίνεται ότι υπάρχουν δύο λογικοί επεξεργαστές. Εάν υπάρχει μια παύση στο έργο ενός από αυτά (για παράδειγμα, περιμένει τη λήψη δεδομένων από τη μνήμη), ο άλλος λογικός επεξεργαστής αρχίζει να εκτελεί το δικό του νήμα.
Τύποι επεξεργαστών πολλαπλών πυρήνων
Οι πολυπύρηνοι επεξεργαστές ταξινομούνται σε διάφορους τύπους. Μπορεί ή όχι να υποστηρίζουν τη χρήση κοινόχρηστης προσωρινής μνήμης. Η επικοινωνία μεταξύ των πυρήνων πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα κοινό λεωφορείο, ένα δίκτυο από σημείο σε σημείο, ένα δίκτυο με διακόπτη ή μια κοινόχρηστη κρυφή μνήμη.
Αρχή λειτουργίας
Οι περισσότεροι σύγχρονοι επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων λειτουργούν σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα. Εάν η εφαρμογή που εκτελείται υποστηρίζει multithreading, μπορεί να αναγκάσει τον επεξεργαστή να εκτελέσει πολλές εργασίες ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, εάν ο υπολογιστής χρησιμοποιεί επεξεργαστή 4 πυρήνων με ταχύτητα ρολογιού 1,8 GHz, το πρόγραμμα μπορεί να "φορτώσει" και τους τέσσερις πυρήνες με την εργασία ταυτόχρονα, ενώ η συνολική συχνότητα του επεξεργαστή θα είναι 7,2 GHz. Εάν εκτελούνται πολλά προγράμματα ταυτόχρονα, καθένα από αυτά μπορεί να χρησιμοποιήσει μέρος των πυρήνων του επεξεργαστή, γεγονός που οδηγεί επίσης σε αύξηση της απόδοσης του υπολογιστή.
Πολλά λειτουργικά συστήματα υποστηρίζουν multithreading, οπότε η χρήση επεξεργαστών multicore μπορεί να επιταχύνει τον υπολογιστή ακόμη και στην περίπτωση εφαρμογών που δεν υποστηρίζουν multithreading. Εάν εξετάσουμε τη λειτουργία μίας μόνο εφαρμογής, τότε η χρήση πολυπύρηνων επεξεργαστών θα δικαιολογείται μόνο εάν αυτή η εφαρμογή είναι βελτιστοποιημένη για πολλαπλές κλωστές. Διαφορετικά, η ταχύτητα ενός πολυπύρηνου επεξεργαστή δεν θα διαφέρει από εκείνη ενός συμβατικού επεξεργαστή και μερικές φορές θα λειτουργεί ακόμη πιο αργά.
