En flerkärnig processor är en integrerad krets med två eller flera processorer anslutna till den för snabbare samtidig bearbetning av flera uppgifter, minskad strömförbrukning och för bättre prestanda. I allmänhet består den av två eller flera processorer som läser och utför programinstruktioner.
Med andra ord, på ett enda chip består en flerkärnig processor av många bearbetningsenheter, eller 'Cores', som var och en har potential att utföra olika uppgifter. Till exempel, om du utför många uppgifter samtidigt, som att titta på en film och använda WhatsApp, kommer en kärna att hantera aktiviteter som att titta på en film medan den andra hanterar andra ansvarsområden som WhatsApp.
En dubbelkärnig konfiguration är jämförbar med att ha flera olika processorer installerade på samma dator, men anslutningen mellan dem är snabbare eftersom de två CPU:erna är anslutna till samma sockel. Flera instruktioner parallellt kan exekveras av individuella kärnor, vilket ökar hastigheten på programvara som är byggd för att använda arkitekturens unika egenskaper.
Jämfört med en enkärnig processor är en dubbelkärnig processor vanligtvis dubbelt så kraftfull under idealiska omständigheter. I verkligheten förväntas prestandaökningar på cirka 50 %: en dual-core CPU är ungefär 1,5 gånger så kraftfull som en single-core processor.
När enkärniga processorer når sina fysiska gränser för komplexitet och hastighet, blir multi-core datoranvändning mer populär. I modern tid är majoriteten av systemen flerkärniga. System med många kärnor eller massivt flera kärnor hänvisar till system med ett stort antal CPU-kärnor, till exempel tiotals eller hundratals.
I början av 2000-talet släppte Intel och AMD de första flerkärniga processorerna. I modern tid kommer processorer med två ('dual-core'), fyra ('quad-core'), sex ('hexa-core') och åtta ('octa-core') kärnor ('octo-core') ). FPGA-baserade processorer innehåller upp till 100 fysiska kärnor och 1000 effektiva oberoende kärnor (Field Programmable Gate Arrays).
Arkitektur för flerkärnig processor
En flerkärnig processors design möjliggör kommunikation mellan alla tillgängliga kärnor, och de delar upp och tilldelar alla bearbetningsuppgifter på lämpligt sätt. Den bearbetade data från varje kärna överförs tillbaka till datorns huvudkort (moderkort) via en enda gemensam gateway när alla bearbetningsoperationer har avslutats. Denna metod slår en enkärnig CPU när det gäller total prestanda.
awt java
Fördelar med Multi-Core Processor
Flerkärniga processorer har ett antal fördelar (proffs), inklusive:
Prestanda
En flerkärnig CPU kan av naturen göra mer arbete jämfört med en enkärnig processor. Avståndet mellan kärnorna i en integrerad krets möjliggör snabbare klockhastigheter. Som ett resultat behöver signalerna inte färdas en lång sträcka för att nå sitt mål och är också ihållande. Jämfört med att använda en separat processor är hastigheterna mycket snabbare.
Pålitlighet
I flerkärniga processorer är programvaran alltid tilldelad olika kärnor. När en del av programvaran misslyckas förblir de andra opåverkade. Närhelst en defekt uppstår påverkar den endast en kärna. Som ett resultat kan flerkärniga processorer bättre motstå fel.
radering från ett binärt sökträd
Programvaruinteraktioner
Även om programvaran körs på flera kärnor, kommer den att kommunicera med varandra. Rumslig och tidsmässig isolering är en process som en flerkärnig processor går igenom. Kärntrådar försenas aldrig som ett resultat av dessa processer.
Göra flera saker samtidigt
Ett operativsystem kan använda en flerkärnig CPU för att köra två eller flera processer samtidigt, även om många program kan köras samtidigt. En photoshop-applikation kan till exempel användas för att utföra två jobb samtidigt.
Energiförbrukning
Multitasking med en multi-core CPU, å andra sidan, kräver mindre ström. Endast den del av CPU:n som genererar värme kommer att användas. Strömförbrukningen minimeras så småningom, vilket resulterar i mindre batteriutnyttjande. Vissa operativsystem, å andra sidan, behöver mer resurser jämfört med andra.
Undvikande av inkurans
Arkitekter kan undvika att tekniken föråldras och öka underhållbarheten genom att använda flerkärniga processorer. Chiptillverkare använder de senaste tekniska framstegen i sina flerkärniga processorer. Enkärniga chips blir allt svårare att få tag på när antalet kärnor ökar.
Isolering
Flerkärniga processorer kan öka (men garanterar inte) geografisk och tidsmässig isolering jämfört med system med en kärna. Programvara på en kärna är mindre sannolikt att påverka programvara på den andra om båda kärnorna körs på samma enkärna. Denna frikoppling sker på grund av geografisk och tidsmässig isolering (trådar på en kärna fördröjs inte av trådar på en annan kärna). Med hjälp av att begränsa effekten av fel till en enda kärna kan flerkärnig bearbetning öka robustheten. När man kör program med blandad kritik separat är denna förbättrade isolering mycket viktig (säkerhetskritisk, verksamhetskritisk och säkerhetskritisk).
Några andra viktiga fördelar med Multicore Processor:
- Jämfört med enkärniga processorer har en flerkärnig processor potential att utföra fler uppgifter.
- Låg energiförbrukning när du gör många aktiviteter samtidigt.
- Data tar kortare tid att nå sin destination eftersom båda kärnorna är integrerade på ett enda chip.
- Med användning av en liten krets kan hastigheten ökas.
- Att upptäcka infektioner med antivirusprogram medan du spelar ett spel är ett exempel på multitasking.
- Med användning av låg frekvens kan den utföra många uppgifter samtidigt.
- I jämförelse med en enkärnig processor kan den bearbeta stora mängder data.
Nackdelar med flerkärniga processorer
Vi kommer att gå igenom några av begränsningarna (nackdelarna) med en flerkärnig processor, inklusive:
Applikationshastighet
Trots att en multi-core CPU är designad för multitasking är dess prestanda otillräcklig. Den har en tendens att studsa från en kärna till nästa varje gång en ansökan behandlas. Som ett resultat fylls cachen upp, vilket ökar dess hastighet.
Jitter
Mer störningar utvecklas när antalet kärnor i en flerkärnig CPU ökar, vilket resulterar i överdrivet jitter. Som ett resultat kan ditt operativsystems programprestanda bli lidande och frekventa fel kan uppstå. Endast genom att använda lämplig synkronisering och en mikrokärna kommer användaren att kunna hantera jitter.
Analys
När du gör två eller flera saker samtidigt måste du använda ytterligare minnesmodeller. I en flerkärnig maskin gör detta analysen svår. Särskilt tidsbegränsningar är svåra att fastställa och kan vara felaktiga.
är tom java
Dessutom blir interferensanalysen mer komplex när antalet kärnor ökar. Följaktligen kommer O/S inte att kunna leverera de utlovade resultaten.
Resursdelning
En flerkärnig processor delar en mängd olika resurser, både interna och externa. Nätverk, systembussar och huvudminne är bland dessa resurser. Följaktligen kommer alla program som körs på samma kärna att ha en större chans att avbrytas. Både geografisk och tidsmässig isolering kan förekomma i denna form av interferens.
Programvaruinterferens
På grund av resursdelning kan programvaruinterferens orsaka problem med rumslig och tidsmässig isolering. Om det finns ytterligare kärnor ökar denna chans ännu mer. Närvaron av fler kärnor innebär ett större antal störningsvägar. Det är nästan omöjligt att undersöka alla möjliga störningsvägar.
Några andra viktiga begränsningar för Multicore Processor:
- Även om den innehåller flera processorer är den inte dubbelt så snabb som en enkel processor.
- Uppgiften att hantera är mer komplicerad jämfört med att hantera en enkärnig CPU.
- Prestandan hos en flerkärnig processor är helt beroende av de uppgifter som användarna utför.
- Om andra processorer kräver linjär/sekventiell bearbetning tar flerkärniga processorer längre tid att bearbeta.
- Batteriet laddas ur snabbare.
- Dess energiförbrukning är så hög jämfört med en enklare processor.
- Dessutom, i jämförelse med en enkärnig processor, är den dyrare.
Varför används flerkärnig processor?
Konfigurationen liknar en dual-core processor. Flerkärniga processorer klassificeras efter antalet kärnor och typerna av kärnor. En flerkärnig CPU:s mål är att få bra prestanda. Den designades för att komma förbi de fysiska begränsningarna hos en enkärnig CPU.
Stödjande operativsystem för flerkärniga processorer inkluderar:
- Linux
- Microsoft Windows (Windows XP eller högre)
- De flesta BSD-baserade system
- Solaris
- Mac OS X
En kort historik om flerkärniga processorer
Eftersom företagen som skapade de första chipbaserade processorerna bara kunde sätta en processor på ett enda chip, kunde de bara passa en processor på ett enda chip. Chiptillverkare kunde konstruera chips med fler kretsar allteftersom chiptillverkningstekniken fortskred, och slutligen kunde chiptillverkare tillverka chips med mer än en processor, vilket resulterade i flerkärnigt chip.
lägga till sträng i java
1998 uppfanns den första flerkärniga processorn av Kunle Olukotun, professor i elektroteknik vid Stanford, och hans studenter. Flerkärniga chips var först kommersiellt tillgängliga 2005 från Advanced Micro Devices (AMD) och Intel. Nästan alla chiptillverkare har sedan dess börjat skapa flerkärniga processorer.
Var används flerkärniga processorer?
I modern tid finns flerkärniga processorer i de flesta enheter som surfplattor, stationära datorer, bärbara datorer, smartphones och spelsystem.
De två kärnalternativen som tillhandahålls visar hur en processormodell inte berättar hela historien om prestanda. Jämfört med en dual-core i5 är prestandan för en quad-core i5 avsevärt överlägsen, och priset på datorn kommer att spegla detta. Alla nuvarande bärbara modeller för i5-modellen är dual-core, medan alla stationära modeller är fyrkärniga när detta skrivs. Eftersom bärbara versioner är dual-core snarare än quad-core, kommer en i5 i en bärbar dator att ha sämre prestanda än en i5 på en stationär dator. Dual-core typen är bättre lämpad för bärbara bärbara datorer som kräver längre batteritid och förbrukar mindre ström, men en stationär dator använder en CPU som använder mer ström, till exempel fyrkärnig modell, eftersom den inte kräver batteritid. Vissa tillämpningar av multicore-processorn är följande:
- Spel med hög grafik, som Overwatch och Star Wars Battlefront, samt 3D-spel.
- Multicore-processorn är mer lämplig i Adobe Premiere, Adobe Photoshop, iMovie och andra videoredigeringsprogram.
- Solidworks med datorstödd design (CAD).
- Hög nätverkstrafik och databasservrar.
- Industrirobotar är till exempel inbyggda system.