En multi-core processor er et integreret kredsløb med to eller flere processorer tilsluttet til hurtigere samtidig behandling af flere opgaver, reduceret strømforbrug og for større ydeevne. Generelt består den af ​​to eller flere processorer, der læser og udfører programinstruktioner.

Med andre ord, på en enkelt chip omfatter en multi-core processor adskillige behandlingsenheder, eller 'Cores', som hver har potentialet til at udføre forskellige opgaver. For eksempel, hvis du udfører mange opgaver på én gang, såsom at se en film og bruge WhatsApp, vil den ene kerne håndtere aktiviteter som at se en film, mens den anden håndterer andre opgaver som WhatsApp.

En dual-core konfiguration kan sammenlignes med at have flere forskellige processorer installeret på den samme computer, men forbindelsen mellem dem er hurtigere, fordi de to CPU'er er sat i det samme stik. Flere instruktioner parallelt kan udføres af individuelle kerner, hvilket øger hastigheden af ​​software, der er bygget til at gøre brug af arkitekturens unikke funktioner.

Sammenlignet med en single-core processor er en dual-core processor normalt dobbelt så kraftig under ideelle omstændigheder. I virkeligheden forventes ydeevnegevinster på omkring 50 %: En dual-core CPU er cirka 1,5 gange så kraftig som en single-core processor.

Efterhånden som single-core processorer rammer deres fysiske grænser for kompleksitet og hastighed, bliver multi-core computing mere populær. I moderne tid er de fleste systemer multi-core. Mange-kerne- eller massivt multi-core-systemer refererer til systemer med et stort antal CPU-kerner, såsom tiere eller hundredvis.

I begyndelsen af ​​2000'erne udgav Intel og AMD de første multicore-processorer. I moderne tid kommer CPU'er med to ('dual-core'), fire ('quad-core'), seks ('hexa-core') og otte ('octa-core') kerner ('octo-core') ). FPGA-baserede processorer indeholder op til 100 fysiske kerner og 1000 effektive uafhængige kerner (Field Programmable Gate Arrays).

Arkitektur af multicore-processor

En multi-core processors design muliggør kommunikation mellem alle tilgængelige kerner, og de opdeler og tildeler alle behandlingsopgaver korrekt. De behandlede data fra hver kerne sendes tilbage til computerens hovedkort (Bundkort) via en enkelt fælles gateway, når alle behandlingsoperationer er afsluttet. Denne metode slår en single-core CPU med hensyn til total ydeevne.

konvertere en streng til heltal i java

Fordele ved Multi-Core Processor

Multicore-processorer har en række fordele (fordele), herunder:

Ydeevne

En multi-core CPU kan i sagens natur udføre mere arbejde sammenlignet med en single-core processor. Afstanden mellem kernerne i et integreret kredsløb giver mulighed for hurtigere klokfrekvenser. Som et resultat behøver signalerne ikke at rejse en stor afstand for at nå deres mål og er også vedvarende. Sammenlignet med at bruge en separat processor, er hastighederne langt hurtigere.

Pålidelighed

I multi-core CPU'er er softwaren altid tildelt forskellige kerner. Når et stykke software fejler, forbliver de andre upåvirkede. Når der opstår en defekt, påvirker den kun én kerne. Som et resultat er multi-core CPU'er bedre i stand til at modstå fejl.

Software interaktioner

Selvom softwaren kører på flere kerner, vil den kommunikere med hinanden. Rumlig og tidsmæssig isolation er en proces, som en multi-core processor gennemgår. Kernetråde bliver aldrig forsinket som følge af disse processer.

Multitasking

Et operativsystem kan bruge en multi-core CPU til at køre to eller flere processer på samme tid, selvom mange programmer kan køres på samme tid. En photoshop-applikation kan for eksempel bruges til at udføre to opgaver på én gang.

Strømforbrug

Multitasking med en multi-core CPU kræver på den anden side mindre strøm. Kun den del af CPU'en, der genererer varme, vil blive brugt. Strømforbruget minimeres til sidst, hvilket resulterer i mindre batteriudnyttelse. Nogle operativsystemer har på den anden side brug for flere ressourcer sammenlignet med andre.

Undgåelse af forældelse

Arkitekter kan undgå teknologiens forældelse og øge vedligeholdelsesvenligheden ved at bruge multicore CPU'er. Chipproducenter bruger de seneste teknologiske fremskridt i deres multicore CPU'er. Single-core chips bliver stadig sværere at få fat i, efterhånden som antallet af kerner stiger.

Isolation

Multicore-processorer kan øge (men garanterer ikke) geografisk og tidsmæssig isolation sammenlignet med single-core-systemer. Software på den ene kerne er mindre tilbøjelig til at påvirke softwaren på den anden, hvis begge kerner kører på den samme enkeltkerne. Denne afkobling sker på grund af geografisk og tidsmæssig isolation (tråde på en kerne forsinkes ikke af tråde på en anden kerne). Ved hjælp af at begrænse virkningen af ​​fejl til en enkelt kerne, kan multicore-behandling øge robustheden. Når du udfører programmer med blandet kritik separat, er denne forbedrede isolation meget vigtig (sikkerhedskritisk, missionskritisk og sikkerhedskritisk).

Nogle andre vigtige fordele ved Multicore Processor:

• Sammenlignet med single-core processorer har en multicore processor potentialet til at udføre flere opgaver.
• Lavt energiforbrug ved mange aktiviteter på én gang.
• Data tager kortere tid at nå sin destination, da begge kerner er integreret på en enkelt chip.
• Ved brug af et lille kredsløb kan hastigheden øges.
• Opdagelse af infektioner med antivirussoftware, mens du spiller et spil, er et eksempel på multitasking.
• Med brugen af ​​lav frekvens kan den udføre adskillige opgaver på samme tid.
• I sammenligning med en single-core processor er den i stand til at behandle store mængder data.

Ulemper ved Multi-Core-processorer

Vi vil gennemgå nogle af begrænsningerne (ulemperne) ved en multi-core processor, herunder:

Ansøgningshastighed

På trods af at en multi-core CPU er designet til multitasking, er dens ydeevne utilstrækkelig. Det har en tendens til at hoppe fra den ene kerne til den næste, hver gang en ansøgning behandles. Som et resultat fyldes cachen op, hvilket øger dens hastighed.

Jitter

Mere interferens udvikler sig, efterhånden som antallet af kerner i en multi-core CPU stiger, hvilket resulterer i overdreven jitter. Som følge heraf kan dit operativsystems programydeevne lide, og der kan forekomme hyppige fejl. Kun ved at bruge passende synkronisering og en mikrokerne vil brugeren være i stand til at håndtere jitter.

Analyse

Når du laver to eller flere ting på én gang, skal du bruge yderligere hukommelsesmodeller. I en multi-core maskine gør dette analysen svær. Især tidsbegrænsninger er svære at bestemme og kan være unøjagtige.

Ydermere bliver interferensanalysen mere kompleks, efterhånden som antallet af kerner stiger. O/S'et vil derfor ikke være i stand til at levere de lovede resultater.

Ressourcedeling

En multi-core processor deler en række ressourcer, både interne og eksterne. Netværk, systembusser og hovedhukommelse er blandt disse ressourcer. Derfor vil ethvert program, der kører på den samme kerne, have større chance for at blive afbrudt. Både geografisk og tidsmæssig isolation kan forekomme i denne form for interferens.

Softwareinterferens

På grund af ressourcedeling kan softwareinterferens forårsage problemer med rumlig og tidsmæssig isolation. Hvis der er yderligere kerner, øges denne chance endnu mere. Tilstedeværelsen af ​​flere kerner indebærer et større antal interferensruter. Det er næsten umuligt at undersøge alle mulige interferensveje.

Nogle andre vigtige begrænsningspunkter ved Multicore Processor:

• Selvom den indeholder flere processorer, er den ikke dobbelt så hurtig som en simpel processor.
• Opgaven med at administrere er mere kompliceret sammenlignet med at administrere en enkeltkerne CPU.
• Ydeevnen af ​​en multi-core processor er helt afhængig af de opgaver, som brugerne udfører.
• Hvis andre processorer kræver lineær/sekventiel behandling, tager multi-core processorer længere tid at behandle.
• Batteriet aflades hurtigere.
• Dens forbrug af strøm er så højt sammenlignet med en enklere processor.
• Desuden er den dyrere i forhold til en single-core processor.

Hvorfor bruges Multi core Processor?

Konfigurationen ligner en dual-core processor. Multi-core processorer er klassificeret efter antallet af kerner og typer af kerner. En multi-core CPU's mål er at opnå fremragende ydeevne. Det blev designet til at komme forbi de fysiske begrænsninger af en enkeltkerne CPU.

Understøttende operativsystemer af multicore-processor omfatter:

navnekonvention for java

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

En kort historie om multicore-processorer

Fordi de virksomheder, der skabte de oprindelige chip-baserede processorer, kun kunne sætte en processor på en enkelt chip, kunne de kun passe en processor på en enkelt chip. Chipproducenter var i stand til at konstruere chips med flere kredsløb, efterhånden som chipfremstillingsteknologien skred frem, og endelig var chipproducenter i stand til at lave chips med mere end én processor, hvilket resulterede i multi-core-chippen.

I 1998 blev den første multi-core processor opfundet af Kunle Olukotun, en professor i elektroteknik ved Stanford, og hans studerende. Multicore-chips blev først kommercielt tilgængelige i 2005 fra Advanced Micro Devices (AMD) og Intel. Næsten alle chipproducenter er siden begyndt at skabe multicore-processorer.

Hvor bruges multicore-processorer?

I moderne tid findes multicore-processorer i de fleste enheder såsom tablets, stationære computere, bærbare computere, smartphones og spillesystemer.

De to kernemuligheder, der leveres, viser, hvordan en processormodel ikke fortæller hele historien om ydeevne. Sammenlignet med en dual-core i5 er ydeevnen af ​​en quad-core i5 væsentligt overlegen, og prisen på computeren vil afspejle dette. Alle de nuværende bærbare modeller til i5-modellen er dual-core, mens alle desktop-modellerne er quad-core, når dette skrives. Fordi bærbare versioner er dual-core snarere end quad-core, vil en i5 i en bærbar computer have dårligere ydeevne end en i5 på en stationær. Dual-core typen er bedre egnet til bærbare bærbare computere, der kræver længere batterilevetid og bruger mindre strøm, men en desktop bruger en CPU, der bruger mere strøm, såsom quad-core modellen, da den ikke kræver batterilevetid. Nogle applikationer af multicore-processoren er som følger:

• Spil med høj grafik, såsom Overwatch og Star Wars Battlefront, samt 3D-spil.
• Multicore-processoren er mere passende i Adobe Premiere, Adobe Photoshop, iMovie og anden videoredigeringssoftware.
• Solidworks med computerstøttet design (CAD).
• Høj netværkstrafik og databaseservere.
• Industrirobotter er for eksempel indlejrede systemer.