تأثير نوى المعالج وخيوطه على جهاز الكمبيوتر. لماذا تعتبر ثمانية نوى لمعالج الهواتف الذكية أفضل من أربعة؟ ما هي وحدة المعالجة المركزية

في السنوات الأولى من الألفية الجديدة، عندما تجاوزت ترددات وحدة المعالجة المركزية أخيرًا علامة 1 جيجا هرتز، توقعت بعض الشركات (دعونا لا نشير بأصابع الاتهام إلى Intel) أن بنية NetBurst الجديدة يمكن أن تصل إلى ترددات تبلغ حوالي 10 جيجا هرتز في المستقبل. توقع المتحمسون الهجوم عهد جديد، عندما تنمو سرعات ساعة وحدة المعالجة المركزية مثل الفطر بعد المطر. هل تحتاج إلى المزيد من الأداء؟ ما عليك سوى الترقية إلى معالج أسرع.

سقطت تفاحة نيوتن بصوت عالٍ على رؤوس الحالمين الذين اعتبروا الميجاهرتز هو الأكثر أهمية طريقة سهلةالنمو المستمر في أداء الكمبيوتر. لم تسمح القيود المادية بزيادة هائلة في تردد الساعة دون زيادة مقابلة في توليد الحرارة، كما بدأت تظهر مشاكل أخرى مرتبطة بتقنيات الإنتاج. حقًا، السنوات الاخيرةتعمل أسرع المعالجات بترددات تتراوح بين 3 و4 جيجا هرتز.

بالطبع، لا يمكن إيقاف التقدم عندما يكون الناس على استعداد لدفع المال مقابل ذلك - فهناك الكثير من المستخدمين المستعدين لدفع مبلغ كبير مقابل جهاز كمبيوتر أكثر قوة. ولذلك، بدأ المهندسون في البحث عن طرق أخرى لزيادة الأداء، ولا سيما عن طريق زيادة كفاءة تنفيذ الأوامر، وليس الاعتماد فقط على سرعة الساعة. كما تبين أن التوازي هو الحل - إذا لم تتمكن من جعل وحدة المعالجة المركزية أسرع، فلماذا لا تضيف معالجًا ثانيًا من نفس النوع لزيادة موارد الحوسبة؟

يعد Pentium EE 840 أول وحدة معالجة مركزية ثنائية النواة تظهر في البيع بالتجزئة.

المشكلة الرئيسية في التزامن هي أن البرنامج يجب أن يكون مكتوبًا خصيصًا لتوزيع الحمل عبر خيوط متعددة - مما يعني أنك لن تحصل على قيمة فورية مقابل أموالك، على عكس التردد. عندما ظهرت المعالجات ثنائية النواة الأولى في عام 2005، لم تقدم الكثير من التحسينات في الأداء لأن أجهزة الكمبيوتر المكتبية كانت تحتوي على القليل جدًا من البرامج لدعمها. في الحقيقة، معظمكانت وحدات المعالجة المركزية ثنائية النواة أبطأ من المعالجات أحادية النواة في معظم المهام لأن وحدات المعالجة المركزية أحادية النواة تعمل بسرعات أعلى على مدار الساعة.

ومع ذلك، فقد مرت أربع سنوات بالفعل، وقد تغير الكثير خلالها. قام العديد من مطوري البرامج بتحسين منتجاتهم للاستفادة من النوى المتعددة. أصبح الآن من الصعب العثور على معالجات أحادية النواة للبيع، وتعتبر وحدات المعالجة المركزية ثنائية وثلاثية ورباعية النواة شائعة جدًا.

لكن السؤال الذي يطرح نفسه: كم عدد نوى وحدة المعالجة المركزية التي تحتاجها حقًا؟ هل المعالج ثلاثي النواة كافٍ للألعاب، أم أنه من الأفضل أن تدفع مبلغًا إضافيًا وتحصل على شريحة رباعية النواة؟ هل المعالج ثنائي النواة كافٍ للمستخدم العادي، أم أن المزيد من النوى يحدث أي فرق حقًا؟ ما هي التطبيقات التي تم تحسينها للعمل مع مراكز متعددة، والتي سوف تستجيب فقط للتغيرات في المواصفات مثل التردد أو حجم ذاكرة التخزين المؤقت؟

كنا نظن أن الوقت قد حان وقت جيداختبار التطبيقات من الحزمة المحدثة (ومع ذلك، التحديث لم يكتمل بعد) على تكوينات أحادية وثنائية وثلاثية ورباعية النواة لفهم مدى أهمية المعالجات متعددة النواة في عام 2009.

لضمان إجراء اختبارات عادلة، اخترنا معالجًا رباعي النواة - معالج Intel Core 2 Quad Q6600 الذي تم رفع تردد تشغيله إلى 2.7 جيجا هرتز. بعد إجراء الاختبارات على نظامنا، قمنا بعد ذلك بتعطيل أحد النوى، وأعدنا التشغيل، وكررنا الاختبارات. قمنا بتعطيل النوى بشكل تسلسلي وحصلنا على نتائج لأعداد مختلفة من النوى النشطة (من واحد إلى أربعة)، بينما لم يتغير المعالج وتردده.

من السهل جدًا القيام بتعطيل نوى وحدة المعالجة المركزية في نظام التشغيل Windows. إذا كنت تريد معرفة كيفية القيام بذلك، فاكتب "msconfig" في نافذة ويندوزفيستا "ابدأ البحث" ثم اضغط على "أدخل". سيؤدي هذا إلى فتح الأداة المساعدة لتكوين النظام.

في ذلك، انتقل إلى علامة التبويب "التمهيد" واضغط على زر "الخيارات المتقدمة".

سيؤدي هذا إلى ظهور نافذة BOOT Advanced Options. حدد خانة الاختيار "عدد المعالجات" وحدد العدد المطلوب من مراكز المعالج التي ستكون نشطة في النظام. كل شيء بسيط جدا.

بعد التأكيد سيطالبك البرنامج بإعادة التشغيل. بعد إعادة التشغيل، يمكنك رؤية عدد النوى النشطة في إدارة مهام Windows. يتم استدعاء "إدارة المهام" بالضغط على المفاتيح Crtl+Shift+Esc.

حدد علامة التبويب "الأداء" في "إدارة المهام". يمكنك من خلاله رؤية الرسوم البيانية للتحميل لكل معالج/نواة (سواء كان معالجًا/نواة منفصلة أو معالجًا افتراضيًا، كما حصلنا في حالة Core i7 مع دعم Hyper-Threading النشط) في العنصر "سجل استخدام وحدة المعالجة المركزية" . يشير الرسمان البيانيان إلى نواتين نشطتين، وثلاثة إلى ثلاثة مراكز نشطة، وما إلى ذلك.

الآن بعد أن أصبحت على دراية بمنهجية اختباراتنا، دعنا ننتقل إلى فحص تفصيلي لتكوين كمبيوتر الاختبار وبرامجه.

تكوين الاختبار

أجهزة النظام
وحدة المعالجة المركزية	Intel Core 2 Quad Q6600 (كينتسفيلد)، 2.7 جيجا هرتز، FSB-1200، ذاكرة تخزين مؤقت L2 سعة 8 ميجا بايت
منصة	MSI P7N SLI Platinum، Nvidia nForce 750i، BIOS A2
ذاكرة	A-Data EXTREME DDR2 800+، 2 × 2048 ميجابايت، DDR2-800، CL 5-5-5-18 عند 1.8 فولت
الأقراص الصلبة	ويسترن ديجيتال كافيار WD50 00AAJS-00YFA، سعة 500 جيجابايت، 7200 دورة في الدقيقة، ذاكرة تخزين مؤقت سعة 8 ميجابايت، SATA 3.0 جيجابت/ثانية
شبكة	وحدة تحكم nForce 750i Gigabit Ethernet المدمجة
بطاقات الفيديو	جيجابايت GV-N250ZL-1GI 1 جيجابايت DDR3 PCIe
وحدة الطاقة	الترا HE1000X، ايه تي اكس 2.2، 1000 وات
البرامج وبرامج التشغيل
نظام التشغيل	مايكروسوفت ويندوز فيستا ألتيميت 64 بت 6.0.6001، SP1
نسخة دايركت اكس	دايركت اكس 10
سائق المنصة	إصدار برنامج تشغيل nForce 15.25
سائق الرسومات	نفيديا فورسووير 182.50

الاختبارات والإعدادات

ألعاب ثلاثية الأبعاد
أزمة	تم تعيين إعدادات الجودة على أدنى مستوى، وتفاصيل الكائن على مرتفع، والفيزياء على مرتفع جدًا، الإصدار 1.2.1، 1024 × 768، أداة قياس الأداء، متوسط ​​3 تشغيلات
لعبة left 4 dead	تم ضبط إعدادات الجودة على أدنى مستوى، 1024 × 768، الإصدار 1.0.1.1، عرض توضيحي محدد بوقت.
العالم في صراع	تم ضبط إعدادات الجودة على أدنى مستوى، 1024 × 768، التصحيح 1.009، المعيار المدمج.
اي تيونز	الإصدار: 8.1.0.52، قرص مضغوط صوتي ("Terminator II" SE)، 53 دقيقة، التنسيق الافتراضي AAC
عرجاء MP3	الإصدار: 3.98 (64 بت)، قرص مضغوط صوتي ""Terminator II" SE، 53 دقيقة، موجة إلى MP3، 160 كيلو بايت/ثانية
تمبيغ 4.6	الإصدار: 4.6.3.268، ملف الاستيراد: DVD SE "Terminator II" (5 دقائق)، الدقة: 720x576 (PAL) 16:9
ديفكس 6.8.5	وضع التشفير: جودة جنونية، تعدد الخيوط المحسن، ممكن باستخدام SSE4، بحث بربع بكسل
كسفيد 1.2.1	عرض حالة الترميز=إيقاف
مرجع المفهوم الرئيسي 1.6.1	MPEG2 إلى MPEG2 (H.264)، برنامج ترميز MainConcept H.264/AVC، 28 ثانية HDTV 1920x1080 (MPEG2)، الصوت: MPEG2 (44.1 كيلو هرتز، قناتان، 16 بت، 224 كيلو بايت/ثانية)، الوضع: PAL (25) FPS)، الملف الشخصي: إعدادات أجهزة Tom لـ Qct-Core
أوتوديسك 3D ستوديو ماكس 2009 (64 بت)	الإصدار: 2009، عرض صورة التنين بدقة 1920 × 1080 (HDTV)
أدوبي فوتوشوب CS3	الإصدار: 10.0x20070321، التصفية من صورة TIF بحجم 69 ميجابايت، المعيار: Tomshardware-Benchmark V1.0.0.4، المرشحات: Crosshatch، Glass، Sumi-e، حواف مميزة، حدود بزاوية، حدود مرشوشة
جريسوفت AVG مكافحة الفيروسات 8	الإصدار: 8.0.134، قاعدة الفيروسات: 270.4.5/1533، المعيار: مسح مجلد بحجم 334 ميجابايت من الملفات المضغوطة ZIP/RAR
وينرار 3.80	الإصدار 3.80، المعيار: عبء العمل THG (334 ميجابايت)
برنامج لضغط الملفات 12	الإصدار 12، الضغط = الأفضل، المعيار: THG-Workload (334 ميجابايت)
برنامج 3DMark فانتاج	الإصدار: 1.02، ونتائج وحدة معالجة الرسومات ووحدة المعالجة المركزية
بي سي مارك فانتاج	الإصدار: 1.00، النظام، الذاكرة، معايير محرك الأقراص الثابتة، Windows Media Player 10.00.00.3646
سي سوفتوار ساندرا 2009 SP3	اختبار وحدة المعالجة المركزية = حساب وحدة المعالجة المركزية/الوسائط المتعددة، اختبار الذاكرة = قياس عرض النطاق الترددي

نتائج الإختبار

لنبدأ بنتائج الاختبارات الاصطناعية، حتى نتمكن بعد ذلك من تقييم مدى توافقها مع الاختبارات الحقيقية. من المهم أن نتذكر أن الاختبارات التركيبية تتم كتابتها مع وضع المستقبل في الاعتبار، لذا يجب أن تكون أكثر استجابة للتغيرات في عدد النوى من التطبيقات الحقيقية.

سنبدأ باختبار أداء الألعاب الاصطناعية لبرنامج 3DMark Vantage. لقد اخترنا تشغيل "Entry"، والذي يقوم برنامج 3DMark بتشغيله بأقل دقة متاحة بحيث يكون لأداء وحدة المعالجة المركزية تأثير أكبر على النتائج.

النمو الخطي تقريبًا مثير للاهتمام. لوحظت أكبر زيادة عند الانتقال من نواة واحدة إلى نواتين، ولكن حتى ذلك الحين تكون قابلية التوسع ملحوظة تمامًا. لننتقل الآن إلى اختبار PCMark Vantage، المصمم لإظهار الأداء العام للنظام.

تشير نتائج PCMark إلى أن المستخدم النهائي سيستفيد من زيادة عدد أنوية وحدة المعالجة المركزية إلى ثلاثة، وعلى العكس من ذلك، سيقلل النواة الرابعة من الأداء قليلاً. دعونا نرى ما الذي يسبب هذه النتيجة.

في اختبار النظام الفرعي للذاكرة، نرى مرة أخرى أكبر زيادة في الأداء عند الانتقال من نواة وحدة المعالجة المركزية إلى اثنتين.

يبدو لنا أن اختبار الإنتاجية له التأثير الأكبر على النتيجة الإجمالية لاختبار PCMark، لأنه في هذه الحالة تنتهي زيادة الأداء عند ثلاثة مراكز. دعونا نرى ما إذا كانت نتائج اختبار اصطناعي آخر، SiSoft Sandra، متشابهة.

سنبدأ باختبارات SiSoft Sandra الحسابية والوسائط المتعددة.

تُظهر الاختبارات الاصطناعية زيادة خطية إلى حد ما في الأداء عند الانتقال من وحدة معالجة مركزية واحدة إلى أربعة نواة. تمت كتابة هذا الاختبار خصيصًا لتحقيق الاستخدام الفعال لأربعة مراكز، ولكننا نشك في أن تطبيقات العالم الحقيقي ستشهد نفس التقدم الخطي.

يشير اختبار ذاكرة Sandra أيضًا إلى أن ثلاثة مراكز ستوفر المزيد من النطاق الترددي للذاكرة في عمليات التخزين المؤقت لعدد صحيح iSSE2.

بعد الاختبارات الاصطناعية، حان الوقت لمعرفة ما نحصل عليه في اختبارات التطبيق.

لقد كان ترميز الصوت تقليديًا قطاعًا لم تستفد فيه التطبيقات بشكل كبير من النوى المتعددة أو لم يتم تحسينها بواسطة المطورين. فيما يلي النتائج من Lame وiTunes.

لا يُظهر Lame فائدة كبيرة عند استخدام نوى متعددة. ومن المثير للاهتمام أننا نرى زيادة طفيفة في الأداء مع وجود عدد زوجي من النوى، وهو أمر غريب جدًا. ومع ذلك، فإن الفرق صغير، لذلك قد يكون ببساطة ضمن هامش الخطأ.

أما بالنسبة لـ iTunes، فنرى تحسنًا طفيفًا في الأداء بعد تنشيط نواتين، لكن المزيد من النوى لا يفعل أي شيء.

اتضح أنه لم يتم تحسين Lame أو iTunes لنواة وحدة المعالجة المركزية المتعددة لتشفير الصوت. من ناحية أخرى، على حد علمنا، غالبًا ما يتم تحسين برامج تشفير الفيديو بشكل كبير لتتناسب مع مراكز متعددة نظرًا لطبيعتها المتوازية بطبيعتها. دعونا نلقي نظرة على نتائج ترميز الفيديو.

سنبدأ اختبارات ترميز الفيديو باستخدام مرجع MainConcept.

لاحظ مدى تأثير زيادة عدد النوى على النتيجة: ينخفض ​​وقت التشفير من تسع دقائق على معالج Core 2 أحادي النواة بسرعة 2.7 جيجا هرتز إلى دقيقتين و30 ثانية فقط عندما تكون النوى الأربعة نشطة. من الواضح تمامًا أنه إذا كنت تقوم بترميز الفيديو غالبًا، فمن الأفضل أن تأخذ معالجًا بأربعة مراكز.

هل سنرى فوائد مماثلة في اختبارات TMPGEnc؟

هنا يمكنك رؤية التأثير على مخرجات برنامج التشفير. على الرغم من أن برنامج تشفير DivX تم تحسينه بدرجة كبيرة ليناسب مراكز وحدة المعالجة المركزية المتعددة، إلا أن Xvid لا يُظهر مثل هذه الميزة الملحوظة. ومع ذلك، حتى Xvid يقلل وقت التشفير بنسبة 25% عند الانتقال من مركز واحد إلى مركزين.

لنبدأ اختبارات الرسومات باستخدام Adobe Photoshop.

كما ترون، نسخة CS3 لا تلاحظ إضافة النوى. نتيجة غريبة لمثل هذا البرنامج المشهور رغم أننا نعترف أننا لم نستخدمه احدث اصدارفوتوشوب CS4. نتائج CS3 لا تزال غير ملهمة.

دعونا نلقي نظرة على نتائج العرض ثلاثي الأبعاد في Autodesk 3ds Max.

من الواضح تمامًا أن برنامج Autodesk 3ds Max "يحب" النوى الإضافية. هذه الميزةكان موجودًا في 3ds Max حتى عندما كان البرنامج يعمل في بيئة DOS، نظرًا لأن مهمة العرض ثلاثي الأبعاد استغرقت وقتًا طويلاً حتى تكتمل بحيث كان من الضروري توزيعها عبر العديد من أجهزة الكمبيوتر على الشبكة. مرة أخرى، لمثل هذه البرامج، من المرغوب فيه للغاية استخدام معالجات رباعية النواة.

إن اختبار فحص مكافحة الفيروسات قريب جدًا من ظروف الحياة الواقعية نظرًا لأن الجميع تقريبًا يستخدمون برامج مكافحة الفيروسات.

يُظهر برنامج مكافحة الفيروسات AVG زيادة رائعة في الأداء مع زيادة نوى وحدة المعالجة المركزية. أثناء الفحص المضاد للفيروسات، يمكن أن ينخفض ​​أداء الكمبيوتر بشكل كبير، وتظهر النتائج بوضوح أن النوى المتعددة تقلل بشكل كبير من وقت الفحص.

لا يوفر WinZip وWinRAR مكاسب ملحوظة على النوى المتعددة. يُظهر WinRAR زيادة في الأداء على نواتين، ولكن لا شيء أكثر من ذلك. سيكون من المثير للاهتمام رؤية أداء الإصدار 3.90 الذي تم إصداره للتو.

في عام 2005، عندما بدأت أجهزة الكمبيوتر المكتبية ثنائية النواة في الظهور، لم تكن هناك ببساطة أي ألعاب أظهرت مكاسب في الأداء عند الانتقال من وحدات المعالجة المركزية أحادية النواة إلى المعالجات متعددة النواة. لكن الزمن تغير. كيف تؤثر نوى وحدة المعالجة المركزية المتعددة على الألعاب الحديثة؟ دعونا نطلق بعض الألعاب الشعبية ونرى. لقد أجرينا اختبارات الألعاب لدينا بدقة منخفضة تبلغ 1024 × 768 وبمستوى منخفض من التفاصيل الرسومية لتقليل تأثير بطاقة الرسومات وتحديد مدى تأثر أداء وحدة المعالجة المركزية بهذه الألعاب.

لنبدأ مع لعبة Crysis. لقد قمنا بتقليل جميع الخيارات إلى الحد الأدنى باستثناء تفاصيل الكائن، والتي قمنا بتعيينها على "عالية"، وكذلك الفيزياء، والتي قمنا بتعيينها على "عالية جدًا". ونتيجة لذلك، يجب أن يعتمد أداء اللعبة بشكل أكبر على وحدة المعالجة المركزية.

أظهرت Crysis اعتماداً مثيراً للإعجاب على عدد نوى وحدة المعالجة المركزية، وهو أمر مفاجئ للغاية لأننا اعتقدنا أنها تستجيب بشكل أكبر لأداء بطاقة الفيديو. على أي حال، يمكنك أن ترى أن وحدات المعالجة المركزية أحادية النواة في Crysis تعطي معدلات إطارات نصف عالية كما هو الحال مع أربعة مراكز (ومع ذلك، تذكر أنه إذا كانت اللعبة تعتمد بشكل أكبر على أداء بطاقة الفيديو، فإن تشتت النتائج مع أرقام مختلفةسيكون هناك عدد أقل من نوى وحدة المعالجة المركزية). من المثير للاهتمام أيضًا ملاحظة أن Crysis يمكنه استخدام ثلاثة نوى فقط، نظرًا لأن إضافة رابع لا يحدث فرقًا ملحوظًا.

لكننا نعلم أن Crysis تستخدم الحسابات الفيزيائية على محمل الجد، لذلك دعونا نرى كيف سيكون الوضع في لعبة ذات فيزياء أقل تقدمًا. على سبيل المثال، في لعبة Left 4 Dead.

ومن المثير للاهتمام أن Left 4 Dead تظهر نتيجة مماثلة، على الرغم من أن نصيب الأسد من زيادة الأداء يأتي بعد إضافة نواة ثانية. هناك زيادة طفيفة عند الانتقال إلى ثلاثة أنوية، لكن هذه اللعبة لا تحتاج إلى نواة رابعة. اتجاه مثير للاهتمام. دعونا نرى كيف سيكون الأمر نموذجيًا بالنسبة لاستراتيجية الوقت الفعلي World in Conflict.

النتائج متشابهة مرة أخرى، لكننا نرى ميزة مذهلة - ثلاثة أنوية لوحدة المعالجة المركزية تعطي أداء أفضل قليلاً من الأربعة. الفارق قريب من هامش الخطأ، لكن هذا يؤكد مرة أخرى عدم استخدام النواة الرابعة في الألعاب.

حان الوقت لاستخلاص النتائج. وبما أننا تلقينا الكثير من البيانات، فلنبسط الموقف عن طريق حساب متوسط ​​الزيادة في الأداء.

أولاً، أود أن أقول إن نتائج الاختبارات الاصطناعية متفائلة للغاية عند مقارنة استخدام النوى المتعددة مع التطبيقات الحقيقية. إن زيادة الأداء في الاختبارات الاصطناعية عند الانتقال من نواة واحدة إلى عدة نواة تبدو خطية تقريبًا، حيث تضيف كل نواة جديدة 50٪ من الأداء.

في التطبيقات، نرى تقدمًا أكثر واقعية - زيادة بنسبة 35% تقريبًا عن نواة وحدة المعالجة المركزية الثانية، وزيادة بنسبة 15% عن الثالث، وزيادة بنسبة 32% عن الرابع. ومن الغريب أنه عندما نضيف نواة ثالثة، نحصل فقط على نصف الفائدة التي يعطيها النواة الرابعة.

ومع ذلك، في التطبيقات، من الأفضل النظر إلى البرامج الفردية بدلاً من النتيجة الإجمالية. في الواقع، تطبيقات التشفير الصوتي، على سبيل المثال، لا تستفيد على الإطلاق من زيادة عدد النوى. من ناحية أخرى، تستفيد تطبيقات ترميز الفيديو بشكل كبير من وجود عدد أكبر من نوى وحدة المعالجة المركزية، على الرغم من أن هذا يعتمد كثيرًا على برنامج التشفير المستخدم. في حالة برنامج العرض ثلاثي الأبعاد 3ds Max، نرى أنه تم تحسينه بشكل كبير للبيئات متعددة النواة، ولا تستجيب تطبيقات تحرير الصور ثنائية الأبعاد مثل Photoshop لعدد النوى. أظهر برنامج مكافحة الفيروسات AVG زيادة كبيرة في الأداء على العديد من النوى، ولكن المكاسب من الأدوات المساعدة لضغط الملفات ليست كبيرة جدًا.

أما بالنسبة للألعاب فعند الانتقال من نواة إلى نواة يزيد الأداء بنسبة 60%، وبعد إضافة نواة ثالثة للنظام نحصل على فجوة أخرى بنسبة 25%. النواة الرابعة لا تقدم أي مميزات في الألعاب التي اخترناها. بالطبع، إذا أخذنا المزيد من الألعاب، فقد يتغير الوضع، ولكن على أي حال، يبدو أن معالجات Phenom II X3 ثلاثية النواة خيار جذاب للغاية وغير مكلف للاعب. ومن المهم أن نلاحظ أنه عند الانتقال إلى المزيد دقة عاليةوإضافة التفاصيل المرئية، فإن الفرق الناتج عن عدد النوى سيكون أصغر كلما أصبحت بطاقة الفيديو العامل الحاسم، مما يؤثر على معدل الإطار.

أربعة النوى.

مع كل ما قيل وفعل، يمكن استخلاص عدد من الاستنتاجات. بشكل عام، لا تحتاج إلى أن تكون أي مستخدم محترف للاستفادة من تثبيت وحدة المعالجة المركزية متعددة النواة. لقد تغير الوضع بشكل كبير مقارنة بما كان عليه قبل أربع سنوات. بالطبع، لا يبدو الفرق كبيرًا للوهلة الأولى، ولكن من المثير للاهتمام ملاحظة مقدار التطبيقات التي تم تحسينها لتعدد مؤشرات الترابط في السنوات القليلة الماضية، وخاصة تلك البرامج التي يمكن أن توفر مكاسب كبيرة في الأداء من هذا التحسين. في الواقع، يمكننا القول أنه لا يوجد أي معنى اليوم في التوصية بوحدات المعالجة المركزية أحادية النواة (إذا كان لا يزال بإمكانك العثور عليها)، باستثناء الحلول منخفضة الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك، هناك تطبيقات يُنصح المستخدمون بشراء معالجاتها بأعلى مستوى ممكن عدد كبيرالنوى. من بينها، نلاحظ برامج ترميز الفيديو، والعرض ثلاثي الأبعاد وتطبيقات العمل المحسنة، بما في ذلك برامج مكافحة الفيروسات. أما بالنسبة للاعبين، فقد ولت الأيام التي كان فيها المعالج أحادي النواة المزود ببطاقة رسومات قوية كافيًا.

في عصرنا التقدمي، يلعب عدد النوى دورا مهيمنا في اختيار جهاز كمبيوتر. بعد كل شيء، بفضل النوى الموجودة في المعالج، يتم قياس قوة الكمبيوتر، وسرعته أثناء معالجة البيانات وإخراج النتيجة التي تم الحصول عليها. توجد النوى في شريحة المعالج، وعددها هو هذه اللحظةيمكن أن تصل من واحد إلى أربعة.

في تلك الأوقات "الطويلة"، عندما لم تكن المعالجات رباعية النواة موجودة بعد، وكانت المعالجات ثنائية النواة نادرة، تم قياس سرعة طاقة الكمبيوتر بتردد الساعة. قام المعالج بمعالجة دفق واحد فقط من المعلومات، وكما تفهم، حتى تصل نتيجة المعالجة الناتجة إلى المستخدم، فقد مر قدر معين من الوقت. الآن، يقوم معالج متعدد النواة، بمساعدة البرامج المحسنة المصممة خصيصا، بتقسيم معالجة البيانات إلى عدة سلاسل منفصلة ومستقلة، مما يسرع النتيجة بشكل كبير ويزيد من قوة الكمبيوتر. ولكن، من المهم معرفة أنه إذا لم يتم تكوين التطبيق للعمل مع النوى المتعددة، فستكون السرعة أقل من معالج أحادي النواة مع سرعة ساعة جيدة. إذًا كيف يمكنك معرفة عدد النوى الموجودة في جهاز الكمبيوتر الخاص بك؟

يعد المعالج المركزي أحد أهم الأجزاء في أي جهاز كمبيوتر، وتحديد عدد النوى الموجودة فيه هي مهمة ممكنة تمامًا لعبقري الكمبيوتر المبتدئ، لأن تحولك الناجح إلى مهووس كمبيوتر ذي خبرة يعتمد عليه. لذلك، دعونا نحدد عدد النوى الموجودة في جهاز الكمبيوتر الخاص بك.

الاستقبال رقم 1

• للقيام بذلك، اضغط على فأرة الكمبيوتر الجانب الأيمنوذلك من خلال الضغط على أيقونة "الكمبيوتر"، أو قائمة السياق الموجودة على سطح المكتب، على أيقونة "الكمبيوتر". حدد العنصر "خصائص".

• تفتح نافذة على اليسار، ابحث عن عنصر "إدارة الأجهزة".
• من أجل توسيع قائمة المعالجات الموجودة في جهاز الكمبيوتر الخاص بك، انقر فوق السهم الموجود على يسار العناصر الرئيسية، بما في ذلك عنصر "المعالجات".

• من خلال حساب عدد المعالجات الموجودة في القائمة، يمكنك أن تقول بثقة عدد النوى الموجودة في المعالج، لأن كل نواة سيكون لها إدخال منفصل، وإن كان إدخالًا متكررًا. في العينة المقدمة لك، يمكنك أن ترى أن هناك نواتين.

هذه الطريقة مناسبة لأنظمة تشغيل Windows، ولكن في معالجات Intel التي تتميز بتقنية Hyper-threading، من المرجح أن تعطي هذه الطريقة تسمية خاطئة، لأنه يمكن تقسيم نواة مادية واحدة إلى خيطين مستقلين عنهما بعضها البعض. ونتيجة لذلك، فإن البرنامج الذي يناسب نظام تشغيل واحد سيحسب كل مؤشر ترابط مستقل كنواة منفصلة لهذا البرنامج، ونتيجة لذلك، ستحصل على معالج ثماني النواة. لذلك، إذا كان المعالج الخاص بك يدعم تقنية Hyper-threading، فارجع إلى أداة تشخيصية خاصة.

الاستقبال رقم 2

هناك برامج مجانية لأولئك الذين لديهم فضول بشأن عدد النوى في المعالج. لذلك، فإن برنامج CPU-Z غير المدفوع سوف يتعامل تماما مع مهمتك. من أجل استخدام البرنامج:

• انتقل إلى الموقع الرسمي cpuid.com، وقم بتنزيل الأرشيف من CPU-Z. من الأفضل استخدام إصدار لا يحتاج إلى التثبيت على جهاز الكمبيوتر الخاص بك، هذا الإصدار يحمل علامة "بدون تثبيت".
• بعد ذلك، يجب عليك فك ضغط البرنامج وتشغيله في الملف القابل للتنفيذ.
• في النافذة الرئيسية لهذا البرنامج التي تفتح، في علامة التبويب "وحدة المعالجة المركزية"، في الأسفل، ابحث عن عنصر "النوى". هذا هو المكان الذي سيتم فيه تحديد العدد الدقيق لنوى المعالج الخاص بك.

يمكنك معرفة عدد النوى الموجودة في جهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows باستخدام إدارة المهام.

الاستقبال رقم 3

تسلسل الإجراءات هو كما يلي:

• نقوم بتشغيل المرسل عن طريق النقر بزر الماوس الأيمن على لوحة التشغيل السريع، الموجودة عادة في الأسفل.
• سيتم فتح نافذة، ابحث عن العنصر "بدء إدارة المهام" فيه.

• يوجد في الجزء العلوي من مدير مهام Windows علامة تبويب "الأداء"، وهنا، باستخدام التحميل الزمني للذاكرة المركزية، يمكنك رؤية عدد النوى. بعد كل شيء، تمثل كل نافذة النواة، وتظهر تحميلها.

الاستقبال رقم 4

وفرصة أخرى لحساب نوى الكمبيوتر، ستحتاج إلى أي وثائق للكمبيوتر، مع قائمة كاملة بالمكونات. ابحث عن إدخال المعالج. إذا كان المعالج AMD، فانتبه إلى الرمز X والرقم المجاور له. إذا كان يكلف X 2، فهذا يعني أنك حصلت على معالج ذو نواتين، وما إلى ذلك.

في معالجات إنتل، يتم كتابة عدد النوى بالكلمات. إذا كان Core 2 Duo، Dual، فهناك نواتان، إذا كان Quad هناك أربعة.

بالطبع، يمكنك حساب النوى عن طريق تسجيل الدخول إلى اللوحة الأم من خلال BIOS، ولكن هل يستحق القيام بذلك عندما تعطي الطرق الموصوفة إجابة واضحة للغاية على السؤال الذي تهتم به، ويمكنك التحقق مما إذا كان المتجر قد أخبرك بذلك الحقيقة واحسب عدد النوى الموجودة في جهاز الكمبيوتر الخاص بك بنفسك.

ملاحظة.حسنًا، هذا كل شيء، الآن نحن نعرف كيفية معرفة عدد النوى الموجودة في الكمبيوتر، حتى أربع طرق، وأي منها ستستخدمه هو قرارك 😉

في تواصل مع

ظهرت معالجات الكمبيوتر الأولى ذات النوى المتعددة في السوق الاستهلاكية في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، لكن العديد من المستخدمين ما زالوا لا يفهمون تمامًا ماهية المعالجات متعددة النواة وكيفية فهم خصائصها.

تنسيق الفيديو للمقال "الحقيقة الكاملة حول المعالجات متعددة النواة"

شرح مبسط لسؤال ما هو المعالج

المعالج الدقيق هو أحد الأجهزة الرئيسية في الكمبيوتر. غالبًا ما يتم اختصار هذا الاسم الرسمي الجاف إلى "المعالج"). المعالج عبارة عن دائرة كهربائية دقيقة بمساحة مماثلة لعلبة الثقاب. إذا أردت، المعالج مثل المحرك في السيارة. الجزء الأكثر أهمية، ولكن ليس الوحيد. تحتوي السيارة أيضًا على عجلات وجسم ومشغل بمصابيح أمامية. لكن المعالج (مثل محرك السيارة) هو الذي يحدد قوة "الآلة".

يطلق العديد من الأشخاص على المعالج اسم وحدة النظام - "المربع" الذي توجد بداخله جميع مكونات الكمبيوتر، لكن هذا خطأ جوهري. وحدة النظام هي علبة الكمبيوتر مع جميع الأجزاء المكونة لها - القرص الصلب، كبشوالعديد من التفاصيل الأخرى.

وظيفة المعالج - حساب. لا يهم أي منها بالضبط. الحقيقة هي أن جميع أعمال الكمبيوتر تعتمد فقط على الحسابات الحسابية. الجمع والضرب والطرح وغيرها من الجبر - كل هذا يتم عن طريق دائرة كهربائية دقيقة تسمى "المعالج". ويتم عرض نتائج هذه الحسابات على الشاشة في شكل لعبة أو ملف Word أو مجرد سطح مكتب.

الجزء الرئيسي من الكمبيوتر الذي يقوم بإجراء العمليات الحسابية هو ما هو المعالج.

ما هو المعالج الأساسي ومتعدد النواة

منذ بداية قرون المعالجات، كانت هذه الدوائر الدقيقة أحادية النواة. جوهر، في الواقع، المعالج نفسه. الجزء الرئيسي والرئيسي. تحتوي المعالجات أيضًا على أجزاء أخرى - على سبيل المثال، "الأرجل" - جهات الاتصال، و"الأسلاك الكهربائية" المجهرية - ولكن الكتلة المسؤولة عن الحسابات هي التي تسمى جوهر المعالج. عندما أصبحت المعالجات صغيرة جدًا، قرر المهندسون دمج عدة نوى داخل "علبة" معالج واحد.

إذا كنت تتخيل المعالج كشقة، فإن القلب عبارة عن غرفة كبيرة في مثل هذه الشقة. الشقة المكونة من غرفة واحدة عبارة عن نواة معالج واحدة (قاعة غرفة كبيرة) ومطبخ وحمام وممر... والشقة المكونة من غرفتين تشبه نواتي المعالج إلى جانب الغرف الأخرى. هناك شقق مكونة من ثلاث وأربع وحتى 12 غرفة. نفس الشيء هو الحال مع المعالجات: داخل بلورة "شقة" واحدة يمكن أن يكون هناك عدة نوى "غرفة".

متعدد النواة- هذا هو تقسيم معالج واحد إلى عدة كتل وظيفية متطابقة. عدد الكتل هو عدد النوى داخل المعالج الواحد.

أنواع المعالجات متعددة النواة

هناك فكرة خاطئة: "كلما زاد عدد النوى في المعالج، كان ذلك أفضل". هذه هي بالضبط الطريقة التي يحاول بها المسوقون، الذين يتقاضون رواتبهم لخلق هذا النوع من الفهم الخاطئ، عرض الأمر. وتتمثل مهمتهم في بيع معالجات رخيصة الثمن وبأسعار أعلى وبكميات ضخمة. ولكن في الواقع، عدد النوى بعيد عن ذلك الشخصيات الرئيسيهمعالجات.

دعنا نعود إلى تشبيه المعالجات والشقق. تعتبر الشقة المكونة من غرفتين أكثر تكلفة وأكثر راحة ومرموقة من الشقة المكونة من غرفة واحدة. ولكن فقط إذا كانت هذه الشقق تقع في نفس المنطقة، ومجهزة بنفس الطريقة، وتجديدها مماثل. هناك معالجات ضعيفة رباعية النواة (أو حتى سداسية النواة) وهي أضعف بكثير من المعالجات ثنائية النواة. لكن من الصعب تصديق ذلك: بالطبع سحر الأعداد الكبيرة 4 أو 6 ضد "بعض" اثنين. ومع ذلك، هذا هو بالضبط ما يحدث في كثير من الأحيان. يبدو أنها نفس الشقة المكونة من أربع غرف، ولكن في حالة مدمرة، دون تجديد، في منطقة نائية تمامًا - وحتى بسعر شقة فاخرة من غرفتين في وسط المدينة.

كم عدد النوى الموجودة داخل المعالج؟

ل حواسيب شخصيةوأجهزة الكمبيوتر المحمولة، لم يتم إنتاج المعالجات أحادية النواة بشكل صحيح لعدة سنوات، ومن النادر جدًا العثور عليها للبيع. عدد النوى يبدأ من اثنين. أربعة نوى - كقاعدة عامة، هذه معالجات أكثر تكلفة، ولكن هناك عائد منها. هناك أيضًا معالجات سداسية النواة، وهي باهظة الثمن بشكل لا يصدق وأقل فائدة بكثير من الناحية العملية. القليل من المهام يمكن أن تحقق زيادة في الأداء باستخدام هذه البلورات الهائلة.

كانت هناك تجربة من شركة AMD لإنشاء معالجات ثلاثية النواة، لكن هذا أصبح من الماضي بالفعل. لقد اتضح الأمر جيدًا، لكن وقتهم قد فات.

بالمناسبة، تنتج AMD أيضا معالجات متعددة النواة، ولكن كقاعدة عامة، فهي أضعف بكثير من منافسي Intel. صحيح أن سعرها أقل بكثير. ما عليك سوى معرفة أن النوى الأربعة من AMD ستكون دائمًا أضعف بشكل ملحوظ من نفس النوى الأربعة من Intel.

الآن أنت تعلم أن المعالجات تأتي مع 1 و 2 و 3 و 4 و 6 و 12 نواة. المعالجات أحادية النواة و 12 نواة نادرة جدًا. أصبحت المعالجات ثلاثية النواة شيئًا من الماضي. المعالجات السداسية النواة إما باهظة الثمن جدًا (Intel) أو ليست قوية جدًا (AMD) بحيث تدفع أكثر مقابل الرقم. 2 و 4 نوى هي الأجهزة الأكثر شيوعًا وعملية، من الأضعف إلى الأقوى.

تردد المعالج متعدد النواة

من خصائص معالجات الكمبيوتر هو ترددها. نفس تلك الميجاهرتز (وفي كثير من الأحيان جيجاهيرتز). التردد هو سمة مهمة، ولكن ليس الوحيد. نعم، ربما ليس الأهم. على سبيل المثال، يعد المعالج ثنائي النواة بسرعة 2 جيجا هرتز عرضًا أقوى من نظيره أحادي النواة بسرعة 3 جيجا هرتز.

من الخطأ تمامًا افتراض أن تردد المعالج يساوي تردد نواته مضروبًا في عدد النوى. بكل بساطة، المعالج ثنائي النواة بتردد أساسي يبلغ 2 جيجا هرتز له تردد إجمالي لا يساوي بأي حال من الأحوال 4 جيجا هرتز! وحتى مفهوم "التردد المشترك" غير موجود. في هذه الحالة، تردد وحدة المعالجة المركزيةيساوي بالضبط 2 جيجا هرتز. لا الضرب والجمع أو غيرها من العمليات.

ومرة أخرى سوف نقوم "بتحويل" المعالجات إلى شقق. إذا كان ارتفاع الأسقف في كل غرفة 3 أمتار، فإن الارتفاع الإجمالي للشقة سيبقى كما هو - نفس الثلاثة أمتار، وليس سنتيمترا أعلى. وبغض النظر عن عدد الغرف الموجودة في هذه الشقة، فإن ارتفاع هذه الغرف لا يتغير. أيضًا سرعة الساعة لنوى المعالج. لا تضيف ولا تتضاعف.

الظاهري متعدد النواة، أو خيوط المعالجة المتعددة

هناك أيضا نوى المعالج الظاهري. تقنية Hyper-Threading في معالجات Intel تجعل الكمبيوتر "يعتقد" أن هناك بالفعل 4 مراكز داخل المعالج ثنائي النواة. يشبه إلى حد كبير محرك الأقراص الثابتة الواحد مقسمة إلى عدة منطقية- محركات الأقراص المحلية C، D، E، وما إلى ذلك.

فرطتعد تقنية الترابط تقنية مفيدة جدًا لعدد من المهام.. في بعض الأحيان يحدث أن يتم استخدام نصف نواة المعالج فقط، وتكون الترانزستورات المتبقية في تكوينه خاملة. لقد توصل المهندسون إلى طريقة لجعل هذه "العناصر الخاملة" تعمل أيضًا، من خلال تقسيم كل نواة معالج مادي إلى جزأين "افتراضيين". يبدو الأمر كما لو أن غرفة كبيرة إلى حد ما مقسمة إلى قسمين بواسطة حاجز.

هل هذا له أي معنى عملي؟ خدعة مع النوى الافتراضية؟ في أغلب الأحيان - نعم، على الرغم من أن كل هذا يتوقف على المهام المحددة. يبدو أن هناك المزيد من الغرف (والأهم من ذلك أنها تستخدم بشكل أكثر عقلانية)، ولكن مساحة الغرفة لم تتغير. في المكاتب، تكون هذه الأقسام مفيدة بشكل لا يصدق، وفي بعض الشقق السكنية أيضًا. في حالات أخرى، لا معنى لتقسيم الغرفة (تقسيم نواة المعالج إلى قسمين افتراضيين).

لاحظ أن أغلى و معالجات الطبقة الإنتاجيةجوهرi7 إلزاميمسلحفرطخيوط. لديهم 4 نوى مادية و 8 نوى افتراضية. اتضح أن 8 خيوط حسابية تعمل في وقت واحد على معالج واحد. معالجات فئة Intel أقل تكلفة ولكنها قوية أيضًا جوهرi5تتكون من أربعة مراكز، ولكن Hyper Threading لا يعمل هناك. اتضح أن Core i5 يعمل مع 4 خيوط من العمليات الحسابية.

معالجات جوهرi3- "متوسط" نموذجي، سواء من حيث السعر أو الأداء. لديهم نواتان ولا يوجد أي تلميح لـ Hyper-Threading. في المجموع اتضح ذلك جوهرi3اثنين فقط من المواضيع الحسابية. الأمر نفسه ينطبق على بلورات الميزانية بصراحة بنتيوم وسيليرون. نواتان، بدون خيوط مفرطة = خيطان.

هل يحتاج الكمبيوتر إلى العديد من النوى؟ كم عدد النوى التي يحتاجها المعالج؟

جميع المعالجات الحديثة قوية بما يكفي للقيام بالمهام الشائعة. تصفح الإنترنت والمراسلات على الشبكات الاجتماعية و بريد إلكتروني، المهام المكتبية Word-PowerPoint-Excel: Atom الضعيف وميزانية Celeron وPentium مناسبة لهذا العمل، ناهيك عن Core i3 الأقوى. اثنين من النوى أكثر من كافية للعمل العادي. لن يؤدي المعالج الذي يحتوي على عدد كبير من النوى إلى زيادة كبيرة في السرعة.

بالنسبة للألعاب، يجب الانتباه إلى المعالجاتجوهرi3 أوi5. بدلا من ذلك، لن يعتمد أداء الألعاب على المعالج، ولكن على بطاقة الفيديو. نادرًا ما تتطلب اللعبة القوة الكاملة لـ Core i7. لذلك، يعتقد أن الألعاب لا تتطلب أكثر من أربعة نوى معالج، وفي كثير من الأحيان اثنين من النوى مناسبة.

للعمل الجاد مثل البرامج الهندسية الخاصة وترميز الفيديو وغيرها من المهام كثيفة الاستخدام للموارد مطلوب معدات إنتاجية حقا. في كثير من الأحيان، لا يتم استخدام نوى المعالج المادية فحسب، بل أيضًا نواة المعالج الافتراضية. كلما زاد عدد خيوط الحوسبة، كلما كان ذلك أفضل. ولا يهم مقدار تكلفة هذا المعالج: فالسعر ليس مهمًا جدًا بالنسبة للمحترفين.

هل هناك أي فوائد للمعالجات متعددة النواة؟

بكل تأكيد نعم. في الوقت نفسه، يشارك الكمبيوتر في العديد من المهام - على الأقل تشغيل Windows (بالمناسبة، هذه مئات المهام المختلفة)، وفي نفس اللحظة، تشغيل الفيلم. تشغيل الموسيقى وتصفح الإنترنت. عمل محرر النصوص والموسيقى المضمنة. اثنان من نواة المعالج - وهذا في الواقع معالجان - سيتعاملان مع المهام المختلفة بشكل أسرع من معالج واحد. اثنين من النوى سيجعل هذا أسرع قليلاً. أربعة أسرع من اثنين.

في السنوات الأولى من وجود تقنية متعددة النواة، لم تكن جميع البرامج قادرة على العمل حتى مع اثنين من مراكز المعالج. بحلول عام 2014، ستفهم الغالبية العظمى من التطبيقات النوى المتعددة ويمكنها الاستفادة منها. نادرا ما تتضاعف سرعة معالجة المهام على معالج ثنائي النواة، ولكن هناك دائما زيادة في الأداء.

ولذلك، فإن الأسطورة العميقة الجذور القائلة بأن البرامج لا يمكنها استخدام مراكز متعددة هي معلومات قديمة. ذات مرة كان هذا هو الحال بالفعل، أما اليوم فقد تحسن الوضع بشكل كبير. فوائد النوى المتعددة لا يمكن إنكارها، هذه حقيقة.

عندما يكون للمعالج عدد أقل من النوى، فهذا أفضل

لا ينبغي عليك شراء معالج باستخدام الصيغة غير الصحيحة "كلما زاد عدد النوى، كان ذلك أفضل". هذا خطأ. أولاً، تعد المعالجات ذات 4 و6 و8 نواة أغلى بكثير من نظيراتها ثنائية النواة. لا يتم دائمًا تبرير الزيادة الكبيرة في السعر من وجهة نظر الأداء. على سبيل المثال، إذا تبين أن المعالج ثماني النواة أسرع بنسبة 10٪ فقط من وحدة المعالجة المركزية ذات عدد أقل من النوى، ولكنه أغلى بمرتين، فسيكون من الصعب تبرير مثل هذا الشراء.

ثانيًا، كلما زاد عدد نوى المعالج، زاد شره من حيث استهلاك الطاقة. لا فائدة من شراء جهاز كمبيوتر محمول باهظ الثمن مزود بمعالج Core i7 رباعي النواة (8 خيوط) إذا كان هذا الكمبيوتر المحمول سيعمل فقط على معالجة الملفات النصية وتصفح الإنترنت وما إلى ذلك. لن يكون هناك فرق مع Core i5 ثنائي النواة (4 خيوط)، ولن يكون Core i3 الكلاسيكي الذي يحتوي على خيطين فقط للحوسبة أدنى من "زميله" الأكثر شهرة. وسيستمر مثل هذا الكمبيوتر المحمول القوي في استهلاك طاقة البطارية بشكل أقل بكثير من Core i3 الاقتصادي والمتساهل.

المعالجات متعددة النواة في الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية

تنطبق أيضًا موضة النوى الحاسوبية المتعددة داخل معالج واحد على الأجهزة المحمولة. الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية التي تحتوي على عدد كبير من النوى لا تستخدم أبدًا الإمكانات الكاملة لمعالجاتها الدقيقة. في بعض الأحيان تعمل أجهزة الكمبيوتر المحمولة ثنائية النواة بشكل أسرع قليلاً، لكن 4، وحتى أكثر من 8 مراكز، تعتبر مبالغة بصراحة. يتم استهلاك البطارية بشكل سيئ تمامًا، وتظل أجهزة الحوسبة القوية في وضع الخمول. الخلاصة - المعالجات متعددة النواة في الهواتف والهواتف الذكية والأجهزة اللوحية هي مجرد تكريم للتسويق وليست حاجة ملحة. تعد أجهزة الكمبيوتر أجهزة أكثر تطلبًا من الهواتف. إنهم يحتاجون حقًا إلى مركزين للمعالج. أربعة لن يضر. 6 و 8 مبالغة في المهام العادية وحتى الألعاب.

كيفية اختيار معالج متعدد النواة وعدم ارتكاب أي خطأ؟

الجزء العملي من مقالة اليوم مناسب لعام 2014. ومن غير المرجح أن يتغير أي شيء بشكل كبير في السنوات المقبلة. سنتحدث فقط عن المعالجات التي تصنعها شركة Intel. نعم، تقدم AMD حلولاً جيدة، لكنها أقل شهرة وأكثر صعوبة في الفهم.

لاحظ أن الجدول يعتمد على المعالجات من 2012 إلى 2014. العينات القديمة لها خصائص مختلفة. لم نذكر أيضًا خيارات وحدة المعالجة المركزية النادرة، على سبيل المثال، Celeron أحادي النواة (يوجد مثل هذا حتى اليوم، ولكن هذا خيار غير نمطي لا يتم تقديمه تقريبًا في السوق). لا يجب عليك اختيار المعالجات فقط من خلال عدد النوى بداخلها - فهناك معالجات أخرى وأكثر خصائص مهمة. لن يؤدي الجدول إلا إلى تسهيل اختيار معالج متعدد النواة، ولكن يجب شراء نموذج محدد (وهناك العشرات منها في كل فئة) فقط بعد التعرف بعناية على معلماتها: التردد، وتبديد الحرارة، والجيل، وذاكرة التخزين المؤقت الحجم والخصائص الأخرى.

وحدة المعالجة المركزية	عدد النوى	المواضيع الحسابية	التطبيقات النموذجية
ذرة	1-2	1-4	أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة منخفضة الطاقة. مهمة المعالجات الذرية- الحد الأدنى من استهلاك الطاقة. إنتاجيتهم ضئيلة.
سيليرون	2	2	أرخص المعالجات لأجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة. الأداء كافٍ للمهام المكتبية، لكن هذه ليست وحدات معالجة مركزية للألعاب على الإطلاق.
بنتيوم	2	2	تعتبر معالجات Intel رخيصة الثمن ومنخفضة الأداء مثل معالجات Celeron. اختيار ممتاز لأجهزة الكمبيوتر المكتبية. تم تجهيز Pentiums بذاكرة تخزين مؤقت أكبر قليلاً، وفي بعض الأحيان، أداء أعلى قليلاً مقارنة بـ Celeron
كور i3	2	4	نواتان قويتان إلى حد ما، ينقسم كل منهما إلى "معالجين" افتراضيين (Hyper-Threading). هذه بالفعل وحدات معالجة مركزية قوية جدًا وبأسعار ليست مرتفعة جدًا. اختيار موفقلجهاز كمبيوتر منزلي أو مكتبي قوي دون متطلبات خاصة على الأداء.
كور آي5	4	4	تعتبر معالجات Core i5 رباعية النواة كاملة التكلفة باهظة الثمن. ويفتقر أدائهم فقط في المهام الأكثر تطلبا.
كور i7	4-6	8-12	أقوى معالجات Intel ولكنها باهظة الثمن بشكل خاص. كقاعدة عامة، نادرا ما تكون أسرع من Core I5، وفقط في بعض البرامج. ببساطة لا توجد بدائل لهم.

ملخص مختصر لمقال "الحقيقة الكاملة حول المعالجات متعددة النواة". بدلا من المذكرة

• وحدة المعالجة المركزية الأساسية- له عنصر. في الواقع، معالج مستقل داخل هذه القضية. معالج ثنائي النواة - معالجان داخل معالج واحد.
• متعدد النواةمقارنة بعدد الغرف داخل الشقة. الشقق المكونة من غرفتين أفضل من الشقق المكونة من غرفة واحدة، ولكن فقط مع تساوي الخصائص الأخرى (موقع الشقة، الحالة، المساحة، ارتفاع السقف).
• البيان أن كلما زاد عدد النوى في المعالج، كان ذلك أفضل- حيلة تسويقية، قاعدة خاطئة تمامًا. بعد كل شيء، يتم اختيار الشقة ليس فقط من خلال عدد الغرف، ولكن أيضا من خلال موقعها والتجديد وغيرها من المعالم. الأمر نفسه ينطبق على النوى المتعددة داخل المعالج.
• موجود متعدد النواة "الافتراضي".- فرط خيوط التكنولوجيا. بفضل هذه التكنولوجيا، يتم تقسيم كل نواة "مادية" إلى نواة "افتراضية". اتضح أن المعالج ثنائي النواة المزود بتقنية Hyper-Threading يحتوي على نواتين حقيقيتين فقط، لكن هذه المعالجات تعالج في الوقت نفسه 4 خيوط حسابية. هذه ميزة مفيدة حقًا، لكن لا يمكن اعتبار المعالج رباعي النواة معالجًا رباعي النواة.
• لمعالجات Intel المكتبية: Celeron - نواتان وخيطان. بنتيوم - 2 النوى، 2 المواضيع. Core i3 – 2 نواة، 4 خيوط. كور i5 - 4 نوى، 4 خيوط. كور i7 – 4 نوى، 8 خيوط. تحتوي وحدات المعالجة المركزية (CPU) للكمبيوتر المحمول (المتنقل) من Intel على عدد مختلف من النوى/الخيوط.
• بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة، غالبًا ما تكون كفاءة استخدام الطاقة (عمر البطارية عمليًا) أكثر أهمية من عدد النوى.

...في عملية التطوير، سوف يزداد عدد النوى أكثر فأكثر.

(مطورو إنتل)

أكثر جوهر، و أيضا جوهر، المزيد المزيد أيضا جوهر!..

...حتى وقت قريب لم نسمع أو نعرف عنها متعدد النواةالمعالجات، واليوم يقومون باستبدال المعالجات أحادية النواة بقوة. لقد بدأ ازدهار المعالجات متعددة النواة، والذي لا يزال قليلاً فقط! - تعوقها أسعارها المرتفعة نسبيا. لكن لا أحد يشك في أن المستقبل يكمن في المعالجات متعددة النواة!..

ما هو جوهر المعالج

في وسط معالج دقيق مركزي حديث ( وحدة المعالجة المركزية- مختصر. من الانجليزية وحدة معالجة مركزية– جهاز الحوسبة المركزية) هو جوهر ( جوهر) عبارة عن بلورة من السيليكون تبلغ مساحتها حوالي سنتيمتر مربع واحد، يوضع عليها مخطط دائرة المعالج، ما يسمى بنيان (هندسة الرقاقة).

يتم توصيل النواة ببقية الشريحة (وتسمى "الحزمة" حزمة وحدة المعالجة المركزية) باستخدام تقنية الرقاقة القلابة ( إقلب رقاقه, ربط رقاقة الوجه- قلب مقلوب، يتم التثبيت بطريقة الكريستال المقلوب). حصلت هذه التقنية على اسمها لأن الجزء المواجه للخارج - المرئي - من القلب هو في الواقع "القاع" - لتوفير اتصال مباشر مع المبدد الحراري للمبرد من أجل نقل أفضل للحرارة. على الجانب الخلفي (غير المرئي) توجد "الواجهة" نفسها - الاتصال بين البلورة والعبوة. يتم الاتصال بين قلب المعالج والعبوة باستخدام دبابيس الدبوس ( المطبات اللحيم).

يقع القلب على قاعدة من القماش، حيث تمتد مسارات الاتصال إلى "الأرجل" (وسادات الاتصال)، مملوءة بواجهة حرارية ومغطاة بغطاء معدني واقٍ.

أول معالج دقيق (أحادي النواة بطبيعة الحال!). إنتل 4004تم تقديمه في 15 نوفمبر 1971 بواسطة شركة إنتل. كان يحتوي على 2300 ترانزستور، بتردد 108 كيلو هرتز، وبتكلفة 300 دولار.

لقد نمت متطلبات الطاقة الحاسوبية للمعالج الدقيق المركزي باستمرار وتستمر في النمو. ولكن إذا كان على الشركات المصنعة للمعالجات السابقة أن تتكيف باستمرار مع طلبات المستخدمين الملحة الحالية (المتزايدة!) ، فإن صانعي الرقائق الآن يتقدمون في المنحنى!

لفترة طويلة، حدثت تحسينات في أداء المعالجات التقليدية أحادية النواة بشكل رئيسي بسبب الزيادة المستمرة في تردد الساعة (حوالي 80٪ من أداء المعالج تم تحديده من خلال تردد الساعة) مع زيادة عدد الترانزستورات في نفس الوقت. رقاقة. ومع ذلك، فإن الزيادة الإضافية في تردد الساعة (عند تردد ساعة أكثر من 3.8 جيجا هرتز، ترتفع درجة حرارة الرقائق ببساطة!) تواجه عددًا من الحواجز المادية الأساسية (نظرًا لأن العملية التكنولوجية قد اقتربت تقريبًا من حجم الذرة: يتم اليوم إنتاج المعالجات باستخدام تقنية 45 نانومتر، ويبلغ حجم ذرة السيليكون حوالي 0.543 نانومتر):

أولاً، مع انخفاض حجم البلورة وزيادة تردد الساعة، يزداد تيار التسرب للترانزستورات. وهذا يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة وزيادة إنتاج الحرارة.

ثانيًا، يتم إبطال فوائد سرعات الساعة الأعلى جزئيًا بسبب زمن الوصول إلى الذاكرة، حيث لا تواكب أوقات الوصول إلى الذاكرة زيادة سرعات الساعة؛

ثالثًا، بالنسبة لبعض التطبيقات، تصبح البنى التسلسلية التقليدية غير فعالة مع زيادة سرعات الساعة بسبب ما يسمى "عنق الزجاجة فون نيومان"، وهو تقييد الأداء الناتج عن تدفق الحساب المتسلسل. وفي الوقت نفسه، تزداد تأخيرات إرسال إشارة RC، وهو ما يمثل عنق الزجاجة الإضافي المرتبط بزيادة تردد الساعة.

كما أن استخدام الأنظمة متعددة المعالجات ليس منتشرًا على نطاق واسع، لأنه يتطلب لوحات أم معقدة ومتعددة المعالجات. ولذلك، تقرر مواصلة تحسين أداء المعالجات الدقيقة بوسائل أخرى. تم التعرف على المفهوم باعتباره الاتجاه الأكثر فعالية تعدد المواضيع، والتي نشأت في عالم أجهزة الكمبيوتر العملاقة، هي المعالجة المتوازية المتزامنة لتدفقات الأوامر المتعددة.

لذلك في أعماق الشركة شركة انتلولد فرط خيوط التكنولوجيا (HTT) هي تقنية معالجة بيانات فائقة الترابط تسمح للمعالج بتنفيذ ما يصل إلى أربعة سلاسل برامج بالتوازي على معالج أحادي النواة في وقت واحد. خيوط فرطيزيد بشكل كبير من كفاءة تشغيل التطبيقات كثيفة الاستخدام للموارد (على سبيل المثال، تلك المتعلقة بتحرير الصوت والفيديو، 3D-المحاكاة)، وكذلك تشغيل نظام التشغيل في وضع تعدد المهام.

وحدة المعالجة المركزية بنتيوم 4مع تضمينها خيوط فرطلديه واحد بدنيالأساسية التي تنقسم إلى قسمين منطقي، لهذا نظام التشغيليعرفه بأنه معالجين مختلفين (بدلاً من معالج واحد).

خيوط فرطأصبحت في الواقع نقطة انطلاق لإنشاء معالجات ذات نواتين ماديتين على شريحة واحدة. في شريحة ثنائية النواة، يعمل نواتان (معالجان!) بالتوازي، مما يوفر ترددًا أقل للساعة ياأداء أفضل، حيث يتم تنفيذ تدفقين مستقلين من التعليمات بالتوازي (في وقت واحد!).

تسمى قدرة المعالج على تنفيذ عدة سلاسل برامج في وقت واحد التوازي على مستوى الخيط (TLP – التوازي على مستوى الخيط). حاجة إلى TLPيعتمد على الموقف المحدد (في بعض الحالات يكون ببساطة عديم الفائدة!).

المشاكل الرئيسية لإنشاء المعالجات

يجب أن يكون كل نواة معالج مستقلاً، مع استهلاك مستقل للطاقة وطاقة يمكن التحكم فيها؛

ينبغي تزويد سوق البرمجيات ببرامج يمكنها تقسيم خوارزمية تفرع التعليمات بشكل فعال إلى عدد زوجي (للمعالجات ذات عدد زوجي من النوى) أو عدد فردي (للمعالجات ذات عدد فردي من النوى) من الخيوط؛

…

بحسب الخدمة الصحفية أيه إم دي، يمثل سوق المعالجات رباعية النواة اليوم ما لا يزيد عن 2٪ من الحجم الإجمالي. من الواضح، بالنسبة للمشتري الحديث، فإن شراء معالج رباعي النواة لتلبية احتياجات المنزل لا يزال غير منطقي لأسباب عديدة. أولاً، لا يوجد اليوم أي برامج يمكنها الاستفادة بشكل فعال من 4 سلاسل عمليات قيد التشغيل في وقت واحد؛ ثانيا، الشركات المصنعة ضع المعالجات رباعية النواة على أنها مرحبا نهاية-الحلول عن طريق إضافة المعدات أحدث بطاقات الفيديو ومحركات الأقراص الصلبة الكبيرة - وهذا يؤدي في النهاية إلى زيادة التكلفة الباهظة الثمن بالفعل …

المطورين شركة انتليقولون: "... في عملية التطوير، سيصبح عدد النوى أكثر فأكثر...".

ماذا ينتظرنا في المستقبل

في شركة شركة انتللم يعودوا يتحدثون عن "متعدد النواة" ( متعدد النواة) المعالجات، كما هو الحال فيما يتعلق بالحلول ذات 2 أو 4 أو 8 أو 16 أو حتى 32 نواة، ولكن فيما يتعلق بالحلول "متعددة النواة" ( متعدد النواة)، مما يعني وجود بنية كلية جديدة تمامًا للرقاقة، قابلة للمقارنة (ولكنها ليست مشابهة) لبنية المعالج خلية.

هيكل من هذا القبيل متعدد النواةتتضمن الشريحة العمل بنفس مجموعة التعليمات، ولكن باستخدام نواة مركزية قوية أو عدة نواة قوية وحدة المعالجة المركزية، "محاط" بالعديد من النوى المساعدة، والتي ستساعد بشكل أكثر كفاءة في معالجة تطبيقات الوسائط المتعددة المعقدة في الوضع متعدد الخيوط. بالإضافة إلى النوى والمعالجات "للأغراض العامة". شركة انتلسيكون لها أيضًا نوى متخصصة لأداء فئات مختلفة من المهام - مثل الرسومات وخوارزميات التعرف على الكلام ومعالجة بروتوكولات الاتصال.

هذه هي بالضبط الهندسة المعمارية التي قدمها جاستن راتنر ( جاستن ر. راتنر)، رئيس القطاع مجموعة تكنولوجيا الشركات إنتلوذلك خلال مؤتمر صحفي في طوكيو. ووفقا له، مثل هذه النوى المساعدة في الجديد معالج متعدد النواةقد يكون هناك عدة عشرات. وعلى النقيض من التركيز على نوى الحوسبة الكبيرة كثيفة الاستهلاك للطاقة مع تبديد الحرارة العالي، فإن البلورات متعددة النواة شركة انتلسيتم تنشيط النوى اللازمة لإكمال المهمة الحالية فقط، بينما سيتم تعطيل النوى المتبقية. سيسمح هذا للبلورة باستهلاك القدر المطلوب من الكهرباء تمامًا في وقت معين.

في يوليو 2008، قامت الشركة شركة انتلذكرت أنها تدرس إمكانية دمج عدة عشرات وحتى الآلاف من نوى الحوسبة في معالج واحد. المهندس الرئيسي لشركة إنفار جالوم ( أنور غلوم) كتب على مدونته: "في النهاية، أوصي بأخذ النصيحة التالية مني... يجب على المطورين البدء في التفكير في العشرات والمئات والآلاف من النوى الآن." وفقا له، في الوقت الراهن شركة انتلتستكشف التقنيات التي يمكنها توسيع نطاق الحوسبة "من خلال عدد النوى التي لم نبيعها بعد".

وقال جالوم إن نجاح الأنظمة متعددة النواة سيعتمد في النهاية على المطورين، الذين من المحتمل أن يضطروا إلى تغيير لغات البرمجة وإعادة كتابة المكتبات الموجودة.

ما هي الاختلافات بين معالجات الهواتف الذكية رباعية النواة وثمانية النواة؟ التفسير بسيط للغاية. تحتوي الرقائق ذات الثماني النواة على ضعف عدد نوى المعالج مقارنة بالرقائق رباعية النواة. للوهلة الأولى، يبدو المعالج ثماني النواة أقوى بمرتين، أليس كذلك؟ في الواقع، لا يحدث شيء من هذا القبيل. لفهم سبب عدم مضاعفة المعالج ثماني النواة أداء الهاتف الذكي، يلزم تقديم بعض التوضيحات. لقد وصل بالفعل. أصبحت المعالجات ثمانية النواة، التي لم يكن من الممكن أن تحلم بها إلا في الآونة الأخيرة، منتشرة بشكل متزايد. ولكن اتضح أن مهمتهم ليست زيادة أداء الجهاز.

معالجات رباعية وثمانية النواة. أداء

يعكس المصطلحان "ثماني النواة" و"رباعي النواة" عدد نوى وحدة المعالجة المركزية.

لكن الاختلاف الرئيسي بين هذين النوعين من المعالجات - على الأقل اعتبارًا من عام 2015 - هو طريقة تثبيت نوى المعالج.

بفضل المعالج رباعي النواة، يمكن لجميع النوى العمل في وقت واحد لتمكين تعدد المهام بسرعة ومرونة، وألعاب ثلاثية الأبعاد أكثر سلاسة، وأداء أسرع للكاميرا، والمزيد.

تتكون الرقائق الحديثة ذات الثماني النواة بدورها من معالجين رباعي النواة يوزعان مهام مختلفة فيما بينهما حسب نوعها. في أغلب الأحيان، تحتوي الشريحة ذات الثمانية النواة على مجموعة من أربعة مراكز مع سرعة ساعة أقل من المجموعة الثانية. عندما يلزم إكمال مهمة معقدة، يتولى المعالج الأسرع هذه المهمة بشكل طبيعي.

المصطلح الأكثر دقة من "ثماني النواة" هو "ثنائي رباعي النواة". لكن الأمر لا يبدو لطيفًا وغير مناسب لأغراض التسويق. ولهذا السبب تسمى هذه المعالجات بثمانية النواة.

لماذا نحتاج إلى مجموعتين من نوى المعالج؟

ما هو سبب الجمع بين مجموعتين من نوى المعالج، وتمرير المهام لبعضها البعض، في جهاز واحد؟ لضمان كفاءة الطاقة.

تستهلك وحدة المعالجة المركزية الأكثر قوة المزيد من الطاقة وتحتاج البطارية إلى الشحن بشكل متكرر. والبطاريات هي حلقة أضعف بكثير في الهاتف الذكي من المعالجات. ونتيجة لذلك، كلما كان معالج الهاتف الذكي أقوى، كلما زادت سعة البطارية التي يحتاجها.

ومع ذلك، بالنسبة لمعظم مهام الهواتف الذكية، لن تحتاج إلى أداء حوسبة عالي مثل المعالج الحديث. يعد التنقل بين الشاشات الرئيسية والتحقق من الرسائل وحتى التنقل عبر الويب من المهام الأقل استهلاكًا للمعالج.

لكن مقاطع الفيديو عالية الدقة والألعاب والعمل مع الصور تعد من هذه المهام. لذلك، فإن المعالجات ثمانية النواة عملية للغاية، على الرغم من أنه من غير الممكن أن يسمى هذا الحل أنيقا. يتعامل المعالج الأضعف مع المهام الأقل استهلاكًا للموارد. أكثر قوة - أكثر كثافة في استخدام الموارد. ونتيجة لذلك، يتم تقليل استهلاك الطاقة الإجمالي مقارنةً بالحالة التي يكون فيها المعالج ذو تردد الساعة العالي هو الوحيد الذي يمكنه التعامل مع جميع المهام. وبالتالي، فإن المعالج المزدوج يحل في المقام الأول مشكلة زيادة كفاءة الطاقة، بدلا من الأداء.

الميزات التكنولوجية

تعتمد جميع المعالجات الحديثة ذات الثماني النواة على بنية ARM، أو ما يسمى بـ big.LITTLE.

تم الإعلان عن هذه البنية الكبيرة ذات الثمانية النواة في أكتوبر 2011 وسمحت لأربعة أنوية Cortex-A7 منخفضة الأداء بالعمل جنبًا إلى جنب مع أربعة أنوية Cortex-A15 عالية الأداء. وقد كررت ARM هذا النهج كل عام منذ ذلك الحين، حيث تقدم شرائح أكثر قدرة لكلا المجموعتين من نوى المعالج على الشريحة ثمانية النواة.

بعض الشركات المصنعة الكبرى للرقائق أجهزة محمولةركزوا جهودهم على هذه العينة الكبيرة "ثمانية النواة". واحدة من أولى وأبرزها كانت شريحة سامسونج الخاصة، Exynos الشهيرة. وقد تم استخدام نموذجها ثماني النواة منذ ذلك الحين سامسونج جالاكسي S4، على الأقل في بعض إصدارات أجهزة الشركة.

في الآونة الأخيرة، بدأت شركة كوالكوم أيضًا في استخدام LITTLE في شرائح وحدة المعالجة المركزية Snapdragon 810 ذات الثماني النواة. على هذا المعالج تعتمد المنتجات الجديدة المعروفة في سوق الهواتف الذكية، مثل G Flex 2، الذي أصبح LG.

في بداية عام 2015، قدمت NVIDIA جهاز Tegra X1، وهو جهاز جديد فائق الأداء المعالج المحمول، والتي تنوي الشركة لأجهزة الكمبيوتر الخاصة بالسيارات. الميزة الرئيسية لجهاز X1 هي وحدة معالجة الرسومات التي تتحدى وحدة التحكم، والتي تعتمد أيضًا على بنية big.LITTLE. أي أنه سيصبح أيضًا ثماني النواة.

هل هناك فرق كبير بالنسبة للمستخدم العادي؟

هل هناك فرق كبير بين معالج الهاتف الذكي رباعي النواة ومعالج ثماني النواة للمستخدم العادي؟ لا، في الواقع إنه صغير جدًا، كما يقول جون ماندي.

مصطلح "ثماني النواة" محير إلى حد ما، لكنه يعني في الواقع ازدواجية المعالجات رباعية النواة. والنتيجة هي مجموعتان رباعية النواة تعملان بشكل مستقل، مدمجتان في شريحة واحدة لتحسين كفاءة استخدام الطاقة.

هل هناك حاجة إلى معالج ثماني النواة في كل هاتف ذكي حديث؟ لا توجد حاجة لمثل هذه الحاجة، كما يعتقد جون موندي ويستشهد بمثال شركة Apple، التي تضمن كفاءة جيدة في استخدام الطاقة لأجهزة iPhone الخاصة بها باستخدام معالج ثنائي النواة فقط.

وبالتالي، فإن بنية ARM big.LITTLE ذات الثمانية النواة هي واحدة منها الحلول الممكنةواحدة من أهم القضايا المتعلقة بالهواتف الذكية هي عمر البطارية. ووفقا لجون موندي، بمجرد العثور على حل آخر لهذه المشكلة، فإن الاتجاه نحو تركيب مجموعتين رباعية النواة في شريحة واحدة، والحلول المماثلة، سوف يتوقف.

هل تعرف المزايا الأخرى لمعالجات الهواتف الذكية ذات الثماني النواة؟