โปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์: มันคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร

แนวโน้มทั่วไปคือการค้นหา ตัวประมวลผลแบบมัลติคอร์ ในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลดังนั้นถ้าคุณยังไม่รู้ว่าเรากำลังพูดถึงอะไรถึงเวลาที่คุณจะพบกับตัวประมวลผลเหล่านี้ ในความเป็นจริงพวกเขา อยู่กับเรามาเกือบทศวรรษ ทำให้เรามีพลังมากขึ้นและมีความสามารถมากขึ้นในการจัดการข้อมูลเปลี่ยนเครื่องของเราให้กลายเป็นศูนย์ข้อมูลที่แท้จริงด้วยเดสก์ท็อป

ดัชนีเนื้อหา

โปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ปฏิวัติตลาด เป็นครั้งแรกสำหรับการใช้งานของ บริษัท ขนาดใหญ่และ ศูนย์ ข้อมูลจากนั้นสำหรับผู้ใช้ทั่วไป จึงเข้าสู่ยุคใหม่ของอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูง แม้แต่สมาร์ทโฟนของเราก็มีโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์

ฟังก์ชั่นของโปรเซสเซอร์ในคอมพิวเตอร์คืออะไร

แต่ก่อนที่เราจะเริ่มเห็นว่านี่คืออะไรเกี่ยวกับตัวประมวลผลแบบมัลติคอร์มันคุ้มค่าที่จะรีเฟรชหน่วยความจำสักหน่อยเพื่อกำหนด ว่าตัวประมวลผลนั้นเหมาะกับ อะไร บางทีมันอาจดูโง่เง่าเมื่อถึงจุดนี้ แต่ทุกคนไม่รู้จัก องค์ประกอบสำคัญ นี้ในยุคปัจจุบันและถึงเวลาแล้ว

โปรเซสเซอร์ซีพียูหรือ หน่วยประมวลผลกลาง ประกอบด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ ออกแบบมาจากทรานซิสเตอร์ ลอจิกเกตและสายสัญญาณไฟฟ้าที่ สามารถทำงานและคำสั่ง ได้ คำแนะนำเหล่านี้สร้างขึ้นโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์และการโต้ตอบ (หรือไม่) ของมนุษย์หรือแม้แต่ของโปรแกรมอื่น ๆ ด้วยวิธีนี้เราสามารถทำงานที่ได้ผลตามข้อมูลผ่านคอมพิวเตอร์

ไม่สามารถคิด คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ได้หากไม่มีโปรเซสเซอร์ มันอาจจะมีความซับซ้อนมากขึ้นหรือน้อยลง แต่อุปกรณ์ใด ๆ ที่สามารถทำภารกิจเฉพาะได้หน่วยนี้จะต้อง แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นข้อมูล และแม้แต่เป็นงานทางกายภาพเช่นสายการประกอบที่มีประโยชน์สำหรับมนุษย์

แกนประมวลผลคืออะไร

เช่นเดียวกับองค์ประกอบอื่น ๆ โปรเซสเซอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบที่แตกต่างกันภายใน เราเรียกการรวมกันของ สถาปัตยกรรม องค์ประกอบนี้และสิ่งที่เรามีอยู่ในโปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์ของเราในปัจจุบันคือ x86 ชุดของรหัสพารามิเตอร์และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่รวมกันแล้วสามารถคำนวณคำแนะนำเหล่านี้ได้ ง่ายๆเพียงทำ การดำเนินการทางตรรกะและคณิตศาสตร์

โครงสร้างภายในของ CPU

แกนหลักหรือแกน ประมวลผลคือหน่วยหรือวงจรรวมที่รับผิดชอบการประมวลผลข้อมูลทั้งหมดนี้ ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์หลายล้านตัวที่มีโครงสร้างแบบลอจิคัลที่ใช้งานได้มันสามารถจัดการข้อมูลที่เข้ามาในรูปแบบของตัวถูกดำเนินการและตัวดำเนินการเพื่อสร้างผลลัพธ์ที่อนุญาตให้โปรแกรมทำงานได้ มันคือเอนทิตีพื้นฐานของโปรเซสเซอร์

เพื่อให้คุณได้เสียงหลักของโปรเซสเซอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักเหล่านี้:

• หน่วยควบคุม (UC): มันเป็นค่าใช้จ่ายในการ กำกับการทำงานของโปรเซสเซอร์ โดยตรงในกรณีนี้คือแกนกลาง มันให้คำสั่งในรูปแบบของสัญญาณไฟฟ้าไปยังส่วนประกอบต่าง ๆ (CPU, RAM, อุปกรณ์ต่อพ่วง) เพื่อให้ทำงานพร้อมกัน Arithmetic-logical unit (ALU): มันเป็นหน้าที่ของการดำเนินการทางตรรกะและเลขคณิตทั้งหมดที่มีจำนวนเต็มกับข้อมูลที่ได้รับการ ลงทะเบียน: การลงทะเบียนเป็นเซลล์ที่อนุญาตให้เก็บคำสั่งที่จะถูกดำเนินการและผลลัพธ์ของการดำเนินการ.

แกนเพิ่มเติมมีไว้เพื่ออะไร?

การแข่งขันของผู้ผลิตเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ทรงพลังที่สุดและเร็วที่สุดเคยมีมาและในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มันไม่แตกต่างกัน ในวันนั้น นับเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญในการสร้างโปรเซสเซอร์ที่มีความถี่มากกว่า 1 GHz ในกรณีที่คุณไม่ทราบ GHz จะวัดจำนวนการทำงานที่โปรเซสเซอร์สามารถดำเนินการได้

GHz: อะไรคืออะไรและเป็นกิกะเฮิรตซ์ในการคำนวณ

การแข่งขันจะมี GHz มากขึ้น

โปรเซสเซอร์ตัวแรกที่มีความเร็วถึง 1 GHz คือ DEC Alpha ในปี 1992 แต่เมื่อมันมาถึง CPU สำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลมันไม่ได้เป็นเช่นนั้นจนกระทั่งปี 1999 เมื่อ Intel, Pentium III และ AMD ของ Intel ที่มีตัวประมวลผล Athlon มาถึงตัวเลขเหล่านี้. ในเวลานี้ผู้ผลิตมีเพียงสิ่งเดียวในใจ " ยิ่ง GHz ยิ่งดี " เนื่องจากการดำเนินการเพิ่มเติมสามารถทำได้ต่อหน่วยของเวลา

หลังจากไม่กี่ปีที่ผ่านมาผู้ผลิตพบข้อ จำกัด เกี่ยวกับจำนวน GHz ของโปรเซสเซอร์ของพวกเขาทำไม? เนื่องจากความร้อนจำนวนมหาศาลที่ถูกสร้างขึ้นในแกนกลาง ทำให้ความสมบูรณ์ของวัสดุและฮีทซิงค์ที่ใช้ลดลง ในทำนองเดียวกัน การบริโภคถูกเรียกใช้สำหรับแต่ละเฮิร์ตซ์ ว่าความถี่เพิ่มขึ้น

การแข่งขันจะมีแกนมากขึ้น

เมื่อถึงขีด จำกัด นี้ผู้ผลิตจะต้องทำการปรับเปลี่ยนกระบวนทัศน์และนั่นคือเป้าหมายใหม่ที่เกิดขึ้น " ยิ่งแกนยิ่งดี " ลองคิดว่าถ้านิวเคลียสรับผิดชอบการปฏิบัติการแล้ว เพิ่มจำนวนนิวเคลียสที่เราสามารถเพิ่มเป็นสองเท่าสามเท่า… จำนวนการปฏิบัติการที่สามารถทำได้ เห็นได้ชัดว่ามันเป็นเช่นนั้นด้วยสองคอร์เราสามารถดำเนินการสองอย่างในเวลาเดียวกันและด้วยสี่เราสามารถดำเนินการ 4 อย่างเหล่านี้ได้

Intel Pentium Extreme Edition 840

เป้าหมายที่ Intel กำหนดให้ถึง 10 GHz ด้วย สถาปัตยกรรม NetBurst นั้นถูกทิ้งไว้บางสิ่งที่ไม่สามารถทำได้จนกว่าจะถึงตอนนี้อย่างน้อยก็ไม่ได้มีระบบทำความเย็นสำหรับผู้ใช้ทั่วไป ดังนั้นวิธีที่ดีที่สุดในการเพิ่มขีดความสามารถในด้านพลังงานและความสามารถในการประมวลผลคือการ มีตัวประมวลผลที่มีจำนวนคอร์และความถี่ที่ แน่นอน

โปรเซสเซอร์แบบดูอัลคอร์เริ่มมีการใช้งานไม่ว่าจะเป็นการผลิตโปรเซสเซอร์สองตัวหรือดีกว่าโดย รวมเอา DIE สองตัว (วงจร) ไว้ในชิปตัวเดียว ดังนั้นการประหยัดพื้นที่บนแผงวงจรหลักอย่างมากแม้ว่าจะต้องมีความซับซ้อนมากขึ้นในการใช้งานโครงสร้างการสื่อสารกับส่วนประกอบอื่น ๆ เช่นหน่วยความจำแคช, รถประจำทาง ฯลฯ

โปรเซสเซอร์ตัวแรกที่มีมากกว่าหนึ่งคอร์

ณ จุดนี้มันค่อนข้างน่าสนใจที่จะ รู้ว่าโปรเซสเซอร์ตัวใดที่เป็นมัลติคอร์ตัวแรก ที่ปรากฏในตลาด และอย่างที่คุณสามารถจินตนาการได้ว่าจุดเริ่มต้นนั้นเป็นเช่นเคยสำหรับการใช้ในองค์กรบนเซิร์ฟเวอร์และเช่นเดียวกับ IBM โปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ตัวแรกคือ IBM POWER4 ที่ มีสองคอร์ใน DIE เดียวและความถี่พื้นฐานที่ 1.1 GHz ซึ่งผลิตใน ปี 2544

แต่ไม่ถึง ปี 2005 เมื่อ ผู้ใช้โปรเซสเซอร์ดูอัลคอร์ตัวแรกสำหรับการใช้งานจำนวนมากได้ปรากฏตัว บนคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อป Intel ขโมยกระเป๋าเงินจาก AMD ล่วงหน้าสองสามสัปดาห์กับ Intel Pentium Extreme Edition 840 พร้อม HiperThreading หลังจากนั้นก็เผยแพร่ AMD Athlon X2

หลังจากนี้ผู้ผลิตก็วิ่งและเริ่มที่จะแนะนำนิวเคลียสตามอำเภอใจด้วยการ ย่อขนาดของทรานซิสเตอร์ ปัจจุบันกระบวนการผลิตขึ้นอยู่กับทรานซิสเตอร์เพียง 7 นาโนเมตรที่ใช้โดย AMD ในรุ่นที่ 3 ของ Ryzen และ 12 นาโนเมตรที่ใช้โดย Intel ด้วยวิธีนี้เรา สามารถแนะนำแกนและวงจรจำนวนมากขึ้นในชิปตัวเดียวกัน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มพลังการประมวลผลและลดการใช้พลังงาน ในความเป็นจริงเรามีโปรเซสเซอร์ มากถึง 32 คอร์ ในตลาดซึ่งก็คือ Threadrippers ของ AMD

เราต้องการอะไรเพื่อใช้ประโยชน์จากแกนประมวลผล

ตรรกะดูเหมือนง่ายมากใส่แกนและเพิ่มจำนวนของกระบวนการพร้อมกัน แต่ในตอนแรกนี่เป็นเรื่องที่ปวดหัวอย่างแท้จริงสำหรับผู้ผลิตฮาร์ดแวร์และ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้สร้างซอฟต์แวร์

และเป็นที่โปรแกรมได้รับการออกแบบ (รวบรวม) เท่านั้นที่จะทำงานกับเคอร์เนล ไม่เพียง แต่เราต้องการให้โปรเซสเซอร์มีความสามารถทางกายภาพในการดำเนินการหลายอย่างพร้อมกัน แต่เรา ต้องการให้โปรแกรมที่สร้างคำสั่งเหล่านี้สามารถทำได้โดยการสื่อสารกับแต่ละคอร์ที่มีอยู่ แม้แต่ระบบปฏิบัติการก็ต้องเปลี่ยนสถาปัตยกรรมเพื่อให้สามารถใช้หลายคอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพพร้อมกัน

ด้วยวิธีนี้โปรแกรมเมอร์ก็เริ่มทำงานและเริ่มรวบรวมโปรแกรมใหม่ด้วย การสนับสนุนมัลติคอร์ ดังนั้นปัจจุบันโปรแกรมสามารถใช้คอร์ทั้งหมดที่มีอยู่ในคอมพิวเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นการคูณ เธรดของการดำเนินการ กับจำนวนที่จำเป็น เพราะถ้าหากนอกเหนือไปจากคอร์แล้วแนวคิดของเธรดของการดำเนินการก็ปรากฏขึ้นเช่นกัน

ใน ตัวประมวลผลแบบมัลติคอร์มัน เป็นสิ่งสำคัญที่จะทำให้กระบวนการที่โปรแกรมดำเนินการขนานกันซึ่งก็หมายความว่า นิวเคลียสแต่ละตัวจะจัดการเพื่อดำเนินงานแบบขนาน กันและต่อเนื่องกัน วิธีการสร้างงานที่แตกต่างกันในเวลาเดียวกันจากโปรแกรมนี้เรียกว่า กระบวนการเธรด, เธรดการทำงาน, เธรดหรือเพียงเธรดเป็นภาษาอังกฤษ ทั้งระบบปฏิบัติการและโปรแกรมจะต้องสามารถ สร้างเธรดกระบวนการแบบขนาน เพื่อใช้ประโยชน์จากพลังเต็มของโปรเซสเซอร์ นี่เป็นสิ่งที่สูงที่ การออกแบบ CAD การตัดต่อวิดีโอหรือโปรแกรมทำได้ดีมาก ในขณะที่เกมมีหนทางไป

เธรดของโปรเซสเซอร์คืออะไร ความแตกต่างกับนิวเคลียส

HyperThreading และ SMT

จากผลลัพธ์ข้างต้นเทคโนโลยีของผู้ผลิตหน่วยประมวลผลจะปรากฏขึ้น ที่มีชื่อเสียงที่สุดในบรรดาพวกเขาคือ HyperThreading ที่ Intel เริ่มใช้ในโปรเซสเซอร์ของตนและต่อมา AMD จะทำมันด้วยเทคโนโลยี CMT ก่อนจากนั้นจึงพัฒนา SMT (Simultaneous Multi-Threading)

เทคโนโลยีนี้ ประกอบด้วยการมีอยู่ของสองคอร์ในหนึ่งเดียว แต่จะไม่ใช่คอร์จริง แต่เป็นตรรกะ สิ่งที่ในการเขียนโปรแกรมเรียกว่าการประมวลผล เธรด หรือ เธรด เราเคยพูดถึงเรื่องนี้มาก่อนแล้ว แนวคิดคือการแบ่ง เวิร์กโหลดระหว่างแกน อีกครั้งให้ แบ่งงาน แต่ละงานที่จะดำเนินการในเธรดเพื่อให้สามารถทำงานได้เมื่อมีแกนว่าง

มีโปรเซสเซอร์ที่มีแกนประมวลผลเพียงสองแกนเท่านั้น แต่มี 4 เธรดเนื่องจากเทคโนโลยีเหล่านี้ Intel ใช้เป็นหลัก ในโปรเซสเซอร์ Intel Core ประสิทธิภาพสูง และแล็ปท็อปซีพียูในขณะที่ AMD ได้นำไปใช้ กับ โปรเซสเซอร์ Ryzen ทั้งหมด

HyperThreading คืออะไร

วิธีทราบจำนวนโปรเซสเซอร์ของฉัน

เราทราบแล้วว่าคอร์คืออะไรและเธรดคืออะไรและมีความสำคัญต่อโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์หรือไม่ ดังนั้นสิ่งสุดท้ายที่เราทิ้งไว้คือการรู้วิธี รู้ว่าโปรเซสเซอร์ของเรามีกี่คอร์

คุณควรรู้ว่าบางครั้ง Windows ไม่ได้แยกความแตกต่างระหว่างคอร์และเธรดเนื่องจากจะปรากฏพร้อมชื่อคอร์หรือโปรเซสเซอร์ ตัวอย่างเช่นในเครื่องมือ "msiconfig" หากเราเปิด ตัวจัดการงาน และไปที่ส่วนประสิทธิภาพเราจะเห็นรายการที่จำนวน แกนประมวลผลและตัวประมวลผลเชิงตรรกะ ของ CPU ปรากฏขึ้น แต่กราฟิกที่จะแสดงให้เราเห็นนั้นจะตรงกับแกนตรรกะเช่นเดียวกับที่ปรากฏใน Performance Monitor หากเราเปิด

วิธีทราบจำนวนโปรเซสเซอร์ของฉัน

ข้อสรุปและลิงค์ที่น่าสนใจ

เรามาถึงจุดสิ้นสุดแล้วและเราหวังว่าเราจะอธิบายได้อย่างคุ้มค่าว่าตัวประมวลผลแบบมัลติคอร์คืออะไรและเป็นแนวคิดที่สำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้ ปัจจุบัน มีสัตว์ประหลาดจริงที่มีมากถึง 32 คอร์และ 64 เธรด แต่เพื่อให้โปรเซสเซอร์มีประสิทธิภาพไม่เพียง แต่จำนวนคอร์และความถี่ของมันเท่านั้นที่สำคัญ แต่ยังรวมถึงวิธีการสร้าง ประสิทธิภาพของบัสข้อมูลและการสื่อสารและวิธีการทำงานของคอร์ และที่นี่ Intel ตาม ก้าวล้ำหน้าของ AMD เราจะได้ เห็น Ryzen 3000s ใหม่เร็ว ๆ นี้ ซึ่งสัญญาว่าจะเหนือกว่าโปรเซสเซอร์เดสก์ท็อปที่ทรงพลังที่สุดของ Intel ดังนั้นโปรดติดตามความคิดเห็นของเรา

หากคุณมีคำถามหรือประเด็นเกี่ยวกับหัวข้อหรือต้องการชี้แจงบางอย่างเราขอเชิญคุณใช้ช่องแสดงความคิดเห็นด้านล่าง