Επεξεργαστές 2 ή 4 πυρήνων. Πώς διαφέρει ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα από έναν επεξεργαστή ενός πυρήνα;

Πώς είναι ουσιαστικά διαφορετικό; κανονικός επεξεργαστήςαπό δύο πυρηνικά; Και τι είναι ένας πυρήνας επεξεργαστή τέλος πάντων;

Η ύπαρξη πολλών πυρήνων επιτρέπει την επεξεργασία εφαρμογών πολλαπλών νημάτων, η οποία αυξάνει την απόδοση. Ένα άλλο πράγμα είναι ότι οι εφαρμογές πρέπει να βελτιστοποιηθούν για επεξεργαστές διπλού πολλαπλών πυρήνων.

Δύο πυρήνες δεν είναι η καλύτερη αγορά, επειδή υπάρχει μόνο ένα ψυγείο, οπότε ο επεξεργαστής θερμαίνεται δύο φορές πιο γρήγορα.

Ας κάνουμε ένα διάλειμμα από τον επεξεργαστή για λίγο και ας εξετάσουμε τη γενική προσέγγιση της Intel για την αύξηση της απόδοσης των CPU της. Έχοντας καεί από την αρχιτεκτονική NetBurst, η οποία απαιτούσε σοβαρή αύξηση στην ταχύτητα του ρολογιού, η Intel άλλαξε την προσέγγισή της και κυκλοφόρησε μια αρχιτεκτονική νέας γενιάς - Core 2 Duo. Το τελευταίο προσφέρει ένα επαναστατικό άλμα στην απόδοση, με αρκετά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Ταυτόχρονα, όπως έχουν δείξει πολυάριθμα πειράματα με overclocking, το περιθώριο για την αύξηση της συχνότητας του ρολογιού είναι απλώς κολοσσιαίο (έως 3,4-3,6 GHz). Ο τελευταίος παράγοντας θα επέτρεπε χωρίς ειδικά προβλήματαΘα χρειαστούν μερικά ακόμη χρόνια για να αναπτυχθούν όλες οι νέες εκδόσεις επεξεργαστών (λίγο πριν από τη μετάβαση στην τεχνολογία διαδικασίας 45nm). Ωστόσο γενικές τάσειςΗ βιομηχανία υπολογιστών απαιτεί παράλληλους υπολογιστές. Αντίστοιχα, ο κύριος στρατηγικός στόχος της Intel είναι η ανάπτυξη επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων.

Ένα τσιπ διπλού πυρήνα είναι στην πραγματικότητα δύο επεξεργαστές σε ένα τσιπ. Το πλεονέκτημα ενός τέτοιου επεξεργαστή έναντι ενός επεξεργαστή μονού πυρήνα εκδηλώνεται κυρίως όταν εργάζεστε με εφαρμογές πολλαπλών νημάτων. Οι εργασίες πολλαπλών νημάτων εκτελούνται ταχύτερα σε επεξεργαστές διπλού πυρήνα, επειδή το λειτουργικό σύστημα μπορεί να εκχωρήσει νήματα προγράμματος ξεχωριστά σε κάθε πυρήνα, ενώ σε επεξεργαστές μονού πυρήνα οι εργασίες αλλάζουν καθώς εκτελούνται, δηλαδή με τη σειρά τους. Η χρήση αυτής της τεχνολογίας θα αυξήσει την απόδοση των επεξεργαστών νέας γενιάς και ταυτόχρονα θα αποφύγει την αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας, η οποία επιβάλλει περιορισμούς στην ανάπτυξη μονοπύρηνων επεξεργαστών. Επιπλέον, όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του επεξεργαστή, τόσο περισσότερη απόδοση χάνει κατά την πρόσβαση στη μνήμη. Δύο πυρήνες είναι προτιμότεροι από έναν, καθώς σε αυτή την περίπτωση είναι ευκολότερο να παρέχει στον επεξεργαστή δεδομένα για επεξεργασία. Δεδομένου ότι η απόδοση της μνήμης αυξάνεται πιο αργά από την ταχύτητα του επεξεργαστή, η αύξηση της απόδοσης με τη χρήση πολλαπλών πυρήνων φαίνεται προτιμότερη από την αύξηση της συχνότητας.
Έχει αποδειχθεί ότι όσο περισσότεροι επεξεργαστές, τόσο πιο γρήγορη είναι η επεξεργασία των δεδομένων, εάν αυτά τα δεδομένα διαιρεθούν για επεξεργασία σε καθένα.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελείται από δισεκατομμύρια μικρούς επεξεργαστές και μπορεί να σκεφτεί πολλά πράγματα ταυτόχρονα =)

Η διαφορά είναι ότι μερικές από τις εντολές δίνονται σε έναν επεξεργαστή για εκτέλεση και μερικές σε έναν άλλο.

Ας τα δούμε χρησιμοποιώντας έναν επεξεργαστή ως παράδειγμα. Intel Pentium 1.

Τον Ιούνιο του 1989, ο Vinod Dahm έκανε τα πρώτα σκίτσα ενός επεξεργαστή με την κωδική ονομασία P5. Στα τέλη του 1991, ολοκληρώθηκε η ανάπτυξη του πρωτοτύπου επεξεργαστή και οι μηχανικοί μπόρεσαν να τρέξουν λογισμικό σε αυτό. Το στάδιο της βελτιστοποίησης της τοπολογίας και της αύξησης της λειτουργικής απόδοσης έχει ξεκινήσει. Τον Φεβρουάριο του 1992, ο σχεδιασμός ολοκληρώθηκε σε μεγάλο βαθμό και ξεκίνησε η ολοκληρωμένη δοκιμή μιας πιλοτικής παρτίδας επεξεργαστών. Τον Απρίλιο του 1992, λήφθηκε η απόφαση να ξεκινήσει η βιομηχανική παραγωγή Το εργοστάσιο Νο. 5 του Όρεγκον επιλέχθηκε ως η κύρια βιομηχανική βάση.

Κύριες διαφορές από τον επεξεργαστή 486:

α) Υπερκλιμακωτή αρχιτεκτονική. Χάρη στη χρήση της υπερκλιμακωτής αρχιτεκτονικής, ο επεξεργαστής μπορεί να εκτελέσει 2 εντολές σε 1 κύκλο ρολογιού. Αυτή η δυνατότητα υπάρχει λόγω της παρουσίας δύο μεταφορέων - u- και v-. u-pipeline - ο κύριος, εκτελεί όλες τις λειτουργίες σε ακέραιους αριθμούς και πραγματικούς αριθμούς; Ο αγωγός v είναι βοηθητικός και εκτελεί μόνο απλές λειτουργίες σε ακέραιους αριθμούς και εν μέρει σε πραγματικούς. Προκειμένου τα παλαιότερα προγράμματα (για το 486) να εκμεταλλευτούν πλήρως τις δυνατότητες αυτής της αρχιτεκτονικής, χρειάστηκε να γίνει εκ νέου μεταγλώττιση. Ο Pentium είναι ο πρώτος επεξεργαστής CISC που χρησιμοποιεί αρχιτεκτονική πολλαπλών αγωγών.

β) Δίαυλος δεδομένων 64 bit. Επιτρέπει στον επεξεργαστή Pentium να μεταφέρει διπλάσια ποσότητα σε έναν κύκλο διαύλου μεγάλο όγκοδεδομένα από ΕΜΒΟΛΟαπό 486 (με το ίδιο συχνότητα ρολογιού).

γ) Μηχανισμός πρόβλεψης διευθύνσεων κλάδου. Χρησιμοποιείται για τη μείωση του χρόνου διακοπής λειτουργίας του αγωγού που προκαλείται από καθυστερήσεις ανάκτησης εντολών όταν ο μετρητής διευθύνσεων αλλάζει κατά την εκτέλεση των εντολών διακλάδωσης. Για να γίνει αυτό, ο επεξεργαστής χρησιμοποιεί ένα buffer διευθύνσεων διακλάδωσης BTB (Branch Target Buffer), το οποίο χρησιμοποιεί αλγόριθμους πρόβλεψης διευθύνσεων κλάδου.

δ) Ξεχωριστή προσωρινή αποθήκευση κώδικα προγράμματοςκαι δεδομένα. Οι επεξεργαστές Pentium χρησιμοποιούν μια κρυφή μνήμη επιπέδου 1 16 KB (κνήμη L1), χωρισμένη σε 2 τμήματα: 8 KB για δεδομένα και 8 KB για οδηγίες. Αυτό βελτιώνει την απόδοση και επιτρέπει τη διπλή κρυφή μνήμη να είναι διαθέσιμη πιο συχνά από ό,τι ήταν προηγουμένως δυνατό. Επιπλέον, ο μηχανισμός προσωρινής αποθήκευσης έχει αλλάξει.

ε) Βελτιωμένη μονάδα κινητής υποδιαστολής (FPU).

στ) Συμμετρική πολυεπεξεργασία (ΣΜΠ).

3. Μετάβαση σε επεξεργαστές διπλού πυρήνα

Εικόνα 2 – μικρογραφία ενός από τους πρώτους επεξεργαστές διπλού πυρήνα

επεξεργαστής υπολογιστή μονοπύρηνος διπύρηνος

Η Intel ήταν η πρώτη που εισήγαγε τσιπ διπλού πυρήνα για επιτραπέζιους υπολογιστές - η έναρξη των παραδόσεων ανακοινώθηκε επίσημα στις 11 Απριλίου Επεξεργαστής Pentium 4 Extreme Edition 840. Η AMD δεν περιμένει πολύ και ήδη στις 21 Απριλίου παρουσίασε στο κοινό τρεις επεξεργαστές διακομιστών Opteron διπλού πυρήνα και επίσης παρουσίασε έναν νέο εμπορικό σήμα- Athlon 64 X2, στο πλαίσιο του οποίου παρουσιάστηκαν επίσημα στις 9 Μαΐου οι επεξεργαστές διπλού πυρήνα για επιτραπέζιους υπολογιστές.

Η μετάβαση σε αρχιτεκτονική διπλού πυρήνα οφείλεται στο γεγονός ότι παραδοσιακές μεθόδουςμέθοδοι για την αύξηση της παραγωγικότητας έχουν σχεδόν εξαντληθεί. Λόγω μιας σειράς τεχνολογικών προβλημάτων, ο ρυθμός αύξησης των συχνοτήτων ρολογιού στο Πρόσφαταεπιβράδυνε αισθητά. Για παράδειγμα, σε ΠέρυσιΠριν από την εμφάνιση των επεξεργαστών διπλού πυρήνα, η Intel ήταν σε θέση να αυξήσει τις συχνότητες των CPU της μόνο κατά 400 MHz και οι ανταγωνιστές της AMD επιτάχυναν μόνο κατά 200 MHz. Όπως μπορείτε να δείτε, η αύξηση της ταχύτητας του ρολογιού δεν είναι εύκολη. Και άλλες μέθοδοι, όπως η αύξηση της ταχύτητας του διαύλου και του μεγέθους της κρυφής μνήμης, δεν παρέχουν αξιοσημείωτη αύξηση της απόδοσης.

Επομένως, είναι σαφές γιατί η εισαγωγή επεξεργαστών διπλού πυρήνα αποδείχθηκε το πιο λογικό βήμα προς νέα ύψη απόδοσης και σηματοδότησε την αρχή νέα εποχήστην ανάπτυξη της αγοράς επεξεργαστών.

Τι είναι ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα; Με την πρώτη ματιά, αυτοί είναι μόνο δύο επεξεργαστές συνδυασμένοι σε ένα κοινό περίβλημα. Αλλά δεν είναι τόσο απλό. Πρώτα, πρέπει να κάνετε διάκριση μεταξύ των όρων "επεξεργαστής" και " πυρήνα επεξεργαστή" Δεύτερον, υπάρχει πρόβλημα κοινόχρηστους πόρους, η πρόσβαση στο οποίο πρέπει να κατανέμεται μεταξύ δύο πυρήνων. Αν κοιτάξεις από τη σκοπιά λογισμικό, τότε το σύστημα αντιμετωπίζει έναν επεξεργαστή διπλού πυρήνα ως δύο ανεξάρτητους. Είναι σαφές ότι ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα είναι ικανός να εκτελεί ταυτόχρονα δύο ροές εντολών, ενώ ένας συμβατικός CPU εκτελεί τους υπολογισμούς αυστηρά με τη σειρά του. Πριν από αυτό, είχε ήδη γίνει μια προσπάθεια διαχωρισμού των εντολών που εκτελούνται - μιλάμε γιαΟ Τεχνολογίες IntelΥπερ-Νηματοποίηση. Αλλά σε αυτό, δύο «εικονικοί» επεξεργαστές μοιράζονται σχεδόν όλους τους πόρους ενός «φυσικού» επεξεργαστή (κρυφές μνήμες, διοχέτευση, μονάδες εκτέλεσης). Σχεδόν όλοι οι πόροι είναι κοινόχρηστοι - και εάν έχουν ήδη καταληφθεί από ένα από τα τρέχοντα νήματα, τότε το δεύτερο θα αναγκαστεί να περιμένει να απελευθερωθούν.

Στην πραγματικότητα, η αρχή λειτουργίας ενός επεξεργαστή με Hyper-Threading είναι παρόμοια με την αρχή λειτουργίας ενός λειτουργικού συστήματος πολλαπλών εργασιών, μόνο που αυτό συμβαίνει όχι στο λογισμικό, αλλά στο επίπεδο υλικού. Η διαίρεση ενός νήματος σε δύο μέρη, κατά κανόνα, καθιστά δυνατή την αποτελεσματικότερη φόρτωση των μονάδων εκτέλεσης του επεξεργαστή. Και ταυτόχρονα, θα διευκολύνει λίγο το λειτουργικό σύστημα να προσομοιώσει πολλούς ανεξάρτητους υπολογιστές σε έναν υπάρχοντα επεξεργαστή.

Ένας πλήρης επεξεργαστής διπλού πυρήνα είναι ένα εντελώς διαφορετικό θέμα. Σε αυτήν την περίπτωση, το σύστημα εντοπίζει στην πραγματικότητα δύο «τίμιους» πυρήνες επεξεργαστή. Και η αύξηση της παραγωγικότητας δεν είναι πλέον 10-20% ( μέση τιμήγια επεξεργαστή με τεχνολογία Hyper-Threading), και όλα 80-90% και ακόμη περισσότερο (φυσικά, όταν χρησιμοποιούνται και οι δύο πυρήνες). Κατ 'αρχήν, ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα είναι ένα σύστημα SMP (SMP - Symmetric MultiProcessing, όρος που σημαίνει ένα σύστημα με πολλούς ίσους επεξεργαστές). Ουσιαστικά, δεν διαφέρει από ένα συνηθισμένο σύστημα διπλού επεξεργαστή, στο οποίο είναι εγκατεστημένοι δύο ανεξάρτητοι επεξεργαστές. Το αποτέλεσμα είναι ότι έχουμε όλα τα πλεονεκτήματα των συστημάτων διπλού επεξεργαστή χωρίς την ανάγκη περίπλοκων και ακριβών μητρικών διπλών επεξεργαστών.

Ένας τρόπος για να δημιουργήσετε έναν ενεργειακά αποδοτικό επεξεργαστή είναι να μεταβείτε από μια αρχιτεκτονική ενός πυρήνα σε μια αρχιτεκτονική επεξεργαστή πολλαπλών πυρήνων. Το γεγονός είναι ότι οι επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων καθιστούν δυνατή την αύξηση της απόδοσης ακριβώς αυξάνοντας το IPC, δηλαδή τον αριθμό των εντολών κώδικα προγράμματος που υποβάλλονται σε επεξεργασία ανά κύκλο ρολογιού του επεξεργαστή. Στην ιδανική περίπτωση, όταν μετακινείστε από μια αρχιτεκτονική ενός πυρήνα επεξεργαστή σε έναν επεξεργαστή διπλού πυρήνα, μπορείτε να διατηρήσετε το ίδιο επίπεδο απόδοσης μειώνοντας την ταχύτητα ρολογιού κάθε πυρήνα σχεδόν στο μισό. Στην πραγματικότητα, φυσικά, όλα είναι κάπως πιο περίπλοκα - το αποτέλεσμα θα εξαρτηθεί από την εφαρμογή που χρησιμοποιείται και τη βελτιστοποίησή της για επεξεργαστή διπλού πυρήνα. Δηλαδή, για να μπορεί μια εφαρμογή να χρησιμοποιεί ταυτόχρονα πολλούς πυρήνες επεξεργαστή, πρέπει να είναι καλά παραλληλισμένος. Εάν ο κώδικας του προγράμματος είναι γραμμένος με τέτοιο τρόπο που σημαίνει μόνο διαδοχική εκτέλεσηοδηγίες, ο πολλαπλός πυρήνας δεν θα έχει καμία χρησιμότητα. Για να δείξετε ακριβώς πώς κλιμακώνεται η απόδοση ενός επεξεργαστή πολλαπλών πυρήνων ανάλογα με τη βελτιστοποίηση του κώδικα προγράμματος για μια αρχιτεκτονική πολλών πυρήνων, εξετάστε το ακόλουθο παράδειγμα. Υπάρχει ένας πολυπύρηνος επεξεργαστής με αριθμό πυρήνων ίσο με n. Ας υποθέσουμε ότι αυτός ο επεξεργαστής εκτελεί ένα πρόγραμμα που περιλαμβάνει N οδηγίες κώδικα προγράμματος και οι εντολές S αυτού του κώδικα μπορούν να εκτελεστούν μόνο διαδοχικά η μία μετά την άλλη και οι εντολές P (ίσο με N – S) είναι προγράμματα ανεξάρτητα μεταξύ τους και μπορούν να εκτελεστεί ταυτόχρονα σε όλους τους πυρήνες επεξεργαστή. Ας συμβολίσουμε με s (ίσο με S/N) το μερίδιο των εντολών που εκτελούνται διαδοχικά και με p (ίσο με 1 – s) το μερίδιο των εντολών που εκτελούνται παράλληλα.

Εικόνα 3 - Εκτέλεση κώδικα προγράμματος σε επεξεργαστή μονού πυρήνα

Στην περίπτωση χρήσης ενός επεξεργαστή ενός πυρήνα (Εικόνα 4), ο χρόνος που δαπανάται για την εκτέλεση ολόκληρου του κώδικα προγράμματος θα είναι:

t1 = N/IPS (3.1)

Εάν χρησιμοποιείτε επεξεργαστή n-core (Εικόνα 1), ο χρόνος που δαπανάται για την εκτέλεση ολόκληρου του κώδικα προγράμματος θα είναι μικρότερος λόγω της παράλληλης εκτέλεσης των εντολών P σε n πυρήνες επεξεργαστή και θα είναι:

(3.2)

Δεδομένου ότι το κέρδος απόδοσης σε αυτήν την περίπτωση μπορεί να θεωρηθεί μείωση του χρόνου εκτέλεσης ενός προγράμματος όταν χρησιμοποιείται επεξεργαστής πολλαπλών πυρήνων σε σύγκριση με τον χρόνο εκτέλεσης του ίδιου προγράμματος όταν χρησιμοποιείται ένας επεξεργαστής ενός πυρήνα, δηλαδή t1 / tn, παίρνουμε ότι η αύξηση της απόδοσης είναι:

(3.3)

Η γραφική εξάρτηση του κέρδους απόδοσης από τον αριθμό των πυρήνων του επεξεργαστή φαίνεται στο Σχήμα 5.

Εικόνα 4 - Εκτέλεση κώδικα προγράμματος σε επεξεργαστή πολλαπλών πυρήνων

Όπως φαίνεται από τον παραπάνω τύπο, το κέρδος απόδοσης στην περίπτωση μιας αρχιτεκτονικής επεξεργαστή πολλαπλών πυρήνων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη βελτιστοποίηση της εφαρμογής για την αρχιτεκτονική πολλών πυρήνων, δηλαδή από την ικανότητά της να παραλληλίζεται. Για παράδειγμα, ακόμη και στην περίπτωση που το 90% του κώδικα του προγράμματος παραλληλίζεται σε πολλούς πυρήνες εκτέλεσης, η χρήση ενός τετραπύρηνου επεξεργαστή σάς επιτρέπει να έχετε μόνο τριπλάσια αύξηση στην απόδοση σε σύγκριση με μια αρχιτεκτονική επεξεργαστή ενός πυρήνα.

Εικόνα 5 - Εξάρτηση των κερδών απόδοσης από τον αριθμό των πυρήνων του επεξεργαστή

Το παραπάνω παράδειγμα αντιπροσωπεύει μια ιδανική κατάσταση, αλλά στην πραγματικότητα όλα είναι κάπως πιο περίπλοκα, ωστόσο, η βασική ιδέα παραμένει η ίδια: η χρήση πολυπύρηνων επεξεργαστών απαιτεί θεμελιώδεις αλλαγές στο λογισμικό. Μέχρι στιγμής, συζητώντας τα κέρδη απόδοσης που μπορούν να επιτευχθούν με τη μετάβαση από μια αρχιτεκτονική ενός πυρήνα σε μια αρχιτεκτονική πολλών πυρήνων, εξετάσαμε μόνο μία εφαρμογή. Ωστόσο, οι επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων σάς επιτρέπουν να απολαμβάνετε σημαντικά κέρδη απόδοσης όταν ταυτόχρονη εργασίααρκετές εφαρμογές. Στην ιδανική περίπτωση, κάθε εφαρμογή μπορεί να εκτελείται σε ξεχωριστό πυρήνα επεξεργαστή, ανεξάρτητο από άλλες εφαρμογές. Για παράδειγμα, μπορείτε να μετατρέψετε ταυτόχρονα αρχεία βίντεο, να παίξετε παιχνίδια κ.λπ. Η αρχιτεκτονική πολυπύρηνων επεξεργαστών σάς επιτρέπει να επιλύετε ταυτόχρονα δύο παγκόσμια προβλήματα: να αυξήσετε την απόδοση του επεξεργαστή και ταυτόχρονα να δημιουργήσετε ενεργειακά αποδοτικούς επεξεργαστές. Φυσικά, η αρχιτεκτονική πολλαπλών πυρήνων είναι μόνο μια συνταγή για τη δημιουργία επεξεργαστών υψηλής απόδοσης και ενεργειακής απόδοσης. Για να δημιουργήσετε έναν πραγματικά ενεργειακά αποδοτικό πολυπύρηνο επεξεργαστή, κάθε πυρήνας πρέπει να βελτιστοποιηθεί για αρχιτεκτονική πολλών πυρήνων και επίσης να είναι αποδοτικός σε ενέργεια. Για παράδειγμα, οι επεξεργαστές Intel διπλού πυρήνα που βασίζονται στην αρχιτεκτονική NetBurst (οικογένεια Intel Pentium D) μπορούν να λύσουν μόνο εν μέρει το πρόβλημα της αύξησης της ενεργειακής απόδοσης. Το γεγονός είναι ότι η μικροαρχιτεκτονική κάθε πυρήνα επεξεργαστή της οικογένειας Intel Pentium D είναι βελτιστοποιημένη για κλιμάκωση συχνότητας ρολογιού και δεν είναι ενεργειακά αποδοτική. Μια άλλη προσέγγιση για την αύξηση της απόδοσης σε μια δεδομένη κατανάλωση ενέργειας είναι η μετάβαση σε μια ριζικά διαφορετική βασική μικροαρχιτεκτονική. Σημειώστε ότι αυτή η προσέγγιση δεν έρχεται σε αντίθεση με την ιδέα των πολλαπλών πυρήνων, αλλά μάλλον τη συμπληρώνει.

Η σύγχρονη βιομηχανία υπολογιστών δεν μένει ακίνητη. Σχεδόν κάθε υπολογιστής είναι ήδη εξοπλισμένος με επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων. Αλλά δεν γνωρίζουν όλοι πώς διαφέρουν από τα μονοπύρηνα ανάλογα τους, τα οποία παραμένουν παρελθόν. Μερικές φορές, κατά την αγορά, ένα άτομο προσπαθεί να αγοράσει ένα νέο προϊόν, αλλά δεν συνειδητοποιεί τη σημασία του και ξοδεύει χρήματα σε κάτι που δεν θα του φέρει σημαντικό όφελος.
Για να κατανοήσετε την ανάγκη να αγοράσετε έναν επεξεργαστή με έναν ή δύο πυρήνες, πρέπει να κατανοήσετε τη διαφορά μεταξύ των δύο επιλογών, σε ποιες περιπτώσεις καθεμία από αυτές είναι καλύτερη.

Χαρακτηριστικά της δομής των μονοπύρηνων επεξεργαστών

Όλοι γνωρίζουν ότι η δύναμη και η ταχύτητα των πάντων προσωπικός υπολογιστήςΠρώτα απ 'όλα, εξαρτάται από τον κεντρικό επεξεργαστή. Επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του επεξεργαστή, τόσο πιο γρήγορη είναι η εκτέλεση των εντολών του χρήστη. Οι λειτουργίες στα δεδομένα εκτελούνται από τον πυρήνα του επεξεργαστή.

Στο υψηλή συχνότηταη ταχύτητα εκτέλεσης μιας εντολής είναι σημαντική, επομένως ακόμα και με έναν επεξεργαστή ενός πυρήνα, ο χρήστης φαίνεται να εκτελεί προγράμματα παράλληλα. Στην πραγματικότητα, όλα τα προγράμματα τοποθετούνται σε μια ουρά που κινείται με πολύ υψηλή ταχύτητα.

Τα αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά των μονοπύρηνων επεξεργαστών μπορούν να ληφθούν υπόψη:

• Μια δομή με πλήρη διαχωρισμό εντολών και δεδομένων.
• Scalar αρχιτεκτονική, η οποία επιτρέπει την παράλληλη εκτέλεση πολλαπλών εντολών σε διαφορετικές συσκευές.
• Αλλαγή της σειράς εντολών δυναμικού τύπουόταν λειτουργεί η αρχή της εκ των προτέρων.
• Οι εντολές χρησιμοποιούνται σαν μεταφορέας.
• Η κατεύθυνση των κλάδων εκτέλεσης είναι προβλέψιμη.

Θα ήθελα να σημειώσω ότι παρά το γεγονός ότι εμφανίζονται όλο και περισσότεροι επεξεργαστές διπλού πυρήνα, οι επιλογές ενός πυρήνα βελτιώνονται και βελτιώνονται συνεχώς. Επομένως, ορισμένα μοντέλα επεξεργαστών με έναν πυρήνα δεν είναι πάντα κατώτερα σε απόδοση από έναν διάδοχο διπλού πυρήνα.

Χαρακτηριστικά επεξεργαστών διπλού πυρήνα

Εάν, γενικά, μιλάμε για τη λειτουργία ενός επεξεργαστή με δύο πυρήνες σε σύγκριση με τον αντίστοιχο μονοπύρηνο, τότε μπορούμε να εξηγήσουμε τα πάντα απλό παράδειγμα. Για παράδειγμα, ένας χρήστης αντιγράφει αρχεία, αλλά ταυτόχρονα αποφασίζει να παρακολουθήσει μια ταινία. Του φαίνεται ότι και οι δύο λειτουργίες εκτελούνται ταυτόχρονα, αλλά όταν εκτελείται ένας επεξεργαστής ενός πυρήνα, αυτές οι ενέργειες συμβαίνουν διαδοχικά, καθώς η συχνότητα εκτέλεσης εντολών είναι πολύ υψηλή, αυτό είναι που δημιουργεί αυτή την αίσθηση. Αλλά με μια διπύρηνο διεργασία, αυτές οι λειτουργίες γίνονται στην πραγματικότητα ταυτόχρονα.

Αξίζει να σημειωθεί ότι σύμφωνα με την αρχιτεκτονική του επεξεργαστή διπλού πυρήναπαρόμοια με τη δομή των συμμετρικών πολυεπεξεργαστών, όταν δύο επεξεργαστές χρησιμοποιούνται σε μία πλακέτα. Υπάρχουν, φυσικά, ορισμένες διαφορές, αλλά η αρχή λειτουργίας είναι παρόμοια.

Οι επεξεργαστές διπλού πυρήνα έχουν την πιο αποτελεσματική απόδοση όταν εργάζονται με εφαρμογές πολλαπλών νημάτων. Δεδομένου ότι πολυάριθμες εργασίες κατανέμονται μεταξύ δύο πυρήνων για εκτέλεση. Αυτή η κατανομή σάς επιτρέπει να μειώσετε την κατανάλωση ενέργειας. Εξάλλου, αυτός ο παράγοντας είναι που επιβραδύνει την ανάπτυξη μονοπύρηνων επεξεργαστών.

Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ ενός επεξεργαστή διπλού πυρήνα

Κατά τη μελέτη της αρχιτεκτονικής τόσο των μονοπύρηνων όσο και των διπύρηνων επεξεργαστών, μπορεί να εντοπιστεί μια μεγάλη λίστα διαφορών:

• Εάν δεν εκτελείτε πολύπλοκες εφαρμογές πολλαπλών νημάτων ή πολλές ταυτόχρονα, τότε οι διαφορές στην απόδοση ενός επεξεργαστή με έναν ή δύο πυρήνες δεν θα είναι τόσο αισθητές και εμφανείς.
• Ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα έχει επίσης μια κοινή μνήμη cache.
• Η ύπαρξη ενός επεξεργαστή διπλού πυρήνα έχει ένα σημαντικό πλεονέκτημα, καθώς εάν ένας πυρήνας αποτύχει, ο δεύτερος πυρήνας θα αναλάβει ολόκληρο το φορτίο στον εαυτό του.
• Ο επεξεργαστής διπλού πυρήνα έχει μεγάλη μνήμη cache και συχνότητα.

Αξίζει να σημειωθεί ότι ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα στο σπίτι δεν μπορεί πάντα να δείξει όλες τις δυνατότητές του, καθώς πολλές εφαρμογές που δημιουργούνται δεν είναι προσαρμοσμένες σε αυτό κεντρικός επεξεργαστής. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι λόγω της παρουσίας δύο πυρήνων, ο επεξεργαστής έχει δομή 64-bit. Και πολλά σύγχρονα προγράμματαέχουν σχεδιαστεί για δομή 32 bit και δεν θα πρέπει να περιμένετε αύξηση της ταχύτητας λειτουργίας από αυτά.

Οφέλη από τη χρήση επεξεργαστών διπλού πυρήνα

Γνωρίζοντας τα δομικά χαρακτηριστικά και τις σημαντικές διαφορές μεταξύ των επεξεργαστών με έναν και δύο πυρήνες, μπορούμε να επισημάνουμε τα κύρια πλεονεκτήματα της χρήσης επεξεργαστών διπλού πυρήνα:

1. Γρήγορη απόδοση του προγράμματος περιήγησης κατά τη φόρτωση και την εμφάνιση.
2. Υψηλή απόδοση σε εφαρμογές gaming.
3. Όταν εργάζεστε σε λειτουργία πολλαπλών τιμών, η ταχύτητα πολλαπλών νημάτων αυξάνεται.
4. Υψηλή απόδοση και ομαλή λειτουργία.
5. Μειώστε την κατανάλωση ενέργειας αυξάνοντας παράλληλα την παραγωγικότητα.

Συμπερασματικά, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ένας επεξεργαστής με έναν πυρήνα ή δύο έχει σημαντικές διαφορές, τόσο στη λειτουργία του όσο και στην αρχιτεκτονική του.

Φυσικά, είναι σαφές ότι ένας επεξεργαστής με δύο ή περισσότερους πυρήνες θα είναι πιο παραγωγικός. Για οικιακή χρήσηΚατ 'αρχήν, δεν είναι κρίσιμο να αγοράσετε έναν υπολογιστή με έναν μόνο επεξεργαστή. Αλλά αν έχετε την οικονομική δυνατότητα να αγοράσετε έναν υπολογιστή με δύο επεξεργαστές, τότε αξίζει να τον αγοράσετε. Παρά όλα αυτά κόσμο της πληροφορίαςδεν μένει ακίνητος. Τα προγράμματα ολοκληρώνονται, η τεχνολογία βελτιώνεται. Κάθε μέρα τα πάντα μεγαλύτερο αριθμό προϊόντα λογισμικούέχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με συστήματα 64-bit.

Η εποχή των μονοπύρηνων επεξεργαστών γίνεται παρελθόν. Οι CPU εξοπλισμένες με δύο πυρήνες υπολογιστών έχουν ξεκινήσει μια ενεργή επίθεση στο τμήμα της αγοράς επιτραπέζιους υπολογιστές. Και μετά, βλέπετε, θα προλάβουν οι πολυπύρηνες...

Τον Απρίλιο-Μάιο του τρέχοντος έτους, σημαντικά γεγονότα έλαβαν χώρα στον κλάδο της πληροφορικής: τα τέρατα της αγοράς επεξεργαστών - η AMD και η Intel - παρουσίασαν στον κόσμο μια CPU με πολλούς πυρήνες υπολογιστών. Η Intel ήταν η πρώτη που εισήγαγε τσιπ διπλού πυρήνα για επιτραπέζιους υπολογιστές - στις 11 Απριλίου, ανακοινώθηκε επίσημα η έναρξη των παραδόσεων επεξεργαστών Pentium 4 Extreme Edition 840. Η AMD δεν έμεινε να περιμένει πολύ και στις 21 Απριλίου παρουσίασε στο κοινό τρεις επεξεργαστές διακομιστών διπλού πυρήνα Opteron και παρουσίασε επίσης μια νέα μάρκα - Άθλο 64 Χ2, στο πλαίσιο του οποίου παρουσιάστηκαν επίσημα στις 9 Μαΐου οι επεξεργαστές διπλού πυρήνα για επιτραπέζιους υπολογιστές.

Η μετάβαση σε μια αρχιτεκτονική διπλού πυρήνα οφείλεται στο γεγονός ότι οι παραδοσιακές μέθοδοι για την αύξηση της παραγωγικότητας έχουν πρακτικά εξαντληθεί. Λόγω μιας σειράς τεχνολογικών προβλημάτων, ο ρυθμός αύξησης των συχνοτήτων ρολογιού έχει πρόσφατα επιβραδυνθεί αισθητά. Για παράδειγμα, τον τελευταίο χρόνο πριν από την εμφάνιση των επεξεργαστών διπλού πυρήνα, η Intel μπόρεσε να αυξήσει τις συχνότητες των CPU της μόνο κατά 400 MHz και οι ανταγωνιστές της AMD επιτάχυναν μόνο κατά 200 MHz. Όπως μπορείτε να δείτε, η αύξηση της ταχύτητας του ρολογιού δεν είναι εύκολη. Αλλά άλλες μέθοδοι, όπως η αύξηση της ταχύτητας του διαύλου και του μεγέθους της κρυφής μνήμης, δεν παρέχουν αξιοσημείωτη αύξηση της απόδοσης.

Επομένως, είναι σαφές γιατί η εισαγωγή επεξεργαστών διπλού πυρήνα αποδείχθηκε το πιο λογικό βήμα προς νέα ύψη απόδοσης και σηματοδότησε την αρχή μιας νέας εποχής στην ανάπτυξη της αγοράς επεξεργαστών.

Δύο πυρήνες

Τι είναι ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα; Με την πρώτη ματιά, αυτοί είναι μόνο δύο επεξεργαστές συνδυασμένοι σε ένα κοινό περίβλημα. Αλλά δεν είναι τόσο απλό. Αρχικά, πρέπει να κάνετε διάκριση μεταξύ των όρων «επεξεργαστής» και «πυρήνας επεξεργαστή». Δεύτερον, υπάρχει το πρόβλημα των κοινών πόρων, η πρόσβαση στους οποίους πρέπει να κατανεμηθεί μεταξύ των δύο πυρήνων.

Εάν το δείτε από την άποψη του λογισμικού, το σύστημα αντιμετωπίζει έναν επεξεργαστή διπλού πυρήνα ως δύο ανεξάρτητους. Είναι σαφές ότι ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα είναι ικανός να εκτελεί ταυτόχρονα δύο ροές εντολών, ενώ ένας συμβατικός CPU εκτελεί τους υπολογισμούς αυστηρά με τη σειρά του.

Πριν από αυτό, είχε ήδη γίνει μια προσπάθεια διαχωρισμού των εκτελέσιμων εντολών - μιλάμε για την τεχνολογία Intel Hyper-Threading. Αλλά σε αυτό, δύο «εικονικοί» επεξεργαστές μοιράζονται σχεδόν όλους τους πόρους ενός «φυσικού» επεξεργαστή (κρυφές μνήμες, διοχέτευση, μονάδες εκτέλεσης). Σχεδόν όλοι οι πόροι είναι κοινόχρηστοι - και εάν έχουν ήδη καταληφθεί από ένα από τα τρέχοντα νήματα, τότε το δεύτερο θα αναγκαστεί να περιμένει να απελευθερωθούν.

Στην πραγματικότητα, η αρχή λειτουργίας ενός επεξεργαστή με Hyper-Threading είναι παρόμοια με την αρχή λειτουργίας ενός λειτουργικού συστήματος πολλαπλών εργασιών, μόνο που αυτό δεν συμβαίνει σε επίπεδο λογισμικού, αλλά σε επίπεδο υλικού. Η διαίρεση του νήματος σε δύο μέρη, κατά κανόνα, καθιστά δυνατή την αποτελεσματικότερη φόρτωση των μονάδων εκτέλεσης του επεξεργαστή. Και ταυτόχρονα, θα διευκολύνει λίγο το λειτουργικό σύστημα να προσομοιώσει πολλούς ανεξάρτητους υπολογιστές σε έναν υπάρχοντα επεξεργαστή.

Ένας πλήρης επεξεργαστής διπλού πυρήνα είναι ένα εντελώς διαφορετικό θέμα. Σε αυτήν την περίπτωση, το σύστημα εντοπίζει στην πραγματικότητα δύο «τίμιους» πυρήνες επεξεργαστή. Και η αύξηση της απόδοσης δεν είναι πλέον 10-20% (ο μέσος όρος για έναν επεξεργαστή με τεχνολογία Hyper-Threading), αλλά 80-90% και ακόμη περισσότερο (φυσικά, όταν χρησιμοποιούνται και οι δύο πυρήνες). Κατ 'αρχήν, ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα είναι ένα σύστημα SMP (SMP - Symmetric MultiProcessing, όρος που σημαίνει ένα σύστημα με πολλούς ίσους επεξεργαστές). Στην ουσία, δεν διαφέρει από ένα συνηθισμένο σύστημα διπλού επεξεργαστή, στο οποίο είναι εγκατεστημένοι δύο ανεξάρτητοι επεξεργαστές. Το αποτέλεσμα είναι ότι έχουμε όλα τα πλεονεκτήματα των συστημάτων διπλού επεξεργαστή χωρίς την ανάγκη περίπλοκων και ακριβών μητρικών διπλών επεξεργαστών.

Τι να περιμένουμε από συστήματα διπλού επεξεργαστή; Σε εφαρμογές βελτιστοποιημένες για πολυεπεξεργασία, μπορείτε να έχετε μια αξιοσημείωτη - έως και διπλάσια - αύξηση της απόδοσης. Αυτό αφορά πολλούς επαγγελματικές εφαρμογές, τα περισσότερα λογισμικά για την επεξεργασία ψηφιακού περιεχομένου (ήχος, βίντεο, γραφικά), καθώς και προγράμματα που έχουν ήδη βελτιστοποιηθεί για την τεχνολογία Hyper-Threading.

Intel Pentium D

Για την Intel Corporation, η κυκλοφορία επεξεργαστών με αρχιτεκτονική διπλού πυρήνα ήταν ουσιαστικά αναπόφευκτη, καθώς ο πυρήνας Prescott σήμερα έχει σχεδόν εξαντλήσει πλήρως το απόθεμα συχνότητας ρολογιού, που περιορίζεται στα 4 GHz. Επιπλέον, αναμένεται ότι μέχρι το τέλος του 2006 το μερίδιο των τσιπ διπλού πυρήνα στις προμήθειες της Intel για τις αγορές επιτραπέζιων υπολογιστών και φορητών υπολογιστών θα είναι πάνω από 70%, και στην αγορά διακομιστών το ποσοστό αυτό θα πρέπει να ξεπεράσει το 85%. Αυτοί οι αριθμοί δείχνουν πολύ πειστικά πόσο σοβαρές είναι οι ελπίδες της Intel για τη νέα αρχιτεκτονική.

Οι πρώτοι επεξεργαστές επιτραπέζιου υπολογιστή διπλού πυρήνα της Intel βασίζονται σε Σμιθφιλντ. Στην πραγματικότητα, αποτελείται από δύο πυρήνες Prescott που λειτουργούν σε έναν κρύσταλλο ημιαγωγών. Εκεί τοποθετείται επίσης ένας διαιτητής, ο οποίος παρακολουθεί την κατάσταση του διαύλου συστήματος και βοηθά στον καταμερισμό της πρόσβασης σε αυτόν μεταξύ δύο CPU. Κάθε πυρήνας έχει τη δική του μνήμη cache 1 MB L2. Όλη η επικοινωνία μεταξύ των πυρήνων στο Smithfield πραγματοποιείται μέσω διαύλου συστήματος.

Το Smithfield έχει περίπου διπλάσια επιφάνεια σε σύγκριση με τον πυρήνα του επεξεργαστή Prescott - 206 mm2. Ο αριθμός των τρανζίστορ στους νέους επεξεργαστές είναι 230 εκατομμύρια.

Βασισμένο στο Smithfield αυτή τη στιγμήΥπάρχουν δύο τύποι επεξεργαστών για επιτραπέζιους υπολογιστές: απλά διπλού πυρήνα Pentium D και CPU για τους λάτρεις - Pentium Extreme Edition. Οι επεξεργαστές διπλού πυρήνα συσκευάζονται σε πακέτο LGA775 και λειτουργούν σε συχνότητα διαύλου συστήματος 800 MHz.

Η σειρά επεξεργαστών Pentium D αντιπροσωπεύεται από τρία μοντέλα: 820, 830 και 840 με συχνότητες 2,8, 3,0 και 3,2 GHz, αντίστοιχα. Στον τομέα της ελίτ υπάρχει το μοντέλο Pentium Extreme Edition 840, οι πυρήνες επεξεργαστή του οποίου λειτουργούν σε συχνότητα 3,2 GHz. Η διαφορά μεταξύ του ακραίου διπύρηνου επεξεργαστή και των υπολοίπων έγκειται στον ξεκλείδωτο πολλαπλασιαστή και στην παρουσία της τεχνολογίας Hyper-Threading, η οποία είναι απενεργοποιημένη στα μοντέλα της σειράς Pentium D. Έτσι, θα καθοριστεί η Pentium Extreme Edition λειτουργικό σύστημασαν τέσσερα λογικός επεξεργαστής.

Τα κύρια χαρακτηριστικά των νέων CPU φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Όπως βλέπουμε, μέγιστη συχνότηταΟ διπύρηνος επεξεργαστής είναι 3,2 GHz, ενώ τα μονοπύρηνα μοντέλα έφτασαν τα 3,8 GHz. Αυτό οφείλεται στους περιορισμούς στην απαγωγή θερμότητας και στην κατανάλωση ενέργειας των επεξεργαστών. Ο Prescott ήδη ζεσταίνεται αρκετά και τρώει πολύ, και ο συνδυασμός δύο πυρήνων σε ένα τσιπ οδηγεί σε σημαντική αύξηση των αναφερόμενων χαρακτηριστικών. Επομένως, οι επεξεργαστές διπλού πυρήνα χαρακτηρίζονται από μια σχετικά χαμηλή συχνότητα ρολογιού.

Σημειώστε επίσης ότι ο νέος πυρήνας επεξεργαστή κληρονομεί ολόκληρο το σύνολο από τον Prescott σύγχρονες τεχνολογίες: υποστήριξη για επεκτάσεις EM64T 64 bit, τεχνολογία ασφαλείας Execute Disable Bit, καθώς και πλήρες σετΕργαλεία μεταγωγής βάσει ζήτησης για τη διαχείριση της κατανάλωσης θερμότητας και ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων των τεχνολογιών C1E (Enhanced Halt State), TM2 (Thermal Monitor 2) και EIST (Enhanced Intel SpeedStep). Τρία τελευταίες τεχνολογίεςδεν υποστηρίζεται από junior dual-core Μοντέλο Pentium D 820, καθώς η λειτουργία τους απαιτεί δυναμικές αλλαγές στον πολλαπλασιαστή του επεξεργαστή και ο συντελεστής πολλαπλασιασμού αυτού του τσιπ (14x) είναι ο ελάχιστος για CPU που βασίζονται στο Prescott και τα παράγωγά του.

AMD Athlon 64 Χ2

Οι επεξεργαστές διπλού πυρήνα που κατασκευάζονται από την AMD ονομάζονται Athlon 64 X2. Από το όνομα είναι σαφές ότι οι νέες CPU έχουν αρχιτεκτονική AMD 64 και ο δείκτης "X2" υποδηλώνει την παρουσία δύο πυρήνων υπολογιστών.

Μέχρι σήμερα η παράταξηΤο Athlon 64 X2 περιλαμβάνει πέντε επεξεργαστές με αξιολογήσεις 3800+, 4200+, 4400+, 4600+ και 4800+ - τα κύρια χαρακτηριστικά τους φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Αυτοί οι επεξεργαστές βασίζονται σε πυρήνες με κωδικές ονομασίες ΤολέδοΚαι Μάντσεστερ. Οι διαφορές μεταξύ τους είναι στο μέγεθος της κρυφής μνήμης δεύτερου επιπέδου: Το Toledo έχει μνήμη cache L2 1 MB ανά πυρήνα, ενώ το Manchester έχει το ήμισυ αυτού του αριθμού (512 KB ανά πυρήνα).

Οι επεξεργαστές με βαθμολογίες 4400+ και 4800+ βασίζονται στον πυρήνα του Toledo και λειτουργούν σε συχνότητες 2,2 GHz και 2,4 GHz, αντίστοιχα. Και οι CPU με βαθμολογίες 3800+, 4200+ και 4600+ έχουν πυρήνα Manchester και χαρακτηρίζονται από συχνότητες ρολογιού 2,0 GHz, 2,2 GHz και 2,4 GHz. Υπάρχουν επίσης τρεις επιλογές τελευταίους επεξεργαστέςβασίζεται στον πυρήνα του Toledo, αλλά με τη μισή μνήμη cache απενεργοποιημένη.

Ο πυρήνας του Toledo αποτελείται από περίπου 233,2 εκατομμύρια τρανζίστορ και έχει επιφάνεια περίπου 199 mm2. Η περιοχή του πυρήνα του Μάντσεστερ είναι αισθητά μικρότερη - 147 mm2. ο αριθμός των τρανζίστορ είναι 157 εκατομμύρια.

Σε αντίθεση με τον ανταγωνιστή της, η AMD δεν μείωσε τη συχνότητα των νέων CPU. Όπως μπορείτε να δείτε, η συχνότητα ρολογιού του ταχύτερου διπύρηνου επεξεργαστή αντιστοιχεί στη συχνότητα του παλαιότερου μοντέλου της σειράς Athlon 64 (αν και υπάρχει και πιο γρήγορο gaming FX). Από αυτό προκύπτει ότι ακόμη και σε εφαρμογές που δεν είναι βελτιστοποιημένες για πολλαπλές νήματα, το Athlon 64 X2 θα πρέπει να επιδεικνύει πολύ καλό επίπεδοπαραγωγικότητα.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η προσέγγιση για την εφαρμογή dual-core σε επεξεργαστές AMD είναι κάπως διαφορετική από αυτή που προτείνει η Intel, αν και το Athlon 64 X2, όπως και ο Pentium D, είναι ουσιαστικά δύο επεξεργαστές συνδυασμένοι σε ένα τσιπ. Το γεγονός είναι ότι οι πυρήνες στο Smithfield επικοινωνούν μέσω του διαύλου συστήματος - αλλά το Athlon 64 X2 εφαρμόζει μια διαφορετική προσέγγιση. Ακόμα στο στάδιο της ανάπτυξης Αρχιτεκτονική AMD 64, δόθηκε η δυνατότητα δημιουργίας πολυπύρηνων επεξεργαστών. Καθένας από τους πυρήνες Athlon 64 X2 έχει το δικό του σύνολο ενεργοποιητών και μια ειδική κρυφή μνήμη δεύτερου επιπέδου. Ο ελεγκτής μνήμης και ο ελεγκτής διαύλου HyperTransport είναι κοινά. Αλλά η αλληλεπίδραση κάθε πυρήνα με κοινόχρηστους πόρους συμβαίνει μέσω ενός ειδικού διακόπτη (Crossbar Switch) και μιας διεπαφής αιτήματος συστήματος (System Request Interface), στην οποία σχηματίζεται μια ουρά αιτημάτων συστήματος (System Request Queue). Και, το πιο σημαντικό, η αλληλεπίδραση των πυρήνων οργανώνεται στο ίδιο επίπεδο, χάρη στο οποίο τα ζητήματα συνοχής της κρυφής μνήμης επιλύονται χωρίς πρόσθετο φορτίο στο δίαυλο συστήματος και στο δίαυλο μνήμης.

Διπύρηνο Επεξεργαστές AMD, σε αντίθεση με τους αντιπροσώπους της Intel, δεν λειτουργούν με DDR2. Έλλειψη υποστήριξης μοντέρνους τύπουςμνήμη με υψηλή διακίνησηΑυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η εταιρεία επιδίωξε πρωτίστως να διατηρήσει τη συμβατότητα του Athlon 64 X2 με τις υπάρχουσες πλατφόρμες. Όμως, σε αντίθεση με τους διπύρηνους επεξεργαστές Intel, που απαιτούν νέο chipset, αυτές οι CPU μπορούν να εγκατασταθούν στον ίδιο μητρικές πλακέτες, όπως το κανονικό Athlon 64.

Ως αποτέλεσμα, το Athlon 64 X2 διαθέτει θήκη Socket 939, ελεγκτή μνήμης δύο καναλιών με υποστήριξη για DDR400 SDRAM και λειτουργεί με δίαυλο HyperTransport με συχνότητα έως και 1 GHz. Χάρη σε αυτό, οι επεξεργαστές AMD διπλού πυρήνα δεν απαιτούν νέα chipset και μητρικές πλακέτες - αρκεί να ενημερώσετε το BIOS σε υπάρχουσες μητρικές πλακέτες για το Socket 939. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι η κατανάλωση ενέργειας του Athlon 64 X2 μπόρεσε να χωρέσει τα προηγουμένως καθορισμένα όρια για το Athlon 64.

Νέος επεξεργαστήςυποστηρίζει τεχνολογίες AMD64 (υποστήριξη επεκτάσεων 64 bit), Ενισχυμένη προστασία από ιούς (προστασία από ορισμένους τύπους ιών), καθώς και Cool'n'Quiet (μειώνει την παραγωγή θερμότητας και την κατανάλωση ενέργειας του επεξεργαστή).

Δοκιμές

Το εργαστήριο δοκιμών του περιοδικού έλαβε επεξεργαστές διπλού πυρήνα και από τους δύο κολοσσούς της αγοράς επεξεργαστών: Intel Pentium D 820Και AMD Athlon 64 X2 4800+. Δεν έχει νόημα να συγκρίνουμε απευθείας αυτούς τους επεξεργαστές, αφού ανήκουν, ας πούμε, σε διαφορετικές κατηγορίες βάρους. Επομένως, κάθε επεξεργαστής διπλού πυρήνα ήταν αντίθετος με τον μονοπύρηνο πρόγονό του, που λειτουργούσε στην ίδια συχνότητα ρολογιού - μιλάμε για Intel Pentium 4 520Και AMD Athlon 64 4000+.

Η αλλαγή στην απόδοση μελετήθηκε σε διαφορετικά δημοφιλείς εφαρμογέςόταν χρησιμοποιείτε συστήματα που βασίζονται σε επεξεργαστή διπλού πυρήνα αντί για μονοπύρηνο επεξεργαστή. Οπως και δοκιμαστικά προγράμματαΧρησιμοποιήθηκαν οι εφαρμογές που περιλαμβάνονται στο πακέτο WorldBench 5 Το αποτέλεσμα της δοκιμής είναι ο χρόνος που δαπανήθηκε για την εκτέλεση της εφαρμογής (βλ. πίνακες).

συμπέρασμα

Κρίνοντας από τα αποτελέσματα των δοκιμών, το κέρδος απόδοσης στις περισσότερες εφαρμογές είναι ασήμαντο. Λαμβάνουμε πιο σημαντικά κέρδη όταν εκτελούμε προγράμματα επεξεργασίας βίντεο - Microsoft Windows Media Encoder 9.0 και Roxio VideoWave Movie Creator 1.5.

Ωστόσο, οι επεξεργαστές διπλού πυρήνα είχαν καλύτερη απόδοση κατά την εκτέλεση μιας δοκιμής πολλαπλών εργασιών, όταν δύο εφαρμογές εκκινήθηκαν ταυτόχρονα - Mozilla και Windows MediaΚωδικοποιητής. Επιπλέον, το χάσμα μεταξύ του Athlon 64 X2 4800+ και του μονοπύρηνου προγόνου του ήταν 82,2% και η διαφορά μεταξύ Επεξεργαστές Intelσε αυτό το τεστ ήταν 47,1%. Με την πρώτη ματιά, η τεχνολογία διπλού πυρήνα της AMD είναι πιο αποτελεσματική από την Intel. Αλλά ας μην ξεχνάμε ότι το Pentium 4 είχε ήδη εφαρμοστεί το "ψευδο-διπύρηνο" (Hyper-Threading) - είναι πιθανό ότι αυτός είναι ο λόγος που η αύξηση δεν ήταν τόσο σημαντική.

Εξετάζοντας τα λιγότερο εντυπωσιακά αποτελέσματα που εμφανίζονται στις υπόλοιπες εφαρμογές, μπορεί κανείς να υποθέσει ότι αυτά τα προγράμματα απλά δεν είναι βελτιστοποιημένα για πολλαπλή νήμα. Αλλά η ανάπτυξη του υλικού και λογισμικόποτέ δεν ακολούθησε παράλληλη πορεία - κάποιος προσπερνούσε συνεχώς κάποιον άλλο και, κατά κανόνα, ήταν το υλικό που προχωρούσε και το λογισμικό που πρόλαβε. Ως εκ τούτου, είναι φυσικό να υποθέσουμε ότι στο εγγύς μέλλον οι κατασκευαστές λογισμικού θα προσπαθήσουν να βελτιστοποιήσουν για το multithreading όσο το δυνατόν περισσότερο μεγάλη ποσότητατων προϊόντων τους. Τότε είναι που οι επεξεργαστές διπλού πυρήνα θα μπορούν να αποκαλύψουν πλήρως τις δυνατότητές τους.