Vícejádrové procesory: principy fungování

Vícejádrové procesory: principy fungování


V moderních vícejádrových procesorech na jednomkřemíkový krystal obsahuje dvě nebo více výpočetních jader. V tomto případě je každé jádro schopné podporovat výpočet dvou nebo více vláken. Použití vícejádrových procesorů umožňuje zrychlit provoz operačních systémů a aplikací, které podporují multithreading.



Vícejádrové procesory: principy fungování


Vícejádrové procesory jsouCentrální procesory, které obsahují více než dvě jádra. Taková jádra mohou být umístěna v jednom pouzdře nebo na jediném čipu procesoru.

Co je vícejádrový procesor?

Nejčastěji v rámci vícejádrových procesorůkteré jsou integrovány do jednoho čipu (tj. jsou umístěny na stejném křemíkovém čipu). Obvykle je časová rychlost v multijádrových procesorech úmyslně podhodnocována. To se provádí za účelem snížení spotřeby energie při zachování požadovaného výkonu procesoru. Každé jádro je současně plnohodnotným mikroprocesorem, který je charakterizován vlastnostmi všech moderních procesorů - používá víceúrovňovou mezipaměť, podporuje extra kódování a vektorové příkazy.

Hypervízování

Jádra v vícejádrových procesorech mohouPodporujte technologii SMT, která umožňuje provádět vícečetné výpočty průtoku a vytvářet na základě každého jádra několik logických procesorů. Na procesorech, které Intel vyrábí, se tato technologie nazývá "Hyper-Threading". Díky tomu můžete zdvojnásobit počet logických procesorů ve srovnání s počtem fyzických čipů. V mikroprocesorů, které podporují tuto technologii, je každý fyzický procesor schopen současně udržovat stav dvou vláken. Pro operační systém to bude mít dva logické procesory. Pokud dojde k pauze v práci jedné z nich (například čeká na přijetí dat z paměti), jiný logický procesor spustí provádění vlastního toku.

Typy vícejádrových procesorů

Vícejádrové procesory jsou rozděleny naněkolik druhů. Mohou podporovat použití sdílené mezipaměti a nemusí podporovat. Spojení mezi jádry je realizováno na základě principů sdílené sběrnice, sítě na kanálech typu point-to-point, sítě s přepínačem nebo pomocí sdílené mezipaměti.

Princip činnosti

Většina moderních vícejádrových procesorůpracuje podle následujícího schématu. Pokud spuštěná aplikace podporuje víceúrovňovou správu, může způsobit, že procesor provede současně více úloh. Například pokud počítač používá 4-jádrový procesor s rychlostí 1,8 GHz, program může "načíst" všechna čtyři jádra najednou, přičemž celková frekvence procesoru bude 7,2 GHz. Pokud běží více programů najednou, každý z nich může používat část procesorových jader, což také vede ke zvýšení výkonu počítače. Mnoho operačních systémů podporuje vícenásobné závitování, takže použití vícejádrových procesorů umožňuje zrychlit počítač i v případě aplikací, které nepodporují vícenásobné zpracování. Pokud zvážíme pouze jednu aplikaci, použití vícejádrových procesorů bude odůvodněné pouze v případě, že je tato aplikace optimalizována pro multithreading. V opačném případě se rychlost vícejádrového procesoru nebude lišit od rychlosti běžného procesoru a někdy bude fungovat ještě pomaleji.