أساسيات وحدة المعالجة المركزية وأوضح وحدات المعالجة المركزية متعددة ، النوى ، والتشكيل التشعبي

تقوم وحدة المعالجة المركزية (CPU) الموجودة في الكمبيوتر الخاص بك بتنفيذ برامج العمل التي تعمل على الكمبيوتر بشكل أساسي. لكن المعالجات الحديثة تقدم ميزات مثل النوى المتعددة والخيوط الفائقة. بعض أجهزة الكمبيوتر حتى استخدام وحدات المعالجة المركزية متعددة. نحن هنا للمساعدة في فرز كل شيء.

كانت سرعة الساعة لوحدة المعالجة المركزية كافية عند مقارنة الأداء. الأمور ليست بهذه البساطة بعد الآن. قد تعمل وحدة المعالجة المركزية (CPU) التي توفر نوى متعددة أو خيوط المعالجة التشعبية بشكل أفضل من وحدة المعالجة المركزية أحادية النواة بنفس السرعة التي لا تتضمن ميزة الترابط الفائق. وأجهزة الكمبيوتر مع وحدات المعالجة المركزية متعددة يمكن أن يكون لها ميزة أكبر. تم تصميم جميع هذه الميزات للسماح لأجهزة الكمبيوتر الشخصية بتشغيل عمليات متعددة بسهولة أكبر في نفس الوقت ، مما يزيد من أدائك عند تنفيذ المهام المتعددة أو تحت طلبات التطبيقات القوية مثل برامج ترميز الفيديو والألعاب الحديثة. لذلك ، دعونا نلقي نظرة على كل من هذه الميزات وما قد يعنيه لك.

خيوط المعالجة المتعددة

كان خيوط المعالجة المتعددة هي أول محاولة من إنتل لجلب حوسبة متوازية لأجهزة الكمبيوتر الشخصية للمستهلكين. ظهرت على وحدات المعالجة المركزية على سطح المكتب مع Pentium 4 HT مرة أخرى في عام 2002. وظهرت Pentium 4 من اليوم فقط وحدة المعالجة المركزية الأساسية ، لذلك يمكن أن تؤدي مهمة واحدة فقط في وقت واحد حتى لو كان قادرا على التبديل بين المهام بسرعة كافية يبدو وكأنه تعدد المهام. حاول خيوط المعالجة المتعددة للتعويض عن ذلك.

يظهر جوهر وحدة المعالجة المركزية فيزيائي واحد مع مؤشر الترابط التشعبي كجهازين منطقيين CPU إلى نظام تشغيل. وحدة المعالجة المركزية لا تزال وحدة المعالجة المركزية واحدة ، لذلك هو قليلا من الغش. وبينما يرى نظام التشغيل وحدتين من وحدات المعالجة المركزية لكل نواة ، فإن جهاز CPU الفعلي يحتوي فقط على مجموعة واحدة من موارد التنفيذ لكل نواة. تتظاهر وحدة المعالجة المركزية بأنها تحتوي على عدد من النوى أكثر مما تستخدم ، وتستخدم منطقها الخاص لتسريع تنفيذ البرنامج. وبعبارة أخرى ، يتم خداع نظام التشغيل إلى رؤية وحدتي CPU لكل وحدة المعالجة المركزية الأساسية الفعلية.

يسمح خيوط المعالجة المتعددة باستخدام مركزي المعالجة المركزية المنطقيين لمشاركة موارد التنفيذ الفعلي. هذا يمكن أن يسرع الأمور إلى حد ما ، إذا توقفت وحدة معالجة مركزية ظاهرية واحدة وتنتظر ، يمكن لوحدة المعالجة المركزية الافتراضية الأخرى أن تقترض موارد التنفيذ الخاصة بها. يمكن أن يساعد خيوط المعالجة المتعددة على تسريع النظام ، إلا أنه ليس قريبًا من وجود مراكز إضافية فعلية.

ولحسن الحظ ، أصبحت الخيوط المفرطة الآن بمثابة "مكافأة". في حين أن معالجات المستهلكين الأصلية التي تحتوي على خيوط متناهية الصغر فقط كان لديها قلب واحد يتنكر على هيئة نوى متعددة ، فإن وحدات المعالجة المركزية الحديثة من إنتل تمتلك الآن العديد من النوى وتقنية خيوط المعالجة الفائقة. تظهر وحدة المعالجة المركزية ثنائية النواة الخاصة بك مع خيوط المعالجة الفائقة على شكل أربعة مراكز في نظام التشغيل الخاص بك ، بينما تظهر وحدة المعالجة المركزية رباعية النواة مع مؤشر الترابط الفائق في شكل ثمانية نوى. خيوط المعالجة التشعبية ليست بديلاً عن النوى الإضافية ، ولكن وحدة المعالجة المركزية ثنائية النواة ذات الترابط المفرط يجب أن تؤدي أداءً أفضل من وحدة المعالجة المركزية ثنائية النواة دون استخدام مؤشر الترابط التشعبي.

النوى متعددة

في الأصل ، كانت وحدات المعالجة المركزية تحتوي على نواة مفردة. هذا يعني أن وحدة المعالجة المركزية الفعلية كانت تحتوي على وحدة معالجة مركزية واحدة. لزيادة الأداء ، تضيف الشركات المصنعة "نوى" إضافية أو وحدات معالجة مركزية. وحدة المعالجة المركزية ثنائية النواة تحتوي على وحدتي معالجة مركزيتين ، لذا فهي تظهر لنظام التشغيل كوحدة معالجة مركزية. على سبيل المثال ، يمكن لوحدة المعالجة المركزية (CPU) التي تحتوي على نواة ، تشغيل عمليتين مختلفتين في نفس الوقت. هذا يسرع النظام الخاص بك ، لأن جهاز الكمبيوتر الخاص بك يمكن أن تفعل أشياء متعددة في وقت واحد.

على عكس الترابط التشعبي ، لا توجد أية حيل هنا - وحدة المعالجة المركزية ثنائية النواة تحتوي حرفياً على وحدتي معالجة مركزيتين على رقاقة المعالج. تحتوي وحدة المعالجة المركزية رباعية المراكز على أربع وحدات معالجة مركزية ، ووحدة المعالجة المركزية الثمانية الأساسية لديها ثماني وحدات معالجة مركزية ، وهكذا.

هذا يساعد بشكل كبير على تحسين الأداء مع الحفاظ على وحدة CPU الفعلية صغيرة بحيث تناسبها في مقبس واحد. هناك حاجة فقط إلى أن يكون مقبس وحدة المعالجة المركزية واحد مع وحدة CPU واحدة إدراجها في ذلك ، وليس أربعة مآخذ وحدة المعالجة المركزية مختلفة مع أربعة وحدات المعالجة المركزية المختلفة ، كل حاجة إلى الطاقة الخاصة بها ، والتبريد ، وغيرها من الأجهزة. هناك وقت استجابة أقل لأن النوى يمكنها التواصل بسرعة أكبر ، حيث إنها كلها على الشريحة نفسها.

ويندوز "مدير المهام يظهر هذا جيدا إلى حد ما. هنا ، على سبيل المثال ، يمكنك أن ترى أن هذا النظام يحتوي على وحدة معالجة مركزية فعلية واحدة وأربعة مراكز. يجعل Hyperthreading كل جوهر تبدو وكأنها اثنين من وحدات المعالجة المركزية إلى نظام التشغيل ، لذلك فإنه يظهر 8 المعالجات المنطقية.

وحدات المعالجة المركزية متعددة

تحتوي معظم أجهزة الكمبيوتر على وحدة معالجة مركزية واحدة فقط. قد تحتوي وحدة المعالجة المركزية (CPU) هذه على عدة نوى أو تقنية مؤشر الترابط الفائق ، ولكنها لا تزال وحدة وحدة معالجة مركزية مدمجة فقط موضوعة في مقبس وحدة معالجة مركزية واحد على اللوحة الأم..

قبل ظهور وحدات المعالجة المركزية متعددة المراكز والمتعددة المراكز ، حاول الأشخاص إضافة طاقة معالجة إضافية إلى أجهزة الكمبيوتر عن طريق إضافة وحدات المعالجة المركزية (CPUs) الإضافية. هذا يتطلب اللوحة الأم مع مآخذ وحدة المعالجة المركزية متعددة. تحتاج اللوحة الأم أيضًا إلى أجهزة إضافية لتوصيل مقابس CPU إلى ذاكرة الوصول العشوائي والموارد الأخرى. هناك الكثير من النفقات العامة في هذا النوع من الإعداد. هناك كمون إضافي إذا احتاجت وحدات المعالجة المركزية للتواصل مع بعضها البعض ، فالأنظمة ذات وحدات المعالجة المركزية المتعددة تستهلك المزيد من الطاقة ، واللوحة الأم تحتاج إلى المزيد من المقابس والأجهزة.

الأنظمة ذات وحدات المعالجة المركزية (CPUs) المتعددة ليست شائعة جدًا بين أجهزة الكمبيوتر الشخصية للمستخدمين المنزليين اليوم. حتى سطح المكتب للألعاب ذو الطاقة العالية مع بطاقات رسومات متعددة سيحتوي عمومًا على وحدة معالجة مركزية واحدة فقط. ستجد العديد من أنظمة وحدة المعالجة المركزية (CPU) بين الحواسب العملاقة والخوادم والأنظمة المتشابهة المتشابهة التي تحتاج إلى الكثير من قوة الطحن لأنها يمكن أن تحصل.

كلما ازداد عدد وحدات المعالجة المركزية (CPU) أو أجهزة الكمبيوتر ، زادت الأشياء التي يمكن القيام بها في وقت واحد ، مما ساعد على تحسين الأداء في معظم المهام. معظم أجهزة الكمبيوتر لديها الآن وحدات المعالجة المركزية (CPU) ذات النوى المتعددة - الخيار الأكثر فعالية الذي ناقشناه. ستجد حتى وحدات المعالجة المركزية (CPU) ذات النوى المتعددة على الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية الحديثة. كما تتميز وحدات المعالجة المركزية Intel بوجود مؤشرات الترابط الفائق ، وهي نوع من المكافأة. قد تحتوي بعض أجهزة الكمبيوتر التي تحتاج إلى مقدار كبير من طاقة وحدة المعالجة المركزية على وحدات معالجة مركزية متعددة ، ولكنها أقل كفاءة بكثير مما تبدو عليه.

Image Credit: lungstruck on Flickr، Mike Babcock on Flickr، DeclanTM on Flickr