En flerkjerneprosessor er en integrert krets med to eller flere prosessorer koblet til for raskere samtidig behandling av flere oppgaver, redusert strømforbruk og for større ytelse. Vanligvis består den av to eller flere prosessorer som leser og utfører programinstruksjoner.

Med andre ord, på en enkelt brikke, består en flerkjerneprosessor av en rekke prosesseringsenheter, eller 'kjerner', som hver har potensial til å utføre forskjellige oppgaver. For eksempel, hvis du utfører mange oppgaver samtidig, for eksempel å se en film og bruke WhatsApp, vil en kjerne håndtere aktiviteter som å se en film, mens den andre håndterer andre oppgaver som WhatsApp.

En dual-core konfigurasjon kan sammenlignes med å ha flere forskjellige prosessorer installert på samme datamaskin, men forbindelsen mellom dem er raskere fordi de to CPUene er koblet til samme kontakt. Flere instruksjoner parallelt kan utføres av individuelle kjerner, noe som øker hastigheten til programvare som er bygget for å bruke arkitekturens unike funksjoner.

Sammenlignet med en enkeltkjerneprosessor er en tokjerneprosessor vanligvis dobbelt så kraftig under ideelle omstendigheter. I virkeligheten forventes ytelsesgevinster på rundt 50 %: en dual-core CPU er omtrent 1,5 ganger så kraftig som en enkeltkjerneprosessor.

Ettersom enkeltkjerneprosessorer treffer sine fysiske grenser for kompleksitet og hastighet, blir multi-core databehandling stadig mer populært. I moderne tid er de fleste systemene flerkjernede. Mange-kjerne- eller massivt multi-core-systemer refererer til systemer med et stort antall CPU-kjerner, for eksempel titalls eller hundrevis.

På begynnelsen av 2000-tallet ga Intel og AMD ut de første flerkjerneprosessorene. I moderne tid kommer CPUer med to ('dual-core'), fire ('quad-core'), seks ('hexa-core') og åtte ('octa-core') kjerner ('oktokjerner') ). FPGA-baserte prosessorer inneholder opptil 100 fysiske kjerner og 1000 effektive uavhengige kjerner (Field Programmable Gate Arrays).

Arkitektur av flerkjerneprosessor

En multi-core prosessor design muliggjør kommunikasjon mellom alle tilgjengelige kjerner, og de deler og tildeler alle behandlingsoppgaver på riktig måte. De behandlede dataene fra hver kjerne overføres tilbake til datamaskinens hovedkort (hovedkort) via en enkelt felles gateway når alle behandlingsoperasjonene er fullført. Denne metoden slår en enkeltkjerne-CPU når det gjelder total ytelse.

lenge til streng java

Fordeler med flerkjerneprosessor

Flerkjerneprosessorer har en rekke fordeler (proffer), inkludert:

Opptreden

En multi-core CPU, av natur, kan gjøre mer arbeid sammenlignet med en enkelt-kjerne prosessor. Avstanden mellom kjernene i en integrert krets gir raskere klokkehastigheter. Som et resultat trenger ikke signalene å reise en stor avstand for å nå målet og er også vedvarende. Sammenlignet med å bruke en separat prosessor, er hastighetene langt raskere.

Pålitelighet

I multi-core CPUer er programvaren alltid tilordnet forskjellige kjerner. Når ett stykke programvare feiler, forblir de andre upåvirket. Når en defekt oppstår, påvirker den bare én kjerne. Som et resultat er flerkjerne-CPUer bedre i stand til å motstå feil.

Programvareinteraksjoner

Selv om programvaren kjører på flere kjerner, vil den kommunisere med hverandre. Romlig og tidsmessig isolasjon er en prosess som en flerkjerneprosessor går gjennom. Kjernetråder blir aldri forsinket som følge av disse prosessene.

Multitasking

Et operativsystem kan bruke en multi-core CPU til å kjøre to eller flere prosesser samtidig, selv om mange programmer kan kjøres samtidig. En photoshop-applikasjon kan for eksempel brukes til å utføre to jobber samtidig.

Strømforbruk

Multitasking med en multi-core CPU, derimot, krever mindre strøm. Bare den delen av CPU-en som genererer varme vil bli brukt. Strømforbruket reduseres til slutt, noe som resulterer i mindre batteriutnyttelse. Noen operativsystemer trenger derimot mer ressurser sammenlignet med andre.

Unngåelse av foreldelse

Arkitekter kan unngå foreldelse av teknologi og øke vedlikeholdbarheten ved å bruke flerkjerne-CPUer. Chipmakere bruker de nyeste teknologiske fremskrittene i sine flerkjerne-CPU-er. Enkeltkjernebrikker blir stadig vanskeligere å få tak i ettersom antallet kjerner øker.

Isolering

Flerkjerneprosessorer kan øke (men garanterer ikke) geografisk og tidsmessig isolasjon sammenlignet med enkeltkjernesystemer. Programvare på en kjerne har mindre sannsynlighet for å påvirke programvare på den andre hvis begge kjernene kjører på samme enkeltkjerne. Denne frakoblingen skjer på grunn av geografisk og tidsmessig isolasjon (tråder på en kjerne blir ikke forsinket av tråder på en annen kjerne). Ved å begrense virkningen av feil til en enkelt kjerne, kan flerkjernebehandling øke robustheten. Når du kjører programmer med blandet kritikk separat, er denne forbedrede isolasjonen svært viktig (sikkerhetskritisk, oppdragskritisk og sikkerhetskritisk).

Noen andre viktige fordeler med flerkjerneprosessor:

• Sammenlignet med enkeltkjerneprosessorer har en flerkjerneprosessor potensialet til å utføre flere oppgaver.
• Lavt energiforbruk når du gjør mange aktiviteter samtidig.
• Data tar kortere tid å nå målet siden begge kjernene er integrert på en enkelt brikke.
• Ved bruk av en liten krets kan hastigheten økes.
• Å oppdage infeksjoner med antivirusprogramvare mens du spiller et spill er et eksempel på multitasking.
• Med bruk av lav frekvens kan den utføre en rekke oppgaver samtidig.
• Sammenlignet med en enkeltkjerneprosessor er den i stand til å behandle store mengder data.

Ulemper med flerkjerneprosessorer

Vi vil gå gjennom noen av begrensningene (ulempene) ved en flerkjerneprosessor, inkludert:

Søknadshastighet

Til tross for at en multi-core CPU er designet for multitasking, er ytelsen utilstrekkelig. Den har en tendens til å sprette fra en kjerne til den neste hver gang en søknad behandles. Som et resultat fylles cachen opp, og øker hastigheten.

Jitter

Mer interferens utvikler seg etter hvert som antallet kjerner i en flerkjerners CPU øker, noe som resulterer i overdreven jitter. Som et resultat kan operativsystemets programytelse lide, og hyppige feil kan oppstå. Bare ved å bruke passende synkronisering og en mikrokjerne vil brukeren kunne håndtere jitter.

Analyse

Når du gjør to eller flere ting samtidig, må du bruke flere minnemodeller. I en flerkjernemaskin gjør dette analyser vanskelig. Spesielt tidsbegrensninger er vanskelige å bestemme og kan være unøyaktige.

Videre blir interferensanalysen mer kompleks ettersom antall kjerner øker. Følgelig vil O/S ikke være i stand til å levere de lovede resultatene.

Ressursdeling

En flerkjerneprosessor deler en rekke ressurser, både interne og eksterne. Nettverk, systembusser og hovedminne er blant disse ressursene. Følgelig vil ethvert program som kjører på samme kjerne ha større sjanse for å bli avbrutt. Både geografisk og tidsmessig isolasjon kan forekomme i denne formen for interferens.

Programvareinterferens

På grunn av ressursdeling kan programvareinterferens forårsake problemer med romlig og tidsmessig isolasjon. Hvis det er flere kjerner, øker denne sjansen enda mer. Tilstedeværelsen av flere kjerner innebærer et større antall interferensruter. Det er nesten umulig å undersøke alle mulige interferensveier.

Noen andre viktige begrensninger for flerkjerneprosessor:

• Selv om den inneholder flere prosessorer, er den ikke dobbelt så rask som en enkel prosessor.
• Oppgaven med å administrere er mer komplisert sammenlignet med å administrere en enkeltkjerne-CPU.
• Ytelsen til en flerkjerneprosessor er helt avhengig av oppgavene brukerne utfører.
• Hvis andre prosessorer krever lineær/sekvensiell prosessering, tar flerkjerneprosessorer lengre tid å behandle.
• Batteriet tømmes raskere.
• Strømforbruket er så høyt sammenlignet med en enklere prosessor.
• I tillegg, sammenlignet med en enkeltkjerneprosessor, er den dyrere.

Hvorfor brukes flerkjerneprosessor?

Konfigurasjonen ligner på en dual-core prosessor. Multi-core prosessorer er klassifisert i henhold til antall kjerner og typene kjerner. En multi-core CPU har som mål å oppnå god ytelse. Den ble designet for å komme forbi de fysiske begrensningene til en enkeltkjernes CPU.

Støttende operativsystemer for flerkjerneprosessor inkluderer:

koble til databasen i java

• Linux
• Microsoft Windows (Windows XP eller nyere)
• De fleste BSD-baserte systemer
• Solaris
• Mac OS X

En kort historie om flerkjerneprosessorer

Fordi selskapene som opprettet de første brikkebaserte prosessorene bare kunne sette én prosessor på en enkelt brikke, kunne de bare passe én prosessor på én enkelt brikke. Chipmakere var i stand til å konstruere brikker med flere kretser etter hvert som brikkefremstillingsteknologien utviklet seg, og til slutt var brikkeprodusenter i stand til å lage brikker med mer enn én prosessor, noe som resulterte i flerkjernebrikken.

I 1998 ble den første flerkjerneprosessoren oppfunnet av Kunle Olukotun, professor i elektroteknikk ved Stanford, og studentene hans. Flerkjernebrikker ble først kommersielt tilgjengelig i 2005 fra Advanced Micro Devices (AMD) og Intel. Nesten alle brikkeprodusenter har siden begynt å lage flerkjerneprosessorer.

Hvor brukes flerkjerneprosessorer?

I moderne tid finnes flerkjerneprosessorer i de fleste enheter som nettbrett, stasjonære datamaskiner, bærbare datamaskiner, smarttelefoner og spillsystemer.

De to kjernealternativene som tilbys demonstrerer hvordan en prosessormodell ikke forteller hele historien om ytelse. Sammenlignet med en dual-core i5, er ytelsen til en quad-core i5 vesentlig overlegen, og prisen på datamaskinen vil reflektere dette. Alle de nåværende bærbare modellene for i5-modellen er dual-core, mens alle desktop-modellene er firekjerner når dette skrives. Fordi bærbare versjoner er dual-core snarere enn quad-core, vil en i5 i en bærbar datamaskin ha dårligere ytelse enn en i5 på en stasjonær. Dual-core typen er bedre egnet for bærbare bærbare datamaskiner som krever lengre batterilevetid og bruker mindre strøm, men en stasjonær bruker en CPU som bruker mer strøm, for eksempel firekjernemodellen, siden den ikke krever batterilevetid. Noen applikasjoner for flerkjerneprosessoren er som følger:

• Spill med høy grafikk, som Overwatch og Star Wars Battlefront, samt 3D-spill.
• Flerkjerneprosessoren er mer passende i Adobe Premiere, Adobe Photoshop, iMovie og annen videoredigeringsprogramvare.
• Solidworks med datastøttet design (CAD).
• Høy nettverkstrafikk og databaseservere.
• Industriroboter er for eksempel innebygde systemer.