Muxammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti urganch filiali

2.2 Ko'p yadroli protsessorlarning tuzilishi

Ko'p yadroli protsessor - bu bitta protsessor chipida yoki bitta holatda 2 yoki undan ortiq hisoblash yadrolarini o'z ichiga olgan markaziy mikroprotsessor.
Birinchi (tabiiy, bir yadroli!) Intel 4004 mikroprotsessori 1971-yil 15-noyabrda Intel korporatsiyasi tomonidan taqdim etilgan. U 2300 ta tranzistorni o'z ichiga olgan, 108 kHz chastotada ishlagan va 300 dollar turadi.
Markaziy mikroprotsessorning hisoblash quvvatiga bo'lgan talablar barqaror o'sib bordi va o'sishda davom etmoqda. Ammo agar ilgari protsessor ishlab chiqaruvchilari doimiy ravishda shaxsiy kompyuter foydalanuvchilarining dolzarb (o'sib borayotgan!) talablariga moslashishlari kerak bo'lsa, endi chip ishlab chiqaruvchilari o'yindan oldinda!
Uzoq vaqt davomida an'anaviy bir yadroli protsessorlarning ishlashining oshishi, asosan, soat chastotasining ketma-ket o'sishi (protsessor ishlashining taxminan 80% soat chastotasi bilan aniqlangan) sonining bir vaqtning o'zida ko'payishi bilan bog'liq edi. bitta kristall ustidagi tranzistorlar. Biroq, soat chastotasining yanada oshishi (3,8 gigagertsdan ortiq soat chastotasida, chiplar shunchaki qizib ketadi!) bir qator fundamental jismoniy to'siqlarga qarshi ishlaydi (chunki texnologik jarayon deyarli atom hajmiga yaqin: Bugungi kunda protsessorlar 45 nm texnologiyasidan foydalangan holda ishlab chiqariladi va kremniy atomining o'lchami taxminan 0,543 nm ni tashkil qiladi):
• birinchidan, kristall hajmining kamayishi va taktli chastotaning oshishi bilan tranzistorlarning oqish oqimi ortadi. Bu energiya iste'molining oshishiga va issiqlik emissiyasining oshishiga olib keladi;
• ikkinchidan, xotiraga kirishdagi kechikishlar tufayli yuqori taktli chastotaning afzalliklari qisman inkor etiladi, chunki xotiraga kirish vaqti ortib borayotgan takt chastotalariga mos kelmaydi;
• Uchinchidan, ba'zi ilovalar uchun an'anaviy ketma-ket arxitekturalar takt chastotasining ortishi bilan samarasiz bo'lib qoladi, chunki "von Neumann darboğazi" - ketma-ket hisob-kitoblar oqimi natijasida ishlashning cheklanishi. Shu bilan birga, rezistiv-kapasitiv signal uzatish kechikishlari ortadi, bu soat chastotasining oshishi bilan bog'liq qo'shimcha to'siqdir.

Ko'p protsessorli tizimlardan foydalanish ham keng tarqalmagan, chunki u murakkab va qimmat multiprotsessorli anakartlarni talab qiladi. Shuning uchun mikroprotsessorlarning ishlashini boshqa vositalar yordamida yanada oshirishga qaror qilindi. Superkompyuterlar olamida paydo bo'lgan multithreading kontseptsiyasi eng samarali yo'nalish sifatida e'tirof etildi - bu bir vaqtning o'zida bir nechta buyruqlar oqimini parallel qayta ishlashdir.

Intel shunday tug'ildi, Hyper-Threading Technology (HTT), bu super-threading texnologiyasi protsessorga bir yadroli protsessorda to'rttagacha dastur zanjirini parallel ravishda bajarishga imkon beradi [3]. Hyper-threading resursni ko'p talab qiladigan ilovalarni (masalan, audio va videolarni tahrirlash, 3D modellashtirish bilan bog'liq) bajarish samaradorligini, shuningdek, OTning ko'p vazifali rejimida ishlashini sezilarli darajada oshiradi.
Hyper-threading yoqilgan Pentium 4 protsessorida ikkita mantiqiy yadroga bo'lingan bitta jismoniy yadro mavjud, shuning uchun operatsion tizim uni ikki xil protsessor sifatida belgilaydi (bitta o'rniga) [3].
Hyper-threading aslida ikkita jismoniy yadroli protsessorlarni yaratish uchun tramplinga aylandi. 2 yadroli chipda ikkita yadro (ikkita protsessor!) parallel ishlaydi, ular pastroq soat chastotasida yuqori ishlashni ta'minlaydi, chunki ikkita mustaqil buyruq oqimi parallel ravishda (bir vaqtning o'zida!) bajariladi.
Protsessorning bir vaqtning o'zida bir nechta iplarni bajarish qobiliyati ip darajasidagi parallelizm (TLP) deb ataladi. TLPga bo'lgan ehtiyoj sizning aniq vaziyatingizga bog'liq (ba'zi hollarda bu foydali emas!).