Was ist ein Multi-Core-Prozessor? (Mit Bildern)
Ein Mehrkernprozessor ist eine integrierte Schaltung, die zwei oder mehr einzelne Prozessoren oder Kerne zur Datenverarbeitung verwendet. Die Kerne können an eine integrierte Schaltung angeschlossen oder in separate Chips in einem Chipgehäuse integriert werden. Jeder Core verfügt über einen eigenen Cache und eine separate Kapazität zur Datenverarbeitung.
Der Vorteil eines Multi-Core-Prozessors ist eine höhere Geschwindigkeit. Ein herkömmlicher Single-Core-Prozessor speichert einige Daten in seinem Cache, und wenn Daten außerhalb des Cache benötigt werden, müssen sie von anderen Orten wie dem Arbeitsspeicher (RAM) abgerufen werden. In diesem Fall verlangsamt sich die Prozessorgeschwindigkeit auf die maximale Geschwindigkeit des RAM oder eines anderen Speichergeräts. Diese Geschwindigkeit ist normalerweise viel langsamer als die maximale Prozessorgeschwindigkeit.
Mehrkernprozessoren sind schneller, da jeder Kern seinen eigenen Datenstrom verarbeiten kann. Während Mehrkernprozessoren weiterhin selektiv Daten zwischenspeichern und nicht zwischengespeicherte Daten von anderen Speicherorten abrufen können, können der zusätzliche Kern oder die zusätzlichen Kerne weiterhin Befehle ausführen und Informationen mit normaler Prozessorgeschwindigkeit empfangen, während ein anderer Prozessor die erforderlichen Informationen von langsamen Speichergeräten abruft. Auf diese Weise muss das gesamte System nicht langsamer werden, während Daten abgerufen werden.
Ein Multi-Core-Prozessor ist besonders nützlich für Multitasking, bei dem mehr als ein Programm seinen eigenen Datensatz zur Verarbeitung bereitstellt. Die separaten Datenströme können von verschiedenen Kernen verarbeitet werden, wodurch die Gesamtverarbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird. Damit ein einzelnes Softwareprogramm die Multi-Core-Technologie nutzen kann, muss es über die simultane Multi-Threading-Technologie (SMT) verfügen, mit der parallele Befehlssätze für die Verwendung mehrerer Kerne gesendet werden können.
Der erste im Handel erhältliche Multi-Core-Prozessor war der Dual-Core-Prozessor. Es gibt auch Multi-Core-Prozessoren mit vier, sechs und acht Kernen. Viele Motherboards sind jedoch nicht in der Lage, diese vielen Kerne zu handhaben. Mehrkernsysteme können homogen sein, wenn alle identischen Kerne verwendet werden, oder heterogen sein, wenn nicht identische Kerne verwendet werden.
Obwohl Multi-Core-Prozessoren die Gesamtgeschwindigkeit und -leistung steigern sollen, nutzen nicht alle Programme die Multi-Core-Verarbeitungstechnologie. Vielen Programmen und sogar einigen Betriebssystemen fehlt das SMT, um mehr als einen Prozessorkern zu verwenden. Betriebssysteme, die Multi-Core-Verarbeitung verwenden, sind nicht immer darauf ausgelegt, das Multi-Core-Verarbeitungspotenzial zu maximieren, sodass die volle Verarbeitungskapazität häufig nicht realisiert wird.
Ein Multi-Core-Prozessor erzeugt tendenziell mehr Wärme als ein Single-Core-Prozessor, was zu Problemen beim Wärmemanagement führt. Die von einem Prozessor erzeugte Wärmemenge steigt mit jedem zusätzlichen Kern exponentiell an. Hohe Temperaturen können zu einer Überhitzung der Prozessoren führen, was zu Betriebsproblemen und Sicherheitsrisiken führen kann. Die Hersteller von Prozessoren mussten viel Zeit und Technologie investieren, um Lösungen für die thermischen Herausforderungen von Mehrkernprozessoren zu entwickeln.