تفاوت بین پردازنده دو هسته ای و تک هسته ای. چه چیزی بهتر است: چند هسته ای یا فرکانس بالاتر؟

هنگام خرید یک پردازنده، بسیاری از افراد سعی می کنند چیز خنک تر، با چندین هسته و سرعت کلاک بالا را انتخاب کنند. اما تعداد کمی از مردم می دانند که تعداد هسته های پردازنده واقعاً بر چه چیزی تأثیر می گذارد. مثلا چرا یک پردازنده دو هسته ای معمولی و ساده می تواند سریعتر از یک پردازنده چهار هسته ای باشد یا همان "درصد" با 4 هسته سریعتر از یک "درصد" با 8 هسته باشد. این موضوع نسبتاً جالبی است که قطعاً ارزش درک جزئیات بیشتری را دارد.

معرفی

قبل از اینکه بفهمیم تعداد هسته های پردازنده بر چه چیزی تأثیر می گذارد، می خواهم یک انحراف کوچک انجام دهم. همین چند سال پیش، توسعه‌دهندگان CPU مطمئن بودند که فناوری‌های تولیدی، که به سرعت در حال توسعه هستند، به آنها اجازه می‌دهد تا «سنگ‌هایی» با سرعت کلاک تا 10 گیگاهرتز تولید کنند، که به کاربران اجازه می‌دهد مشکلات مربوط به عملکرد ضعیف را فراموش کنند. با این حال موفقیت حاصل نشد.

مهم نیست که فرآیند فناوری چگونه توسعه یافت، هر دو اینتل و AMD با محدودیت‌های فیزیکی کاملاً مواجه شدند که به سادگی به آنها اجازه نمی‌داد پردازنده‌هایی با فرکانس کلاک تا 10 گیگاهرتز تولید کنند. سپس تصمیم گرفته شد که نه بر روی فرکانس ها، بلکه بر روی تعداد هسته ها تمرکز کنیم. بنابراین، یک مسابقه جدید شروع به تولید "کریستال های" پردازنده قدرتمندتر و سازنده تر کرد، که تا به امروز ادامه دارد، اما نه به همان اندازه که در ابتدا فعال بود.

پردازنده های اینتل و AMD

امروزه اینتل و AMD رقبای مستقیمی در بازار پردازنده هستند. وقتی به درآمد و فروش نگاه می‌کنیم، آبی‌ها یک مزیت آشکار دارند، اگرچه قرمزها اخیراً در تلاش بوده‌اند تا این روند را حفظ کنند. هر دو شرکت طیف خوبی از راه حل های آماده برای همه موارد دارند - از یک پردازنده ساده با 1-2 هسته گرفته تا هیولاهای واقعی با بیش از 8 هسته. تمرکز باریک .

اینتل

بنابراین، امروزه اینتل دارای 5 نوع پردازنده موفق است: Celeron، Pentium و i7. هر یک از این "سنگ ها" تعداد هسته های متفاوتی دارند و برای کارهای مختلفی طراحی شده اند. به عنوان مثال، Celeron تنها 2 هسته دارد و عمدتا در رایانه های اداری و خانگی استفاده می شود. پنتیوم یا همان طور که به آن "استامپ" نیز گفته می شود، در خانه نیز استفاده می شود، اما در حال حاضر عملکرد بسیار بهتری دارد، در درجه اول به دلیل فناوری Hyper-Threading، که دو هسته مجازی دیگر را به دو هسته فیزیکی اضافه می کند. نخ نامیده می شوند. بنابراین، یک "درصد" دو هسته ای مانند پردازنده های چهار هسته ای مقرون به صرفه کار می کند، اگرچه این کاملاً صحیح نیست، اما این نکته اصلی است.

در مورد خط هسته، وضعیت تقریباً یکسان است. مدل جوان تر با شماره 3 دارای 2 هسته و 2 رشته است. خط قدیمی تر - Core i5 - قبلاً دارای 4 یا 6 هسته کامل است ، اما فاقد عملکرد Hyper-Threading است و رشته های اضافی به جز 4-6 مورد استاندارد ندارد. خوب، آخرین چیز - core i7 - اینها پردازنده های سطح بالایی هستند که به طور معمول از 4 تا 6 هسته و دو برابر رشته دارند، یعنی مثلاً 4 هسته و 8 رشته یا 6 هسته و 12 رشته. .

AMD

اکنون ارزش صحبت در مورد AMD را دارد. لیست "سنگریزها" از این شرکت بسیار بزرگ است ، فهرست کردن همه چیز فایده ای ندارد ، زیرا اکثر مدل ها به سادگی قدیمی هستند. شاید شایان ذکر است که نسل جدید اینتل - Ryzen را به نوعی "کپی" می کند. این خط همچنین شامل مدل هایی با شماره های 3، 5 و 7 است. تفاوت اصلی با مدل های "آبی" رایزن این است که جوان ترین مدل بلافاصله 4 هسته کامل ارائه می دهد، در حالی که مدل قدیمی تر نه 6، بلکه هشت هسته دارد. علاوه بر این، تعداد موضوعات تغییر می کند. Ryzen 3 - 4 Thread، Ryzen 5 - 8-12 (بسته به تعداد هسته ها - 4 یا 6) و Ryzen 7 - 16 Threads.

شایان ذکر است یک خط قرمز دیگر - FX، که در سال 2012 ظاهر شد، و در واقع، این پلت فرم قبلا منسوخ شده است، اما به لطف این واقعیت که اکنون برنامه ها و بازی های بیشتری شروع به پشتیبانی از چند رشته ای می کنند. خط Vishera دوباره محبوبیت پیدا کرده است که در کنار قیمت های پایین فقط در حال رشد است.

خوب، در مورد اختلافات در مورد فرکانس پردازنده و تعداد هسته ها، در واقع، نگاه به دومی صحیح تر است، زیرا همه از مدت ها قبل در مورد فرکانس های ساعت تصمیم گرفته اند و حتی مدل های برتر اینتل به صورت اسمی کار می کنند. 2.7، 2.8، 3 گیگاهرتز. علاوه بر این، فرکانس را همیشه می توان با استفاده از اورکلاک افزایش داد، اما در مورد یک پردازنده دو هسته ای، این تاثیر زیادی نخواهد داشت.

چگونه بفهمیم چند هسته

اگر کسی نمی داند چگونه تعداد هسته های پردازنده را تعیین کند، این کار را می توان به راحتی و به سادگی انجام داد، حتی بدون دانلود و نصب برنامه های ویژه جداگانه. فقط به "مدیر دستگاه" بروید و روی فلش کوچک کنار آیتم "پردازنده ها" کلیک کنید.

با استفاده از یک برنامه خاص و کوچک به نام CPU-Z می توانید اطلاعات دقیق تری در مورد اینکه "سنگ" شما از چه فناوری هایی پشتیبانی می کند، فرکانس ساعت آن، تعداد بازبینی آن و خیلی چیزهای دیگر به دست آورید. می توانید آن را به صورت رایگان در وب سایت رسمی دانلود کنید. نسخه ای وجود دارد که نیازی به نصب ندارد.

مزیت دو هسته

مزیت پردازنده دو هسته ای چیست؟ چیزهای زیادی وجود دارد، به عنوان مثال، در بازی ها یا برنامه های کاربردی که در توسعه آنها کار تک رشته ای اولویت اصلی بود. به عنوان مثال بازی Wold of Tanks را در نظر بگیرید. رایج‌ترین پردازنده‌های دو هسته‌ای مانند Pentium یا Celeron نتایج عملکردی مناسبی را ارائه می‌کنند، در حالی که برخی از FX از AMD یا INTEL Core از قابلیت‌های بسیار بیشتری استفاده می‌کنند و نتیجه تقریباً یکسان خواهد بود.

4 هسته ای بهتره

چگونه 4 هسته بهتر از دو هسته است؟ عملکرد بهتر. "سنگ‌های" چهار هسته‌ای برای کارهای جدی‌تر طراحی شده‌اند، جایی که "جنگ" یا "سلرون" ساده نمی‌تواند با آن مقابله کند. یک مثال عالی در اینجا می تواند هر برنامه گرافیکی سه بعدی مانند 3Ds Max یا Cinema4D باشد.

در طول فرآیند رندر، این برنامه ها از حداکثر منابع کامپیوتری از جمله رم و پردازنده استفاده می کنند. پردازنده‌های دو هسته‌ای در زمان پردازش رندر بسیار کند خواهند بود و هرچه صحنه پیچیده‌تر باشد، مدت زمان بیشتری طول می‌کشد. اما پردازنده های چهار هسته ای با این کار بسیار سریعتر کنار می آیند، زیرا رشته های اضافی به کمک آنها می آیند.

البته، می توانید مقداری "protsik" از خانواده Core i3 را بگیرید، به عنوان مثال، مدل 6100، اما 2 هسته و 2 رشته اضافی همچنان نسبت به یک چهار هسته ای تمام عیار پایین تر هستند.

6 و 8 هسته ای

خب، آخرین بخش چند هسته‌ای، پردازنده‌های شش و هشت هسته‌ای هستند. هدف اصلی آنها، در اصل، دقیقاً مشابه CPU فوق است، فقط در جایی که "چهار" معمولی نمی توانند با آن کنار بیایند، مورد نیاز هستند. علاوه بر این، کامپیوترهای تخصصی تمام عیار بر اساس "سنگ" با 6 و 8 هسته ساخته می شوند که برای یک فعالیت خاص، به عنوان مثال، ویرایش ویدئو، برنامه های مدل سازی سه بعدی، رندر صحنه های آماده آماده "ساخت" می شوند. با تعداد زیادی چند ضلعی و اشیاء و غیره d.

علاوه بر این، چنین پردازنده های چند هسته ای هنگام کار با آرشیوها یا در برنامه هایی که به قابلیت های محاسباتی خوبی نیاز دارند، عملکرد بسیار خوبی دارند. در بازی هایی که برای چند رشته بهینه سازی شده اند، چنین پردازنده هایی برابر نیستند.

تعداد هسته های پردازنده بر چه چیزی تأثیر می گذارد؟

بنابراین، تعداد هسته ها چه چیز دیگری می تواند تأثیر بگذارد؟ اول از همه برای افزایش مصرف انرژی. بله، همانطور که ممکن است تعجب آور به نظر برسد، این حقیقت دارد. نیازی به نگرانی زیاد نیست، زیرا در زندگی روزمره این مشکل، به اصطلاح، قابل توجه نخواهد بود.

دوم گرمایش است. هرچه تعداد هسته ها بیشتر باشد، سیستم خنک کننده بهتری مورد نیاز است. برنامه ای به نام AIDA64 به شما در اندازه گیری دمای پردازنده کمک می کند. هنگام شروع، باید روی "Computer" کلیک کنید و سپس "Sensors" را انتخاب کنید. شما باید دمای پردازنده را کنترل کنید، زیرا اگر دائماً بیش از حد گرم شود یا در دمای بسیار بالا کار کند، پس از مدتی به سادگی می سوزد.

پردازنده های دو هسته ای با این مشکل آشنا نیستند، زیرا به ترتیب عملکرد و اتلاف حرارت خیلی بالایی ندارند، اما پردازنده های چند هسته ای این مشکل را دارند. داغ ترین سنگ ها از AMD به خصوص سری FX هستند. برای مثال مدل FX-6300 را در نظر بگیرید. دمای پردازنده در برنامه AIDA64 حدود 40 درجه است و این در حالت بیکار است. تحت بار، تعداد افزایش می یابد و در صورت گرم شدن بیش از حد، رایانه خاموش می شود. بنابراین، هنگام خرید یک پردازنده چند هسته ای، نباید خنک کننده را فراموش کنید.

تعداد هسته های پردازنده چه چیز دیگری را تحت تأثیر قرار می دهد؟ برای چندوظیفگی پردازنده های دو هسته ای نمی توانند عملکرد پایداری را هنگام اجرای دو، سه یا چند برنامه به طور همزمان ارائه دهند. ساده ترین مثال استریمرهای موجود در اینترنت است. علاوه بر این واقعیت که آنها در حال انجام برخی از بازی ها در تنظیمات بالا هستند، همزمان برنامه ای را اجرا می کنند که به آنها امکان پخش آنلاین گیم پلی را به اینترنت می دهد؛ همچنین یک مرورگر اینترنتی با چندین صفحه باز دارند که معمولاً بازیکن در آن، نظرات افرادی که آن را تماشا می کنند را می خواند و سایر اطلاعات را رصد می کند. حتی هر پردازنده چند هسته ای نمی تواند پایداری مناسبی را ارائه دهد، به غیر از پردازنده های دو و تک هسته ای.

همچنین لازم است چند کلمه بگوییم که پردازنده‌های چند هسته‌ای یک چیز بسیار مفید به نام "کش L3" دارند. این کش دارای مقدار مشخصی حافظه است که اطلاعات مختلف در مورد برنامه های در حال اجرا، اقدامات انجام شده و غیره به طور مداوم در آن ثبت می شود.همه اینها برای افزایش سرعت کامپیوتر و عملکرد آن مورد نیاز است. به عنوان مثال، اگر شخصی اغلب از فتوشاپ استفاده می کند، این اطلاعات در حافظه ذخیره می شود و زمان راه اندازی و باز کردن برنامه به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

خلاصه کردن

با خلاصه کردن گفتگو در مورد تأثیر تعداد هسته های پردازنده، می توانیم به یک نتیجه ساده برسیم: اگر به عملکرد خوب، سرعت، چندوظیفه، کار در برنامه های سنگین، توانایی انجام راحت بازی های مدرن و غیره نیاز دارید، انتخاب شما این است. پردازنده با چهار هسته یا بیشتر. اگر برای استفاده اداری یا خانگی به یک "کامپیوتر" ساده نیاز دارید که به حداقل ممکن استفاده شود، 2 هسته آن چیزی است که نیاز دارید. در هر صورت، هنگام انتخاب یک پردازنده، ابتدا باید تمام نیازها و وظایف خود را تجزیه و تحلیل کنید و تنها پس از آن هر گزینه ای را در نظر بگیرید.

هنگامی که در حال خرید یک لپ تاپ جدید یا ساختن یک کامپیوتر هستید، پردازنده مهم ترین تصمیم است. اما اصطلاحات مخصوصاً در مورد هسته ها زیاد است. کدام پردازنده را انتخاب کنید: دو هسته ای، چهار هسته ای، شش هسته ای یا هشت هسته ای. مقاله را بخوانید تا متوجه شوید که این واقعاً چه معنایی دارد.

دو هسته ای یا چهار هسته ای، تا حد امکان ساده

بیایید آن را ساده نگه داریم. در اینجا همه چیزهایی است که باید بدانید:

فقط یک تراشه پردازنده وجود دارد. این تراشه ممکن است یک، دو، چهار، شش یا هشت هسته داشته باشد.
در حال حاضر، یک پردازنده 18 هسته ای بهترین چیزی است که می توانید در رایانه های شخصی مصرف کنید.
هر "هسته" بخشی از تراشه است که پردازش را انجام می دهد. در اصل، هر هسته یک واحد پردازش مرکزی (CPU) است.

سرعت

اکنون منطق ساده حکم می‌کند که تعداد هسته‌های بیشتر پردازنده شما را به طور کلی سریع‌تر می‌کند. اما همیشه اینطور نیست. کمی پیچیده تر است.

هسته های بیشتر فقط در صورتی سرعت بیشتری می دهند که یک برنامه بتواند وظایف خود را بین هسته ها تقسیم کند. همه برنامه ها برای تقسیم وظایف بین هسته ها طراحی نشده اند. بیشتر در این مورد بعدا.

سرعت کلاک هر هسته نیز مانند معماری، عامل تعیین کننده ای در سرعت است. یک پردازنده دو هسته ای جدیدتر با سرعت کلاک بالاتر اغلب از یک پردازنده چهار هسته ای قدیمی با سرعت کلاک پایین تر بهتر عمل می کند.

مصرف برق

هسته های بیشتر باعث مصرف انرژی بیشتر CPU می شود. هنگامی که پردازنده روشن می شود، انرژی تمام هسته ها را تامین می کند، نه فقط هسته های درگیر.

سازندگان تراشه در تلاش هستند تا مصرف انرژی را کاهش دهند و پردازنده ها را در مصرف انرژی کارآمدتر کنند. اما، قاعده کلی این است که یک پردازنده چهار هسته ای انرژی بیشتری را از لپ تاپ شما نسبت به یک پردازنده دو هسته ای تخلیه می کند (و در نتیجه باتری را سریعتر تخلیه می کند).

انتشار گرما

هر هسته بر گرمای تولید شده توسط پردازنده تأثیر می گذارد. باز هم، به عنوان یک قانون کلی، هسته های بیشتر منجر به دمای بالاتر می شود.

به دلیل این گرمای اضافی، سازندگان باید رادیاتورهای بهتر یا راه حل های خنک کننده دیگر را اضافه کنند.

قیمت

هسته های بیشتر همیشه قیمت بالاتری ندارند. همانطور که قبلاً گفتیم، سرعت ساعت، نسخه‌های معماری و سایر ملاحظات وارد عمل می‌شوند.

اما اگر همه عوامل دیگر برابر باشند، هسته های بیشتری قیمت بالاتری خواهند داشت.

همه چیز در مورد نرم افزار

در اینجا یک راز کوچک وجود دارد که سازندگان پردازنده نمی خواهند شما بدانید. مهم این نیست که از چند هسته استفاده می کنید، بلکه مهم این است که چه نرم افزاری روی آنها اجرا می کنید.

برنامه ها باید به طور خاص برای استفاده از چندین پردازنده طراحی شوند. این نوع "نرم افزار چند رشته ای" آنقدرها هم که فکر می کنید رایج نیست.

توجه به این نکته ضروری است که حتی اگر یک برنامه چند رشته ای باشد، آنچه که برای آن استفاده می شود نیز مهم است. به عنوان مثال، مرورگر وب Google Chrome از چندین فرآیند و همچنین نرم افزار ویرایش ویدیو Adobe Premier Pro پشتیبانی می کند.

Adobe Premier Pro موتورهای مختلفی را برای کار بر روی جنبه های مختلف ویرایش شما ارائه می دهد. با توجه به لایه های زیادی که در ویرایش ویدیو دخیل هستند، این امر منطقی است زیرا هر هسته می تواند روی یک کار متفاوت کار کند.

به همین ترتیب، Google Chrome هسته های مختلفی را برای اجرا در تب های مختلف ارائه می دهد. اما مشکل در همین جاست. هنگامی که یک صفحه وب را در یک برگه باز می کنید، معمولاً بعد از آن ثابت است. هیچ پردازش بیشتری لازم نیست. بقیه کار ذخیره کردن صفحه در رم است. این بدان معنی است که حتی اگر می توان از هسته برای چیدمان پس زمینه استفاده کرد، لازم نیست.

این مثال Google Chrome نشان می‌دهد که چگونه حتی نرم‌افزار چند رشته‌ای نیز ممکن است عملکرد واقعی را به شما افزایش ندهد.

دو هسته سرعت را دو برابر نمی کند

بنابراین فرض کنید نرم افزار مناسبی دارید و تمام سخت افزارهای دیگر شما یکسان است. آیا یک پردازنده چهار هسته ای دو برابر سریعتر از یک پردازنده دو هسته ای خواهد بود؟ خیر

افزایش هسته ها مشکل مقیاس نرم افزار را برطرف نمی کند. مقیاس‌بندی هسته‌ها، توانایی نظری هر نرم‌افزاری برای اختصاص وظایف مناسب به هسته‌های مناسب است، بنابراین هر هسته با سرعت مطلوب خود محاسبه می‌کند. این چیزی نیست که واقعاً اتفاق می افتد.

در واقعیت، وظایف به صورت متوالی (همانطور که اکثر برنامه های چند رشته ای انجام می دهند) یا به صورت تصادفی تقسیم می شوند. به عنوان مثال، فرض کنید برای تکمیل یک فعالیت باید سه کار را انجام دهید و پنج فعالیت از این قبیل دارید. نرم افزار به هسته 1 می گوید که مشکل 1 را حل کند، در حالی که هسته 2 مشکل دوم را حل می کند، هسته 3 مشکل سوم را حل می کند. در ضمن هسته 4 بیکاره.

اگر سومین کار سخت ترین و طولانی ترین باشد، منطقی است که نرم افزار وظیفه سوم را بین هسته های 3 و 4 تقسیم کند. اما این کاری نیست که انجام می دهد. در عوض، اگرچه هسته‌های 1 و 2 کار را سریع‌تر انجام می‌دهند، اما این عمل باید منتظر بماند تا هسته 3 کامل شود و سپس نتایج هسته‌های 1، 2 و 3 را با هم محاسبه کند.

همه اینها راهی است برای گفتن اینکه نرم افزار، مانند امروز، برای استفاده کامل از چندین هسته بهینه سازی نشده است. و دوبرابر کردن هسته ها مساوی با دو برابر شدن سرعت نیست.

هسته های بیشتر واقعاً به کجا کمک خواهند کرد؟

اکنون که می دانید هسته ها چه کاری انجام می دهند و محدودیت های عملکرد آنها را می دانید، باید از خود بپرسید: "آیا به هسته های بیشتری نیاز دارم؟" خوب، بستگی به این دارد که قصد دارید با آنها چه کاری انجام دهید.

اگر مرتباً بازی های رایانه ای انجام می دهید، بدون شک هسته های بیشتری در رایانه شخصی شما مفید خواهد بود. اکثریت قریب به اتفاق بازی های محبوب جدید استودیوهای بزرگ از معماری چند رشته ای پشتیبانی می کنند. بازی‌های ویدیویی هنوز تا حد زیادی به نوع کارت گرافیک شما بستگی دارد، اما یک پردازنده چند هسته‌ای نیز به شما کمک می‌کند.

هر حرفه ای که با برنامه های ویدیویی یا صوتی کار می کند از هسته های بیشتری بهره مند خواهد شد. اکثر ابزارهای ویرایش صوتی و تصویری محبوب از پردازش چند رشته ای استفاده می کنند.

فتوشاپ و طراحی

اگر شما یک طراح هستید، سرعت کلاک بالاتر و حافظه پنهان پردازنده بیشتر، سرعت را بهتر از تعداد هسته های بیشتر افزایش می دهد. حتی محبوب‌ترین نرم‌افزار طراحی، Adobe Photoshop، تا حد زیادی از فرآیندهای تک رشته‌ای یا کمی رشته‌ای پشتیبانی می‌کند. تعداد زیادی هسته انگیزه مهمی برای این کار نخواهد بود.

وبگردی سریعتر

همانطور که قبلاً گفتیم، داشتن هسته های بیشتر به معنای وبگردی سریعتر نیست. در حالی که تمام مرورگرهای مدرن از معماری چند فرآیندی پشتیبانی می‌کنند، هسته‌ها تنها در صورتی کمک می‌کنند که برگه‌های پس‌زمینه سایت‌هایی باشند که به قدرت پردازش زیادی نیاز دارند.

وظایف اداری

همه برنامه‌های اصلی آفیس تک رشته‌ای هستند، بنابراین یک پردازنده چهار هسته‌ای به سرعت اضافه نمی‌کند.

آیا به هسته های بیشتری نیاز دارید؟

به طور کلی، یک پردازنده چهار هسته ای برای محاسبات عمومی سریعتر از یک پردازنده دو هسته ای عمل می کند. هر برنامه ای که باز می کنید روی هسته خودش اجرا می شود، بنابراین اگر وظایف از هم جدا شوند سرعت بهتری خواهد داشت. اگر از بسیاری از برنامه ها به طور همزمان استفاده می کنید، اغلب بین آنها سوئیچ می کنید و وظایف خود را به آنها محول می کنید، پردازنده ای با تعداد هسته های زیادی انتخاب کنید.

فقط این را بدانید:عملکرد کلی سیستم یکی از زمینه هایی است که در آن عوامل بسیار زیادی وجود دارد. با تعویض تنها یک جزء، حتی پردازنده، انتظار افزایش عملکرد جادویی را نداشته باشید.

صنعت کامپیوتر مدرن هنوز ایستاده نیست. تقریباً هر رایانه ای قبلاً به پردازنده های چند هسته ای مجهز شده است. اما همه نمی دانند که تفاوت آنها با آنالوگ های تک هسته ای خود که در گذشته باقی می مانند. گاهی اوقات فرد هنگام خرید برای خرید محصول جدید تلاش می کند، اما به اهمیت آن پی نمی برد و برای چیزی خرج می کند که سود قابل توجهی برای او به همراه ندارد.
برای درک نیاز به خرید یک پردازنده با یک یا دو هسته، باید تفاوت بین این دو گزینه را درک کنید که در چه مواردی هر کدام از آنها بهتر است.

ویژگی های ساختار پردازنده های تک هسته ای

همه می دانند که قدرت و سرعت کل رایانه شخصی در درجه اول به پردازنده مرکزی بستگی دارد. بنابراین هرچه فرکانس پردازنده بیشتر باشد، دستورات کاربر سریعتر اجرا می شود. عملیات روی داده ها توسط هسته در پردازنده انجام می شود.

در فرکانس های بالا، سرعت اجرای یک فرمان قابل توجه است، بنابراین حتی با پردازنده تک هسته ای، به نظر کاربر برنامه ها به صورت موازی اجرا می شوند. در واقعیت، همه برنامه ها در یک صف قرار می گیرند که با سرعت بسیار بالایی حرکت می کند.

ویژگی های معماری پردازنده های تک هسته ای را می توان در نظر گرفت:

ساختاری با جداسازی کامل دستورات و داده ها.
معماری اسکالر، که اجازه می دهد چندین فرمان به صورت موازی در دستگاه های مختلف اجرا شوند.
تغییر توالی دستورات نوع پویا زمانی که اصل advance کار می کند.
دستورات مانند یک نوار نقاله استفاده می شوند.
جهت شاخه های اجرا قابل پیش بینی است.

می خواهم توجه داشته باشم که علیرغم اینکه پردازنده های دو هسته ای بیشتر و بیشتر ظاهر می شوند، گزینه های تک هسته ای به طور مداوم در حال اصلاح و بهبود هستند. بنابراین، برخی از مدل های پردازنده با یک هسته، همیشه از نظر عملکرد پایین تر از جانشین دو هسته ای نیستند.

ویژگی های پردازنده های دو هسته ای

اگر به طور کلی از عملکرد یک پردازنده با دو هسته در مقایسه با همتای تک هسته ای آن صحبت کنیم، می توانیم همه چیز را با یک مثال ساده توضیح دهیم. به عنوان مثال، کاربر فایل ها را کپی می کند، اما در همان زمان تصمیم می گیرد فیلمی را تماشا کند. به نظر او هر دو عملیات به طور همزمان انجام می شود، اما زمانی که یک پردازنده تک هسته ای در حال اجرا است، این اقدامات به صورت متوالی انجام می شود، زیرا فرکانس اجرای دستور بسیار بالا است، این همان چیزی است که این احساس را ایجاد می کند. اما با یک فرآیند دو هسته ای، این عملیات در واقع به طور همزمان اتفاق می افتد.

شایان ذکر است که معماری یک پردازنده دو هسته ای مشابه ساختار چند پردازنده های متقارن است، زمانی که دو پردازنده در یک برد استفاده می شود. البته تفاوت های خاصی وجود دارد، اما اصل عملکرد مشابه است.

پردازنده‌های دو هسته‌ای هنگام کار با برنامه‌های چند رشته‌ای مؤثرترین عملکرد را دارند؛ این جایی است که بالاترین عملکرد را به دست می‌آورد. از آنجایی که وظایف متعددی بین دو هسته برای اجرا توزیع می شود. این توزیع به شما امکان می دهد مصرف انرژی را کاهش دهید. پس از همه، این عامل است که توسعه پردازنده های تک هسته ای را کند می کند.

تفاوت بین پردازنده دو هسته ای چیست؟

هنگام مطالعه معماری پردازنده های تک هسته ای و دو هسته ای، لیست بزرگی از تفاوت ها را می توان شناسایی کرد:

اگر برنامه های پیچیده چند رشته ای یا چندین را به طور همزمان اجرا نکنید، تفاوت در عملکرد یک پردازنده با یک یا دو هسته چندان قابل توجه و محسوس نخواهد بود.
یک پردازنده دو هسته ای نیز دارای حافظه کش مشترک است.
داشتن یک پردازنده دو هسته ای مزیت قابل توجهی دارد، زیرا اگر یک هسته از کار بیفتد، هسته دوم کل بار را بر عهده خواهد گرفت.
پردازنده دو هسته ای حافظه کش و فرکانس بالایی دارد.

شایان ذکر است که یک پردازنده دو هسته ای در خانه همیشه نمی تواند پتانسیل کامل خود را نشان دهد، زیرا بسیاری از برنامه های ایجاد شده با چنین پردازنده مرکزی سازگار نیستند. لازم به ذکر است که به دلیل وجود دو هسته، پردازنده دارای ساختار 64 بیتی است. و بسیاری از برنامه های مدرن برای ساختار 32 بیتی طراحی شده اند و نباید از آنها انتظار افزایش سرعت داشته باشید.

مزایای استفاده از پردازنده های دو هسته ای

با دانستن ویژگی های ساختاری و تفاوت های قابل توجه بین پردازنده های یک و دو هسته ای، می توان مزایای اصلی استفاده از پردازنده های دو هسته ای را برجسته کرد:

عملکرد سریع مرورگر هنگام بارگیری و نمایش.
عملکرد بالا در برنامه های بازی.
هنگام کار در حالت چند ارزشی، سرعت رشته های متعدد افزایش می یابد.
عملکرد بالا و عملکرد روان.
کاهش مصرف انرژی در عین افزایش بهره وری.

در پایان می توان نتیجه گرفت که یک پردازنده با یک یا دو هسته تفاوت های قابل توجهی هم در عملکرد و هم در معماری آن دارد.

البته واضح است که پردازنده ای با دو یا چند هسته بهره وری بیشتری خواهد داشت. اصولاً برای مصارف خانگی، خرید کامپیوتری با تنها یک پردازنده حیاتی نیست. اما اگر توانایی مالی خرید یک کامپیوتر با دو پردازنده را دارید، ارزش خرید دارد. از این گذشته ، دنیای اطلاعات ثابت نمی ماند. برنامه ها در حال نهایی شدن هستند، فناوری در حال بهبود است. هر روز تعداد فزاینده ای از محصولات نرم افزاری برای کار با سیستم های 64 بیتی طراحی می شوند.

رقابت برای عملکرد بیشتر در بازار پردازنده‌ها تنها می‌تواند توسط آن دسته از تولیدکنندگانی برنده شود که بر اساس فناوری‌های فعلی تولید، می‌توانند تعادل معقولی بین سرعت ساعت و تعداد هسته‌های پردازشی ایجاد کنند. به لطف انتقال به فرآیندهای فنی 90 و 65 نانومتری، امکان ایجاد پردازنده هایی با تعداد زیادی هسته فراهم شده است. تا حد زیادی، این به دلیل قابلیت های جدید برای تنظیم اتلاف حرارت و اندازه هسته بود، به همین دلیل است که امروزه شاهد ظهور تعداد فزاینده ای از پردازنده های چهار هسته ای هستیم. اما نرم افزار چطور؟ چقدر از یک به دو یا چهار هسته مقیاس می شود؟

در یک دنیای ایده آل، برنامه هایی که برای چند رشته ای بهینه شده اند به سیستم عامل اجازه می دهند تا چندین رشته را در میان هسته های پردازشی موجود توزیع کند، خواه یک پردازنده باشد یا چند پردازنده، تک هسته ای یا چندگانه. افزودن هسته های جدید باعث افزایش عملکرد بیشتر از هر افزایش سرعت ساعت می شود. این در واقع منطقی است: کارگران بیشتر تقریباً همیشه یک کار را سریعتر از کارگران کمتر و سریعتر انجام می دهند.

اما آیا تجهیز پردازنده ها به چهار هسته یا حتی بیشتر منطقی است؟ آیا کار کافی برای بارگیری چهار هسته یا بیشتر وجود دارد؟ فراموش نکنید که توزیع کار بین هسته ها بسیار دشوار است تا رابط های فیزیکی مانند HyperTransport (AMD) یا Front Side Bus (اینتل) به گلوگاه تبدیل نشوند. گزینه سوم وجود دارد: مکانیزمی که بار را بین هسته ها توزیع می کند، یعنی مدیر سیستم عامل، همچنین می تواند به یک گلوگاه تبدیل شود.

انتقال AMD از تک هسته‌ای به دو هسته‌ای تقریباً بی‌عیب بود، زیرا این شرکت مانند پردازنده‌های پنتیوم 4 اینتل، پوشش حرارتی را به سطوح فوق‌العاده افزایش نداد. بنابراین، پردازنده‌های Athlon 64 X2 گران، اما کاملاً معقول بودند و پنتیوم. خط D 800 به خاطر کار داغش معروف بود. اما پردازنده‌های 65 نانومتری اینتل و به‌ویژه پردازنده‌های Core 2 تصویر را تغییر داده‌اند. اینتل برخلاف AMD توانست دو پردازنده Core 2 Duo را در یک بسته ترکیب کند و در نتیجه Core 2 Quad مدرن را به وجود آورد. AMD قول داده است تا پایان سال جاری پردازنده‌های چهار هسته‌ای Phenom X4 خود را عرضه کند.

در مقاله ما به پیکربندی Core 2 Duo با چهار هسته، دو هسته و یک هسته خواهیم پرداخت. و بیایید ببینیم که مقیاس عملکرد چقدر خوب است. آیا امروز ارزش تغییر به چهار هسته را دارد؟

یک هسته

اصطلاح "تک هسته ای" به پردازنده ای اشاره دارد که دارای یک هسته محاسباتی است. این تقریباً همه پردازنده‌ها را از ابتدای معماری 8086 تا Athlon 64 و Intel Pentium 4 را شامل می‌شود. تا زمانی که فرآیند تولید به اندازه‌ای نازک شد که دو هسته محاسباتی روی یک تراشه ایجاد کرد، انتقال به فناوری پردازش کوچک‌تر برای کاهش استفاده می‌شد. ولتاژ کار، افزایش سرعت ساعت، یا اضافه کردن بلوک های کاربردی و حافظه کش.

اجرای یک پردازنده تک هسته ای با سرعت کلاک بالا ممکن است عملکرد بهتری را برای یک برنامه واحد فراهم کند، اما چنین پردازنده ای تنها می تواند یک برنامه (رشته) را در یک زمان اجرا کند. اینتل اصل Hyper-Threading را پیاده سازی کرده است که حضور چندین هسته را برای سیستم عامل شبیه سازی می کند. فناوری HT بارگذاری بهتر خطوط لوله طولانی پردازنده های Pentium 4 و Pentium D را امکان پذیر کرد.البته افزایش عملکرد اندک بود اما قطعاً پاسخگویی سیستم بهتر بود. و در یک محیط چندوظیفه‌ای، این می‌تواند حتی مهم‌تر باشد، زیرا می‌توانید در حالی که رایانه‌تان روی یک کار خاص کار می‌کند، برخی کارها را انجام دهید.

از آنجایی که این روزها پردازنده‌های دو هسته‌ای بسیار ارزان هستند، توصیه نمی‌کنیم به سراغ پردازنده‌های تک هسته‌ای بروید، مگر اینکه بخواهید در هر پنی صرفه‌جویی کنید.

پردازنده Core 2 Extreme X6800 در زمان عرضه سریعترین پردازنده در خط Intel Core 2 بود و با فرکانس 2.93 گیگاهرتز کار می کرد. امروزه پردازنده های دو هسته ای به 3.0 گیگاهرتز رسیده اند، البته در فرکانس باس FSB1333 بالاتر.

ارتقاء به دو هسته پردازنده به معنای دو برابر قدرت پردازش است، اما فقط در برنامه های بهینه سازی شده برای چند رشته. به طور معمول، چنین برنامه هایی شامل برنامه های حرفه ای هستند که به قدرت پردازش بالایی نیاز دارند. اما یک پردازنده دو هسته ای هنوز منطقی است، حتی اگر از رایانه خود فقط برای ایمیل، مرور وب و کار با اسناد اداری استفاده کنید. از یک طرف، مدل‌های مدرن پردازنده‌های دو هسته‌ای انرژی زیادی نسبت به مدل‌های تک هسته‌ای مصرف نمی‌کنند. از سوی دیگر، هسته محاسباتی دوم نه تنها عملکرد را اضافه می کند، بلکه پاسخگویی سیستم را نیز بهبود می بخشد.

آیا تا به حال منتظر بوده اید تا WinRAR یا WinZIP فشرده سازی فایل ها را تمام کند؟ در یک ماشین تک هسته ای، بعید است که بتوانید سریع بین ویندوز جابجا شوید. حتی پخش دی وی دی می تواند به اندازه یک کار پیچیده، یک هسته واحد را مالیات دهد. پردازنده دو هسته ای اجرای همزمان چند برنامه را آسان تر می کند.

پردازنده های دو هسته ای AMD شامل دو هسته کامل با کش، یک کنترلر حافظه یکپارچه و یک اتصال متقابل است که دسترسی مشترک به حافظه و رابط HyperTransport را فراهم می کند. اینتل مسیری مشابه پنتیوم دی اول را در پیش گرفت و دو هسته پنتیوم 4 را در پردازنده فیزیکی نصب کرد. از آنجایی که کنترلر حافظه بخشی از چیپست است، گذرگاه سیستم باید هم برای ارتباط بین هسته ها و هم برای دسترسی به حافظه استفاده شود. محدودیت های خاصی را بر عملکرد تحمیل می کند. پردازنده Core 2 Duo دارای هسته های پیشرفته تری است که عملکرد بهتر در هر ساعت و عملکرد بهتر در هر وات را ارائه می دهد. این دو هسته یک حافظه پنهان L2 مشترک دارند که امکان تبادل داده ها را بدون استفاده از گذرگاه سیستم فراهم می کند.

پردازنده Core 2 Quad Q6700 با فرکانس 2.66 گیگاهرتز کار می کند و از دو هسته Core 2 Duo در داخل استفاده می کند.

اگر امروزه دلایل زیادی برای روی آوردن به پردازنده های دو هسته ای وجود دارد، پس چهار هسته هنوز آنقدر قانع کننده به نظر نمی رسند. یکی از دلایل بهینه سازی محدود برنامه ها برای چندین رشته است، اما مشکلات معماری خاصی نیز وجود دارد. اگرچه AMD امروز از اینتل به دلیل بسته بندی دو هسته دو هسته ای در یک پردازنده انتقاد می کند و آن را یک CPU چهار هسته ای "واقعی" نمی داند، رویکرد اینتل به خوبی کار می کند زیرا پردازنده ها در واقع عملکرد چهار هسته ای را ارائه می دهند. از نقطه نظر تولید، به دست آوردن بازده قالب بالا و تولید محصولات بیشتر با هسته های کوچک آسان تر است که می توان آنها را به هم متصل کرد تا محصولی جدید و قدرتمندتر در یک فرآیند جدید تولید کرد. در مورد عملکرد، گلوگاه‌هایی وجود دارد - دو کریستال از طریق گذرگاه سیستم با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، بنابراین مدیریت هسته‌های متعدد که روی چندین کریستال توزیع شده‌اند بسیار دشوار است. اگر چه وجود دای های متعدد باعث صرفه جویی بهتر در مصرف انرژی و تنظیم فرکانس هسته های تکی مطابق با نیازهای برنامه می شود.

پردازنده های چهار هسته ای واقعی از چهار هسته استفاده می کنند که به همراه حافظه کش روی یک تراشه قرار دارند. آنچه در اینجا مهم است وجود یک کش یکپارچه مشترک است. AMD این رویکرد را با تجهیز 512 کیلوبایت حافظه نهان L2 بر روی هر هسته و افزودن حافظه نهان L3 به تمام هسته ها اجرا خواهد کرد. مزیت AMD این است که امکان خاموش کردن هسته های خاص و افزایش سرعت سایر هسته ها برای دستیابی به عملکرد بهتر برای برنامه های تک رشته ای وجود دارد. اینتل همان مسیر را دنبال خواهد کرد، اما نه قبل از معرفی معماری Nehalem در سال 2008.

ابزارهای نمایش اطلاعات سیستم، مانند CPU-Z، به شما این امکان را می‌دهند که تعداد هسته‌ها و اندازه‌های حافظه پنهان را بیابید، اما نه طرح‌بندی پردازنده. شما نمی دانید که Core 2 Quad (یا نسخه Extreme چهار هسته ای که در تصویر نشان داده شده است) از دو هسته تشکیل شده است.

درک این موضوع بدون دانستن اینکه پردازنده 4 هسته ای چیست، غیرممکن است. با پردازنده های تک، دو و سه هسته ای، همه چیز ساده است: آنها به ترتیب یک، دو یا سه هسته دارند. در مورد 4 هسته، همه چیز آنطور که در نگاه اول به نظر می رسد نیست.

پردازنده 2 یا 4 هسته ای؟

اکثر مردم این اشتباه را مرتکب می شوند که فکر می کنند فرکانس هر هسته جمع می شود. از آنجایی که فرکانس هسته ها 2.5 گیگاهرتز است و 4 هسته وجود دارد، به این معنی است که 2.5 * 4 = 10 گیگاهرتز. اما اینطور نیست: فرکانس همیشه یکسان است - 2.5 گیگاهرتز. چرا فرکانس جمع نمی شود؟ زیرا هر پردازنده در این فرکانس به صورت موازی کار می کند.

بخش بخشی از زمان است که پردازنده برای محاسبه آن منابع را به تمام رشته های ورودی به پردازنده اختصاص می دهد. مانند 4 بزرگراه با حداکثر سرعت 60 کیلومتر در ساعت (2.5 گیگاهرتز): ما کامیون هایی داریم که باید کالاها را به ما تحویل دهند (اینها قطعات برنامه یا بخش هایی از برنامه ما هستند) و برای اینکه بتوانیم سرعت را افزایش دهیم. سرعت تحویل (افزایش عملکرد سیستم)، باید از هر 4 بزرگراه استفاده کنیم یا حداکثر سرعت (3.0 گیگاهرتز) را افزایش دهیم. اما برای اکثر برنامه ها کار در چندین رشته غیرممکن است، زیرا آنها در یک رشته کار می کنند و می توانند تنها از یک بزرگراه استفاده کنند (یعنی برنامه ما تنها 25٪ از کل قدرت پردازنده را به خود اختصاص می دهد) زیرا در برنامه منطقی است. باید به صورت متوالی اجرا شود (رشته ای)، و اگر دنباله را بشکنید، منطق شکسته می شود و این منجر به شکست می شود. برنامه‌های جدید سعی می‌کنند از چندبرنامه‌نویسی استفاده کنند - توانایی کار در چندین رشته (بزرگراه‌های ما) و نه در یک، مانند اکثر برنامه‌های اکنون. بازی‌ها، در بیشتر موارد، برای چند رشته‌ای نیز بهینه‌سازی شده‌اند، اما رشته اصلی معمولاً روی یکی اجرا می‌شود. اگرچه اکنون سعی دارند آن را به چند قسمت تقسیم کنند تا آسانتر و سریعتر شود. بنابراین، برای بازی ها یا برنامه هایی که معمولا در یک یا دو رشته اجرا می شوند، بهتر است از یک پردازنده 2 هسته ای استفاده کنید.

اگر فرکانس یک دو هسته ای با چهار هسته یکسان است، البته بهتر است از یک چهار هسته ای استفاده کنید، زیرا ما تعداد زیادی برنامه در حال اجرا همزمان داریم، البته با یک بار ضعیف ما عملکرد سیستم را به دلیل این واقعیت به دست خواهیم آورد که تمام فرآیندهای دیگر می توانند در زمانی که یکی از آنها به طور کامل بارگذاری می شود به هسته دیگری منتقل شوند. اما معمولا فرکانس دو هسته ای جدید بیشتر از فرکانس های جدید چهار هسته ای است. به همین دلیل است که هنگام تست در بازی ها، 2 هسته ای با فرکانس بالاتر نسبت به 4 هسته با فرکانس پایین تر برنده می شوند.

حالا در مورد صف ها:

حال بیایید بفهمیم که هنگام انتقال از تک هسته ای به دو هسته ای، سرعت نه تنها به دلیل پردازش همزمان توسط هسته ها، بلکه به دلیل انتظار و صف روی پردازنده سریعتر افزایش می یابد.

فرکانس یک پردازنده تک هسته ای و یک پردازنده دو هسته ای یکسان است، اما کامپیوتر با 2 هسته سریعتر کار می کند. نکته در برنامه نویسی چندگانه است، زمانی که انتقال از تک هسته ای به دو هسته ای انجام می شود، سرعت به طور قابل توجهی افزایش می یابد. و مولتی برنامه نویسی با نخ ها کار می کند. بیایید 2 رشته را تصور کنیم، به عنوان مثال، ویندوز در حال اجرا و یک بازی کامپیوتری در حال اجرا. اگر یک هسته داشته باشیم، بازی (بخش) و سپس کار ویندوز (بخش) به ترتیب پردازش می شوند. فرآیندها باید در صف منتظر بمانند، یعنی زمانی که یک قطعه از بازی پردازش می‌شود، ویندوز باید منتظر پایان پردازش بازی (بخشی از بازی) باشد. هنگامی که ما به 2 هسته تغییر می کنیم، حتی با فرکانس مشابه یک هسته، کامپیوتر سریعتر شروع به پردازش می کند، زیرا صف 2 برابر کاهش می یابد.

من با استفاده از مثال 100 برنامه با جزئیات بیشتر توضیح خواهم داد. اگر 1 هسته داشته باشیم، 1 برنامه پردازش می شود، 99 باقیمانده منتظر نوبت خود هستند. و هر چه صف طولانی‌تر باشد، به‌روزرسانی‌ها بیشتر طول می‌کشد، و سپس احساس می‌کنیم که سرعت سیستم ما کاهش می‌یابد. و وقتی 2 هسته داریم، صف به نصف تقسیم می شود، یعنی 50 برنامه در یکی و 50 برنامه در دیگری، بنابراین، به روز رسانی آنها آسانتر و سریعتر است. مهم است بدانید که صف کوچکتر می شود و برنامه های ما سریعتر به روز می شوند.

برای تست thread، winrar را اجرا کنید تا یک فایل بزرگ فشرده شود، و در مدیر نگاه کنید (در یک رشته فشرده می شود) چقدر از منابع CPU استفاده می کند (25٪ روی 4 هسته و 50٪ روی 2 هسته). از این نتیجه می شود که بازی ما، اگر در یک رشته روی یک پردازنده چهار هسته ای اجرا شود، 25٪ از قدرت پردازنده، 50٪ اگر روی یک پردازنده دو هسته ای باشد، به آن اختصاص می یابد. در بازی ها ما چند رشته ای داریم، اما موضوع اصلی بازی همچنان توسط یک چهارم پردازنده (در یک پردازنده چهار هسته ای) پردازش می شود.

همه چیز به روشی ساده در نظر گرفته شد: یک 2 هسته ای با فرکانس بالاتر برای بازی ها بهتر است، زیرا فرکانس بیشتری به یک رشته اختصاص داده می شود و یک 4 هسته ای برای داده های چند رشته ای مناسب است، به عنوان مثال، بسیاری از برنامه ها به طور همزمان اجرا می شوند. .

پردازنده 2 هسته ای i5 دارای فناوری است که به آن امکان می دهد عملکرد سیستم را مانند یک پردازنده 4 هسته ای شبیه سازی کند. در واقع فقط 2 هسته وجود دارد اما برای ویندوز عملکرد 4 هسته شبیه سازی شده است. 4 صف (رشته) 2 صف (رشته) در هر هسته به نوبه خود پردازش می شود. هر هسته بخشی از هر یک از رشته ها را می گیرد، یعنی می تواند چهار هسته ای باشد.