Mavzu: Ko'p yadroli kompyuterlar va paralellashtrish

1.4. Afzalliklari.
Bitta o'limga bir nechta CPU yadrolarining yaqinligi imkon beradi keshning muvofiqligi signallari chipdan tashqariga chiqib ketishi kerak bo'lsa, mumkin bo'lganidan ancha yuqori soat tezligida ishlash uchun elektron tizim. Ekvivalent protsessorlarni bitta qolipga birlashtirish uning ishlashini sezilarli darajada yaxshilaydi keshni ko'zdan kechirish (muqobil: Avtobusni kuzatib borish ) operatsiyalar. Oddiy qilib aytganda, bu degani signallari turli xil protsessorlar orasidagi masofa qisqa va shuning uchun bu signallar yomonlashtirmoq Kamroq.

Ushbu yuqori sifatli signallar ma'lum vaqt ichida ko'proq ma'lumotlarni yuborishga imkon beradi, chunki alohida signallar qisqaroq bo'lishi mumkin va ularni tez-tez takrorlash shart emas.

Agar o'lim jismonan paketga kirishi mumkin deb hisoblasak, ko'p yadroli protsessor dizayni juda kam narsani talab qiladi bosilgan elektron karta (PCB) bo'sh joy ko'p chipli SMP dizaynidan ko'ra. Bundan tashqari, ikki yadroli protsessor ikkita bog'langan bitta yadroli protsessordan bir oz kamroq quvvat sarflaydi, asosan chipga tashqi signallarni yuborish uchun zarur bo'lgan quvvat kamayadi. Bundan tashqari, yadrolar L2 keshi va old avtobus (FSB). Mavjud kremniy matritsa maydoni uchun raqobatlashadigan texnologiyalar nuqtai nazaridan, ko'p yadroli dizayn, tasdiqlangan protsessor yadrosi kutubxonasi dizaynlaridan foydalanishi va yangi yadroli dizaynni ishlab chiqarishdan ko'ra dizayndagi xatolik xavfi past bo'lgan mahsulot ishlab chiqarishi mumkin. Bundan tashqari, ko'proq keshni qo'shish kamayib borayotgan daromaddan aziyat chekadi.
Ko'p yadroli mikrosxemalar, shuningdek, past energiyada yuqori ishlashga imkon beradi. Bu batareyalarda ishlaydigan mobil qurilmalarda katta omil bo'lishi mumkin. Ko'p yadroli protsessorning har bir yadrosi odatda energiyani tejaydiganligi sababli, chip bitta katta monolitik yadroga qaraganda samaraliroq bo'ladi. Bu kam energiya bilan yuqori ishlashga imkon beradi. Shu bilan birga, bu parallel kodni yozishning qo'shimcha xarajatlari. Kamchiliklari
Ko'p yadroli protsessorlar tomonidan taqdim etilgan hisoblash resurslaridan maksimal darajada foydalanishni ikkala tomonga ham tuzatishlar talab etiladi operatsion tizim (OS) qo'llab-quvvatlash va mavjud dasturiy ta'minot. Bundan tashqari, ko'p yadroli protsessorlarning dastur samaradorligini oshirish qobiliyati dasturlar ichida bir nechta iplardan foydalanishga bog'liq.
Ko'p yadroli chipning integratsiyasi chip ishlab chiqarish samaradorligini pasaytirishi mumkin. Bundan tashqari, ularni quyi zichlikdagi bitta yadroli dizaynlarga qaraganda termal boshqarish qiyinroq. Intel ushbu birinchi muammoga qisman qarshi bo'lib, to'rt yadroli dizaynlarini bitta dafn ustiga birlashtirilgan kesh bilan birlashtirib, ikkita yadroli konstruktsiyalarni yaratdi, shuning uchun har qanday ikkita ishlaydigan ikkita yadroli o'liklardan foydalanish mumkin, aksincha to'rt yadroli bitta yadro va to'rt yadroli protsessor ishlab chiqarish uchun to'rt kishining ishlashini talab qiladi. Arxitektura nuqtai nazaridan, oxir-oqibat, bitta protsessor dizayni kremniy sirtini ko'p ishlov beradigan yadrolarga qaraganda yaxshiroq ishlatishi mumkin, shuning uchun ushbu me'morchilikni rivojlantirish majburiyati eskirish xavfini keltirib chiqarishi mumkin. Va nihoyat, xom ashyoni qayta ishlash quvvati tizim ishlashidagi yagona cheklov emas. Xuddi shu tizim shinasi va xotira o'tkazuvchanligini taqsimlaydigan ikkita ishlov berish yadrosi haqiqiy ishlash afzalligini cheklaydi. 2009 yil hisobotida doktor Jun Ni ko'rsatdiki, agar bitta yadro xotira o'tkazuvchanligi cheklangan bo'lishiga yaqin bo'lsa, u holda ikki yadroli o'tish 30% dan 70% gacha yaxshilanishi mumkin; agar xotira o'tkazuvchanligi muammosi bo'lmasa, unda 90% yaxshilanishni kutish mumkin; ammo, Amdahl qonuni bu da'voni shubhali qiladi.[13] Agar protsessorlar o'rtasidagi aloqa 100% dan ortiq yaxshilanishni hisobga oladigan cheklovchi omil bo'lsa, ikkita protsessordan foydalangan dastur bir yadroli tezroq ishlashini tugatishi mumkin edi.
Protsessorlarning rivojlanish tendentsiyasi tobora ko'payib borayotgan yadrolar soniga to'g'ri keldi, chunki yuzlab yoki hatto minglab yadroli protsessorlar nazariy jihatdan mumkin bo'ladi. Bundan tashqari, aralashtirilgan ko'p yadroli chiplar bir vaqtning o'zida ko'p ishlov berish, chipdagi xotira va maxsus mo'ljallangan "heterojen" (yoki assimetrik) yadrolar keyingi ishlash va samaradorlikni oshirishni va'da qiladi, ayniqsa, multimedia, tanib olish va tarmoq dasturlarini qayta ishlashda. Masalan, a katta.LITTLE yadroga yuqori samarali yadro ("katta" deb nomlanadi) va kam quvvatli yadro kiradi ("LITTLE" deb nomlanadi). Bundan tashqari, rivojlangan mayda donli yoki o'ta ingichka donali vatt uchun ishlashga e'tibor qaratish orqali energiya samaradorligini oshirish tendentsiyasi mavjud. quvvatni boshqarish va dinamik Kuchlanish va chastota miqyosi (ya'ni noutbuk kompyuterlar va portativ media pleerlar ).
Boshidanoq ko'p sonli yadrolarga mo'ljallangan mikrosxemalar (bir yadroli konstruktsiyalar evolyutsiyasi o'rniga) ba'zan shunday deyiladi manycore sifatli farqlarni ta'kidlab, dizaynlashtirilgan.
Rivojlanish jarayonida yarimo'tkazgichli tuzilmalar (mikrosxemalar) rivojlanmoqda, shuning uchun protsessorlarni qurish tamoyillari, ularning tarkibiga kiradigan elementlar soni, o'zaro ta'sirini tashkil etish usuli doimo o'zgarib turadi. Shunday qilib, dizayn printsiplari bir xil bo'lgan protsessorlar odatda bir xil arxitekturali protsessorlar deb ataladi. Va bu printsiplarning o'zi protsessor arxitekturasi (yoki mikroarxitektura) deb ataladi.
Mikroprosessor (yoki protsessor) - kompyuterning asosiy komponenti. U ma'lumotlarni qayta ishlaydi, dasturlarni bajaradi va tizimdagi boshqa qurilmalarni boshqaradi. Dasturlarning qanchalik tez ishlashi protsessor quvvatiga bog'liq.
Yadro har qanday mikroprotsessorning tayanchidir. U silikon chipda joylashgan millionlab tranzistorlardan iborat. Mikroprotsessor registrlar deb nomlangan maxsus hujayralarga bo'linadi umumiy maqsad(RON) Umuman olganda, protsessorning ishi xotiradan ko'rsatmalar va ma'lumotlarni ma'lum bir ketma -ketlikda olish va ularni bajarishdan iborat. Bundan tashqari, kompyuter tezligini oshirish uchun mikroprotsessor ichki kesh xotirasi bilan jihozlangan. Kesh xotira - bu ichki xotira bufer sifatida ishlatiladigan protsessor (RAM bilan aloqa uzilishlaridan himoya qilish uchun).
IBM -ga mos keladigan shaxsiy kompyuterlarda ishlatiladigan Intel protsessorlari mingdan ortiq yo'riqnomaga ega va ular kengaytirilgan buyruqlar to'plamiga ega protsessorlar - CISC -protsessorlari (CISC - Complex Instruction Set Computing) deb ataladi.