Защо се нуждаете от многоядрен процесор
Нека започнем отдалеч - от процесорното устройство и след това ще отговорим на въпроса: "Защо имаме нужда от многоядрен процесор?". Ядрото на съвременния процесор е силициев кристал с площ от един квадратен сантиметър. В него вече е внедрена така наречената архитектура на ядрото - микроскопични логически елементи, които отговарят за това как се обработва входящата информация.
Останалата част от чипа се нарича пакет. Ядрото на процесора е инсталирано върху текстолитна основа с много контактни релси.
Първият микропроцесор е представен през 1971 г. Intel 4004 съдържаше 2300 транзистора и работеше на 108kHz. Това, разбира се, не беше достатъчно. Тогава започна увеличаването на броя на транзисторите и увеличаването на тактовата честота на неговата работа. Но уви, при честота над 3,8 GHz процесорите достигнаха толкова висока работна температура, че дори системата за течно охлаждане не можа да ги спаси.
Стана ясно или трябва да се търси друго решение, или производителите са достигнали технологичния таван. В края на краищата по това време, заедно с температурата, възникна и друг проблем - създаването на процесори стигна до момента, в който работата започна да докосва основите на Вселената - атомите. Днес процесорите се произвеждат по 45-nm технология, а размерът на силициевия атом е приблизително 0,543 nm).
С намаляване на размера на кристала и с увеличаване на тактовата честота, токът на утечка на транзисторите също се увеличава. Това доведе до увеличаване на консумацията на енергия и увеличаване на топлинните емисии; В допълнение, за някои приложения традиционните серийни архитектури стават неефективни, тъй като тактовите честоти се увеличават поради така нареченото "тесно място на фон Нойман" - ограничението на производителността в резултат на серийния поток.изчисления. Но решението за спиране на технологичния прогрес дори не беше обмислено, тъй като производителите на чипове бяха постоянно натискани от разработчиците на софтуер, които нямаха скоростта на хардуера, който беше уместен по това време.
Така че беше решено да се постигне допълнително увеличаване на производителността на микропроцесорите с други средства. Концепцията за многопоточност, възникнала в света на суперкомпютрите, беше призната за най-ефективната посока - това е едновременната паралелна обработка на няколко потока инструкции.
Технологията за обработка на данни със супернишки произхожда от дълбините на Intel. Накратко, тази технология позволява на процесора да изпълнява до четири програмни нишки паралелно в едно ядро едновременно.
Процесор Pentium 4 с активирана Hyper-threading има едно физическо ядро, което е разделено на две логически ядра, така че операционната система го дефинира като два различни процесора (вместо един).
Това беше само началото. Процесорът Pentium 4 беше истинският тласък в света на истинските многоядрени машини. Предимствата на многоядрените процесори са очевидни. Те имат добре развита способност да разпределят работата на програмите, като основните задачи на приложенията и фоновите задачи на операционната система, в няколко ядра, което води до повишаване на производителността.
Многоядрените процесори позволиха да се намали честотата на работа в полза на по-ниско разсейване на топлината и рационално потребление на електрическа енергия.
Но в същото време купувачите усетиха сами, с настъпването на ерата на многоядрените процесори, техният основен недостатък е по-високата им цена.
Многоядреността направи чиповете толкова бързи, че разработчиците на софтуер останаха далеч назад. Сега пазарът на процесори претърпя някакъв вид застой - моментът, когато хардуерът вече е там исофтуер, способен да "взриви" този хардуер, все още не е пристигнал - толкова силен беше технологичният пробив на производителите на чипове.
Освен това сега програмистите следват пътя на дълбока оптимизация на своите програми, намалявайки изискванията за ресурси на своите продукти.
Несъмнено в бъдеще производителите на микропроцесори ще направят нов еволюционен скок, но засега няма да е скоро - всеки нов модел бележи време на едно място, в което всички подобрения не са толкова значими, колкото бяха преди - в етапа на формиране на компютърния пазар.
Но в същата корпорация Intel вече гледа към бъдещето и говори за „Многоядрени“ (Multi-Core) процесори, както се прави по отношение на 2-, 4-, 8-, 16- или дори 32-ядрени решения, което предполага напълно нова архитектурна макроструктура на чипа. В бъдеще процесорите ще имат специализирани ядра за изпълнение на различни класове задачи, като например графики, алгоритми за разпознаване на реч и обработка на комуникационни протоколи. Но няма да е скоро, според програмата за разработка на микропроцесори на Intel, описана на една от конференциите в Токио, нов еволюционен пробив очаква света на процесорите не по-рано от 2015 г., но засега отбелязваме време, жънейки плодовете на вече постигнатото.