تبلیغات
قصد دارید بدانید ...؟؟؟ - نگاهی به ساختار پردازنده های دو هسته ای

javahermarket

بازدید : مرتبه
تاریخ : شنبه 25 تیر 1390

پردازنده های دو هسته ای - جستجوی

نگاهی به ساختار پردازنده های دو هسته ای

 

در چندین ماه گذشته پیشرفت های جدیدی در طراحی پروسسورها، بویژه از طرف شرکت AMD حاصل شد. این شرکت علاوه بر اینکه یک cpu با طراحی کاملا 64 بیتی عرضه کرد که باعث برتری یافتن این شرکت در بازار کامپیوترهای رومیزی پیشرفته گردید، همچنین در حذف کنترل کننده های حافظه (MCH) پیشقدم شد که در عملکرد Athlon 64 و چیپهای"optron" یک پیشرفت قابل ملاحظه نسبت به پروسسورهای intel به حساب می آید. اینتل به طور متقابل پروسسور سازگار 64 بیتی را عرضه نمود. به تازگی نیز هر دو شرکت پردازشگرهای دوهسته ای را عرضه نموده اند، این پروسسورها بهتر از آن چیزی که شما انتظار دارید کار می کنند.

پروسسورهای اینتل و AMD هر دو دارای دو هسته پروسسور، در حال کار در یک قالب می باشند که هر یک از هسته ها بصورت مستقل توابع و پردازشهای داده را انجام می دهند (در مورد اینتل این مورد کامل تر است) و هر دو این هسته ها توسط نرم افزار سیستم عامل هم آهنگ می گردند. در این مقاله سعی شده تا تکنولوژی که در این دو محصول استفاده شده و مقدار افزایش کارایی که شما می توانید از آنها انتظار داشته باشید بررسی گردد. در حال حاضر AMD فقط پروسورهای کلاس سرور opteron با دو هسته را بطور کامل به بازار عرضه کرده و بزودی Athlon 64x2 برای کامپیوترهای رومیزی را نیز به بازار عرضه می کند. در طرف مقابل اینتل در حال حاضر پنتیوم Extreme Edition 840 رومیزی با دو هسته را به بازار عرضه نموده در حالی که خطهای تولید Pentium D و dual xeons هنوز متوقف نشده اند. با توجه به اینکه پروسسورهای دو هسته ای در اصل یک سیستم چند پروسسوره که در یک قالب قرار گرفته اند، می باشد. اجازه بدهید اینک چندین تکنولوژی که در سیستم های چند پردازشگر استفاده می شود را مورد بررسی قرار دهیم.

ساختار پردازنده های دو هسته ای

همانطور که از نام آن ها پیداست در این تراشه ها ، دو پردازشگر و دو کش L2 در یک واحد سیلیکونی قرار گرفته اند . مزیت این گونه پردازنده ها ، پردازش بهتر دستورات مالتی تسک است . در واقع مزایای پردازنده های دو هسته ای زمانی بهتر لمس خواهد شد که به طور همزمان چندین کار انجام پذیرد . تراشه های دو هسته ای اینتل نیاز به یک مادربرد جدید دارند در صورتی که پردازنده های دو هسته ای AMD نیاز به مادربورد جدید ندارند و فقط با به روز رسانی بایوس می توان این پردازنده ها را روی مادربورد های سوکت 939 نصب کرد .

● چند پردازشگرهای متقارن ( SMP (symmetric Multi processing

روش مشترکی می باشد که چندین پردازشگر بطور جداگانه با یکدیگر در یک مادربرد کار می کنند. سیستم عامل با هر دو cpu تقریباً بطور یکسان کار می کند و کارهای مورد نیاز را به آنها ارجاع می دهد. چیپ های دوهسته ای جدید intel و AMD توانایی SMP را بصورت داخلی مورد توجه قرار داده اند. پروسسورهای سرور opteron دوهسته ای می تواند همچنین بصورت خارجی با دیگر چیپ های دوهسته ای ارتباط برقرار کند. (بشرط آنکه چیپ متقابل نیز دارای این خاصیت باشد) محدودیت اصلیSMP در پشتیبانی سیستم عاملها و نرم افزارها از این تکنولوژی می باشد. خیلی از سیستم عاملها (مانند ویندوز XP سری خانگی ) توانایی پشتیبانی از SMP را ندارند و از دومین پردازشگر استفاده نمی کنند. همچنین بیشتر برنامه های پیشرفته بصورت تک رشته ای کار می کنند، در اصل در هر زمان فقط یک پردازشگر در حالت فعال می باشد. برنامه های چند رشته ای از پتانسیل موجود در سیستم های دو یا چند پرازشگر، می توانند نتایج مفیدتری بگیرند، ولی به صورت کامل عمومیت ندارد. در گذشته intel و AMD سعی داشته اند تا تکنولوژی جدیدی مثل SMP را بیشتر برای پردازشگرهای سرور پیشرفته مانند opteron و Xeon استفاده نمایند ( البته تا قبل از پنتیوم 3)

● Hyperthreading

این تکنولوژی بصورت اختصاصی توسط اینتل در پردازشگرهای چند هسته ای بکار گرفته شده است. این تکنولوژی قبلاً نیز توسط این شرکت بکار گرفته شده بود. اینتل برای آنکه از منابع CPUبه نحو بهتری استفاده نماید فقط قسمتهایی که کار پردازش اطلاعات را انجام می دهد را تکثیر کرده است. یعنی آنکه منابع داده در داخل CPU بصورت مشترک استفاده می شد. ایده hyperthreading برای دو برابرکردن مقدار فعالیت چیپ می باشد تا آنکه کاهش عملکرد سیستم که در اثر فقدان حافظه Cache روی می دهد کمتر گردد همچنین بصورت تیوری نشان داده شده که منابع سیستم کمتر تلف می گردند. در صورتی که CPU های hyperthreading مانند دو پروسسور حقیقی بنظر می رسد. ولی این CPU ها نمی توانند عملکردی مشابه دو CPU مجزا مانند CPU های دوهسته ای داشته باشند. زیرا در CPU های دو هسته ای دو "Threads"مشابه بطور همزمان و با Cache های جداگانه L1 و L2 می توانند اجرا گردند که این عمل در پردازشگرهای hyperthreading قابل انجام نمی باشد. یکی از چیپهای جدید اینتل بنام ، پردازشگر پنتیوم Extreme Edition 840 ، در داخل هر هسته خود از تکنولوژی hyperthreadings نیز پشتیبانی می کند، یعنی آنکه در یک سیستم عامل آن بصورت چهار پردازشگر حقیقی دیده می شود.

● دو چیپ در یک قالب ... چرا؟

چرا دو شرکت اینتل و AMD بطور ناگهانی شروع به توزیع پردازشگرهای دو هسته ای کردند؟

اول از همه رقابت چنانچه بعداً بیان خواهیم کرد AMD از ابتدا توانایی بالقوه دوهسته ای را در پردازشگرهای 64 بیتی خود داشت. ساختمان ورودی و خروجی برای دومین هسته در CPU های فعلی 64 بیتی AMD موجود می باشد. هیچ شرکتی نمی تواند دیگران را از بدست آوردن تکنولوژی های جدید منع نماید و AMD در حال حاضر با موفقیت چشمگیر خط تولید پرداشگرهای 64 بیتی آسودگی را از intel سلب نموده است. برای اینتل ضروری می باشد که دارای یک تولید تخصصی در تکنولوژی دوهسته ای باشد تا رقابت با شرکاء تجاری خود را حفظ نماید. دوم، کارایی می باشد. مطمیناً برنامه های کاربردی چند رشته ای در پردازشگرهایی که توانایی انجام چند پردازش را دارند در پردازشگرهایی که یک پردازش را در هر زمان انجام می دهند، بهتر عمل خواهند نمود. البته برای سیستم های چند پردازشگره یک ایراد عمومی وجود دارد و آن تاخیری می باشد که این CPU ها در اجرای کار سیستم بوجود می آورند. به بیان ساده در حال حاضر روشی برای سیستم عامل های موجود وجود ندارند تا پردازشها را بطور کاملاً مساوی در بین پردازشگرها تقسیم نماید، پردازشگر دوم عموماً بایک مداخله کمتر و کارایی پایین تر کارمی کند، در صورتی که ممکن است پردازشگر اول بصورت 100% در حال پردازش باشد. سومین دلیل کمتر نمایان است، ناامیدی AMD و اینتل می باشد، هر دو شرکت با یک مانع جدی برای افزایش سرعت پردازشگرها و کوچکتر کردن اندازه قالب آنها روبرو شده اند تا این مانع حذف نشود و یا اینکه تا کاربران عمومی متوجه نشوند که GHZ به تنهایی کارایی را بیان نمی کند. هر دو شرکت برای دست یافتن به هر پیشرفت که کارایی پردازشگرها را بهبود بخشید تلاش خواهند نمود و تقریباً دلیل اصلی بوجود آمدن پردازشگرهای دو هسته ای را می توان همین دلیل سوم بیان نمود.

● دسترسی AMD به تکنولوژی دو هسته ای

فرم فاکتور فعلی پردازشگر 64 اتلن به طراحی دو هسته ای خیلی نزدیک می باشد. وجود کنترل کننده های Hypertransport و کنترل کننده حافظه درقالب چیپهای فعلی 64 اتلن به معنی آنست که اضافه نمودن دومین هسته در داخل چیپ چندان مشکل نمی باشد. بدلیل رابط NorthBridge که AMD برای اتلن 64 تهیه کرده است کنترل کننده حافظه و رابط Hypertransport در داخل چیپ پشتیبانی می گردد. این به چیپ های دوهسته ای امکان می دهد که از داخل خود پردازشگر با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

تعداد ترانزیستورهای پردازشگرهای اتلن 2X64بیش از دو برابر پردازشگرهای اتلن 64 می باشد. با توجه به اینکه در ساختن CPU های جدید از روش 90nm استفاده می شود سایز کل چیپ کمی افزایش پیدا کرده و ولتاژ عملکرد 1.35 تا 1.4 می باشد و گرمای خروجی به بیش از 110w کمی افزایش می یابد. هر هسته پردازشگر حافظه Cache L1 و L2 مخصوص به خود را دارد، 128 KB برای L1 و بسته به مدل 512 KB تا 1 MB برای L2. L2 دارای Advaced Trsnsfer Cache(ATC) می باشد. ATC وظیفه هدایت توان عملیاتی و تبادل اطلاعات بین هسته پردازنده و حافظه نهان L2 را بر عهده دارد . L 2 دارای رابط 256 بیتی (32 بایتی) می باشد که باعث تبادل داده در هر سیکل Clock هسته می شود. هسته Prescott در مقایسه با هسته Northwood که دارای KB512 حافظه نهان L 2 است ، دارای حافظه نهان Mb1 می باشد. ضمنا با توجه به فناوری ساخت 90نانو افزایش KBبه512 MB1 تاثیری در تغییر اندازه Die پردازنده بوجود نیاورده است.

حافظه نهان L1 به دو قسمت حافظه نهان داده L1 و حافظه نهان ردیابی اجرا L1تقسیم می شود. حافظه نهان داده L1 دارای 8کیلو بایت ظرفیت و حافظه نهان ردیابی اجرا ریز عمل های کد گشایی (Decode) شده را در خود نگهداری می نماید که باعث حذف کد گشا از حلقه اجرایی وکاهش خط لوله می شود.دو برتری مهمی که AMD در CPU های دو هسته ای دارد عبارتند از اینکه :

"Crossbar Switch" که آدرسها را جمع آوری کرده و توزیع می کند و داده را از هر هسته به هسته دیگر یا باقی سیستم توزیع می کند در حال حاضر امکان اضافه شدن دومین هسته را دارد. موفقیت دیگر AMD که از نظر مصرف کننده خیلی مهم می باشد امکان استفاده اتلن2X64 از مادربردهای سوکت 939/940 می باشد و فقط لازم است که شرکت تولید کننده مادربرد BIOS را برای پشتیبانی از خصوصیات جدید به روز رسانی نماید.

● دسترسی اینتل به پردازشگر دو هسته ای

با توجه به اینکه اینتل مانند AMD دارای مدل قبلی برای اضافه کردن هسته جدید در داخل یک قالب CPU نبود،برای ساخت آن مدل جدیدی راطراحی نمود که البته دارای نواقصی نسبت به مدل AMD می باشد. پردازنده Pentium D اینتل،یک پردازنده Dual Core (دو هسته ای) است و کارآیی بسیار خوبی دارد،ولی کاربران خیلی کم به اون توجه می کنن و بیشتر جو Pentium 4 گرفتتشون.در واقع این پردازنده برای آنهایی مفید است که به پردازنده دو هسته ای نیاز دارن و می خوان پول کمتری نسبت به Pentium EE Dual Core خرج کنن.البته کارآیی اون کمتر از دوهسته ای هایAMDهست (متاسفانه)...این پردازنده ها با هسته Smithfield و با باس 800 MHz و کش دو مگابایتی L2 عرضه می شوند ... تکنولوژی ساختشون هم 90 nm می باشد. چیپست های پشتیبانی کننده : 945P Express , 945G Express , 955X Express . این پردازنده از EM64T هم پشتیبانی می کنه واز Pentium D از HT Technology پشتیبانی نمی کنه.پنتیوم D در اصل از دو پردازشگر "Prescott" پنتیوم D در یک قالب تشکیل شده است ، این پردازنده دارای مزیت داشتن دو حافظه کش L1 و L2 برای هر هسته بطور مجزا می باشد، ولی دارای نواقصی نیز می باشند از جمله اینکه این دو پرداشگر برای ارتباط برقرار کردن با یکدیگر باید، از NorthBridge و FSB خارج پردازشگر استفاده نمایند. تعداد ترانزستورها برای چیپ های جدید بیش از 230 میلیون و گرمای تولید شده به مقدار فوق العاده 130W برای پنتیوم Extereme Edition می رسد.

پردازنده های دو هسته ای اینتل که قبلا با نام رمز Conroe شناخته می شدند از تکنولوژی ساخت کوچکتری بهره میبرند که باعث کاهش طول خط لوله ها و افزایش کارایی پردازنده می شوند. این سری جدید از پردازنده ها از خط لوله های 14 مرحله ای (در برابر خط لوله 31 مرحله ای یا بیشتر که در خانواده Xeon یافت می شد) و تکنولوژی Intel Wide Dynamic Execution بهره می برند. همچنین واحد FPU در این پردازنده ها نیز تقویت شده است. از دیگر ویژگی های این پردازنده حافظه نهان یکپارچه L2 است که با استفاده از آن یکی از هسته ها در حالی که هسته دیگر در حالت بیکاری به سر میبرد به تنهایی می تواند از تمام فضای این حافظه استفاده کند.از مهمترین مزایای پردازنده ها Conroe افزایش بازدهی با وجود مصرف کمتر است و این بدان معناست که این هسته ها بسیار خنک تر خواهند بود و با استفاده از آنها می توان کامپیوتر های کوچکتر با صدا و حرارت کمتری تولید کرد. درطی سه سال گذشته این اولین سری پردازنده است که شرکت اینتل برای مقابله با محصولات شرکت AMD در زمینه بازی و برنامه های حرفه ای تولید می کند که شهرت آنها را در میان این دسته از کاربران افزایش می دهد. یکی از بزرگترین معایب طراحی اینتل نسبت به AMD که سوکت های 939 را برای طراحی پردازشگرهای دو هسته ای خود حفظ نمود آن است که راه حل دو هسته ای اینتل نیاز به یک جفت چیپ ست جدید بنامهای 955X و 945P دارد. شرکت nvidia اخیراً ویرایش اینتل SLI که پروسسورهای دو هسته ای را پشتیبانی می کند را به بازار عرضه کرده است که این مورد هم زمان بیشتری را مصرف و هم هزینه ای اضافی برای مصرف کننده در پی دارد.

● گرما و پهنای باند :

هر دو پردازشگرهای تک هسته ای AMD و Intel گرمای فوق العاده زیادی تولید می کردند، که هیت سینک های فوق العاده بزرگی که برای آنها استفاده می شود گویای این مطلب می باشد. حال با اضافه کردن یک هسته اضافی چگونه می توان این پردازشگرها را خنک نمود. ولی AMD و Intel از چندین روش برای خنثی کردن این موضوع استفاده کرده اند، ابتدا آنکه در ساخت این پردازشگرها از تکنولوژی 90nm استفاده شده که باعث کوچکتر شدن CPU ونزدیکتر شدن قسمتهای مختلف بر روی CPU شده و در نتیجه گرمای تولید شده را به مقدار زیادی کاهش می دهد و دوم آنکه فرکانس کاری این CPU ها بمقدار حدود 400MHz نسبت به آخرین CPU های تک هسته ای کاهش پیداکرده و همچنین هسته دوم همیشه بصورت کامل کار نمی کند این سه مطلب باعث می گردد که گرمای تولید شده بمقدار خیلی زیادی نسبت به CPU های تک هسته ای افزایش نیابد. پهنای باند بکار رفته محدودیت بزرگتری برای CPU های دو هسته ای می باشد، زیرا هر سدو AMD و Intel پهنای باند برای CPU های تک هسته ای را برای این نوع CPU ها نیز حفظ کرده اند و طرحی برای افزایش آن ندارد.

● دو پردازشگر تک هسته ای در مقابل یک پردازشگر دو هسته ای

محاسبات و بررسی طرحهای موجود نشان می دهد که دو چیپ اپترن AMD باید دارای سرعت بالاتری نسبت به یک چیپ دو هسته ای باشد، زیرا هر یک از این OPTERON ها دارای یک کنترل کننده حافظه مجزا می باشد ولی در چیپ های دو هسته ای هر دو هسته باید یک کنترل کننده حافظه را بصورت مشترک استفاده کنند. در مورد اینتل این موضوع مطرح نمی باشد زیرا در هر دو طرح یک کنترل کننده حافظه در خارج از CPU استفاده می شود و فقط در طراحی دوهسته ای این مسیرها کوتاه تر می باشند که چندان پارامتر مطرحی در افزایش سرعت نمی باشد.

یکی از بزرگترین مزایای پردازشگرهای دو هسته ای نسبت به دو پردازشگر تک هسته ای بحث اقتصادی آن می باشد، زیرا اولاً خرید یک CPU دو هسته ای از دو CPU تک هسته ای ارزانتر می باشد و از طرف دیگر باید قیمت مادربرد را نیز لحاظ کرد که در این صورت این موضوع بیشتر جلب توجه می نماید.

● استفاده از پردازنده های دو هسته ای در لپ تاپ ها

کارشناسان رایانه ای عقیده دارند با آغاز استفاده از پردازنده های دو هسته ای در "لپ تاپها"، در آینده از یک سو شاهد قوی تر و ظریفتر شدن این رایانه ها و از سوی دیگر افزایش عمر باتری های آنها خواهیدم بود. به گزارش سایت اینترنتی "ای ام یی اینفو"، درحالی که تا پیش از این پردازنده های دوهسته ای تنها در رایانه های شخصی رومیزی(دسکتاپ) به کار گرفته می شدند، شرکت "اینتل" ماه گذشته نخستین پردازنده های دوهسته ای و "چیپ ست" ویژه استفاده در رایانه های لپ تاپ را با نام "سنترینو دیو موبایل"" "Centrino Duo Mobile معرفی کرد و شرکت "اپل" نیز نخستین لپ تاپهای برپایه پردازنده های دوهسته ای "اینتل کور دیو"(" (Intel Core Duo خود را به بازار داد. پردازنده های دو هسته ای جدید "اینتل" ویژه استفاده در لپ تپها، حدود 68 درصد سریعتر از بهترین نمونه های تک هسته ای محصولات همین شرکت بوده و به علاوه مصرف انرژی آنها نیز در مقایسه با پردازنده های تک هسته ای، 28 درصد کاهش پیدا کرده است. این بدان معناست که استفاده از پردازنده های دوهسته ای جدید فاصله موجود میان توان محاسباتی لپ تاپها و توان محاسباتی رایانه های رومیزی را کاهش داده و به علاوه عمر باتری لپ تاپها را نیز افزایش خواهد داد. از سوی دیگر، یک پردازنده دو هسته ای، کوچکتر از دو پردازنده تک هسته ای است و به همین علت با استفاده از این پردازنده ها امکان ساخت لپ تاپهای قدرتمند سبک و ظریف فراهم خواهد شد. مهمترین مشکل فعلی در زمینه استفاده از پردازنده های دوهسته ای، کمبود نرم افزارهایی است که بتوانند به درستی از قابلیتهای این پردازنده ها استفاده کنند که این مشکل نیز با ورود نرم افزارهای جدید شرکتهای مختلف به بازار، در آینده نزدیک برطرف خواهد شد.






برچسب ها: دانلود نرم افزار مرتب کردن آیکون های دسکتاپ XUS Desktop 1.3.59 Final، کارت‌گرافیک، بایوس، بایوس چیست، یکی از انواع روم بایوس، اوورکلاکینگ، حافظه های DDR2 800 2*1GB، Dual Channel، کنترلر حافظه داخلی DDR3/DDR2، پردازنده های سوکت AMD AM3، حافظه های DDR2، انواع رم، انواع حافظه ی کامپیوتر، انواع حافظه های خواندنی، حافظه هایی فقط خواندنی، مانیتور E41V، فناوری Super LED، مانیتورهای LG، پس زمینه LED، فناوری اطلاعات، با فرکانس 1066 مگاهرتز، انتقال کنترلر حافظه به داخل پردازنده، HIS از اسلحه پنهان خود رونمایی می کند: HIS 6850 IceQ X TURBO و HIS 6850 IceQ X، ارتهای گرافیک، مدلهای HIS، سیستم جدید خنک کننده ICEQ X، مدلهای HIS 6850 IceQ X TURBO و HIS 6850 IceQ X، فرکانسهای پردازنده گرافیکی، بایوس اورکلاک، مدلهای توربو در بایوس اورکلاک، اورکلاکینگ، قابلیت اورکلاکینگ، 7 دسیبل ساکت تر، IC کنترل کننده فاز دینامیکی PWM، سری کارتهای گرافیکی HIS، چوک حالت جامد، سیستم ذخیره انرژی، خازن حالت جامد، خازن جامد، کارت گرافیک های زیبا، زیبا ترین کارت گرافیک، جدیدترین کارت گرافیک، کارت گرافیک های سرعت بالا، آموزش کامپیوتر، اموز سخت افزار، آموزش تعمیرات کامپیوتر، نجوم، فیزیک، زیست شناسی، آموزش نرم افزار، ستاره شناسی، آشنایی با قطعات روی مینبرد، آشنایی با سیستم عامل، اخرین تکنولژی پردازنده، پردازنده ی مرکزی، مغز کامپیوتر، ویژگی های یک پردازنده، سخت افزار کامپیوتر، جدید ترین پردازنده ی گرافیک، سرعت GPU، GPU چیست؟، شتاب دهنده چیست؟، کارت گرافیکی حرفه ای اما ارزان قیمت، کارت گرافیکی حرفه ای، مانیتور چیست؟، انواع مانیتور، مانیتورهای زیبای جاهن، مانیتور، جدیدترین مانیتور ها، مانیتور های روزنامه ای، مانیتور ار جی بی، نرم افزار Foxit Reader 4، قدرت نمایش فرمت PDF، سی پی یو چیست؟،
ارسال توسط vahid
آخرین مطالب
آرشیو مطالب
نظر سنجی
چیزی که برای یک مدیر وبلاگ مهم می باشد نظر شما عزیزان است خواستین نظر بدهید.




پیوند های روزانه
امکانات جانبی
blogskin

شارژ ایرانسل

دانلود

دانلود

قالب وبلاگ

اخبار سینما

خرید پستی

شادشاپ