โปรเซสเซอร์คอร์หลายตัว: ดีกว่าเสมอหรือไม่

การเพิ่มหลายคอร์ในคอร์เดียว โปรเซสเซอร์ ให้ประโยชน์อย่างมากเนื่องจากลักษณะการทำงานหลายอย่างพร้อมกันของระบบปฏิบัติการสมัยใหม่ อย่างไรก็ตาม เพื่อวัตถุประสงค์บางอย่าง มีข้อจำกัดในทางปฏิบัติมากว่าจำนวนคอร์ให้ผลการปรับปรุงเมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายในการเพิ่มคอร์เหล่านั้น

ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีมัลติคอร์

โปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์มีวางจำหน่ายแล้วใน คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ตั้งแต่ช่วงต้นยุค 2000 การออกแบบแบบ Multi-core จัดการกับปัญหาของโปรเซสเซอร์ที่กระทบเพดานทางกายภาพ ข้อ จำกัด ในแง่ของความเร็วสัญญาณนาฬิกาและความสามารถในการระบายความร้อนและยังคงรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความแม่นยำ. ด้วยการย้ายไปยังคอร์เพิ่มเติมบนชิปโปรเซสเซอร์ตัวเดียว ผู้ผลิตสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาเรื่องความเร็วสัญญาณนาฬิกาโดยการคูณจำนวนข้อมูลที่สามารถจัดการได้โดย ซีพียู.

เมื่อเปิดตัวครั้งแรก ผู้ผลิตเสนอเพียงสองคอร์ใน CPU เดียว แต่ตอนนี้มีตัวเลือกสำหรับสี่ หก และ 10 หรือมากกว่านั้น นอกเหนือจากการเพิ่มคอร์แล้ว เทคโนโลยีมัลติเธรดดิ้งพร้อมกัน—เช่น Hyper-Threading ของ Intel— สามารถเพิ่มคอร์เสมือนเป็นสองเท่าที่ ระบบปฏิบัติการ เห็น

กระบวนการและเธรด

NS กระบวนการ เป็นงานเฉพาะ เช่น โปรแกรมที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์ กระบวนการประกอบด้วยหนึ่งเธรดขึ้นไป

NS เกลียว เป็นเพียงกระแสข้อมูลเดียวจากโปรแกรมที่ส่งผ่านโปรเซสเซอร์บนคอมพิวเตอร์ แต่ละแอปพลิเคชันสร้างเธรดหนึ่งหรือหลายเธรดขึ้นอยู่กับวิธีการทำงาน หากไม่มีการทำงานหลายอย่างพร้อมกัน โปรเซสเซอร์แบบ single-core สามารถจัดการเธรดเดียวเท่านั้นในแต่ละครั้ง ดังนั้นระบบจะสลับไปมาระหว่างเธรดอย่างรวดเร็วเพื่อประมวลผลข้อมูลในลักษณะที่ดูเหมือนพร้อม ๆ กัน

ข้อดีของการมีหลายคอร์คือระบบสามารถจัดการเธรดได้มากกว่าหนึ่งเธรดพร้อมกัน แต่ละคอร์สามารถจัดการกับกระแสข้อมูลแยกกันได้ สถาปัตยกรรมนี้เพิ่มประสิทธิภาพของระบบที่ใช้งานแอพพลิเคชั่นพร้อมกันอย่างมาก เนื่องจากเซิร์ฟเวอร์มักจะใช้งานแอพพลิเคชั่นหลายตัวพร้อมกันในเวลาที่กำหนด เทคโนโลยีจึงถูกพัฒนาขึ้นมาสำหรับ ลูกค้าองค์กร — แต่เมื่อคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลมีความซับซ้อนและการทำงานหลายอย่างพร้อมกันเพิ่มขึ้น พวกเขาก็ได้รับประโยชน์จากการมี แกนพิเศษ

การพึ่งพาซอฟต์แวร์

แม้ว่าแนวคิดของโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์จะฟังดูน่าดึงดูด แต่ก็มีข้อแม้ที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีนี้ เพื่อประโยชน์ที่แท้จริงของโปรเซสเซอร์หลายตัว ซอฟต์แวร์ที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์จะต้องเขียนขึ้นเพื่อรองรับมัลติเธรด หากไม่มีซอฟต์แวร์ที่สนับสนุนคุณลักษณะดังกล่าว เธรดจะทำงานผ่านคอร์เดียวเป็นหลัก ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของคอมพิวเตอร์ลดลง ท้ายที่สุด หากสามารถทำงานบนคอร์เดียวเท่านั้นในโปรเซสเซอร์ Quad-core จริง ๆ แล้วอาจเร็วกว่าที่จะรันบนโปรเซสเซอร์ดูอัลคอร์ด้วยความเร็วสัญญาณนาฬิกาพื้นฐานที่สูงกว่า

ระบบปฏิบัติการหลักในปัจจุบันทั้งหมดรองรับความสามารถในการทำงานแบบมัลติเธรด แต่ต้องเขียนมัลติเธรดดิ้งลงในแอพพลิเคชั่นซอฟต์แวร์ด้วย การสนับสนุนสำหรับมัลติเธรดในซอฟต์แวร์สำหรับผู้บริโภคได้รับการปรับปรุงในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่สำหรับคนทั่วไปหลายคน โปรแกรมต่างๆ ยังไม่รองรับ multithreading เนื่องจากความซับซ้อนของซอฟต์แวร์ สร้าง. ตัวอย่างเช่น โปรแกรมอีเมลหรือเว็บเบราว์เซอร์ไม่น่าจะเห็นประโยชน์มหาศาลสำหรับการทำงานแบบมัลติเธรดมากเท่ากับโปรแกรมแก้ไขกราฟิกหรือวิดีโอ ซึ่งคอมพิวเตอร์จะประมวลผลการคำนวณที่ซับซ้อน

ตัวอย่างที่ดีในการอธิบายแนวโน้มนี้คือการดูเกมคอมพิวเตอร์ทั่วไป เกมส่วนใหญ่ต้องการเอ็นจิ้นการเรนเดอร์บางรูปแบบเพื่อแสดงสิ่งที่เกิดขึ้นในเกม นอกจากนี้ ปัญญาประดิษฐ์บางประเภทยังควบคุมเหตุการณ์และตัวละครในเกม ด้วย single-core งานทั้งสองจะดำเนินการโดยการสลับไปมาระหว่างกัน วิธีนี้ไม่ได้ผล หากระบบมีโปรเซสเซอร์หลายตัว การเรนเดอร์และ AI แต่ละตัวสามารถทำงานบนคอร์แยกกัน ซึ่งเป็นสถานการณ์ในอุดมคติสำหรับโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์

คือ 8 > 4 > 2?

การไปไกลกว่าสองคอร์ทำให้เกิดประโยชน์ที่หลากหลาย เนื่องจากคำตอบสำหรับผู้ซื้อคอมพิวเตอร์รายใดก็ตามขึ้นอยู่กับซอฟต์แวร์ที่เขาหรือเธอมักใช้ ตัวอย่างเช่น เกมคลาสสิกจำนวนมากยังคงให้ประสิทธิภาพที่แตกต่างกันเล็กน้อยระหว่างสองถึงสี่คอร์ แม้แต่เกมสมัยใหม่—บางเกมอ้างว่าต้องการหรือรองรับแปดคอร์—อาจไม่ทำงานได้ดีไปกว่าเครื่องหกคอร์ที่มี ความเร็วสัญญาณนาฬิกาฐานที่สูงขึ้น โดยที่ประสิทธิภาพของเธรดหลักจะควบคุมประสิทธิภาพของมัลติเธรด ประสิทธิภาพ.

ในทางกลับกัน โปรแกรมเข้ารหัสวิดีโอที่แปลงรหัสวิดีโอมักจะเห็นประโยชน์มหาศาลเช่น การเรนเดอร์เฟรมแต่ละรายการสามารถส่งผ่านไปยังคอร์ต่างๆ และจากนั้นจะรวมเป็นสตรีมเดียวโดย ซอฟต์แวร์. ดังนั้นการมีแปดคอร์จะยิ่งมีประโยชน์มากกว่าการมีสี่คอร์ โดยพื้นฐานแล้ว เธรดหลักไม่ต้องการทรัพยากรที่ค่อนข้างสมบูรณ์ แทน มันสามารถทำงานอย่างหนักเพื่อเธรดลูกสาวที่แกนของโปรเซสเซอร์สูงสุด

ความเร็วนาฬิกา

โดยทั่วไปแล้ว ความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้นจะหมายถึงโปรเซสเซอร์ที่เร็วขึ้น ความเร็วสัญญาณนาฬิกาจะคลุมเครือมากขึ้นเมื่อคุณพิจารณาความเร็วที่สัมพันธ์กับหลายคอร์เนื่องจากโปรเซสเซอร์บีบอัดข้อมูลหลายตัว ต้องขอบคุณแกนเพิ่มเติม แต่แต่ละคอร์เหล่านั้นจะทำงานด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าเนื่องจากข้อจำกัดด้านความร้อน

ตัวอย่างเช่น โปรเซสเซอร์ดูอัลคอร์อาจสนับสนุนความเร็วสัญญาณนาฬิกาพื้นฐานที่ 3.5 GHz สำหรับโปรเซสเซอร์แต่ละตัว ในขณะที่โปรเซสเซอร์ควอดคอร์อาจ ทำงานที่ 3.0 GHz เท่านั้น เพียงแค่ดูคอร์เดียวในแต่ละคอร์ โปรเซสเซอร์ดูอัลคอร์ก็เร็วกว่าบน. 14 เปอร์เซ็นต์ ควอดคอร์ ดังนั้น หากคุณมีโปรแกรมแบบเธรดเดียว ตัวประมวลผลแบบดูอัลคอร์จะมีประสิทธิภาพมากกว่า จากนั้นอีกครั้ง หากซอฟต์แวร์ของคุณสามารถใช้โปรเซสเซอร์ทั้งสี่ตัวได้ โปรเซสเซอร์ Quad-core จะเร็วกว่าโปรเซสเซอร์ดูอัลคอร์ประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์

บทสรุป

ส่วนใหญ่แล้ว การมีตัวประมวลผลจำนวนคอร์ที่สูงกว่านั้นมักจะดีกว่าถ้าคุณ ซอฟต์แวร์ และกรณีการใช้งานทั่วไปสนับสนุน โดยส่วนใหญ่ โปรเซสเซอร์แบบดูอัลคอร์หรือควอดคอร์จะมีพลังงานเพียงพอสำหรับผู้ใช้คอมพิวเตอร์ขั้นพื้นฐาน ผู้บริโภคส่วนใหญ่จะไม่เห็นประโยชน์ที่จับต้องได้จากการมีโปรเซสเซอร์มากกว่าสี่คอร์ เนื่องจากมีซอฟต์แวร์ที่ไม่เฉพาะเจาะจงเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ใช้ประโยชน์จากมัน กรณีการใช้งานที่ดีที่สุดสำหรับโปรเซสเซอร์ที่มีจำนวนคอร์สูงนั้นเกี่ยวข้องกับเครื่องที่ทำงานที่ซับซ้อน เช่น การตัดต่อวิดีโอบนเดสก์ท็อป การเล่นเกมระดับไฮเอนด์บางรูปแบบ หรือโปรแกรมวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน