Többmagos processzor: A több mindig jobb?
Több mag hozzáadása egyetlenhez processzor jelentős előnyöket kínál a modern operációs rendszerek többfeladatos jellegének köszönhetően. Bizonyos célokra azonban van egy felső gyakorlati korlát annak, hogy hány mag javítja a hozzáadás költségeit.
Többmagos technológiai fejlődés
A többmagos processzorok már elérhetőek voltak személyi számítógépek a 2000-es évek eleje óta. A többmagos kialakítások megoldották azt a problémát, hogy a processzorok elérik a fizikai plafonjukat korlátok az órajelük tekintetében, és azt, hogy milyen hatékonyan lehet hűteni és továbbra is fenntartani pontosság. Azáltal, hogy egyetlen processzorlapkán extra magokra költöztek, a gyártók elkerülték az órajelekkel kapcsolatos problémákat azáltal, hogy hatékonyan megsokszorozták a processzor által kezelhető adatmennyiséget. processzor.
Amikor eredetileg megjelentek, a gyártók mindössze két magot kínáltak egyetlen CPU-ban, de most már négy, hat, sőt akár 10 vagy több magot is kínáltak. A magok hozzáadása mellett az egyidejű többszálú technológiák – mint például az Intel Hyper-Threading – megduplázhatják a virtuális magok számát,
Folyamatok és szálak
A folyamat egy konkrét feladat, például egy program, amely a számítógépen fut. Egy folyamat egy vagy több szálból áll.
A cérna egyszerűen egyetlen adatfolyam egy programból, amely áthalad a számítógép processzorán. Minden alkalmazás létrehoz egy vagy több szálat, attól függően, hogy hogyan fut. Multitasking nélkül az egymagos processzor egyszerre csak egy szálat tud kezelni, így a rendszer gyorsan vált a szálak között, hogy látszólag egyidejűleg dolgozza fel az adatokat.
A több mag előnye, hogy a rendszer egynél több szálat tud kezelni egyszerre. Minden mag külön adatfolyamot tud kezelni. Ez az architektúra nagymértékben növeli a párhuzamos alkalmazásokat futtató rendszer teljesítményét. Mivel a szerverek általában sok párhuzamos alkalmazást futtatnak egy adott időpontban, a technológiát eredetileg a vállalati ügyfelek számára – de ahogy a személyi számítógépek bonyolultabbá váltak és a többfeladatos munkavégzés növekedett, ők is profitáltak a birtoklásukból extra magok.
Minden folyamatot azonban egy elsődleges szál irányít, amely csak egyetlen magot foglalhat el. Így egy program, például egy játék vagy egy videó renderer relatív sebessége szigorúan az elsődleges szál által felhasznált mag képességére korlátozódik. Az elsődleges szál abszolút átruházhatja a másodlagos szálakat más magokhoz – de a játék nem lesz kétszer olyan gyors, ha megduplázzuk a magokat. Így nem szokatlan, hogy egy játék teljesen maximalizálja az egyik magot (az elsődleges szálat), de a többi magot csak részlegesen használja a másodlagos szálak számára. Semmiféle mag-duplázással nem lehet megkerülni azt a tényt, hogy az elsődleges mag egy sebességkorlátozó az Ön számára alkalmazás, és az erre az architektúrára érzékeny alkalmazások jobban teljesítenek, mint azok, amelyek nem azok.
Szoftverfüggőség
Noha a többmagos processzorok koncepciója vonzónak hangzik, van egy jelentős figyelmeztetés ennek a technológiának. Ahhoz, hogy a több processzor valódi előnyeit élvezhessük, a számítógépen futó szoftvert úgy kell megírni, hogy támogassa a többszálú feldolgozást. Az ilyen funkciót támogató szoftver nélkül a szálak elsősorban egyetlen magon keresztül futnak, ami rontja a számítógép általános hatékonyságát. Végül is, ha csak egy magon tud működni egy négymagos processzorban, akkor valójában gyorsabb lehet egy kétmagos processzorral, nagyobb alap órajellel.
Az összes jelentős jelenlegi operációs rendszer támogatja a többszálas képességet. De a többszálat is be kell írni az alkalmazásszoftverbe. A multithreading támogatása a fogyasztói szoftverekben javult az évek során, de sok egyszerű programok, a többszálú támogatás továbbra sem valósult meg a szoftver összetettsége miatt épít. Például egy levelezőprogram vagy webböngésző valószínűleg nem látja olyan hatalmas előnyöket a többszálú feldolgozásban, mint egy grafikus vagy videószerkesztő program, ahol a számítógép összetett számításokat dolgoz fel.
Ennek a tendenciának a magyarázatára jó példa egy tipikus számítógépes játék megtekintése. A legtöbb játéknak szüksége van valamilyen renderelő motorra, hogy megjelenítse, mi történik a játékban. Ezen kívül valamiféle mesterséges intelligencia irányítja a játék eseményeit és karaktereit. Egymagos esetén mindkét feladat a közöttük való váltással hajtható végre. Ez a megközelítés nem hatékony. Ha a rendszer több processzorral rendelkezne, a renderelés és a mesterséges intelligencia mindegyike külön magon futhatna – ez ideális helyzet többmagos processzorok számára.
8 > 4 > 2?
A két magon túllépés vegyes előnyökkel jár, mivel az adott számítógép-vásárló válasza az általa jellemzően használt szoftvertől függ. Például sok klasszikus játék még mindig csekély teljesítménykülönbséget kínál két és négy mag között. Még a modern játékok sem teljesítenek jobban, mint egy hatmagos gép, amely állítólag nyolc magot igényel vagy támogat. magasabb alap órajel, tekintettel arra, hogy az elsődleges szál hatékonysága szabályozza a többszálas hatékonyságot teljesítmény.
Másrészt egy videó kódoló program, amely átkódolja a videót, valószínűleg hatalmas előnyökkel jár Az egyes keretek renderelése átadható különböző magoknak, majd a szoftver. Így a nyolc mag még előnyösebb lesz, mint a négy. Lényegében az elsődleges szálnak nincs szüksége viszonylag gazdag erőforrásokra; ehelyett a kemény munkát olyan leányszálakra tudja kigazdálkodni, amelyek maximalizálják a processzormagokat.
Órajel sebesség
Általánosságban elmondható, hogy a magasabb órajel gyorsabb processzort jelent. Az órajelek homályosabbá válnak, ha figyelembe vesszük a több maghoz viszonyított sebességet, mivel a processzorok több adatot is feldolgoznak szálak az extra magoknak köszönhetően, de ezek a magok mindegyike alacsonyabb sebességgel fog működni a hőkorlátozások miatt.
Például egy kétmagos processzor támogathatja a 3,5 GHz-es alap órajelet minden processzornál, míg a négymagos processzor csak 3,0 GHz-en működik. Ha csak egyetlen magot nézünk mindegyiken, a kétmagos processzor 14 százalékkal gyorsabb, mint a négymagos. Így, ha csak egyszálú programja van, a kétmagos processzor valójában hatékonyabb. Továbbá, ha a szoftver mind a négy processzort tudja használni, akkor a négymagos processzor körülbelül 70 százalékkal gyorsabb lesz, mint a kétmagos processzor.
Következtetések
A legtöbb magszámú processzor általában jobb, ha az Ön szoftver és a tipikus használati esetek támogatják. Egy kétmagos vagy négymagos processzor többnyire bőven elég lesz egy alap számítógép-felhasználó számára. A fogyasztók többsége semmilyen kézzelfogható előnyt nem fog látni a négy processzormagon túli használatból, mivel nagyon kevés nem speciális szoftver használja ki ezt. A nagy magszámú processzorok legjobb felhasználási esetei olyan gépekhez kapcsolódnak, amelyek olyan összetett feladatokat hajtanak végre, mint például az asztali videószerkesztés, a csúcskategóriás játék bizonyos formái, vagy bonyolult tudományos és matematikai programok.
Tekintse meg gondolatainkat erről Milyen gyors számítógépre van szükségem? hogy jobb képet kapjunk arról, hogy milyen típusú processzor felel meg legjobban számítástechnikai igényeinek.