Kakšna razlika je v procesorskih jedrih. V čem je osem procesorskih jeder pametnega telefona boljših od štirih?

...v procesu razvoja bo število jeder vedno večje.

(Intelovi razvijalci)

Kratka kronika "jedrske" dirke izdelovalcev čipov ali Kako je postal procesor

1999 – prvi 2-jedrni na svetu procesor– strežnik RISC-CPU IBM Power 4.

Začelo se je obdobje večjedrnih procesorjev!

2001– začela se je prodaja 2-jedrnih procesorjev IBM Power 4.

2002– podjetje je napovedalo možnost uporabe dveh jeder v svojih procesorjih arhitekture K8 AMD. Skoraj sočasno je podobno izjavo podal tudi Intel.

december 2002– pojavila so se prva namizja Intel Pentium 4, ki podpira "virtualno" 2-jedrno tehnologijo Hyper-Threading.

2004 – IBM izdal drugo generacijo svojih 2-jedrnih procesorjev - IBM Power 5. Vsako od jeder Moč 5 podpira hkratno izvajanje dveh programskih niti (to pomeni, da je opremljen z analognim Hyper-Threading).

18. april 2005 – Intel izdal prvi namizni dvojedrni procesor na svetu Pentium Extreme Edition 840(kodno ime - Smithfield). Izdelano po 90nm tehnologiji.

21. april 2005 – AMD Athlon 64 X2(kodno ime - Toledo) s taktom od 2,0 do 2,4 GHz. Izdelano po 90nm tehnologiji.

1. avgust 2005 – AMD predstavil linijo 2-jedrnih procesorjev Athlon 64 X2(kodno ime - Manchester) s taktom od 2,0 do 2,4 GHz. Izdelano po 90nm tehnologiji.

V drugi polovici leta 2005 Intel vprašanja:

Pentium D 8**(kodno ime - Smithfield) s taktom od 2,8 do 3,2 GHz. Izdelano po 90nm tehnologiji. 2-jedrni procesorji Pentium D– to sta dve neodvisni jedri, združeni na eni silicijevi rezini. Procesorska jedra temeljijo na arhitekturi NetBurst procesorji Pentium 4;

– linija 2-jedrnih procesorjev Pentium D 9**(kodno ime - Presler) s taktom od 2,8 do 3,4 GHz. Izdelano s 65nm tehnologijo (opozoriti je treba, da so inženirji Intel izkoristil 65nm procesno tehnologijo, ki omogoča bodisi manjšo površino matrice ali večje število tranzistorjev).

23. maj 2006 – AMD predstavil linijo 2-jedrnih procesorjev Athlon 64 X2(kodno ime - Windsor) s taktom od 2,0 do 3,2 GHz. Izdelano po 90nm tehnologiji.

27. julij 2006- podjetje Intel Intel Core 2 Duo(kodno ime - Conroe) z urno frekvenco 1,8 – 3,0 GHz. Izdelano po 65nm procesni tehnologiji.

27. september 2006 – Intel predstavil prototip 80-jedrnega procesorja. Predvideva se, da bo množična proizvodnja takšnih procesorjev možna ne prej kot prehod na 32-nanometrsko procesno tehnologijo (predvidoma leta 2010).

november 2006 – Intel izdal linijo 4-jedrnih procesorjev Intel Core 2 Quad Q6***(kodno ime - Kentsfield) z urno frekvenco 2,4 – 2,6 GHz. Izdelano po 65nm tehnologiji. Pravzaprav so sklop dveh kristalov Conroe v eni stavbi.

5. december 2006 – AMD predstavil linijo 2-jedrnih procesorjev Athlon 64 X2(kodno ime - Brisbane) s taktom od 1,9 do 2,8 GHz. Izdelano po 65nm tehnologiji.

10. september 2007 – AMD izdal domače (v obliki enega samega čipa) 4-jedrne procesorje za strežnike Štirijedrni procesor AMD Opteron(kodno ime - Barcelona). Izdelano po 65nm tehnologiji.

19. november 2007 – AMD izdal 4-jedrni procesor za domače računalnike Štirijedrni procesor AMD Phenom. Izdelano po 65nm tehnologiji.

november 2007- podjetje Intel predstavil linijo 2-jedrnih procesorjev Penryn s taktom od 2,1 do 3,3 GHz. Izdelano po 45nm tehnologiji.

6. januar 2008- podjetje Intel izdano (pod blagovnimi znamkami Core 2 Duo in Core 2 Extreme) prve serije 2-jedrnih procesorjev Penryn, narejen po 45nm tehnologiji.

februar 2008 je svetovno znani proizvajalec komunikacijske opreme, podjetje Cisco Systems, razvita QuantumFlow– 40-jedrni procesor namenjen vgradnji v omrežno opremo. Procesor, katerega razvoj je trajal več kot 5 let, je sposoben izvesti do 160 vzporednih izračunov. Čip bo uporabljen v novih omrežnih napravah.

marec 2008– enojedrni procesorji družine Pentium 4(661, 641 in 631) in 2-jedrne družine Pentium D(945, 935, 925 in 915) ukinjena.

marec 2008- podjetje AMD izdal 3-jedrne procesorje Phenom X3 8400, 8600, 8450, 8650 in 8750 s taktom od 2,1 do 2,4 GHz. Izdelano po 65nm tehnologiji. Pravzaprav so ti procesorji 4-jedrni Phenom z onemogočenim enim jedrom. Ti procesorji so bili objavljeni septembra 2007. Po mnenju razvijalca so takšni čipi namenjeni tistim, "za katere dve jedri nista dovolj, vendar niso pripravljeni plačati za štiri."

Glavna prednost 3-jedrnih procesorjev je, da imajo nižjo ceno v primerjavi s 4-jedrnimi čipi, vendar delujejo hitreje od 2-jedrnih in tako zapolnijo asortimanski prostor med obema. Glavni konkurent AMD– korporacija Intel– ne proizvaja takih procesorjev. Prvič o nameri za začetek proizvodnje tovrstnih čipov AMD objavljen leta 2007

marec 2008- podjetje AMD na razstavi 2008 v Hannovru predstavil svoje prve procesorje, izdelane na osnovi 45-nm procesne tehnologije. Štirijedrni čipi s kodnim imenom Šanghaj za strežnike in Deneb za namizne sisteme so bili izdelani v tovarni čudovito 36 v Dresdnu, Nemčija. Za njihovo izdelavo so bili uporabljeni 300 mm substrati. Podjetje je razvilo tehnološki proces s topološko stopnjo 45 nm AMD skupaj s svojim partnerjem korporacijo IBM. Novi procesorji Šanghaj in Deneb, tako dobro, kot Phenom X4, so »resnično« 4-jedrni, saj so vsa štiri jedra nameščena na istem silikonskem substratu.

april 2008- podjetje AMD izdal 4-jedrne procesorje Phenom X4– 9550, 9650, 9750 in 9850 – s taktno frekvenco 2,2–2,5 GHz. Izdelano po 65nm tehnologiji.

maj 2008– Izdan 8-jedrni procesor Celica od IBM. Uporablja se v Igralna postaja.

september 2008- podjetje Intel Intel Core 2 Quad Q8***(kodno ime - Yorkfield) s taktno frekvenco 2,3 – 2,5 GHz. Izdelano po 45nm tehnologiji.

september 2008- podjetje Intel izdal linijo 4-jedrnih procesorjev Intel Core 2 Quad Q9***(kodno ime - Yorkfield) s taktno frekvenco 2,5 – 3,0 GHz. Izdelano po 45nm tehnologiji.

15. september 2008- na konferenci VMworld, ki ga organizira družba VMware, korporacija Intel uradno naznanil izdajo prvega masovno proizvedenega 6-jedrnega strežniškega procesorja v industriji Xeon 7400(kodno ime čipov je Dunnington). Pravzaprav je sestavljen iz treh 2-jedrnih kristalov, združenih v enem paketu. Ustvarjen s 45 nm tehnologijo, ki deluje pri frekvenci 2,66 GHz. Lahko deluje z več operacijskimi sistemi hkrati. Ima strojno podporo za tehnologijo virtualizacije ( Tehnologija virtualizacije Intel).

oktober 2008- podjetje Intel razvil 80-jedrni procesor. Izdelan je bil po 65nm tehnologiji, kar je omogočilo zmanjšanje njegove velikosti, a kljub temu ostaja prevelik za komercialno uporabo. Najverjetneje bo v naslednjih 7 letih procesor v razvoju. Trenutno obstoječe tehnologije ne omogočajo zmanjšanja njegove porabe energije in velikosti. Po mnenju strokovnjakov bo množična proizvodnja možna šele po letu 2012, ko Intel bo obvladal 10n procesno tehnologijo. Trenutno je znano, da podjetje načrtuje uvedbo 32 nm procesorske tehnologije konec leta 2009 in 22 nm v letu 2011.

Zdaj procesor sploh ne more poganjati operacijskega sistema, vendar to razvijalcev ne moti. Poteka obsežno »utekanje« novih funkcij, ki se bodo v prihodnosti uporabljale v procesorjih, ena izmed njih bo pameten-funkcija za izklop neuporabljenih jeder, kar bo pozitivno vplivalo na porabo energije in odvajanje toplote.

17. november 2008 – Intel predstavil linijo 4-jedrnih procesorjev Intel Core i7, ki temeljijo na mikroarhitekturi nove generacije Nehalem. Procesorji delujejo pri taktu 2,6 – 3,2 GHz. Izdelano po 45nm procesni tehnologiji. Njihova glavna značilnost je, da je pomnilniški krmilnik postal sestavni del procesorja. To je omogočilo povečanje hitrosti delovanja čipa z moduli RAM in naredilo sprednje sistemsko vodilo nepotrebno FSB.

december 2008– začele so se dobave 4-jedrnega procesorja AMD Phenom II 940(kodno ime - Deneb). Deluje pri frekvenci 3 GHz, proizvedeno s 45-nm procesno tehnologijo.

februar 2009- podjetje AMD predstavil prvi 6-jedrni strežniški procesor. Izdelano po 45nm tehnologiji. Kodno ime procesorja – Istanbul, bo nadomestil strežniške procesorje Opteron s kodnim imenom Šanghaj, ki ima samo 4 jedra.

februar 2009- podjetje AMD napovedal začetek dobav novih modelov:

– 3-jedrni Phenom II X3(kodno ime čipa - Toliman) s taktno frekvenco 2,8 GHz. Izdelano po 45nm tehnologiji;

– 4-jedrni Phenom II X4 810(kodno ime čipa - Zmaj) s taktno frekvenco 2,6 GHz. Izdelano po 45nm tehnologiji.

april 2009- podjetje Intel Začetek dobave 32n centralnih procesorjev Westmere proizvajalci , tako mobilnih sistemov kot namiznih računalnikov. Čeprav ne govorimo o že pripravljenih komercialnih rešitvah, ampak le o prvih testnih izvodih, je glavni namen naprav njihovo testiranje za prepoznavanje nekaterih funkcij delovanja, tako da lahko proizvajalci odpravijo napake v zasnovi svojih sistemov in izdajo računalnike, ki so popolnoma združljiv z novo generacijo procesorjev.

V svojem bistvu so procesorji Westmere so 32nm arhitektura Nehalem. Družina vključuje dve kategoriji mikročipov: rešitve za namizne računalnike (kodna oznaka - Clarkdale) in naprave za mobilne sisteme (kodna oznaka - Arrandale).

"Mobilni" procesorji Arrandale vključujejo ne samo jedro procesorja, ampak tudi integrirano grafiko. Po mnenju razvijalcev lahko ta arhitektura znatno zmanjša porabo energije kombinacije procesor-sistem z integrirano grafiko. Poleg tega se bodo zaradi prehoda na natančnejši tehnološki proces znižali stroški izdelave samih mikročipov, zaradi integracije večjega števila elementov na enem “čipu” pa tudi stroški končnih mobilnih računalnikov. .

Dobava serijskih procesorjev Westmere naj bi se začela do konca leta 2009.

april 2009- podjetje AMD izdal dva nova modela 4-jedrnih centralnih procesorjev za osebne računalnike - Phenom II X4 955 Black Edition in Phenom II X4 945. Izdelano po 45nm tehnologiji.

14. maj 2009- podjetje Fujitsu je napovedal izdelavo najbolj produktivnega procesorja na svetu, ki lahko izvede do 128 milijard operacij s plavajočo vejico na sekundo. procesor SPARC64 VIIfx(kodno ime Venera) deluje približno 2,5-krat hitreje kot najzmogljivejši čip največjega dobavitelja čipov na svetu Intel.

Povečanje hitrosti delovanja je bilo mogoče zaradi tesnejše integracije procesorskih vezij in prehoda na 45 nm tehnologijo. Znanstvenikom je uspelo namestiti 8 računalniških jeder na silicijevo rezino s površino 2 cm2 namesto 4 v prejšnjem razvoju. Zmanjšanje ravni topologije je povzročilo tudi manjšo porabo energije. IN Fujitsu trdijo, da njihov čip porabi 3-krat manj energije kot sodobni procesorji Intel. Poleg 8 jeder čip vključuje krmilnik RAM.

procesor SPARC64 VIIfx nameravajo uporabiti v novem superračunalniku, ki ga bodo gradili na Naravoslovnem inštitutu RIKEN na Japonskem. Vključeval bo 10 tisoč teh čipov. Superračunalnik naj bi uporabljali za napovedovanje potresov, raziskovanje zdravil, raketnih motorjev in drugo znanstveno delo. Računalnik naj bi bil predstavljen pred pomladjo 2010.

maj 2009- podjetje AMD predstavil overclockano različico GPE ATI Radeon HD 4890 s povečano frekvenco jedra z 850 MHz na 1 GHz. To je prvi GPE, ki deluje na 1 GHz. Računalniška moč čipa se je zaradi povečanja frekvence povečala z 1,36 na 1,6 teraflopa (opozoriti je treba, da grafične kartice, ki temeljijo na overclocked različici Radeon HD 4890 ne potrebujejo tekočinskega hlajenja - zadostuje ventilator).

Procesor vsebuje 800 procesorskih jeder, podpira video pomnilnik GDDR5, , ATI CrossFireX in vse druge tehnologije, ki so del sodobnih modelov video kartic. Čip je izdelan na osnovi 55 nm tehnologije.

27. maj 2009– korporacija Intel uradno predstavil nov procesor Xeon pod kodnim imenom Nehalem-EX. Procesor bo vseboval do 8 računalniških jeder, ki podpirajo obdelavo do 16 niti hkrati. Velikost predpomnilnika bo 24 MB.

IN Nehalem-EX Uporabljena so bila nova sredstva za izboljšanje zanesljivosti in lažje vzdrževanje. Procesor je podedoval nekatere funkcije, ki so jih imeli čipi Intel Itanium, na primer Obnovitev arhitekture strojnega preverjanja (MCA).. Tudi 8-jedrni procesor izvaja tehnologije Turbo način in QuickPath Interconnect. Prva tehnologija je odgovorna za zagotavljanje, da se lahko ustavljena jedra skoraj v trenutku preklopijo v bojni način (kar poveča zmogljivost procesorja), druga tehnologija pa omogoča, da procesorska jedra neposredno dostopajo do V/I krmilnikov s hitrostjo do 25,5 GB/s.

Nehalem-EX ki lahko zagotovi 9-krat večjo hitrost RAM-a v primerjavi z Intel Xeon 7400 prejšnje generacije.

Novi čip je primeren za konsolidacijo strežniških virov, virtualizacijo, izvajanje podatkovno intenzivnih aplikacij in znanstvene raziskave. Njegova množična proizvodnja naj bi se začela v drugi polovici leta 2009. Čip bo izdelan na osnovi 45-nm tehnologije z uporabo tranzistorske formule hi-k. Število tranzistorjev - 2,3 milijarde. Prvi sistemi, ki temeljijo na Nehalem-EX predvidoma v začetku leta 2010

1. junij 2009- podjetje AMD napovedal začetek dobav 6-jedrnih strežniških procesorjev Opteron(kodno ime Istanbul) za sisteme z dvema, štirimi in osmimi procesorskimi podnožji. Po navedbah AMD 6-jedrni procesorji so približno 50 % hitrejši v primerjavi s strežniškimi procesorji s štirimi jedri. Istanbul bo tekmoval s 6-jedrnimi procesorji Intel Xeon pod kodnim imenom Dunnington, ki je šel v prodajo septembra 2008. Procesor je izdelan po 45 nm tehnologiji, deluje pri frekvenci 2,6 GHz in ima 6 MB predpomnilnik tretje ravni.

avgust 2009– korporacija IBM predstavil 8-jedrne procesorje Moč7(vsako jedro je sposobno obdelati do 4 ukazne tokove hkrati).

9. september 2009 – Intel predstavil nove procesorje - Core i7-860 ( 2,8 GHz) in Core i7-870(2,93 GHz) z možnostjo povečanja frekvence ure na 3,46 oziroma 3,6 GHz (tehnologija Intel Turbo Boost). Čipi imajo predpomnilnik 8 MB in integriran 2-kanalni RAM krmilnik DDR3-1333. Vsak od predstavljenih 4-jedrnih procesorjev Core i7 sistem ga lahko zaradi tehnologije prepozna kot 8-jedrnega Hyper-Threading. Kodno ime čipov je Bloomfield, arhitektura – Nehalem, tehnični proces – 45 nm.

22. september 2009- podjetje AMD objavila svojo namero o izdaji prvih 6-jedrnih centralnih procesorjev za osebne računalnike. Novi izdelki bodo temeljili na 6-jedrni arhitekturi strežniških procesorjev AMD Opteron Istanbul, njihova kodna oznaka je Thuban. Kot strežniški procesorji Istanbul, Thuban bodo naprave na osnovi enega kristala, proizvodnja integriranih vezij pa bo potekala po 45-nm procesni tehnologiji. 6-jedrni procesorji bodo tako kot njihovi strežniški kolegi sestavljeni iz 904 milijonov tranzistorjev, medtem ko bo površina čipa 346 kvadratnih metrov. mm. Predvidoma se bodo procesorji pojavili na trgu pod AMD Phenom II X6.

22. september 2009 – Intel lansira prve procesorje na svetu, ki temeljijo na 32 nm tehnologiji (kodno ime čipov je Westmere). Novi procesorji bodo podpirali tehnologije Intel Turbo Boost(povečanje frekvence ure na zahtevo) in Hyper-Threading(večnitna obdelava), kot tudi nov niz ukazov Napredni standard šifriranja (AES) za hitrejše šifriranje in dešifriranje. Poleg tega Westmere– prvi visoko zmogljivi procesorji z grafičnim jedrom, integriranim na isti silicijevi podlagi z računalniškimi jedri.

2. december 2009- podjetje Intel je predstavilo eksperimentalni 48-jedrni procesor (pogojno imenovan »računalnik v oblaku z enim čipom«), ki je miniaturni podatkovni center, ki se prilega silicijevemu čipu s površino, ki ni večja od poštne znamke. Prototip bo uporabljen pri nadaljnjih raziskavah večjedrnih sistemov. Zahvaljujoč najnovejšim tehnologijam za upravljanje porabe energije, vključno z možnostjo individualnega izklopa jeder in omejitve njihove hitrosti, čip v stanju pripravljenosti porabi le 25 W. V načinu največje zmogljivosti čip porabi 125 W.

23. februar 2010- podjetje AMD začeli z dobavo 8- in 12-jedrnih strežniških procesorjev Opteron Serija 6100 s kodnim imenom Magny-Cours. Ti procesorji so zasnovani za namestitev v vtičnico G34. Njihov nivo TDP variira od 85 do 140 vatov, kar je odvisno od frekvence vsakega od 12 jeder (od 1,7 do 2,4 GHz, odvisno od modela).

Konec februarja 2010 – Intel začela implementacija 6-jedrnih procesorjev Core i7-980 Extreme Edition(kodno ime Gulftown). Proizvedeno na osnovi 32 nm tehnologije. Urna frekvenca je 3,33 GHz (in Turbo delovna hitrost doseže 3,60 GHz).

16. marec 2010 – Intel predstavil 32nm 6-jedrne procesorje Xeon 5600 za strežnike in namizne sisteme (lahko deluje pri največji frekvenci 2,93 GHz pri TDP 95 W). Procesorji v tej družini imajo varnostne funkcije Nova navodila Intel Advanced Encryption Standard (AES-NI) In Intel Trusted Execution Technology (Intel TXT), ki ponuja pospešeno šifriranje in dešifriranje podatkov ter zaščito pred zlonamerno programsko opremo na osnovi strojne opreme in podporne tehnologije Intel Turbo Boost in Hyper-Threading.

28. marec 2010 – AMD začel dobavljati prve 8- in 12-jedrne strežniških procesorjev o arhitekturi x86 . Pridružil se družini AMD Opteron 6100 in prej znan kot Magny-Cours, so novi čipi zasnovani za podatkovno intenzivne sisteme z 2 in 4 vtičnicami. Podjetje trdi, da novi procesorji zmanjšujejo stroške za elektriko, odvajanje toplote in programsko opremo, za katero je cena licence odvisna od števila procesorjev v sistemu. Novi čipi so izdelani na osnovi 45 nm procesne tehnologije. Procesorji so sestavljeni iz dveh kristalov, od katerih vsak vsebuje 4 oziroma 6 jeder. Stroški čipov se gibljejo od 266 dolarjev za 8-jedrni Opteron 6128 s frekvenco ure 1,5 GHz in porabo energije 65 W do 1386 USD za 12-jedrni Opteron 6176 SE s frekvenco ure 2,4 GHz in porabo 105 W.

31. marec 2010 – Intel napovedal 4-, 6- in 8-jedrne strežniške čipe Nehalem-EX – Xeon 6500 in Xeon 7500. Med drugim novi čipi prvič podpirajo tehnologijo Arhitektura strojnega preverjanja (M.C.A.) Obnovitev, ki omogoča obnovitev sistema po usodni sistemski napaki, pri čemer so v postopek obnovitve vključene polprevodniške komponente, operacijski sistem in upravitelj.

25. april 2010- podjetje AMD začel dobavljati 6-jedrne procesorje AMD Phenom II X6( kodno ime Thuban). Taktna frekvenca modela je 2,8 GHz. Procesorji so izdelani po 45 nm procesni tehnologiji in so opremljeni z Turbo jedro. Ta tehnologija izbere, koliko jeder naj uporabi. Če je obremenitev majhna ali srednja, se uporabijo do 3 jedra, katerih frekvenca se lahko poveča (preostala jedra pa se postavijo v stanje pripravljenosti). Pri izvajanju večnitnih aplikacij z intenzivno uporabo računalniških virov procesor odpre dostop do tistih jeder, ki so v rezervi.

20. julij 2010- podjetje Intel izdal nov 6-jedrni procesor Core i7-970, zasnovan za namizne igre in delovne postaje. Čip je narejen po 32nm tehnologiji. Takt je 3,2 GHz (frekvenčni množitelj je zaklenjen, da se prepreči overclocking procesorja).

september 2010- podjetje Oracle uradno predstavil najnovejše 16-jedrne strežniške procesorje iz družine mikročipov SPARC – SPARC T3. Integrirana vezja so izdelana po 40-nm tehnološkem procesu, vsako jedro pa deluje na frekvenci 1,65 GHz.

december 2010- skupina znanstvenikov z Univerze v Glasgowu in Univerze Massachusetts v Lowellu, ki jo vodi Vanderbouwede ( Vanderbauwhede) je ustvaril procesor, ki lahko obdeluje podatke s hitrostjo, ki je 20-krat hitrejša od sodobnih namiznih procesorjev. Če vzamemo za osnovo FPGA(programirljivo integrirano vezje ali t.i. niz vrat) so znanstveniki ustvarili procesor s 1000 jedri, od katerih je vsako izračunalo ločen nabor navodil. V ta namen v čipu FPGA Pred tem je bilo ustvarjenih več kot 1000 logičnih vezij. Da bi pospešili delovanje čipa, so inženirji vsako od jeder opremili z namenskim pomnilnikom.

Zmogljivosti procesorja so bile preizkušene z obdelavo datoteke z uporabo algoritma, uporabljenega v MPEG. Procesor je to opravil s hitrostjo 5 GB na sekundo, kar je približno 20-krat hitreje od hitrosti obdelave iste datoteke na najmočnejših namiznih procesorjih.

Po Vanderbouwedejevih besedah ​​so nekateri proizvajalci že začeli proizvajati hibridne rešitve, sestavljene iz centralnega procesorja in programabilne matrike. Na primer, tak izdelek je bil nedavno predstavljen Intel. Znanstvenik meni, da v naslednjih nekaj letih FPGA- rešitve bodo postale pogostejše v potrošniški elektroniki, saj ponujajo visoko zmogljivost in nizko porabo energije.

"Očitno je, da je izdelava procesorjev s tisoči jeder mogoča," piše avtor članka v ZDNet Clark ( Clark). – V teoriji niti ni omejitev števila jeder. Vendar pa si moramo pred ustvarjanjem takšnih procesorjev odgovoriti na mnoga vprašanja, predvsem pa na vprašanje, ali potrebujemo takšno število jeder, katere aplikacije lahko zahtevajo takšno računalniško moč ...«

Opombe

1. Kodno ime(oznaka, ime) je ime jedra procesorja.

2. Ravnilo je modelna paleta procesorjev iste serije. Znotraj iste linije se lahko procesorji med seboj bistveno razlikujejo po številnih parametrih.

3. čip(Angleščina) čip) – kristal; čip.

4. Pod tehnološki proces(tehnični proces, tehnologija, proizvodna tehnologija mikroprocesorjev) se nanaša na velikost vrat tranzistorja. Na primer, ko rečemo - 32nm procesna tehnologija, - to pomeni, da je velikost vrat tranzistorja 32 nanometrov.

5. Kanal- to je območje tranzistorja, skozi katerega poteka nadzorovan tok glavnih nosilcev naboja.

Vir– to je elektroda tranzistorja, iz katere glavni nosilci naboja vstopajo v kanal.

Zaloga– to je elektroda tranzistorja, skozi katero glavni nosilci naboja zapustijo kanal.

Vrata– to je elektroda tranzistorja, ki služi za regulacijo preseka kanala.

6. Dejansko so tranzistorji miniaturna stikala, s pomočjo katerih se realizirajo same "ničle" in "enice", ki tvorijo osnovo. Vrata so zasnovana za vklop in izklop tranzistorja. Ko je vklopljen, tranzistor prehaja tok, ko je izklopljen, pa ne. Dielektrik vrat se nahaja pod elektrodo vrat. Zasnovan je za izolacijo vrat, ko tok teče skozi tranzistor.

Že več kot 40 let se silicijev dioksid uporablja za izdelavo dielektrikov tranzistorskih vrat (zaradi enostavne uporabe v masovni proizvodnji in zmožnosti nenehnega izboljševanja zmogljivosti tranzistorjev z zmanjšanjem debeline dielektrične plasti). Za specialiste Intel je bilo mogoče zmanjšati debelino dielektrične plasti na 1,2 nm (kar je enako samo 5 atomskim plastem!) - ta številka je bila dosežena v proizvodni tehnologiji 65 nm.

Vendar nadaljnje zmanjševanje debeline dielektrične plasti povzroči povečanje toka uhajanja skozi dielektrik, kar povzroči povečane izgube toka in proizvodnjo toplote. Povečanje toka uhajanja skozi vrata tranzistorja, ko se debelina dielektrične plasti silicijevega dioksida zmanjšuje, je ena najtežjih tehničnih ovir, ki jih je na poti premagati. Za rešitev tega temeljnega problema je korporacija Intel zamenjal silicijev dioksid v dielektriku vrat s tanko plastjo materiala visoko-k na osnovi hafnija. To je omogočilo zmanjšanje toka uhajanja za več kot 10-krat v primerjavi s silicijevim dioksidom. Material visoko-k Dielektrik vrat ni združljiv s tradicionalnimi silicijevimi elektrodami vrat, zato kot drugi del "recepta" Intel Za svoje nove tranzistorje, ustvarjene na osnovi 45-nanometrske procesne tehnologije, se je začel razvoj elektrod z uporabo novih kovinskih materialov. Za izdelavo elektrod vrat tranzistorja se uporablja kombinacija različnih kovinskih materialov.

7. V članku podana kronologija nastanka ne pretendira na celovitost.

Procesor v mobilnem telefonu. Značilnosti in njihov pomen

Industrija pametnih telefonov napreduje vsak dan, posledično pa uporabniki dobivajo vse novejše, sodobnejše in zmogljivejše pripomočke. Vsi proizvajalci pametnih telefonov se trudijo, da bi bila njihova stvaritev posebna in nenadomestljiva. Zato se danes veliko pozornosti namenja razvoju in proizvodnji procesorjev za pametne telefone.

Zagotovo so mnogi ljubitelji "pametnih telefonov" že večkrat postavili vprašanje, kaj je procesor in kakšne so njegove glavne funkcije? In tudi, seveda, kupce zanima, kaj pomenijo vse te številke in črke v imenu čipa.
Predlagamo, da se malo seznanite s konceptom "procesor pametnega telefona".

Procesor v pametnem telefonu- to je najbolj zapleten del in je odgovoren za vse izračune, ki jih izvaja naprava. Pravzaprav je napačno reči, da pametni telefon uporablja procesor, saj se procesorji kot taki v mobilnih napravah ne uporabljajo. Procesor skupaj z drugimi komponentami tvori SoC (System on a chip - sistem na čipu), kar pomeni, da je na enem čipu polnopravni računalnik s procesorjem, grafičnim pospeševalnikom in drugimi komponentami.

Če govorimo o procesorju, potem moramo najprej razumeti tak koncept kot "arhitektura procesorja". Sodobni pametni telefoni uporabljajo procesorje, ki temeljijo na arhitekturi ARM, ki jo razvija istoimensko podjetje ARM Limited. Lahko rečemo, da je arhitektura določen nabor lastnosti in lastnosti, ki so lastne celotni družini procesorjev. Qualcomm, Nvidia, Samsung, MediaTek, Apple in druga procesorska podjetja licencirajo tehnologijo od ARM in nato končne čipe prodajo proizvajalcem pametnih telefonov ali jih uporabljajo v svojih napravah. Proizvajalci čipov licencirajo posamezna jedra, nize navodil in povezane tehnologije pri ARM. ARM Limited ne proizvaja procesorjev, temveč le prodaja licence za svoje tehnologije drugim proizvajalcem.

Zdaj pa poglejmo koncepte, kot sta jedro in takt, ki jih vedno najdemo v ocenah in člankih o pametnih telefonih in telefonih, ko govorimo o procesorju.

Jedro

Začnimo z vprašanjem, kaj je jedro? Jedro je element čipa, ki določa zmogljivost, porabo energije in takt procesorja. Zelo pogosto naletimo na koncept dvojedrnega ali štirijedrnega procesorja. Ugotovimo, kaj to pomeni.

Dvojedrni ali štirijedrni procesor - kakšna je razlika?

Zelo pogosto kupci mislijo, da je dvojedrni procesor dvakrat močnejši od enojedrnega procesorja, štirijedrni procesor pa štirikrat močnejši. Zdaj vam bomo povedali resnico. Zdi se povsem logično, da prehod z enega jedra na dve ali z dveh na štiri poveča zmogljivost, a v resnici se redko zgodi, da se ta moč poveča za dvakrat ali štiri. Povečanje števila jeder vam omogoča, da pospešite delovanje naprave zaradi prerazporeditve tekočih procesov. Vendar je večina sodobnih aplikacij enonitnih in zato lahko uporabljajo le eno ali dve jedri hkrati. Samoumevno se postavlja vprašanje, čemu potem služi štirijedrni procesor? Večjedro uporabljajo predvsem napredne igre in aplikacije za urejanje medijev. To pomeni, da če potrebujete pametni telefon za igranje iger (3D igre) ali snemanje Full HD videa, potem morate kupiti napravo s štirijedrnim procesorjem. Če program sam ne podpira večjedrnih programov in ne potrebuje velikih virov, so neuporabljena jedra samodejno onemogočena zaradi varčevanja z energijo baterije. Pogosto se peto spremljevalno jedro uporablja za najbolj nezahtevne naloge, na primer za upravljanje naprave v načinu mirovanja ali pri preverjanju pošte.

Če potrebujete navaden pametni telefon za komunikacijo, brskanje po internetu, preverjanje e-pošte ali spremljanje vseh najnovejših novic, potem je dvojedrni procesor povsem primeren za vas. In zakaj plačati več? Navsezadnje število jeder neposredno vpliva na ceno naprave.

Urna frekvenca

Naslednji koncept, s katerim se moramo seznaniti, je urna frekvenca. Taktna frekvenca je značilnost procesorja, ki kaže, koliko taktov je procesor sposoben opraviti na časovno enoto (eno sekundo). Na primer, če značilnosti naprave kažejo frekvenca 1,7 GHz - to pomeni, da bo njegov procesor v 1 sekundi opravil 1.700.000.000 (1 milijardo 700 milijonov) ciklov.

Odvisno od delovanja in vrste čipa se lahko število taktov, ki so potrebni, da čip opravi eno nalogo, razlikuje. Višja kot je taktna frekvenca, večja je hitrost delovanja. Ta razlika je še posebej opazna pri primerjavi enakih jeder, ki delujejo na različnih frekvencah.

Včasih proizvajalec omeji takt, da zmanjša porabo energije, saj višja kot je hitrost procesorja, več energije porabi.

In spet se vrnemo k večjedrnosti. Povečanje takta (MHz, GHz) lahko poveča nastajanje toplote, kar je zelo nezaželeno in celo škodljivo za uporabnike pametnih telefonov. Zato se večjedrna tehnologija uporablja tudi kot eden od načinov za povečanje zmogljivosti pametnega telefona, ne da bi ga preveč segrelo v žepu.

Zmogljivost se poveča tako, da aplikacijam omogoči hkratno delovanje v več jedrih, vendar obstaja en pogoj: aplikacije morajo biti najnovejše generacije. Ta funkcija tudi varčuje z energijo baterije.

CPE predpomnilnik

Druga pomembna lastnost procesorja, ki jo prodajalci pametnih telefonov pogosto zamolčijo, je CPE predpomnilnik.

predpomnilnik- To je pomnilnik, ki je namenjen začasnemu shranjevanju podatkov in deluje na frekvenci procesorja. Predpomnilnik se uporablja za skrajšanje dostopnega časa procesorja do počasnega RAM-a. Shranjuje kopije dela podatkov RAM. Čas dostopa se zmanjša zaradi dejstva, da večina podatkov, ki jih zahteva procesor, konča v predpomnilniku, število dostopov do RAM-a pa se zmanjša. Večja kot je velikost predpomnilnika, večji del podatkov, ki jih potrebuje program, lahko vsebuje., redkejši bo dostop do RAM-a in večja bo splošna zmogljivost sistema.

Predpomnilnik je še posebej pomemben v sodobnih sistemih, kjer je razlika med hitrostjo procesorja in hitrostjo RAM-a precej velika. Seveda se postavlja vprašanje, zakaj nočejo omeniti te lastnosti? Vse je zelo preprosto. Dajmo primer. Predpostavimo, da obstajata dva dobro znana procesorja (pogojno A in B) z popolnoma enakim številom jeder in taktom, vendar iz nekega razloga A deluje veliko hitreje kot B. To je zelo preprosto razložiti: procesor A ima večji predpomnilnik , zato sam procesor deluje hitreje.

Razlika v obsegu predpomnilnika je še posebej opazna med kitajskimi in blagovnimi znamkami telefonov. Zdi se, da je glede na številke značilnosti vse videti enako, vendar se cena naprav razlikuje. In tukaj se kupci odločijo prihraniti z mislijo "zakaj bi plačali več, če ni razlike?" Toda, kot vidimo, obstaja razlika in zelo pomembna, vendar prodajalci o tem pogosto molčijo in prodajajo kitajske telefone po napihnjenih cenah.

Dober dan, dragi bralci našega tehnološkega bloga. Danes nimamo pregleda, ampak nekakšno primerjavo: kateri procesor je boljši, 2-jedrni ali 4-jedrni? Zanima me, kdo je v letu 2018 boljši? Potem pa začnimo. Takoj povejmo, da bo dlan v večini primerov prešla na napravo z velikim številom fizičnih modulov, vendar čipi z 2 jedri niso tako preprosti, kot se zdi na prvi pogled.

Mnogi so verjetno že uganili, da bomo upoštevali vse trenutne Intelove predstavnike družine Pentium Coffee Lake in priljubljenega "hyperpen" G4560 (Kaby Lake). Kako pomembni so modeli letos in ali je vredno razmišljati o nakupu bolj produktivnega AMD Ryzen ali istega Core i3 s 4 jedri.

Družina AMD Godavari in Bristol Ridge namerno nista upoštevana iz enega preprostega razloga - nima več potenciala, sama platforma pa se ni izkazala za najbolj uspešno, kot bi lahko pričakovali.

Pogosto se te rešitve kupijo bodisi iz nevednosti bodisi »za rezervo« kot nekakšen najcenejši sklop za internet in spletne filme. A s tem stanjem nismo posebej zadovoljni.

Razlike med 2-jedrnimi in 4-jedrnimi čipi

Oglejmo si glavne točke, ki razlikujejo prvo kategorijo čipov od druge. Na ravni strojne opreme lahko opazite, da se razlikuje le število računskih enot. V drugih primerih so jedra združena s hitrim vodilom za izmenjavo podatkov in skupnim krmilnikom pomnilnika za učinkovito in učinkovito delo z RAM-om.

Pogosto je predpomnilnik L1 vsakega jedra posamezna vrednost, L2 pa je lahko bodisi enak za vse ali tudi individualen za vsak blok. Vendar se v tem primeru dodatno uporablja predpomnilnik L3.

V teoriji bi morale biti 4-jedrne rešitve 2-krat hitrejše in zmogljivejše, saj izvajajo 100% več operacij na takt (za osnovo vzemimo enako frekvenco, predpomnilnik, tehnični proces in vse druge parametre). Toda v praksi se razmere spreminjajo popolnoma nelinearno.

Toda tukaj se je vredno pokloniti: v večnitnosti se v celoti razkrije celotno bistvo 4 jeder.

Zakaj so dvojedrni procesorji še vedno priljubljeni?

Če pogledate segment mobilne elektronike, boste opazili prevlado 6–8 jedrskih čipov, ki so videti čim bolj organski in se pri opravljanju vseh nalog nalagajo vzporedno. Zakaj? Android in iOS OS sta dokaj mlada sistema z visoko stopnjo konkurence, zato je optimizacija posamezne aplikacije ključ do uspešne prodaje naprav.

Razmere so drugačne v industriji osebnih računalnikov in tukaj je razlog:

Kompatibilnost. Pri razvoju kakršne koli programske opreme si razvijalci prizadevajo zadovoljiti tako novo kot staro občinstvo s šibko strojno opremo. Večji poudarek je na 2-jedrnih procesorjih na račun podpore za 8-jedrne procesorje.

Paralelizacija nalog. Kljub prevladi tehnologije v letu 2018 pripraviti program za vzporedno delo z več jedri CPU in niti še vedno ni enostavno. Če govorimo o izračunu več popolnoma različnih aplikacij, potem ni vprašanj, ko pa gre za izračune v enem programu, je še huje: redno morate izračunavati popolnoma različne podatke, pri tem pa ne pozabite na uspešnost nalog in odsotnost napak v izračunih.

V igrah je situacija še bolj zanimiva, saj je količine informacij skoraj nemogoče razdeliti na enake "deleže". Kot rezultat dobimo naslednjo sliko: ena računalniška enota deluje na 100%, preostale 3 čakajo na vrsto.

Kontinuiteta. Vsaka nova rešitev temelji na prejšnjem razvoju. Pisanje kode iz nič ni samo drago, ampak tudi pogosto nedonosno za razvojni center, saj "je to dovolj za ljudi, vendar so uporabniki 2-jedrnih čipov še vedno levji delež."

Vzemimo za primer številne kultne projekte, kot so Lineage 2, AION, World of Tanks. Vsi so bili ustvarjeni na podlagi starodavnih motorjev, ki so sposobni ustrezno obremeniti samo eno fizično jedro, zato tukaj glavno vlogo pri izračunih igra le frekvenca čipa.
Financiranje. Vsak si ne more privoščiti ustvarjanja popolnoma novega izdelka, zasnovanega za ne 4,8, 16 niti. Je predrago in v večini primerov neupravičeno. Vzemimo za primer isti kultni GTA V, ki zlahka "poje" 12 in 16 niti, da ne omenjam jeder.

Stroški njegovega razvoja so presegli dobrih 200 milijonov dolarjev, kar je že samo po sebi zelo drago. Da, igra je bila uspešna, ker je bila verodostojnost Rockstarja med igralci ogromna. Kaj pa, če bi bil mlad startup? Zdaj vse razumete sami.

Potrebujete večjedrne procesorje?

Poglejmo na situacijo z vidika preprostega laika. Večina uporabnikov potrebuje 2 jedri iz naslednjih razlogov:

• nizke potrebe;
• večina aplikacij deluje stabilno;
• igre niso glavna prioriteta;
• nizki stroški montaže;
• sami procesorji so poceni;
• večina kupuje že pripravljene rešitve;
• nekateri uporabniki nimajo pojma, kaj prodajajo v trgovinah, in se počutijo odlično.

Ali je mogoče igrati na 2 jedrih? Da, ni problema, kar že nekaj let uspešno dokazuje linija Intel Core i3 do 7. generacije. Zelo priljubljeni so bili tudi Pentium Kaby Lake, ki je prvič v zgodovini predstavil podporo za Hyper Threading.
Ali se zdaj splača kupiti 2 jedra, tudi s 4 niti? Izključno za pisarniška opravila. Obdobje teh čipov postopoma mine in proizvajalci so začeli množično prehajati na 4 polnopravna fizična jedra, zato dolgoročno ne bi smeli razmišljati o istem Pentiumu in Core i3 Kaby Lake. AMD je popolnoma opustil 2-jedrne procesorje.

Kakšne so razlike med štirijedrnimi in osemjedrnimi procesorji za pametne telefone? Razlaga je povsem preprosta. Osemjedrni čipi imajo dvakrat več procesorskih jeder kot štirijedrni čipi. Na prvi pogled se zdi osemjedrni procesor dvakrat močnejši, kajne? V resnici se nič takega ne zgodi. Da bi razumeli, zakaj osemjedrni procesor ne podvoji zmogljivosti pametnega telefona, je potrebno nekaj pojasnil. je že prispelo. Osemjedrni procesorji, o katerih smo še nedavno lahko le sanjali, postajajo vse bolj razširjeni. Toda izkazalo se je, da njihova naloga ni povečati zmogljivost naprave.

Štirijedrni in osemjedrni procesorji. Izvedba

Izraza "osemjedrni" in "štirijedrni" sama odražata število jeder procesorja.

Toda ključna razlika med tema dvema vrstama procesorjev – vsaj od leta 2015 – je način namestitve procesorskih jeder.

S štirijedrnim procesorjem lahko vsa jedra delujejo hkrati, kar omogoča hitro in prilagodljivo večopravilnost, bolj gladko 3D igranje iger, hitrejše delovanje kamere in več.

Sodobni osemjedrni čipi so preprosto sestavljeni iz dveh štirijedrnih procesorjev, ki si med seboj razdelijo različne naloge glede na njihov tip. Najpogosteje osemjedrni čip vsebuje niz štirih jeder z nižjo taktno frekvenco kot drugi niz. Ko je treba dokončati zapleteno nalogo, jo seveda prevzame hitrejši procesor.

Natančnejši izraz kot "osemjedrni" bi bil "dvojedrni". Ampak to se ne sliši tako lepo in ni primerno za marketinške namene. Zato se ti procesorji imenujejo osemjedrni.

Zakaj potrebujemo dva kompleta procesorskih jeder?

Kaj je razlog za združevanje dveh sklopov procesorskih jeder, ki si med seboj predajata naloge, v eni napravi? Za zagotovitev energetske učinkovitosti.

Zmogljivejši procesor porabi več energije in baterijo je treba pogosteje polniti. In baterije so veliko šibkejši člen pametnega telefona kot procesorji. Kot rezultat, močnejši kot je procesor pametnega telefona, bolj zmogljivo baterijo potrebuje.

Vendar pa za večino nalog pametnega telefona ne boste potrebovali tako visoke računalniške zmogljivosti, kot jo lahko zagotovi sodoben procesor. Krmarjenje med domačimi zasloni, preverjanje sporočil in celo spletna navigacija so procesorsko manj zahtevna opravila.

Toda HD video, igre in delo s fotografijami so taka opravila. Zato so osemjedrni procesorji precej praktični, čeprav tej rešitvi težko rečemo elegantna. Šibkejši procesor se ukvarja z nalogami, ki zahtevajo manj virov. Močnejši - bolj intenziven z viri. Posledično se skupna poraba energije zmanjša v primerjavi s situacijo, ko bi le procesor z visoko taktno frekvenco opravil vse naloge. Tako dvojni procesor rešuje predvsem problem povečanja energetske učinkovitosti, ne pa zmogljivosti.

Tehnološke lastnosti

Vsi sodobni osemjedrni procesorji temeljijo na arhitekturi ARM, tako imenovani big.LITTLE.

Ta osemjedrna arhitektura big.LITTLE je bila objavljena oktobra 2011 in je omogočila delovanje štirih nizko zmogljivih jeder Cortex-A7 v povezavi s štirimi visoko zmogljivimi jedri Cortex-A15. ARM od takrat vsako leto ponavlja ta pristop in ponuja zmogljivejše čipe za oba niza procesorskih jeder na osemjedrnem čipu.

Nekateri večji izdelovalci čipov za mobilne naprave se osredotočajo na ta "osemjedrni" primer big.LITTLE. Eden prvih in najbolj opaznih je bil Samsungov lastni čip, slavni Exynos. Njegov osemjedrni model se uporablja od Samsung Galaxy S4, vsaj v nekaterih različicah naprav podjetja.

Nedavno je tudi Qualcomm začel uporabljati big.LITTLE v svojih osemjedrnih procesorskih čipih Snapdragon 810. Na tem procesorju temeljijo tako znani novi izdelki na trgu pametnih telefonov, kot je G Flex 2, ki je postal LG.

V začetku leta 2015 je NVIDIA predstavila Tegra X1, nov super zmogljiv mobilni procesor, ki ga podjetje namenja za avtomobilske računalnike. Glavna značilnost X1 je njegov grafični procesor, ki je izziv za konzole in prav tako temelji na arhitekturi big.LITTLE. Se pravi, postal bo tudi osemjedrni.

Je velika razlika za povprečnega uporabnika?

Ali je za povprečnega uporabnika velika razlika med štirijedrnim in osemjedrnim procesorjem pametnega telefona? Ne, pravzaprav je zelo majhen, pravi Jon Mandi.

Izraz "osemjedrni" je nekoliko zmeden, vendar dejansko pomeni podvajanje štirijedrnih procesorjev. Rezultat sta dva neodvisno delujoča štirijedrna sklopa, združena v en čip za izboljšanje energetske učinkovitosti.

Je osemjedrni procesor potreben v vsakem sodobnem pametnem telefonu? Te potrebe ni, je prepričan Jon Mundy in navaja primer Appla, ki spodobno energetsko učinkovitost svojih iPhonov zagotavlja zgolj z dvojedrnim procesorjem.

Tako je osemjedrna arhitektura ARM big.LITTLE ena od možnih rešitev enega najpomembnejših vprašanj pametnih telefonov – življenjske dobe baterije. Po mnenju Johna Mundyja se bo trend vgradnje dveh štirijedrnih sklopov v en čip in podobnih rešitev ustavil takoj, ko bo najdena druga rešitev za ta problem.

Ali poznate druge prednosti osemjedrnih procesorjev za pametne telefone?

• Vadnica

V tem članku bom poskušal opisati terminologijo, ki se uporablja za opisovanje sistemov, ki lahko izvajajo več programov vzporedno, to je večjedrni, večprocesorski, večnitni. Različne vrste paralelizma so se v CPE IA-32 pojavile ob različnih časih in v nekoliko nedoslednem vrstnem redu. Pri vsem tem se je zelo enostavno zamotiti, še posebej če upoštevamo, da operacijski sistemi podrobnosti skrbno skrivajo pred manj sofisticiranimi aplikacijskimi programi.

Namen članka je pokazati, da se ob vsej raznolikosti možnih konfiguracij večprocesorskih, večjedrnih in večnitnih sistemov ustvarjajo možnosti za programe, ki se izvajajo na njih, tako za abstrakcijo (ignoriranje razlik) kot za upoštevanje posebnosti ( zmožnost programskega ugotavljanja konfiguracije).

Opozorilo o znakih ®, ™ v članku

Moj komentar pojasnjuje, zakaj bi morali zaposleni v podjetju uporabljati obvestila o avtorskih pravicah v javnih komunikacijah. V tem članku sem jih moral uporabljati precej pogosto.

procesor

Seveda je najstarejši, najpogosteje uporabljen in kontroverzen izraz »procesor«.

V sodobnem svetu je procesor nekaj, kar kupimo v lepi Retail škatli ali v ne tako lepem OEM paketu. Nedeljiva entiteta, vstavljena v vtičnico na matični plošči. Tudi če ni priključka in ga ni mogoče odstraniti, to je, če je tesno spajkan, je to en čip.

Mobilni sistemi (telefoni, tablice, prenosniki) in večina namiznih računalnikov imajo en procesor. Delovne postaje in strežniki se včasih ponašajo z dvema ali več procesorji na eni matični plošči.

Podpora za več procesorjev v enem samem sistemu zahteva številne spremembe zasnove. Zagotoviti je treba najmanj njihovo fizično povezavo (zagotoviti več vtičnic na matični plošči), rešiti težave z identifikacijo procesorja (glejte kasneje v tem članku, kot tudi mojo prejšnjo opombo), koordinacijo dostopov do pomnilnika in prekiniti dostavo ( krmilnik prekinitev mora imeti možnost usmerjanja prekinitev za več procesorjev) in seveda podporo operacijskega sistema. Na žalost nisem mogel najti dokumentarne omembe nastanka prvega večprocesorskega sistema na procesorjih Intel, vendar Wikipedia trdi, da jih je Sequent Computer Systems dobavil že leta 1987 z uporabo procesorjev Intel 80386. Podpora za več čipov v enem sistemu postaja vse bolj razširjena, začenši z Intel® Pentium.

Če je procesorjev več, ima vsak od njih svoj priključek na plošči. Vsak od njih ima popolne neodvisne kopije vseh virov, kot so registri, izvršilne naprave, predpomnilniki. Delita si skupen pomnilnik – RAM. Spomin je mogoče povezati z njimi na različne in precej netrivialne načine, vendar je to ločena zgodba, ki presega obseg tega članka. Pomembno je, da je v vsakem primeru za izvedljive programe treba ustvariti iluzijo homogenega skupnega pomnilnika, dostopnega iz vseh procesorjev, vključenih v sistem.

Pripravljen na vzlet! Namizna plošča Intel® D5400XS

Jedro

Zgodovinsko gledano so se večjedra v Intel IA-32 pojavila pozneje kot Intel® HyperThreading, vendar je v logični hierarhiji naslednja.

Zdi se, da če ima sistem več procesorjev, je njegova zmogljivost višja (pri nalogah, ki lahko uporabljajo vse vire). Če pa je strošek komunikacije med njima previsok, potem vse pridobitve paralelizma uničijo dolge zamude pri prenosu skupnih podatkov. Prav to je opaziti pri večprocesorskih sistemih - tako fizično kot logično so zelo oddaljeni drug od drugega. Za učinkovito komunikacijo v takih razmerah je treba pripraviti specializirana vodila, kot je Intel® QuickPath Interconnect. Poraba energije, velikost in cena končne rešitve pa se s tem seveda ne zmanjšajo. Na pomoč naj pride visoka integracija komponent - vezja, ki izvajajo dele vzporednega programa, je treba približati drug drugemu, po možnosti na enem čipu. Z drugimi besedami, en procesor bi moral organizirati več jedra, ki sta si v vsem enaka, vendar delujeta neodvisno.

Prvi večjedrni procesorji IA-32 podjetja Intel so bili predstavljeni leta 2005. Od takrat povprečno število jeder v strežniških, namiznih in zdaj mobilnih platformah vztrajno narašča.

Za razliko od dveh enojedrnih procesorjev v istem sistemu, ki si delita le pomnilnik, si lahko dve jedri delita tudi predpomnilnike in druge vire, povezane s pomnilnikom. Najpogosteje predpomnilniki prve ravni ostanejo zasebni (vsako jedro ima svojega), druga in tretja raven pa sta lahko deljena ali ločena. Ta sistemska organizacija vam omogoča zmanjšanje zamud pri dostavi podatkov med sosednjimi jedri, še posebej, če delajo na skupni nalogi.

Mikrografija štirijedrnega procesorja Intel s kodnim imenom Nehalem. Dodeljena so ločena jedra, skupni predpomnilnik tretje ravni, kot tudi povezave QPI z drugimi procesorji in skupni pomnilniški krmilnik.

Hipernit

Približno do leta 2002 je bil edini način, da bi dobili sistem IA-32, ki bi lahko vzporedno izvajal dva ali več programov, uporaba večprocesorskih sistemov. Intel® Pentium® 4, kot tudi linija Xeon s kodnim imenom Foster (Netburst), sta predstavila novo tehnologijo – hipernit ali hipernit – Intel® HyperThreading (v nadaljevanju HT).

Nič novega ni pod soncem. HT je poseben primer tega, kar se v literaturi imenuje simultano večnitnost (SMT). Za razliko od "pravih" jeder, ki so popolne in neodvisne kopije, je v primeru HT v enem procesorju podvojen le del notranjih vozlišč, ki so v prvi vrsti odgovorni za shranjevanje arhitekturnega stanja - registrov. Izvršilna vozlišča, ki so odgovorna za organiziranje in obdelavo podatkov, ostanejo posamezna in jih v danem trenutku uporablja največ ena od niti. Tako kot jedra si tudi hiperniti delijo predpomnilnike, vendar je odvisno od posameznega sistema.

Ne bom poskušal razložiti vseh prednosti in slabosti modelov SMT na splošno in še posebej modelov HT. Zainteresirani bralec lahko najde precej podrobno razpravo o tehnologiji v številnih virih in seveda na Wikipediji. Vendar bom opozoril na naslednjo pomembno točko, ki pojasnjuje trenutne omejitve števila hipernitk v realnih izdelkih.

Omejitve niti

V katerih primerih je upravičena prisotnost "nepoštenih" večjedrnikov v obliki HT? Če ena nit aplikacije ne more naložiti vseh izvršilnih vozlišč znotraj jedra, jih je mogoče "posoditi" drugi niti. To je značilno za aplikacije, ki nimajo ozkega grla pri računanju, ampak pri dostopu do podatkov, kar pomeni, da pogosto ustvarjajo zgrešene predpomnilnike in morajo čakati, da se podatki dostavijo iz pomnilnika. V tem času bo jedro brez HT prisiljeno mirovati. Prisotnost HT vam omogoča, da prosta izvajalna vozlišča hitro preklopite v drugo arhitekturno stanje (ker je podvojeno) in izvedete njegova navodila. To je poseben primer tehnike, imenovane skrivanje zakasnitve, ko je ena dolga operacija, med katero so uporabni viri v mirovanju, prikrita z vzporednim izvajanjem drugih nalog. Če ima aplikacija že visoko stopnjo izkoriščenosti virov jedra, prisotnost hipernit ne bo omogočila pospeševanja - tukaj so potrebna "poštena" jedra.

Tipični scenariji za namizne in strežniške aplikacije, zasnovane za strojne arhitekture splošnega namena, imajo potencial za vzporednost, implementirano s HT. Vendar se ta potencial hitro izrabi. Morda iz tega razloga na skoraj vseh procesorjih IA-32 število hipernit strojne opreme ne presega dveh. V tipičnih scenarijih bi bil dobiček od uporabe treh ali več hipernitk majhen, vendar je izguba v velikosti matrice, njeni porabi energije in stroških znatna.

Drugačna situacija je opažena pri tipičnih nalogah, ki se izvajajo na video pospeševalnikih. Zato je za te arhitekture značilna uporaba tehnologije SMT z večjim številom niti. Ker so koprocesorji Intel® Xeon Phi (predstavljeni leta 2010) ideološko in genealoško precej blizu video karticam, imajo morda štiri hipernitnost na vsakem jedru – konfiguracija, edinstvena za IA-32.

Logični procesor

Od treh opisanih "ravni" vzporednosti (procesorji, jedra, hiperniti) lahko nekatere ali celo vse manjkajo v posameznem sistemu. Na to vplivajo nastavitve BIOS-a (večjedrna in večnitnost sta neodvisno onemogočena), funkcije mikroarhitekture (HT na primer ni bil v Intel® Core™ Duo, vendar je bil vrnjen z izdajo Nehalema) in sistemski dogodki (več- procesorski strežniki lahko zaustavijo okvarjene procesorje, če so zaznane napake, in nadaljujejo z "letenjem" na preostalih). Kako je ta večnivojski živalski vrt sočasnosti viden operacijskemu sistemu in navsezadnje aplikacijskim aplikacijam?

Nadalje, zaradi udobja, število procesorjev, jeder in niti v določenem sistemu označimo s tremi ( x, l, z), Kje x je število procesorjev, l- število jeder v vsakem procesorju in z- število hipernit v vsakem jedru. Od zdaj naprej bom to imenoval tri topologija- uveljavljen izraz, ki nima veliko skupnega z vejo matematike. delo str = xyz določa število klicanih entitet logični procesorji sistemi. Določa skupno število neodvisnih kontekstov aplikacijskih procesov v skupnem pomnilniškem sistemu, ki se izvajajo vzporedno in jih je operacijski sistem prisiljen upoštevati. Pravim "prisilno", ker ne more nadzorovati vrstnega reda izvajanja dveh procesov na različnih logičnih procesorjih. To velja tudi za hipernit: čeprav tečejo »zaporedno« v istem jedru, poseben vrstni red narekuje strojna oprema in ga programi ne morejo opazovati ali nadzirati.

Najpogosteje operacijski sistem pred končnimi aplikacijami skriva značilnosti fizične topologije sistema, v katerem se izvaja. Na primer, naslednje tri topologije: (2, 1, 1), (1, 2, 1) in (1, 1, 2) - OS bo predstavljal dva logična procesorja, čeprav ima prvi od njih dva procesorja, drugi - dve jedri, in tretji - samo dve niti.

Windows Task Manager prikazuje 8 logičnih procesorjev; koliko pa je v procesorjih, jedrih in hipernitah?

Linux na vrhu prikazuje 4 logične procesorje.

To je zelo priročno za ustvarjalce aplikacij - ni jim treba ukvarjati s funkcijami strojne opreme, ki so zanje pogosto nepomembne.

Programska definicija topologije

Seveda abstrahiranje topologije v eno samo število logičnih procesorjev v nekaterih primerih ustvarja dovolj razlogov za zmedo in nesporazume (v vročih internetnih sporih). Računalniške aplikacije, ki želijo iz strojne opreme iztisniti največjo zmogljivost, zahtevajo natančen nadzor nad tem, kje bodo njihove niti postavljene: bližje druga drugi na sosednjih hipernitah ali, nasprotno, dlje na različnih procesorjih. Hitrost komunikacije med logičnimi procesorji znotraj istega jedra ali procesorja je veliko večja od hitrosti prenosa podatkov med procesorji. Sliko otežuje tudi možnost heterogenosti v organizaciji delovnega spomina.

Informacije o topologiji sistema kot celote, kot tudi o položaju vsakega logičnega procesorja v IA-32, so na voljo z uporabo ukaza CPUID. Od pojava prvih večprocesorskih sistemov je bila shema logične identifikacije procesorja večkrat razširjena. Do danes so njegovi deli na straneh 1, 4 in 11 CPUID. Kateri list si želite ogledati, lahko določite iz naslednjega diagrama poteka iz članka:

Tukaj vas ne bom dolgočasil z vsemi podrobnostmi posameznih delov tega algoritma. Če obstaja zanimanje, lahko temu posvetimo naslednji del tega članka. Zainteresiranega bralca bom napotil na, ki to vprašanje preučuje čim bolj podrobno. Tukaj bom najprej na kratko opisal, kaj je APIC in kako je povezan s topologijo. Nato si bomo ogledali delo z listom 0xB (enajst v decimalki), ki je trenutno zadnja beseda v "apico-building".

APIC ID

Lokalni APIC (napredni programabilni krmilnik prekinitev) je naprava (zdaj del procesorja), odgovorna za obdelavo prekinitev, ki prihajajo v določen logični procesor. Vsak logični procesor ima svoj APIC. In vsak od njih v sistemu mora imeti edinstveno vrednost APIC ID. To številko uporabljajo krmilniki prekinitev za naslavljanje pri dostavi sporočil, vsi ostali (na primer operacijski sistem) pa za identifikacijo logičnih procesorjev. Specifikacija za ta krmilnik prekinitev se je razvila od Intel 8259 PIC preko Dual PIC, APIC in xAPIC do x2APIC.

Trenutno je širina številke, shranjene v ID-ju APIC, dosegla polnih 32 bitov, čeprav je bila v preteklosti omejena na 16, še prej pa le na 8 bitov. Danes so ostanki starih časov razpršeni po CPUID, vendar CPUID.0xB.EDX vrne vseh 32 bitov ID-ja APIC. Na vsakem logičnem procesorju, ki neodvisno izvaja ukaz CPUID, bo vrnjena drugačna vrednost.

Razjasnitev družinskih vezi

Sama vrednost APIC ID vam ne pove ničesar o topologiji. Če želite ugotoviti, katera dva logična procesorja se nahajata znotraj enega fizičnega procesorja (tj. sta »brata« hipernit), katera dva sta znotraj istega procesorja in katera sta popolnoma različna procesorja, morate primerjati njune vrednosti APIC ID. Odvisno od stopnje povezanosti bodo nekateri njuni deli sovpadali. Te informacije so vsebovane v podseznamih CPUID.0xB, ki so operandi, kodirani v ECX. Vsak od njih opisuje položaj bitnega polja ene od ravni topologije v EAX (natančneje, število bitov, ki jih je treba premakniti v desno v ID-ju APIC, da odstranimo nižje ravni topologije), kot tudi vrsta te ravni - hipernit, jedro ali procesor - v ECX.

Logični procesorji, ki se nahajajo znotraj istega jedra, bodo imeli enake vse bite APIC ID, razen tistih, ki pripadajo polju SMT. Za logične procesorje, ki se nahajajo v istem procesorju, vsi biti razen polj Core in SMT. Ker lahko število podlistov za CPUID.0xB raste, nam bo ta shema omogočila podporo opisu topologij z večjim številom nivojev, če se bo v prihodnosti pojavila potreba. Poleg tega bo možno uvesti vmesne ravni med obstoječimi.

Pomembna posledica organizacije te sheme je, da lahko obstajajo "luknje" v nizu vseh ID-jev APIC vseh logičnih procesorjev v sistemu, tj. ne bodo šli zaporedno. Na primer, v večjedrnem procesorju z izklopljenim HT se lahko izkaže, da so vsi ID-ji APIC sodi, saj bo najmanj pomemben bit, odgovoren za kodiranje številke hipernit, vedno nič.

Opažam, da CPUID.0xB ni edini vir informacij o logičnih procesorjih, ki so na voljo operacijskemu sistemu. Seznam vseh procesorjev, ki so mu na voljo, skupaj z njihovimi vrednostmi APIC ID, je kodiran v tabeli MADT ACPI.

Operacijski sistemi in topologija

Operacijski sistemi zagotavljajo informacije o topologiji logičnih procesorjev aplikacijam z uporabo lastnih vmesnikov.

V sistemu Linux so informacije o topologiji vsebovane v psevdodatoteki /proc/cpuinfo kot tudi v izhodu ukaza dmidecode. V spodnjem primeru filtriram vsebino cpuinfo na nekem štirijedrnem sistemu brez HT, pri čemer pustim samo vnose, povezane s topologijo:

Skrito besedilo

ggg@shadowbox:~$ cat /proc/cpuinfo |grep "procesor\|fizični\ id\|sorojenci\|jedro\|jedra\|apicid" procesor: 0 fizični id: 0 bratje in sestre: 4 id jedra: 0 jedra procesorja: 2 apicid: 0 začetni apicid: 0 procesor: 1 fizični id: 0 bratov in sester: 4 id jedra: 0 jedra procesorja: 2 apicid: 1 začetni apicid: 1 procesor: 2 fizični id: 0 bratov in sester: 4 id jedra: 1 jedra procesorja: 2 apicid: 2 začetni apicid: 2 procesor: 3 fizični id: 0 bratje in sestre: 4 id jedra: 1 jedra procesorja: 2 apicid: 3 začetni apicid: 3

V FreeBSD se topologija poroča prek mehanizma sysctl v spremenljivki kern.sched.topology_spec kot XML:

Skrito besedilo

uporabnik@gostitelj:~$ 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 skupina THREADskupina SMT 2, 3 skupina THREADskupina SMT 4, 5 skupina THREADskupina SMT 6, 7 skupina THREADskupina SMT

V MS Windows 8 lahko informacije o topologiji vidite v upravitelju opravil.