اشنایی با cpu اصطلاحات دو هسته ای و......

اشنایی با cpu اصطلاحات دو هسته ای و......

سیستم هایی با پردازنه های تک هسته ای:

این پردازنده یک مرکز پردازش در خود دارد یا به عبارتی دیگر یک هسته دارد. چنانچه از پردازنده های تک هسته ای استفاده کنید، ممکن است وقتی چند کار را با هم انجام دهید، کامپیوتر در انجام کارها کند ظاهر شود. مثلا شما آهنگ گوش میدهید و در حال رایت دی وی دی هستید و در این موقع برنامه فتوشاپ را باز میکنید. با باز شدن برنامه فتوشاپ، واحد پردازش که یکی از اجزای داخلی CPU است(به دلیل سنگین بودن برنامه فتوشاپ) کاملا اشغال میشود و ممکن است برنامه رایت دی وی دی با وقفه مواجه شود و دی وی دی شما خراب شود و همچنین آهنگی که در حال پخش است برای چند ثانیه (کمتر یا بیشتر) قطع شود.

سیستم هایی با دو پردازنده

سیستم هایی که از دو عدد پردازنده بر روی مادربرد استفاده میکنند.

سیستم هایی با پردازنده های دو هسته ای

این پردازنده ها در واقع دارای 2 مرکز پردازش هستند که هر کدام حافظه (Cache) مخصوص به خود را دارند و جداگانه عمل پردازش رو انجام میدهند اما در یک پردازنده جمع شده اند و از واحدهای دیگر که در پردازنده موجود هستند، مشترکا استفاده میکنند. مثل واحد کنترل حافظه (Memory Controller). وجود دو مرکز پردازش بر روی یک پردازنده مثل این است که شما بر روی یک اتومبیل، دو موتور نصب کنید تا با سرعت بیشتر و قدرت بیشتر حرکت کند.

رقابت در قیمت بین سیستم های تک هسته ای و دوهسته ای و سیستم هایی با دو پردازنده 

 دو هسته ای تقریبا با پردازنده تک هسته ای برابر است زیرا فقط معماری داخلی و تکنولوژی بکار رفته متفاوت است. این فاکتورها را در نظر بگیرید: مواد مصرفی، کارگر، حمل و نقل، درصدهای مالیاتی، زمان مصرفی برای ساخت و ... . کلیه این فاکتورها برای پردازنده تک هسته ای و دو هسته ای تقریبا یکی است اما دو پردازنده جداگانه، دو قطعه کاملا جدا هستند، پس برای سیستم های دو پردازنده کلیه فاکتورهای ذکر شده 2 برابر میشود. و در نهایت در نظر بگیرید که یک پردازنده، چه تک هسته ای و چه دو هسته ای، یک خنک کننده(Fan Cooler) نیاز دارد اما دو پردازنده جداگانه، دو خنک کننده جداگانه نیاز دارد. پس دوباره همه آن فاکتورها را در مورد خنک کننده هم در نظر بگیرید

حالا متوجه شدید خرید یک پردازنده 2 هسته ای چقدر به نفع شماست چون نسبت به پردازنده تک هسته ای، فقط پول اختلاف تکنولوژی را میپردازید ولی یک سیستم با دو مرکز محاسباتی بدست میاورید.

کارایی و بازدهی

از نظر کارایی، سیستم های دو هسته ای جایی مابین سیستم های تک هسته ای و سیستم های دو پردازنده قرار میگیرند، اما کجا؟ سیستمهای دوهسته ای با سیستمهای دو پردازنده تقریبا بازدهی یکسانی دارند.

پردازنده های دو هسته ای

همانطور که از نام آن ها پیداست در این تراشه ها ، دو پردازشگر و دو کش L۲ در یک واحد سیلیکونی قرار گرفته اند . مزیت این گونه پردازنده ها ، پردازش بهتر دستورات مالتی تسک است . در واقع مزایای پردازنده های دو هسته ای زمانی بهتر لمس خواهد شد که به طور همزمان چندین کار انجام پذیرد . تراشه های دو هسته ای اینتل نیاز به یک مادربرد جدید دارند در صورتی که پردازنده های دو هسته ای AMD نیاز به مادربورد جدید ندارند و فقط با به روز رسانی بایوس می توان این پردازنده ها را روی مادربورد های سوکت ۹۳۹ نصب کرد .

چند پردازشگرهای متقارن

روش مشترکی می باشد که چندین پردازشگر بطور جداگانه با یکدیگر در یک مادربرد کار می‌کنند. سیستم عامل با هر دو cpu تقریباً بطور یکسان کار می‌کند و کارهای مورد نیاز را به آنها ارجاع می‌دهد. چیپ های جدید دو هسته ای intel و AMD توانایی SMP را به صورت داخلی مورد توجه قرار داده اند. پروسسور های سرور opteron دو هسته ای همچنین می تواند بصورت خارجی با دیگر چیپ‌های دوهسته ای ارتباط برقرار کند. (بشرط آنکه چیپ متقابل نیز دارای این خاصیت باشد) محدودیت اصلیSMP در پشتیبانی سیستم عاملها و نرم افزارها از این تکنولوژی می‌باشد. خیلی از سیستم عاملها (مانند ویندوز XP سری خانگی ) توانایی پشتیبانی از SMP را ندارند و از دومین پردازشگر استفاده نمی‌کنند. همچنین بیشتر برنامه‌های پیشرفته بصورت تک رشته ای کار می‌کنند، در اصل در هر زمان فقط یک پردازشگر در حالت فعال می باشد. برنامه های چند رشته‌ای از پتانسیل موجود در سیستم‌های دو یا چند پرازشگر، می‌توانند نتایج مفیدتری بگیرند، ولی به صورت کامل عمومیت ندارد. در گذشته intel و AMD سعی داشته اند تا تکنولوژی جدیدی مثل SMP را بیشتر برای پردازشگر های سرور پیشرفته مانند opteron و Xeon استفاده نمایند (البته تا قبل از پنتیوم 3)

Hyperthreading [

این تکنولوژی بصورت اختصاصی توسط اینتل در پردازشگرهای چند هسته‌ای بکار گرفته شده است. این تکنولوژی قبلاً نیز توسط این شرکت بکار گرفته ‌شده‌ بود. اینتل برای آنکه از منابع CPU به نحو بهتری استفاده نماید فقط قسمتهایی که کار پردازش اطلاعات را انجام می دهد را تکثیر کرده است. یعنی آنکه منابع داده در داخل CPU بصورت مشترک استفاده می‌شد. ایده hyperthreading برای دو برابر کردن مقدار فعالیت چیپ می باشد تا آنکه کاهش عملکرد سیستم که در اثر فقدان حافظه cache روی می‌دهد کمتر گردد همچنین بصورت تئوری نشان داده شده که منابع سیستم کمتر تلف می‌‌گردند. در صورتی که CPU های hyperthreading مانند دو پروسسور حقیقی بنظر می رسد، ولی این CPU ها نمی توانند عملکردی مشابه دو CPU مجزا، مانند CPU های دو هسته ای داشته باشند زیرا در CPU های دو هسته ای دو thread مشابه بطور همزمان و با Cache های جداگانه L1 و L2 می توانند اجرا گردند که این عمل در پرادزشگر های Hyperthreading قابل انجام نمی باشد. یکی از چیپ های جدید اینتل بنام ، پردازشگر پنتیوم Extreme Edition ۸۴۰ ، در داخل هر هسته خود از تکنولوژی hyperthreadings نیز پشتیبانی می‌کند، یعنی آنکه در یک سیستم عامل آن بصورت چهار پردازشگر حقیقی دیده می‌شود. چرا دو شرکت اینتل و AMD بطور ناگهانی شروع به توزیع پردازشگرهای دو هسته‌ای کردند؟ اول از همه رقابت. چنانچه بعدا بیان خواهیم کرد AMD از ابتدا توانایی بالقوه دو هسته ای را در CPU های 64 بیتی خود داشت. ساختمان ورودی و خروجی برای دومین هسته در CPU های فعلی 64 بیتی AMD موجود می‌باشد. هیچ شرکتی نمی تواند دیگران را از بدست آوردن تکنولوژی‌ های جدید منع نماید و AMD در حال حاضر با موفقیت چشمگیر خط تولید پرداشگرهای 64 بیتی آسودگی را از intel سلب نموده ‌است. برای اینتل ضروری می‌باشد که دارای یک تولید تخصصی در تکنولوژی دوهسته ای ‌باشد تا رقابت با شرکاء تجاری خود را حفظ نماید. دوم، کارایی می‌باشد. مطمئناً برنامه‌های کاربردی چند رشته‌ای در پردازشگرهایی که توانایی انجام چند پردازش را دارند بهتر عمل خواهند نمود. البته برای سیستم های چند پردازشگره یک ایراد عمومی وجود دارد و آن تاْخیری می باشد که این CPU ها در کار سیستم به وجود می آورند. به بیان ساده در حال حاضر روشی برای سیستم عامل های موجود وجود ندارد تا پردازش ها را بطور کاملاً مساوی در بین پردازشگرها تقسیم نماید، پردازشگر دوم عموماً با یک مداخله کمتر و کارایی پایین‌ تر کار می کند در صورتی که ممکن است پردازشگر اول به صورت 100% در حال پردازش باشد. سومین دلیل کمتر نمایان است، ناامیدی AMD و اینتل می باشد، هر دو شرکت با یک مانع جدی برای افزایش سرعت پردازشگر ها و کوچکتر کردن اندازه قالب آنها روبرو شده اند تا این مانع حذف نشود و یا اینکه تا کاربران عمومی متوجه نشوند که GHZ به تنهایی کارایی را بیان نمی‌کند. هر دو شرکت برای دست یافتن به هر پیشرفت که کارایی پردازشگرها را بهبود بخشند تلاش خواهند نمود و تقریباً دلیل اصلی بوجود آمدن پردازشگرهای دو هسته ای را می‌توان همین دلیل سوم بیان نمود. دسترسی AMD به تکنولوژی دو هسته ای فرم فاکتور فعلی پردازشگر Athlon 64 به طراحی دو هسته ای خیلی نزدیک می‌باشد. وجود کنترل کننده های Hypertransport و کنترل کننده حافظه در قالب چیپ های فعلی Athlon 64 به معنی این است که اضافه نمودن دومین هسته در داخل چیپ چندان مشکل نمی باشد. بدلیل رابط NorthBridge که AMD برای Athlon 64 تهیه کرده‌ است کنترل کننده حافظه و رابط Hypertransport در داخل چیپ پشتیبانی می گردد. این به چیپ‌های دوهسته‌ای امکان می دهد که از داخل خود پردازشگر با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. تعداد ترانزیستورهای پردازشگرهای Athlon 64X2 بیش از دو برابر پردازشگرهای Athlon 64 می‌باشد. با توجه به اینکه در ساختن CPU های جدید از روش 90nm استفاده می شود سایز کل چیپ کمی افزایش پیدا کرده و ولتاژ عملکرد 1.35 تا 1.4 می باشد و گرمای خروجی به بیش از 110w کمی افزایش میابد. هر هسته پردازشگر حافظه Cache L۱ و L۲ مخصوص به خود را دارد، 128 KB برای L۱ و بسته به مدل 512 KB تا ۱ MB برای L۲. L۲ دارای (ATC (Advance transfer Cache می باشد. ATC وظیفه هدایت توان عملیاتی و تبادل اطلاعات بین هسته پردازنده و حافظه نهان L۲ را بر عهده دارد . L۲ دارای رابط 256 بیتی (32 بایتی) می باشد که باعث تبادل داده در هر سیکل Clock هسته می شود. هسته Prescott در مقایسه با هسته Northwood که دارای KB ۵۱۲ حافظه نهان L۲ است ، دارای حافظه نهان 1MB می باشد. ضمنا با توجه به فناوری ساخت 90 نانومتری افزایش 512KB به 1MB تاثیری در تغییر اندازه Die پردازنده بوجود نیاورده است. حافظه نهان L۱ به دو قسمت حافظه نهان داده L۱ و حافظه نهان ردیابی اجرا L۱ تقسیم می شود. حافظه نهان داده L۱ دارای ۸ کیلو بایت ظرفیت و حافظه نهان ردیابی اجرا ریز عمل های کد گشایی (Decode) شده را در خود نگهداری می نماید که باعث حذف کد گشا از حلقه اجرایی و کاهش خط لوله می شود. دو برتری مهمی که AMD در CPU های دو هسته‌ای دارد عبارتند از اینکه : "Crossbar Switch" که آدرسها را جمع‌آوری کرده و توزیع می کند و داده را از هر هسته به هسته دیگر یا باقی سیستم توزیع می کند در حال حاضر امکان اضافه شدن دومین هسته را دارد. موفقیت دیگر AMD که از نظر مصرف کننده خیلی مهم می باشد، امکان استفاده از Athlon 64 X2 از مادربرد های سوکت 939/940 می باشد و فقط لازم است که شرکت تولید کننده مادربرد BIOS را برای پستیبانی از خصوصیت جدید بروز رسانی کند.

دسترسی اینتل به پردازشگر دو هسته ای

پردازنده های دو هسته ای اینتل که قبلا با نام رمز Conroe شناخته می شدند از تکنولوژی ساخت کوچکتری بهره میبرند که باعث کاهش طول خط لوله ها و افزایش کارایی پردازنده می شوند. این سری جدید از پردازنده ها از خط لوله های 14 مرحله ای (در برابر خط لوله 31 مرحله ای یا بیشتر که در خانواده Xeon یافت می شد) و تکنولوژی Intel Wide Dynamic Execution بهره می برند. همچنین واحد FPU در این پردازنده ها نیز تقویت شده است. از دیگر ویژگی های این پردازنده حافظه نهان یکپارچه L۲ است که با استفاده از آن یکی از هسته ها در حالی که هسته دیگر در حالت بیکاری به سر میبرد به تنهایی می تواند از تمام فضای این حافظه استفاده کند. از مهمترین مزایای پردازنده ها Conroe افزایش بازدهی با وجود مصرف کمتر است و این بدان معناست که این هسته ها بسیار خنک تر خواهند بود و با استفاده از آنها می توان کامپیوتر های کوچکتر با صدا و حرارت کمتری تولید کرد. درطی سه سال گذشته این اولین سری پردازنده است که شرکت اینتل برای مقابله با محصولات شرکت AMD در زمینه بازی و برنامه های حرفه ای تولید می کند که شهرت آنها را در میان این دسته از کاربران افزایش می دهد. یکی از بزرگترین معایب طراحی اینتل نسبت به AMD که سوکت های 939 را برای طراحی پردازنده های خود حفظ نموده آن است که راه حل دو هسته ای اینتل نیاز به یک جفت چیپست جدید به نام های 955X و 945P دارد. شرکت nvidia اخیراً ویرایش اینتل SLI که پروسسورهای دو هسته‌ای را پشتیبانی می‌کند را به بازار عرضه کرده ‌است که این مورد هم زمان بیشتری را مصرف و هم هزینه‌ای اضافی برای مصرف کننده در پی دارد

منبع :http://rahman1388.mihanblog.com/post/2907