Что такое многоядерный процессор?

Многоядерный процессор - это интегральная схема, которая использует два или более отдельных процессора или ядра для обработки данных. Ядра могут быть прикреплены к одной интегральной схеме или встроены в отдельные матрицы в пакете микросхем. Каждое ядро ​​имеет свой собственный кэш, и у каждого есть отдельная способность обрабатывать данные.

Преимущество многоядерного процессора - увеличенная скорость. Традиционный одноядерный процессор хранит некоторые данные в своем кеше, а когда требуются данные вне кеша, их нужно извлекать из других мест, таких как оперативная память (RAM). Когда это происходит, скорость процессора замедляется до максимальной скорости ОЗУ или другого устройства хранения. Эта скорость обычно намного меньше максимальной скорости процессора.

Многоядерные процессоры работают быстрее, потому что каждое ядро ​​может обрабатывать свой собственный поток данных. Хотя многоядерные процессоры по-прежнему выборочно кэшируют данные и извлекают некэшированные данные из других мест хранения, дополнительные ядра или ядра могут продолжать выполнять команды и получать информацию с нормальной скоростью процессора, в то время как другой процессор извлекает необходимую информацию из медленных устройств хранения. Таким образом, вся система не должна замедляться во время получения данных.

Многоядерный процессор особенно полезен для многозадачности, где более чем одна программа предоставляет свой набор данных для обработки. Отдельные потоки данных могут обрабатываться разными ядрами, что увеличивает общую скорость обработки. Чтобы одна программа использовала преимущества многоядерной технологии, она должна иметь технологию одновременной многопоточности (SMT), которая позволяет отправлять параллельные наборы инструкций для использования несколькими ядрами.

Первым коммерчески доступным многоядерным процессором стал двухъядерный процессор. Есть также многоядерные процессоры с четырьмя, шестью и восемью ядрами. Однако многие материнские платы не способны работать с таким количеством ядер. Многоядерные системы могут быть гомогенными с использованием всех идентичных ядер или гетерогенными с использованием неидентичных ядер.

Хотя многоядерные процессоры предназначены для увеличения общей скорости и производительности, не все программы используют преимущества технологии многоядерной обработки. Многие программы и даже некоторые операционные системы не имеют SMT, необходимого для использования более одного ядра обработки. Операционные системы, использующие многоядерную обработку, не всегда предназначены для максимизации потенциала многоядерной обработки, поэтому возможности полной обработки часто остаются нереализованными.

Многоядерный процессор имеет тенденцию выделять больше тепла, чем одноядерный процессор, вызывая проблемы с управлением теплом. Количество тепла, выделяемое процессором, имеет тенденцию экспоненциально расти с каждым дополнительным ядром. Высокие температуры могут привести к перегреву процессоров, создавая проблемы в работе и риск для безопасности. Производителям процессоров пришлось потратить значительное время и технологии на создание решений для тепловых задач, возникающих в многоядерных процессорах.