Useiden ytimien lisääminen yhteen prosessoriin tarjoaa merkittäviä etuja nykyaikaisten käyttöjärjestelmien moniajoluonteen vuoksi. Joihinkin tarkoituksiin on kuitenkin olemassa käytännöllinen yläraja ytimien lukumäärälle, jotka tuottavat parannuksia suhteessa niiden lisäämiskustannuksiin.
Moniytiminen tekniikka edistyy
2000-luvun alusta lähtien moniytimisprosessorit ovat olleet saatavilla henkilökohtaisissa tietokoneissa. Moniytimiset mallit ratkaisivat ongelman, jossa prosessorit ylittivät fyysisten rajoitustensa kellotaajuuksien ja niiden jäähdyttämisen tehokkuuden suhteen säilyttäen silti tarkkuuden. Siirtymällä lisäytimiin yhdellä prosessorisirulla valmistajat välttyivät kellotaajuusongelmista moninkertaistamalla tehokkaasti prosessorin käsittelemän tiedon määrän. Alun perin valmistajat tarjosivat vain kaksi ydintä yhdessä prosessorissa, mutta nyt vaihtoehtoja on neljä, kuusi ja jopa 10 tai enemmän. Ydinten lisäämisen lisäksi samanaikaiset monisäikeiset tekniikat, kuten Intelin Hyper-Threading, voivat kaksinkertaistaa käyttöjärjestelmän näkemän virtuaaliytimen.
Prosessit ja säikeet
A menetelmä on tietty tehtävä, kuten ohjelma, joka suoritetaan tietokoneessa. Prosessi koostuu yhdestä tai useammasta säikeestä. A lanka on yksinkertaisesti yksi tietovirta ohjelmasta, joka kulkee tietokoneen prosessorin läpi. Jokainen sovellus luo oman yhden tai useamman säikeensä riippuen siitä, miten se toimii. Ilman moniajoa yksiytiminen prosessori voi käsitellä vain yhtä säiettä kerrallaan, joten järjestelmä vaihtaa nopeasti säikeiden välillä käsitelläkseen dataa näennäisesti samanaikaisesti. Useiden ytimien etuna on, että järjestelmä pystyy käsittelemään useampaa kuin yhtä säiettä kerrallaan. Jokainen ydin voi käsitellä erillistä datavirtaa. Tämä arkkitehtuuri lisää merkittävästi samanaikaisia sovelluksia käyttävän järjestelmän suorituskykyä. Koska palvelimilla on tapana ajaa useita samanaikaisia sovelluksia kerralla, tekniikka kehitettiin alun perin yritysasiakkaita varten – mutta kun henkilökohtaisista tietokoneista tuli monimutkaisempia ja moniajo lisääntyi, myös ne hyötyivät lisäytimistä. Jokaista prosessia ohjaa kuitenkin ensisijainen säie, joka voi varata vain yhden ytimen. Siten ohjelman, kuten pelin tai videonrenderöijan, suhteellinen nopeus tuskin rajoittuu ensisijaisen säikeen kuluttavan ytimen tehoon. Ensisijainen säie voi varmasti siirtää toissijaisia säikeitä muille ytimille, mutta peli ei ole kaksinkertainen, jos tuplaa ytimet. Joten ei ole harvinaista, että peli hyödyntää täysin yhtä ydintä (ensisijaista säiettä), mutta vain osittain muita ytimiä toissijaisissa säikeissä. Mikään ytimen päällekkäisyys ei tarkoita sitä, että ensisijainen ydin on sovelluksesi nopeudenrajoitin, ja tälle arkkitehtuurille herkät sovellukset toimivat paremmin kuin ne, jotka eivät ole.
Ohjelmistoriippuvuus
Vaikka ajatus moniytimisistä prosessoreista kuulostaa houkuttelevalta, tässä tekniikassa on tärkeä varoitus. Jotta voit nauttia useiden prosessorien todellisista eduista, tietokoneessa käytettävä ohjelmisto on kirjoitettava tukemaan monisäikeistystä. Ilman tällaista toimintoa tukevaa ohjelmistoa säikeet reititetään pääasiassa yhden ytimen kautta, mikä heikentää tietokoneen yleistä tehokkuutta. Loppujen lopuksi, jos se voi toimia vain yhdellä ytimellä neliytimisessä prosessorissa, saattaa olla jopa nopeampaa käyttää sitä kaksiytimisessä prosessorissa, jolla on korkeammat peruskellonopeudet. Kaikki yleisimmät nykyiset käyttöjärjestelmät tukevat monisäikeisyyttä. Mutta monisäikeisyys on myös kirjoitettava sovellusohjelmistoon. Kuluttajaohjelmistojen monisäikeinen tuki on parantunut vuosien varrella, mutta monisäikeinen tuki ei ole vieläkään toteutettu monissa yksinkertaisissa ohjelmissa ohjelmistorakenteen monimutkaisuuden vuoksi. Esimerkiksi sähköpostiohjelma tai verkkoselain ei luultavasti näe monisäikeisestä niin paljon hyötyä kuin grafiikka- tai videonmuokkausohjelma, jossa tietokone käsittelee monimutkaisia laskelmia. Hyvä esimerkki tämän suuntauksen selittämiseksi on katsoa tyypillistä tietokonepeliä. Useimmat pelit vaativat jonkinlaisen renderöintimoottorin näyttämään, mitä pelissä tapahtuu. Lisäksi jonkinlainen tekoäly ohjaa pelin tapahtumia ja hahmoja. Yhdellä ytimellä molemmat tehtävät suoritetaan vaihtamalla niiden välillä. Tämä lähestymistapa ei ole tehokas. Jos järjestelmässä olisi useita prosessoreita, näyttö ja tekoäly voisivat kumpikin toimia erillisellä ytimellä – ihanteellinen tilanne moniytimiselle prosessorille.
Onko 8 > 4 > 2?
Kahden ytimen ylittäminen tarjoaa ristiriitaisia etuja, koska tietyn tietokoneen ostajan vastaus riippuu hänen tavallisesti käyttämänsä ohjelmistosta. Esimerkiksi monet klassiset pelit tarjoavat edelleen vähän eroa kahden ja neljän ytimen välillä. Jopa nykyaikaiset pelit, joista osan kerrotaan vaativan tai tukevan kahdeksaa ydintä, eivät välttämättä ole parempia kuin kuuden ytimen kone, jolla on korkeampi peruskello, koska ensisijaisen säikeen tehokkuus määrää monisäikeisen suorituskyvyn. Toisaalta videon transkoodaavalla videokooderilla on todennäköisesti valtavia etuja, koska yksittäiset kehysnäkymät voidaan välittää eri ytimille ja sitten ohjelmisto kerätä yhdeksi streamiksi. Joten kahdeksan ytimen omistaminen on vieläkin hyödyllisempää kuin neljä. Pohjimmiltaan ensisijainen säiettä ei tarvitse suhteellisen rikkaita resursseja; Sen sijaan se voi ulkoistaa kovan työn tytärsäikeille, jotka hyödyntävät prosessorin ytimiä.
Kellon nopeudet
Yleensä korkeampi kellonopeus tarkoittaa nopeampaa prosessoria. Kellonopeudet hidastuvat, kun tarkastellaan nopeuksia useisiin ytimiin verrattuna, kun prosessorit murskaavat useita datasäikeitä ylimääräisten ytimien ansiosta, mutta jokainen näistä ytimistä toimii hitaammin lämpörajoitusten vuoksi. Esimerkiksi kaksiytiminen prosessori voi tukea kunkin prosessorin 3,5 GHz:n peruskellotaajuutta, kun taas neliytiminen prosessori saa toimia vain 3,0 GHz:n taajuudella. Kun tarkastellaan yhtä ydintä kummassakin, kaksiytiminen prosessori on 14 prosenttia nopeampi kuin neliytiminen. Joten jos sinulla on ohjelma, joka on vain yksisäikeinen, kaksiytiminen prosessori on itse asiassa tehokkaampi. Mutta jälleen kerran, jos ohjelmistosi voi käyttää kaikkia neljää prosessoria, neliytiminen prosessori on itse asiassa noin 70 prosenttia nopeampi kuin kaksiytiminen prosessori.
johtopäätöksiä
Suurimmaksi osaksi prosessori, jolla on suurempi ydinmäärä, on yleensä parempi, jos ohjelmistosi ja tyypilliset käyttöskenaariot tukevat sitä. Suurimmaksi osaksi kaksi- tai neliytiminen prosessori on enemmän kuin tarpeeksi tehoa yksinkertaiselle tietokoneen käyttäjälle. Suurin osa kuluttajista ei näe konkreettisia etuja neljän prosessoriytimen ylittämisestä, koska ei-erityisohjelmistoetuja on niin vähän. Paras käyttötapa korkean ytimen prosessoreille ovat koneet, jotka suorittavat monimutkaisia tehtäviä, kuten työpöydän videon editointi, tietyt huippuluokan pelimuodot tai monimutkaiset tieteelliset ja matemaattiset ohjelmat. Katso mielipiteemme kuinka nopeasti tarvitsen tietokoneen? saadaksesi paremman käsityksen siitä, mikä prosessori sopii parhaiten tietokonetarpeisiisi.