Số lượng lõi xử lý ảnh hưởng gì? Bộ xử lý đa lõi. Các loại bộ xử lý đa lõi. Có lợi ích gì cho bộ xử lý đa lõi không?

Bộ xử lý máy tính có nhiều lõi đầu tiên xuất hiện trên thị trường tiêu dùng vào giữa những năm 2000, nhưng nhiều người dùng vẫn chưa hiểu rõ bộ xử lý đa lõi là gì và làm thế nào để hiểu được đặc điểm của chúng.

Dạng video của bài viết “Toàn bộ sự thật về bộ xử lý đa lõi”

Giải thích đơn giản cho câu hỏi “bộ xử lý là gì”

Bộ vi xử lý là một trong những thiết bị chính trong máy tính. Trời khô rồi tên chính thức thường được rút ngắn thành "bộ xử lý"). Bộ xử lý là một vi mạch có diện tích tương đương với hộp diêm. Nếu bạn thích, bộ xử lý giống như động cơ trong ô tô. Phần quan trọng nhất, nhưng không phải là duy nhất. Xe còn có bánh xe, thân xe và đầu máy có đèn pha. Nhưng chính bộ xử lý (giống như động cơ ô tô) mới quyết định sức mạnh của “cỗ máy”.

Nhiều người gọi bộ xử lý là đơn vị hệ thống - một “hộp” bên trong chứa tất cả các thành phần của PC, nhưng điều này về cơ bản là sai. Đơn vị hệ thống- đây là vỏ máy tính cùng với tất cả các bộ phận cấu thành của nó - ổ cứng, RAM và nhiều chi tiết khác.

Chức năng xử lý - Tính toán. Cái nào không quan trọng lắm. Thực tế là mọi công việc của máy tính đều chỉ dựa trên các phép tính số học. Cộng, nhân, trừ và đại số khác - tất cả điều này được thực hiện bởi một vi mạch được gọi là "bộ xử lý". Và kết quả của những phép tính như vậy được hiển thị trên màn hình dưới dạng trò chơi, tệp Word hoặc chỉ trên màn hình.

Bộ phận chính của máy tính thực hiện các phép tính là bộ xử lý là gì.

Lõi xử lý và đa lõi là gì

Từ đầu thế kỷ xử lý, các vi mạch này là lõi đơn. Trên thực tế, cốt lõi là bộ xử lý. Phần chính và chính của nó. Bộ xử lý cũng có các bộ phận khác - chẳng hạn như "chân" -tiếp điểm, "dây điện" cực nhỏ - nhưng chính khối chịu trách nhiệm thực hiện các phép tính được gọi là lõi xử lý. Khi bộ xử lý trở nên rất nhỏ, các kỹ sư quyết định kết hợp nhiều lõi bên trong một “vỏ” bộ xử lý.

Nếu bạn tưởng tượng một bộ xử lý như một căn hộ, thì cốt lõi là một căn phòng lớn trong căn hộ đó. Căn hộ một phòng là một chuyện lõi xử lý(phòng lớn), nhà bếp, phòng tắm, hành lang... Một căn hộ hai phòng giống như hai lõi xử lý cùng với các phòng khác. Có những căn hộ ba, bốn và thậm chí 12 phòng. Điều tương tự cũng xảy ra với các bộ xử lý: bên trong một tinh thể “căn hộ” có thể có một số lõi “phòng”.

Đa lõi- Đây là việc chia một bộ xử lý thành nhiều khối chức năng giống hệt nhau. Số khối là số lõi bên trong một bộ xử lý.

Các loại bộ xử lý đa lõi

Có một quan niệm sai lầm: “Bộ xử lý càng có nhiều lõi thì càng tốt”. Đây chính xác là cách các nhà tiếp thị, những người được trả tiền để tạo ra loại quan niệm sai lầm này, cố gắng trình bày vấn đề. Công việc của họ là bán bộ vi xử lý giá rẻ hơn nữa, đắt hơn và trong số lượng lớn. Nhưng trên thực tế, số lượng lõi còn xa đặc điểm chính bộ xử lý.

Hãy quay trở lại sự tương tự của bộ xử lý và căn hộ. Căn hộ hai phòng đắt hơn, tiện nghi hơn và uy tín hơn căn hộ một phòng. Nhưng chỉ khi những căn hộ này nằm trong cùng một khu vực, được trang bị giống nhau và việc cải tạo chúng giống nhau. Có những bộ xử lý lõi tứ (hoặc thậm chí 6 lõi) yếu hơn đáng kể so với bộ xử lý lõi kép. Nhưng thật khó để tin vào điều này: tất nhiên, sự kỳ diệu của những con số lớn 4 hoặc 6 chống lại “một số” hai. Tuy nhiên, đây chính xác là những gì xảy ra rất, rất thường xuyên. Nó có vẻ giống như một căn hộ bốn phòng, nhưng trong tình trạng đổ nát, không được cải tạo, ở một khu vực hoàn toàn xa xôi - và thậm chí với giá bằng một căn hộ hai phòng sang trọng ở ngay trung tâm.

Có bao nhiêu lõi bên trong bộ xử lý?

Vì những máy tính cá nhân và máy tính xách tay, bộ xử lý lõi đơn đã không được sản xuất đúng cách trong vài năm và rất hiếm khi tìm thấy chúng được bán. Số lượng lõi bắt đầu từ hai. Bốn lõi - theo quy luật, đây là những bộ xử lý đắt tiền hơn, nhưng chúng có lợi nhuận. Ngoài ra còn có bộ xử lý 6 lõi, cực kỳ đắt tiền và ít hữu ích hơn về mặt thực tế. Rất ít nhiệm vụ có thể tăng hiệu suất trên những tinh thể khổng lồ này.

Đã có một thử nghiệm của AMD để tạo ra bộ xử lý 3 lõi, nhưng điều này đã là quá khứ. Mọi chuyện diễn ra khá tốt, nhưng thời gian của họ đã trôi qua.

Nhân tiện, AMD cũng sản xuất bộ xử lý đa lõi, nhưng theo quy luật, chúng yếu hơn đáng kể so với các đối thủ cạnh tranh từ Intel. Đúng, giá của họ thấp hơn nhiều. Bạn chỉ cần biết rằng 4 lõi của AMD hầu như sẽ luôn yếu hơn đáng kể so với 4 lõi tương tự của Intel.

Bây giờ bạn biết rằng bộ xử lý có 1, 2, 3, 4, 6 và 12 lõi. Bộ xử lý lõi đơn và 12 lõi rất hiếm. Bộ xử lý ba lõi đã là quá khứ. Bộ xử lý sáu lõi hoặc rất đắt (Intel) hoặc không mạnh đến mức bạn phải trả quá nhiều cho con số đó. Lõi 2 và 4 là những thiết bị phổ biến và thiết thực nhất, từ yếu nhất đến mạnh nhất.

Tần số bộ xử lý đa lõi

Một trong những đặc điểm bộ vi xử lý máy tính- tần số của họ. Những megahertz tương tự (và thường xuyên hơn là gigahertz). Tần số là một đặc tính quan trọng nhưng không phải là đặc tính duy nhất. Vâng, có lẽ không phải là điều quan trọng nhất. Ví dụ: bộ xử lý lõi kép 2 gigahertz là sản phẩm mạnh mẽ hơn so với bộ xử lý lõi đơn 3 gigahertz.

Hoàn toàn không chính xác khi cho rằng tần số của bộ xử lý bằng tần số lõi của nó nhân với số lõi. Nói một cách đơn giản, bộ xử lý 2 nhân có tần số lõi 2 GHz có tổng tần số trong mọi trường hợp không bằng 4 gigahertz! Ngay cả khái niệm “tần số chung” cũng không tồn tại. TRONG trong trường hợp này, tần số CPU bằng chính xác 2 GHz. Không có phép nhân, phép cộng hoặc các phép toán khác.

Và một lần nữa chúng tôi sẽ “biến” bộ xử lý thành căn hộ. Nếu chiều cao của trần trong mỗi phòng là 3 mét thì tổng chiều cao của căn hộ sẽ giữ nguyên - ba mét như cũ và không cao hơn một centimet. Cho dù có bao nhiêu phòng trong một căn hộ như vậy thì chiều cao của những phòng này vẫn không thay đổi. Cũng tốc độ xung nhịp của lõi bộ xử lý. Nó không cộng hoặc nhân lên.

Đa lõi ảo hoặc Siêu phân luồng

Cũng có lõi xử lý ảo. Công nghệ siêu phân luồng trong bộ xử lý Intel khiến máy tính “nghĩ” rằng thực sự có 4 lõi bên trong bộ xử lý lõi kép. Rất giống với cách một và duy nhất ổ cứng chia thành nhiều logic — đĩa cục bộ C, D, E, v.v.

siêuThreading là một công nghệ rất hữu ích cho một số nhiệm vụ.. Đôi khi xảy ra trường hợp lõi bộ xử lý chỉ được sử dụng một nửa và các bóng bán dẫn còn lại trong thành phần của nó không hoạt động. Các kỹ sư đã nghĩ ra một cách để làm cho những “kẻ chạy không tải” này cũng hoạt động được bằng cách chia mỗi lõi bộ xử lý vật lý thành hai phần “ảo”. Nó giống như một căn phòng khá lớn được chia làm hai bằng một vách ngăn.

Điều này có ý nghĩa thực tế nào không? thủ thuật với lõi ảo? Thường xuyên nhất - có, mặc dù tất cả phụ thuộc vào nhiệm vụ cụ thể. Có vẻ như có nhiều phòng hơn (và quan trọng nhất là chúng được sử dụng hợp lý hơn), nhưng diện tích phòng vẫn không thay đổi. Trong các văn phòng, những vách ngăn như vậy cực kỳ hữu ích và trong một số căn hộ dân cư cũng vậy. Trong các trường hợp khác, việc phân vùng phòng (chia lõi bộ xử lý thành hai lõi ảo) chẳng có ý nghĩa gì cả.

Lưu ý rằng đắt nhất và bộ xử lý lớp năng suấtCốt lõii7 bắt buộcđã trang bịsiêuLuồng. Chúng có 4 lõi vật lý và 8 lõi ảo. Hóa ra 8 luồng tính toán hoạt động đồng thời trên một bộ xử lý. Ít tốn kém hơn nhưng cũng bộ vi xử lý mạnh mẽ Lớp Intel Cốt lõii5 bao gồm bốn lõi, nhưng Siêu phân luồng không hoạt động ở đó Hóa ra Core i5 hoạt động với 4 luồng tính toán.

Bộ xử lý Cốt lõii3- điển hình “trung bình”, cả về giá cả và hiệu suất. Chúng có hai lõi và không có siêu phân luồng. Tổng cộng hóa ra là thế Cốt lõii3 chỉ có hai luồng tính toán. Điều tương tự cũng áp dụng cho các tinh thể ngân sách thẳng thắn Pentium vàCeleron. Hai lõi, không siêu phân luồng = hai luồng.

Máy tính có cần nhiều lõi không? Bộ xử lý cần bao nhiêu lõi?

Tất cả các bộ xử lý hiện đại đều đủ mạnh cho các tác vụ thông thường. Duyệt Internet, thư từ trên mạng xã hội và e-mail, tác vụ văn phòng Word-PowerPoint-Excel: Atom yếu, Celeron bình dân và Pentium phù hợp với công việc này, chưa kể thêm lõi mạnh mẽ i3. Hai lõi cho công việc thường xuyên quá đủ. Bộ xử lý có số lượng lõi lớn sẽ không mang lại tốc độ tăng đáng kể.

Đối với trò chơi bạn nên chú ý đến bộ xử lýCốt lõii3 hoặci5. Đúng hơn, hiệu suất chơi game sẽ không phụ thuộc vào bộ xử lý mà phụ thuộc vào card màn hình. Hiếm khi một trò chơi đòi hỏi toàn bộ sức mạnh của Core i7. Do đó, người ta tin rằng các trò chơi yêu cầu không quá bốn lõi xử lý và thường thì hai lõi là phù hợp.

Đối với công việc nghiêm túc như những công việc đặc biệt chương trình kỹ thuật, mã hóa video và các tác vụ tiêu tốn nhiều tài nguyên khác Cần có thiết bị thực sự hiệu quả. Thông thường, không chỉ vật lý mà cả lõi xử lý ảo cũng được sử dụng ở đây. Càng nhiều chủ đề tính toán thì càng tốt. Và việc một bộ xử lý như vậy có giá bao nhiêu không quan trọng: đối với các chuyên gia, giá cả không quá quan trọng.

Có bất kỳ lợi ích nào cho bộ xử lý đa lõi không?

Hoàn toàn đồng ý. Máy tính xử lý đồng thời một số nhiệm vụ - ít nhất là Windows hoạt động(nhân tiện, đây là hàng trăm nhiệm vụ khác nhau) và đồng thời đang chiếu phim. Chơi nhạc và duyệt Internet. Công việc soạn thảo văn bản và âm nhạc được bật lên. Hai lõi bộ xử lý - và trên thực tế, đây là hai bộ xử lý - sẽ xử lý các tác vụ khác nhau nhanh hơn một. Hai lõi sẽ làm việc này nhanh hơn một chút. Bốn thậm chí còn nhanh hơn hai.

Trong những năm đầu tiên tồn tại của công nghệ đa lõi, không phải tất cả các chương trình đều có thể hoạt động ngay cả với hai lõi xử lý. Đến năm 2014, phần lớn các ứng dụng đều hiểu và có thể tận dụng được nhiều lõi. Tốc độ xử lý các tác vụ trên bộ xử lý lõi kép hiếm khi tăng gấp đôi nhưng hầu như luôn tăng hiệu suất.

Do đó, quan niệm sâu xa rằng các chương trình không thể sử dụng nhiều lõi là thông tin lỗi thời. Ngày xửa ngày xưa thực tế là như vậy, ngày nay tình hình đã được cải thiện đáng kể. Lợi ích của nhiều lõi là không thể phủ nhận, đó là sự thật.

Khi bộ xử lý có ít lõi hơn thì tốt hơn

Bạn không nên mua bộ xử lý theo công thức sai “càng nhiều lõi thì càng tốt”. Cái này sai. Thứ nhất, bộ xử lý 4, 6 và 8 lõi đắt hơn đáng kể so với các bộ xử lý lõi kép của chúng. Việc tăng giá đáng kể không phải lúc nào cũng hợp lý từ quan điểm hiệu suất. Ví dụ: nếu bộ xử lý 8 lõi hóa ra chỉ nhanh hơn 10% so với CPU có ít lõi hơn nhưng lại đắt hơn gấp 2 lần, thì sẽ khó có thể biện minh cho việc mua hàng như vậy.

Thứ hai, bộ xử lý càng có nhiều lõi thì mức tiêu thụ năng lượng càng cao. Sẽ chẳng ích gì khi mua một chiếc máy tính xách tay đắt tiền hơn nhiều với Core i7 4 nhân (8 luồng) nếu chiếc máy tính xách tay này chỉ xử lý các tệp văn bản, duyệt Internet, v.v. Sẽ không có gì khác biệt với Core i5 lõi kép (4 luồng), còn Core i3 cổ điển chỉ có hai luồng tính toán sẽ không hề thua kém “người đồng nghiệp” nổi tiếng hơn của mình. Và từ một cục pin như thế này máy tính xách tay mạnh mẽ sẽ hoạt động ít hơn nhiều so với Core i3 tiết kiệm và không đòi hỏi nhiều.

Bộ xử lý đa lõi trong điện thoại di động và máy tính bảng

Xu hướng dành cho nhiều lõi điện toán bên trong một bộ xử lý cũng liên quan đến thiêt bị di động. Điện thoại thông minh và máy tính bảng có số lượng lõi lớn hầu như không bao giờ sử dụng hết khả năng của bộ vi xử lý. Máy tính di động lõi kép đôi khi thực sự hoạt động nhanh hơn một chút, nhưng 4 hoặc thậm chí hơn 8 lõi thực sự là quá mức cần thiết. Pin được tiêu thụ hoàn toàn đáng xấu hổ và mạnh mẽ Thiết bị tính toán họ chỉ đơn giản là đứng yên. Kết luận - bộ xử lý đa lõi trong điện thoại, điện thoại thông minh và máy tính bảng chỉ là một nỗ lực tiếp thị chứ không phải là nhu cầu cấp thiết. Máy tính là thiết bị đòi hỏi khắt khe hơn điện thoại. Họ thực sự cần hai lõi xử lý. Bốn sẽ không đau đâu. 6 và 8 là quá mức cần thiết cho các tác vụ thông thường và thậm chí cả trò chơi.

Làm thế nào để chọn bộ xử lý đa lõi và không mắc lỗi?

Phần thực tế của bài viết hôm nay có liên quan đến năm 2014. Không chắc có điều gì sẽ thay đổi đáng kể trong những năm tới. Chúng ta sẽ chỉ nói về bộ xử lý do Intel sản xuất. Đúng, AMD cung cấp các giải pháp tốt, nhưng chúng ít phổ biến hơn và khó hiểu hơn.

Lưu ý rằng bảng này dựa trên bộ xử lý từ 2012-2014. Các mẫu cũ hơn có những đặc điểm khác nhau. Ngoài ra, chúng tôi không đề cập đến hiếm Tùy chọn CPU, ví dụ: Celeron lõi đơn (ngay cả ngày nay cũng có những loại như vậy, nhưng đây là một lựa chọn không điển hình, gần như không có mặt trên thị trường). Bạn không nên chọn bộ xử lý chỉ dựa trên số lượng lõi bên trong chúng - còn có những bộ xử lý khác, hơn thế nữa đặc điểm quan trọng. Bảng này sẽ chỉ giúp việc chọn bộ xử lý đa lõi dễ dàng hơn, nhưng mô hình cụ thể(và có hàng chục loại trong mỗi loại) chỉ nên mua sau khi đã làm quen cẩn thận với các thông số của chúng: tần số, khả năng tản nhiệt, khả năng tạo, kích thước bộ nhớ đệm và các đặc điểm khác.

Tóm tắt ngắn gọn bài viết “Toàn bộ sự thật về bộ xử lý đa lõi.” Thay vì một ghi chú

• lõi CPU- của anh ấy thành phần. Thực ra, bộ xử lý độc lập bên trong vụ án. Bộ xử lý lõi kép - hai bộ xử lý bên trong một.
• Đa lõi tương đương với số phòng bên trong căn hộ. Căn hộ hai phòng tốt hơn căn hộ một phòng, nhưng chỉ có các đặc điểm khác ngang nhau (vị trí căn hộ, tình trạng, diện tích, chiều cao trần).
• Tuyên bố rằng bộ xử lý càng có nhiều lõi thì càng tốt- một mưu đồ tiếp thị, một quy tắc hoàn toàn sai lầm. Xét cho cùng, một căn hộ được chọn không chỉ bởi số lượng phòng mà còn bởi vị trí, sự cải tạo và các thông số khác. Điều tương tự cũng áp dụng cho nhiều lõi bên trong bộ xử lý.
• tồn tại đa lõi "ảo"- Công nghệ siêu phân luồng. Nhờ công nghệ này, mỗi lõi “vật lý” được chia thành hai lõi “ảo”. Hóa ra bộ xử lý 2 nhân với Siêu phân luồng chỉ có hai lõi thực, nhưng những bộ xử lý này xử lý đồng thời 4 luồng tính toán. Đây là một tính năng thực sự hữu ích, nhưng bộ xử lý 4 luồng không thể được coi là bộ xử lý lõi tứ.
• Dành cho bộ xử lý máy tính để bàn Intel: Celeron - 2 lõi và 2 luồng. Pentium - 2 lõi, 2 luồng. Core i3 - 2 nhân 4 luồng. Core i5 - 4 nhân 4 luồng. Core i7 - 4 nhân 8 luồng. Máy tính xách tay (di động) CPU Intel có số lõi/luồng khác nhau.
• Vì máy tính di động Hiệu quả sử dụng năng lượng (trong thực tế, thời lượng pin) thường quan trọng hơn số lượng lõi.

Khi mua bộ xử lý, nhiều người cố gắng chọn thứ gì đó mát hơn, có nhiều lõi và kích thước lớn. tần số đồng hồ. Nhưng ít người biết số lượng lõi xử lý thực sự ảnh hưởng như thế nào. Ví dụ, tại sao bộ xử lý lõi kép thông thường và đơn giản lại có thể nhanh hơn bộ xử lý lõi tứ hoặc cùng một “phần trăm” có 4 lõi lại nhanh hơn “phần trăm” có 8 lõi. nó thật đẹp chủ đề thú vị, điều này chắc chắn đáng để hiểu chi tiết hơn.

Giới thiệu

Trước khi chúng ta bắt đầu hiểu số lượng lõi bộ xử lý ảnh hưởng như thế nào, tôi muốn thực hiện một sự lạc đề nhỏ. Chỉ vài năm trước, các nhà phát triển CPU đã tự tin rằng các công nghệ sản xuất đang phát triển quá nhanh sẽ cho phép họ tạo ra những viên đá có tốc độ xung nhịp lên tới 10 GHz, giúp người dùng quên đi các vấn đề về hiệu suất kém. Tuy nhiên, thành công đã không đạt được.

Dù quy trình kỹ thuật có phát triển thế nào thì cả Intel và AMD đều bị mắc kẹt hoàn toàn Giới hạn vật lý, đơn giản là không cho phép phát hành bộ xử lý có tần số xung nhịp lên tới 10 GHz. Sau đó, người ta quyết định tập trung không phải vào tần số mà vào số lượng lõi. Do đó, một cuộc đua mới bắt đầu tạo ra những “tinh thể” bộ xử lý mạnh mẽ và hiệu quả hơn, cuộc đua này vẫn tiếp tục cho đến ngày nay, nhưng không còn tích cực như lúc đầu.

Bộ xử lý Intel và AMD

Ngày nay, Intel và AMD là đối thủ cạnh tranh trực tiếp trên thị trường bộ xử lý. Nếu nhìn vào doanh thu và doanh thu, lợi thế rõ ràng sẽ thuộc về The Blues, mặc dù Gần đây Quỷ đỏ đang cố gắng theo kịp. Cả hai công ty đều có phạm vi hoạt động tốt giải pháp làm sẵn cho mọi dịp - từ bộ xử lý đơn giản từ 1-2 lõi đến quái vật thực sự, trong đó số lượng lõi vượt quá 8. Thông thường, những “viên đá” như vậy được sử dụng trên các “máy tính” làm việc đặc biệt có trọng tâm hẹp.

Intel

Vì vậy, ngày nay công ty Intel thành công Có 5 loại bộ xử lý: Celeron, Pentium và i7. Mỗi “viên đá” này đều có số lượng khác nhau lõi và được thiết kế cho các nhiệm vụ khác nhau. Ví dụ, Celeron chỉ có 2 lõi và được sử dụng chủ yếu trên máy tính văn phòng và gia đình. Pentium, hay còn được gọi là “gốc cây”, cũng được sử dụng ở nhà, nhưng đã có hiệu suất tốt hơn nhiều, chủ yếu là nhờ công nghệ Siêu phân luồng, “thêm” thêm hai lõi ảo vào hai lõi vật lý, giúp được gọi là chủ đề. Do đó, “phần trăm” lõi kép hoạt động giống như bộ xử lý lõi tứ giá rẻ nhất, mặc dù điều này không hoàn toàn chính xác, nhưng đây là điểm chính.

Đối với Dòng cốt lõi, thì ở đây cũng có tình huống tương tự. Model trẻ hơn với số 3 có 2 lõi và 2 luồng. Dòng cũ hơn - Core i5 - đã có 4 hoặc 6 lõi đầy đủ, nhưng thiếu chức năng Siêu phân luồng và không có luồng bổ sung, ngoại trừ 4-6 lõi tiêu chuẩn. Chà, điều cuối cùng - core i7 là bộ vi xử lý hàng đầu, thường có 4 đến 6 lõi và số luồng gấp đôi, tức là, ví dụ: 4 lõi và 8 luồng hoặc 6 lõi và 12 luồng.

AMD

Bây giờ đáng nói về AMD. Danh sách những viên sỏi của công ty này rất lớn; không có ích gì khi liệt kê tất cả mọi thứ, vì hầu hết các mẫu đều đã lỗi thời. Có lẽ điều đáng chú ý là thế hệ mới, theo một nghĩa nào đó, “sao chép” Intel - Ryzen. Dòng này cũng chứa các mẫu có số 3, 5 và 7. Điểm khác biệt chính so với mẫu “xanh” của AMD là mẫu trẻ nhất cung cấp ngay đầy đủ 4 lõi, trong khi mẫu cũ hơn không có 6 mà là 8 lõi. Ngoài ra, số lượng chủ đề thay đổi. Ryzen 3 - 4 luồng, Ryzen 5 - 8-12 (tùy thuộc vào số lõi - 4 hoặc 6) và Ryzen 7 - 16 luồng.

Điều đáng nói là một dòng “đỏ” khác - FX, xuất hiện vào năm 2012, và trên thực tế, nền tảng nàyđã bị coi là lỗi thời, nhưng nhờ thực tế là ngày càng có nhiều nhiều chương trình hơn và các trò chơi bắt đầu hỗ trợ đa luồng, dòng Vishera đã lấy lại được sự phổ biến, cùng với đó giá thấp chỉ đang phát triển mà thôi.

Chà, đối với những tranh chấp liên quan đến tần số bộ xử lý và số lượng lõi, thì trên thực tế, sẽ đúng hơn nếu nhìn về phía thứ hai, vì mọi người từ lâu đã quyết định về tần số xung nhịp và ngay cả những mẫu hàng đầu của Intel cũng hoạt động ở mức danh nghĩa. 2,7, 2,8, 3GHz. Ngoài ra, tần số luôn có thể được tăng lên bằng cách ép xung, nhưng trong trường hợp bộ xử lý lõi kép, điều này sẽ không mang lại nhiều hiệu quả.

Làm thế nào để biết có bao nhiêu lõi

Nếu ai đó không biết cách xác định số lượng lõi xử lý thì việc này có thể được thực hiện dễ dàng và đơn giản ngay cả khi không cần tải xuống và cài đặt riêng chương trình đặc biệt. Chỉ cần đi tới "Trình quản lý thiết bị" và nhấp vào mũi tên nhỏ bên cạnh mục "Bộ xử lý".

Nhận thêm thông tin chi tiết Bạn có thể tìm hiểu những công nghệ mà “viên đá” của bạn hỗ trợ, tần số xung nhịp của nó, số phiên bản của nó, v.v. bằng cách sử dụng một chương trình nhỏ và đặc biệt có tên là CPU-Z. Bạn có thể tải xuống miễn phí trên trang web chính thức. Có một phiên bản không cần cài đặt.

Ưu điểm của hai lõi

Điều gì có thể là lợi thế bộ xử lý lõi kép? Ví dụ, có rất nhiều thứ trong trò chơi hoặc ứng dụng, trong quá trình phát triển công việc đơn luồng là ưu tiên chính. Lấy trò chơi Wold of Tanks làm ví dụ. Các bộ xử lý lõi kép phổ biến nhất như Pentium hoặc Celeron sẽ tạo ra kết quả hiệu suất khá tốt, trong khi một số FX của AMD hoặc INTEL Core sẽ sử dụng nhiều khả năng của chúng hơn và kết quả sẽ gần giống nhau.

4 lõi tốt hơn

Làm thế nào 4 lõi có thể tốt hơn hai lõi? Hiệu suất tốt hơn. Những “đá” lõi tứ được thiết kế cho những công việc nghiêm túc hơn, trong đó những “gốc cây” hoặc “cây cần tây” đơn giản không thể đối phó được. Một ví dụ tuyệt vời ở đây là bất kỳ chương trình đồ họa 3D nào, chẳng hạn như 3Ds Max hoặc Cinema4D.

Trong quá trình kết xuất, các chương trình này sử dụng tối đa tài nguyên máy tính, bao gồm RAM và bộ xử lý. CPU lõi kép sẽ có thời gian xử lý kết xuất rất chậm và cảnh càng phức tạp thì thời gian xử lý càng lâu. Nhưng các bộ xử lý có bốn lõi sẽ xử lý tác vụ này nhanh hơn nhiều vì các luồng bổ sung sẽ hỗ trợ chúng.

Tất nhiên, bạn có thể lấy một số “protsik” bình dân từ dòng Core i3, chẳng hạn như model 6100, nhưng 2 lõi và 2 luồng bổ sung vẫn sẽ kém hơn so với lõi tứ chính thức.

6 và 8 lõi

Chà, phân khúc cuối cùng của đa lõi là bộ xử lý có sáu và tám lõi. Về nguyên tắc, mục đích chính của chúng hoàn toàn giống với mục đích của CPU ở trên, chỉ khác là chúng cần thiết khi những chiếc “bốn” thông thường không thể đáp ứng được. Ngoài ra, các máy tính chuyên dụng hoàn chỉnh được xây dựng trên cơ sở các “đá” có 6 và 8 lõi, sẽ được “điều chỉnh” cho một hoạt động cụ thể, chẳng hạn như chỉnh sửa video, chương trình tạo mô hình 3D, hiển thị các cảnh nặng làm sẵn. với số lượng lớn đa giác và đối tượng, v.v. .d.

Ngoài ra, các bộ xử lý đa lõi như vậy hoạt động rất tốt khi làm việc với các bộ lưu trữ hoặc trong các ứng dụng yêu cầu khả năng tính toán tốt. Trong các trò chơi được tối ưu hóa cho đa luồng, những bộ xử lý như vậy không có gì sánh bằng.

Điều gì bị ảnh hưởng bởi số lượng lõi xử lý?

Vì vậy, số lượng lõi có thể ảnh hưởng đến điều gì khác? Trước hết, để tăng mức tiêu thụ năng lượng. Vâng, điều này nghe có vẻ đáng ngạc nhiên nhưng đó là sự thật. Không cần phải quá lo lắng, bởi vì Cuộc sống hàng ngày vấn đề này, có thể nói, sẽ không được chú ý.

Thứ hai là sưởi ấm. Càng nhiều lõi thì hệ thống làm mát càng cần tốt hơn. Một chương trình có tên AIDA64 sẽ giúp bạn đo nhiệt độ bộ xử lý. Khi bắt đầu, bạn cần nhấp vào “Máy tính” và sau đó chọn “Cảm biến”. Bạn cần theo dõi nhiệt độ của bộ xử lý, vì nếu nó liên tục quá nóng hoặc chạy quá nóng nhiệt độ cao, sau một thời gian nó sẽ cháy hết.

Các hệ thống lõi kép không quen với vấn đề này vì chúng không có nhiều hiệu suất cao và tản nhiệt tương ứng, nhưng đa lõi - vâng. Những viên đá hot nhất là của AMD, đặc biệt là dòng FX. Ví dụ: lấy mẫu FX-6300. Nhiệt độ bộ xử lý trong chương trình AIDA64 là khoảng 40 độ và đây là chế độ không tải. Khi tải, con số sẽ tăng lên và nếu quá nhiệt xảy ra, máy tính sẽ tắt. Vì vậy, khi mua bộ xử lý đa lõi, bạn không nên quên bộ làm mát.

Số lượng lõi xử lý còn ảnh hưởng gì nữa? Để đa nhiệm. Bộ xử lý lõi kép sẽ không thể cung cấp hiệu suất ổn định khi chạy hai, ba hoặc nhiều chương trình cùng lúc. Ví dụ đơn giản nhất là các bộ truyền phát trên Internet. Ngoài việc họ đang chơi một số trò chơi trên cài đặt cao, họ có một chương trình chạy song song cho phép bạn phát sóng quá trình trò chơi vào Internet trực tuyến, một trình duyệt Internet với nhiều tính năng mở trang, theo quy định, người chơi sẽ đọc nhận xét của những người đang theo dõi mình và theo dõi các thông tin khác. Thậm chí không phải bộ xử lý đa lõi nào cũng có thể cung cấp độ ổn định phù hợp, chưa kể bộ xử lý lõi kép và lõi đơn.

Cũng cần phải nói vài lời rằng bộ xử lý đa lõi có rất nhiều thứ hữu ích, được gọi là "Bộ đệm L3". Bộ đệm này có một lượng bộ nhớ nhất định được ghi liên tục vào thông tin khác nhauồ chạy chương trình, các hành động được thực hiện, v.v. Tất cả điều này là cần thiết để tăng tốc độ và hiệu suất của máy tính. Ví dụ: nếu một người thường xuyên sử dụng Photoshop thì thông tin này sẽ được lưu trong bộ nhớ, thời gian khởi động và mở chương trình sẽ giảm đi đáng kể.

Tóm tắt

Tóm tắt cuộc trò chuyện về ảnh hưởng của số lượng lõi xử lý, chúng ta có thể đi đến một điều: kết luận đơn giản: Nếu cần thiết hiệu suất tốt, hiệu năng, đa nhiệm, chạy ứng dụng nặng, khả năng chơi game thoải mái trò chơi hiện đại v.v., thì lựa chọn của bạn là bộ xử lý có bốn lõi trở lên. Nếu bạn cần một “máy tính” đơn giản cho văn phòng hoặc sử dụng nhà, sẽ được sử dụng ở mức tối thiểu, thì cần có 2 lõi. Trong mọi trường hợp, khi chọn bộ xử lý, trước hết bạn cần phân tích tất cả các nhu cầu và nhiệm vụ của mình, sau đó chỉ xem xét bất kỳ tùy chọn nào.

lõi CPU

Thuật ngữ “lõi vi xử lý” lõi xử lý) không có định nghĩa rõ ràng và tùy thuộc vào ngữ cảnh sử dụng, có thể có nghĩa là:

• một phần của bộ vi xử lý chứa phần chính khối chức năng.
• một tập hợp các tham số đặc trưng cho bộ vi xử lý.
• Chip vi xử lý (CPU hoặc GPU), thường mở nhất.
• một phần của bộ xử lý thực thi một luồng lệnh. Bộ xử lý đa lõi có nhiều lõi và do đó có khả năng thực thi song song độc lập nhiều luồng lệnh cùng một lúc.

Lõi vi xử lý thường có ký hiệu mã riêng (ví dụ Deschutes).

Đặc điểm cốt lõi

Ví dụ, các đặc điểm hạt nhân điển hình là:

• vi kiến ​​trúc;
• số lượng đơn vị chức năng (ALU, FPU, đường ống, v.v.);
• dung lượng bộ nhớ đệm tích hợp;
• giao diện (logic và vật lý);
• tần số đồng hồ;
• Cung cấp hiệu điện thế;
• tản nhiệt tối đa và điển hình;
• Kỹ thuật sản xuất;
• vùng tinh thể.

Sửa đổi hạt nhân

Khi lõi bộ vi xử lý phát triển, những thay đổi sẽ được thực hiện đối với nó, thường là đáng kể. Ví dụ: có thể thêm một bộ hướng dẫn bổ sung, có thể giảm tiêu chuẩn thiết kế quy trình và có thể tăng tần số xung nhịp. Các lỗi được tìm thấy cũng thường được sửa chữa. Những thay đổi như vậy được gọi là sửa đổi kernel. Hạt nhân của các phiên bản khác nhau khác nhau về số phiên bản (ví dụ: Athlon XP Thoroughbred phiên bản A0 và B0), có thể được mã hóa theo dấu bộ vi xử lý hoặc được lập trình vào hạt nhân. Trong trường hợp sau, có thể tìm thấy mã số sửa đổi (bước) bằng cách sử dụng hướng dẫn

Liên kết

Quỹ Wikimedia. 2010.

Xem "lõi xử lý" là gì trong các từ điển khác:

Cốt lõi là thứ trung tâm và quan trọng nhất, thường có hình tròn. Từ này có nhiều nghĩa khác nhau Những khu vực khác nhau: Nội dung 1 Vật lý hạt nhân 2 Sinh học 3 Khoa học Trái đất 4 Thể thao ... Wikipedia

Nội dung 1 Vật lý hạt nhân 2 Sinh học 3 Khoa học Trái đất ... Wikipedia

Thuật ngữ này có ý nghĩa khác, xem Core. Phần trung tâm cốt lõi hệ điều hành(HĐH), cung cấp cho các ứng dụng quyền truy cập phối hợp vào tài nguyên máy tính, chẳng hạn như thời gian xử lý, bộ nhớ và phần cứng bên ngoài ... ... Wikipedia

Thuật ngữ “lõi vi xử lý” không có định nghĩa rõ ràng và tùy theo ngữ cảnh sử dụng, có thể có nghĩa là: một bộ phận của bộ vi xử lý chứa các khối chức năng chính. một tập hợp các tham số đặc trưng... ... Wikipedia

Bộ nhớ đệm của bộ vi xử lý (trên ĐẬP), được sử dụng bởi bộ vi xử lý của máy tính để giảm thời gian truy cập trung bình xuống bộ nhớ máy tính. Là một trong những cấp trên phân cấp bộ nhớ ... Wikipedia

Chúng tôi đề xuất đổi tên trang này thành Ổ cắm bộ xử lý. Giải thích lý do và thảo luận trên trang Wikipedia: Đổi tên / ngày 19 tháng 3 năm 2012. Có lẽ tên hiện tại của nó không tương ứng với các quy chuẩn của ngôn ngữ Nga hiện đại và/hoặc ... ... Wikipedia

Cache (bộ đệm trong tiếng Anh, phát âm là kæʃ cache) là bộ đệm trung gian có khả năng truy cập nhanh, chứa bản sao thông tin được lưu trong bộ nhớ với tốc độ truy cập chậm hơn nhưng rất có thể được yêu cầu từ đó. Truy cập dữ liệu trong... ... Wikipedia

Lõi bộ xử lý Cell là một kiến ​​trúc bộ vi xử lý do Sony, Toshiba và IBM cùng phát triển, những người đã thành lập một liên minh được gọi là "STI". Sự phát triển kiến ​​trúc và các nguyên mẫu đầu tiên được tạo ra tại Trung tâm Thiết kế STI dành cho... ... Wikipedia

Kiến trúc bộ xử lý 80486 DX2 x86 (eng. Intel 80x86) với một bộ cùng tên ... Wikipedia

- << Athlon >> CPU... Wikipedia

Sách

• ARM Cortex-M3 Core Hướng dẫn đầy đủ, Yu D. Cuốn sách này là hướng dẫn toàn diện trên bộ xử lý 32-bit mới của ARM - Cortex-M3. TRONG hướng dẫn này Kiến trúc của lõi bộ xử lý được mô tả chi tiết...

Giới thiệu.

Một bộ xử lý hiện đại rất phức tạp và có tính kỹ thuật cao thiết bị logic, bao gồm tất cả những tiến bộ mới nhất trong lĩnh vực này công nghệ máy tính và các lĩnh vực khoa học liên quan.

Hầu hết các bộ xử lý hiện đại bao gồm:

• một hoặc nhiều lõi thực thi tất cả các lệnh;
• một số cấp độ bộ nhớ đệm (thường là 2 hoặc ba cấp độ), tăng tốc độ tương tác của bộ xử lý với RAM;
• bộ điều khiển RAM;
• bộ điều khiển bus hệ thống (DMI, QPI, HT, v.v.);

Và được đặc trưng bởi các thông số sau:

• loại vi kiến ​​trúc;
• tần số đồng hồ;
• tập hợp các lệnh sẽ được thực thi;
• số lượng cấp độ bộ nhớ đệm và dung lượng của chúng;
• loại và tốc độ bus hệ thống;
• kích thước của từ được xử lý;
• sự hiện diện hay vắng mặt của bộ điều khiển bộ nhớ tích hợp;
• loại RAM được hỗ trợ;
• khối lượng bộ nhớ có thể định địa chỉ;
• sự hiện diện hay vắng mặt của tích hợp lõi đồ họa;
• tiêu thụ năng lượng.

Sơ đồ khối đơn giản hóa của bộ xử lý đa lõi hiện đại được trình bày trong Hình 1.

Hãy bắt đầu đánh giá thiết kế bộ xử lý với phần chính của nó - lõi.

Lõi bộ xử lý là phần chính của nó, chứa tất cả các khối chức năng và thực hiện tất cả các phép toán logic và số học.

Hình 1 cho thấy sơ đồ khối của lõi bộ xử lý. Như có thể thấy trong hình, mỗi lõi bộ xử lý bao gồm một số khối chức năng:

• khối tìm nạp lệnh;
• khối giải mã lệnh;
• khối lấy mẫu dữ liệu;
• Bộ điều khiển;
• khối thực hiện lệnh;
• khối để lưu kết quả;
• khối công việc bị gián đoạn;
• ROM chứa vi mã;
• bộ sổ đăng ký;
• bộ đếm chương trình.

Khối tìm nạp lệnhđọc hướng dẫn tại địa chỉ được chỉ định trong bộ đếm chương trình. Thông thường, nó đọc một số hướng dẫn trong mỗi chu kỳ đồng hồ. Số lượng lệnh đọc được xác định bởi số lượng khối giải mã, vì cần phải tải các khối giải mã càng nhiều càng tốt ở mỗi chu kỳ hoạt động. Để bộ tìm nạp lệnh hoạt động tối ưu, lõi bộ xử lý có bộ dự đoán nhánh.

Dự đoán chuyển tiếp cố gắng xác định chuỗi lệnh nào sẽ được thực thi sau khi quá trình chuyển đổi được thực hiện. Điều này là cần thiết để tải đường dẫn lõi bộ xử lý càng nhiều càng tốt sau bước nhảy có điều kiện.

Khối giải mã, như tên ngụ ý, là các khối xử lý các hướng dẫn giải mã, tức là. xác định xem bộ xử lý cần làm gì và cần thêm dữ liệu gì để thực hiện lệnh. Nhiệm vụ này rất khó khăn đối với hầu hết các bộ xử lý thương mại hiện đại được xây dựng trên khái niệm CISC. Thực tế là độ dài của lệnh và số lượng toán hạng không cố định, và điều này làm phức tạp đáng kể tuổi thọ của các nhà phát triển bộ xử lý và khiến quá trình giải mã trở nên khó khăn. nhiệm vụ không tầm thường.

Thông thường các lệnh phức tạp riêng lẻ phải được thay thế bằng vi mã - một chuỗi hướng dẫn đơn giản, thực hiện chung cùng một hành động như một lệnh phức tạp. Bộ vi mã được flash vào ROM tích hợp trong bộ xử lý. Ngoài ra, vi mã giúp đơn giản hóa việc phát triển bộ xử lý, vì không cần tạo các khối nhân phức tạp để thực thi các lệnh riêng lẻ và việc sửa vi mã dễ dàng hơn nhiều so với việc sửa lỗi trong hoạt động của khối.

Trong các bộ xử lý hiện đại, thường có 2-4 đơn vị giải mã lệnh, ví dụ như trong bộ xử lý Lõi Intel 2, mỗi lõi chứa hai khối như vậy.

Khối lấy mẫu dữ liệu lấy dữ liệu từ bộ nhớ đệm hoặc RAM cần thiết để thực thi hướng dẫn hiện tại. Thông thường, mỗi lõi bộ xử lý chứa một số khối lấy mẫu dữ liệu. Ví dụ, trong bộ xử lý Intel Core sử dụng hai khối lấy mẫu dữ liệu cho mỗi lõi.

Khối điều khiển Dựa trên các lệnh được giải mã, nó điều khiển hoạt động của các khối thực thi lệnh, phân phối tải giữa chúng và đảm bảo thực hiện các lệnh kịp thời và chính xác. Đây là một trong những khối quan trọng nhất của lõi bộ xử lý.

Khối thực hiện lệnh bao gồm một số loại khối khác nhau:

ALU - đơn vị logic số học;

FPU - thiết bị thực hiện các phép tính dấu phẩy động;

Các khối để xử lý mở rộng tập lệnh. Hướng dẫn bổ sungđược sử dụng để tăng tốc độ xử lý luồng dữ liệu, mã hóa và giải mã, mã hóa video, v.v. Để thực hiện điều này, các thanh ghi và bộ logic bổ sung được đưa vào lõi bộ xử lý. TRÊN khoảnh khắc này Các phần mở rộng phổ biến nhất cho tập lệnh là:

MMX (Phần mở rộng đa phương tiện) là một tập hợp các hướng dẫn được phát triển bởi của Intel, để tăng tốc độ mã hóa và giải mã dữ liệu âm thanh và video truyền trực tuyến;

SSE (Truyền tải phần mở rộng SIMD) là một bộ hướng dẫn được Intel phát triển để thực hiện cùng một chuỗi thao tác trên một tập hợp dữ liệu trong khi song song hóa quy trình tính toán. Các bộ lệnh không ngừng được cải tiến và hiện tại có các phiên bản: SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4;

ATA (Bộ tăng tốc nhắm mục tiêu ứng dụng) là một bộ hướng dẫn được Intel phát triển để tăng tốc công việc của các chuyên gia phần mềm và giảm tiêu thụ năng lượng khi làm việc với các chương trình như vậy. Những hướng dẫn này có thể được sử dụng, ví dụ, khi tính toán tổng kiểm tra hoặc truy xuất dữ liệu;

3DNow là tập lệnh được AMD phát triển để mở rộng khả năng của tập lệnh MMX;

AES (Nâng cao Tiêu chuẩn mã hóa) là bộ hướng dẫn được Intel phát triển để tăng tốc các ứng dụng sử dụng mã hóa dữ liệu bằng cùng một thuật toán.

Khối lưu kết quảđảm bảo rằng kết quả thực hiện lệnh được ghi vào RAM tại địa chỉ được chỉ định trong lệnh đang được xử lý.

Khối ngắt. Làm việc với các gián đoạn là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của bộ xử lý, cho phép nó phản hồi kịp thời các sự kiện, làm gián đoạn tiến trình của chương trình và thực hiện các hành động cần thiết của nó. Nhờ có các ngắt, bộ xử lý có khả năng hoạt động giả song song, tức là đến cái gọi là đa nhiệm.

Các ngắt được xử lý như sau. Bộ xử lý kiểm tra yêu cầu ngắt trước khi bắt đầu mỗi chu kỳ. Nếu có một ngắt để xử lý, bộ xử lý sẽ lưu vào ngăn xếp địa chỉ của lệnh mà nó phải thực hiện và dữ liệu nhận được sau khi thực hiện hướng dẫn cuối cùng và tiến hành thực hiện chức năng xử lý ngắt.

Sau khi chức năng xử lý ngắt kết thúc việc thực thi, dữ liệu được lưu trữ trên đó sẽ được đọc từ ngăn xếp và bộ xử lý tiếp tục thực hiện tác vụ được khôi phục.

Đăng ký– RAM cực nhanh (truy cập vào các thanh ghi nhanh hơn nhiều lần so với truy cập vào bộ nhớ đệm) có dung lượng nhỏ (vài trăm byte), được bao gồm trong bộ xử lý, để lưu trữ tạm thời kết quả trung gian Tuân theo chỉ dẫn. Các thanh ghi của bộ xử lý được chia thành hai loại: các thanh ghi mục đích chung và các sổ đăng ký đặc biệt.

Các thanh ghi có mục đích chung được sử dụng khi thực hiện các phép toán số học và logic hoặc các phép toán cụ thể của các tập lệnh bổ sung (MMX, SSE, v.v.).

Các thanh ghi có mục đích đặc biệt chứa dữ liệu hệ thống cần thiết để bộ xử lý hoạt động. Các thanh ghi như vậy bao gồm, ví dụ, thanh ghi điều khiển, thanh ghi địa chỉ hệ thống, thanh ghi gỡ lỗi, v.v. Việc truy cập vào các sổ đăng ký này được quy định chặt chẽ.

Bộ đếm chương trình– một thanh ghi chứa địa chỉ của lệnh mà bộ xử lý sẽ bắt đầu thực hiện ở chu kỳ xung nhịp tiếp theo.

Bộ xử lý là thiết bị máy tính chính thực hiện các phép toán logic và số học và điều khiển tất cả các thành phần của máy tính. Bộ xử lý là một tấm wafer silicon hình chữ nhật mỏng thu nhỏ, trên đó đặt một số lượng lớn bóng bán dẫn để thực hiện tất cả các chức năng do bộ xử lý thực hiện. Tấm wafer silicon rất dễ vỡ và vì bất kỳ hư hỏng nào đối với nó sẽ dẫn đến hỏng bộ xử lý nên nó được đặt trong một hộp nhựa hoặc gốm.

1. Giới thiệu 2. Lõi bộ xử lý 2.1. Cách thức hoạt động của lõi bộ xử lý 2.2. Các cách để cải thiện hiệu năng lõi của bộ xử lý 2.2.1. Đường ống 2.2.2. Siêu vô hướng 2.2.3. Xử lý dữ liệu song song 2.2.4. Công nghệ siêu phân luồng 2.2.5. Công nghệ TurboBoost. 2.2.6. Hiệu quả thực hiện lệnh 2.3 Các cách giảm tiêu thụ điện năng lõi bộ xử lý 3. Bộ nhớ đệm

1. Giới thiệu.

Bộ xử lý hiện đại là một thiết bị phức tạp và công nghệ cao bao gồm tất cả những thành tựu mới nhất trong lĩnh vực điện toán và các lĩnh vực khoa học liên quan.

Hầu hết các bộ xử lý hiện đại bao gồm:

một hoặc nhiều lõi thực thi tất cả các lệnh;

một số cấp độ bộ nhớ đệm (thường là 2 hoặc ba cấp độ), tăng tốc độ tương tác của bộ xử lý với RAM;

bộ điều khiển RAM;

bộ điều khiển bus hệ thống (DMI, QPI, HT, v.v.);

Và được đặc trưng bởi các thông số sau:

loại vi kiến ​​trúc;

tần số đồng hồ;

tập hợp các lệnh sẽ được thực thi;

số lượng cấp độ bộ nhớ đệm và dung lượng của chúng;

loại và tốc độ bus hệ thống;

kích thước của từ được xử lý;

sự hiện diện hay vắng mặt của bộ điều khiển bộ nhớ tích hợp;

loại RAM được hỗ trợ;

dung lượng bộ nhớ có thể định địa chỉ;

sự hiện diện hay vắng mặt của lõi đồ họa tích hợp;

tiêu thụ năng lượng.

Sơ đồ khối đơn giản hóa của bộ xử lý đa lõi hiện đại được trình bày trong Hình 1.

Hãy bắt đầu đánh giá thiết kế bộ xử lý với phần chính của nó - lõi.

2. Lõi bộ xử lý.

Lõi bộ xử lý là phần chính của nó, chứa tất cả các khối chức năng và thực hiện tất cả các phép toán logic và số học.

Hình 1 cho thấy sơ đồ khối của lõi bộ xử lý. Như có thể thấy trong hình, mỗi lõi bộ xử lý bao gồm một số khối chức năng:

khối tìm nạp lệnh;

khối giải mã lệnh;

khối lấy mẫu dữ liệu;

Bộ điều khiển;

khối thực hiện lệnh;

khối để lưu kết quả;

khối công việc bị gián đoạn;

bộ sổ đăng ký;

bộ đếm chương trình.

Khối tìm nạp lệnhđọc hướng dẫn tại địa chỉ được chỉ định trong bộ đếm chương trình. Thông thường, nó đọc một số hướng dẫn trong mỗi chu kỳ đồng hồ. Số lượng lệnh đọc được xác định bởi số lượng khối giải mã, vì cần phải tải các khối giải mã càng nhiều càng tốt ở mỗi chu kỳ hoạt động. Để bộ tìm nạp lệnh hoạt động tối ưu, lõi bộ xử lý có bộ dự đoán nhánh.

Dự đoán chuyển tiếp cố gắng xác định chuỗi lệnh nào sẽ được thực thi sau khi quá trình chuyển đổi được thực hiện. Điều này là cần thiết để tải đường dẫn lõi bộ xử lý càng nhiều càng tốt sau bước nhảy có điều kiện.

Khối giải mã, như tên ngụ ý, là các khối xử lý các hướng dẫn giải mã, tức là. xác định xem bộ xử lý cần làm gì và cần thêm dữ liệu gì để thực hiện lệnh. Nhiệm vụ này rất khó khăn đối với hầu hết các bộ xử lý thương mại hiện đại được xây dựng trên khái niệm CISC. Thực tế là độ dài của lệnh và số lượng toán hạng không cố định, và điều này làm phức tạp đáng kể tuổi thọ của các nhà phát triển bộ xử lý và khiến quá trình giải mã trở thành một nhiệm vụ không hề nhỏ.

Thông thường, các lệnh phức tạp riêng lẻ phải được thay thế bằng microcode - một chuỗi các lệnh đơn giản thực hiện chung một hành động giống như một lệnh phức tạp. Bộ vi mã được flash vào ROM tích hợp trong bộ xử lý. Ngoài ra, vi mã giúp đơn giản hóa việc phát triển bộ xử lý, vì không cần tạo các khối nhân phức tạp để thực thi các lệnh riêng lẻ và việc sửa vi mã dễ dàng hơn nhiều so với việc sửa lỗi trong hoạt động của khối.

Các bộ xử lý hiện đại thường có 2-4 khối giải mã lệnh; ví dụ, trong bộ xử lý Intel Core 2, mỗi lõi chứa hai khối như vậy.

Khối lấy mẫu dữ liệu lấy dữ liệu từ bộ nhớ đệm hoặc RAM cần thiết để thực hiện các lệnh hiện tại. Thông thường, mỗi lõi bộ xử lý chứa một số khối lấy mẫu dữ liệu. Ví dụ: bộ xử lý Intel Core sử dụng hai mẫu dữ liệu cho mỗi lõi.

Khối điều khiển Dựa trên các lệnh được giải mã, nó điều khiển hoạt động của các khối thực thi lệnh, phân phối tải giữa chúng và đảm bảo thực hiện các lệnh kịp thời và chính xác. Đây là một trong những khối quan trọng nhất của lõi bộ xử lý.

Khối thực hiện lệnh bao gồm một số loại khối khác nhau:

ALU - đơn vị logic số học;

FPU - thiết bị thực hiện các phép tính dấu phẩy động;

Các khối để xử lý mở rộng tập lệnh. Các hướng dẫn bổ sung được sử dụng để tăng tốc độ xử lý luồng dữ liệu, mã hóa và giải mã, mã hóa video, v.v. Để thực hiện điều này, các thanh ghi và bộ logic bổ sung được đưa vào lõi bộ xử lý. Hiện tại, các phần mở rộng phổ biến nhất cho tập lệnh là:

MMX (Tiện ích mở rộng đa phương tiện) là một bộ hướng dẫn được Intel phát triển để tăng tốc độ mã hóa và giải mã dữ liệu âm thanh và video truyền trực tuyến;

SSE (Truyền tải phần mở rộng SIMD) là một bộ hướng dẫn được Intel phát triển để thực hiện cùng một chuỗi thao tác trên một tập hợp dữ liệu trong khi song song hóa quy trình tính toán. Bộ lệnh không ngừng được cải tiến, hiện tại có các phiên bản: SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4;

ATA (Bộ tăng tốc nhắm mục tiêu ứng dụng) là bộ hướng dẫn được Intel phát triển nhằm tăng tốc hoạt động của phần mềm chuyên dụng và giảm mức tiêu thụ điện năng khi làm việc với các chương trình như vậy. Những hướng dẫn này có thể được sử dụng, chẳng hạn như khi tính tổng kiểm tra hoặc tìm kiếm dữ liệu;

3DNow là tập lệnh được AMD phát triển để mở rộng khả năng của tập lệnh MMX;

AES (Tiêu chuẩn mã hóa nâng cao) là bộ hướng dẫn được Intel phát triển nhằm tăng tốc độ hoạt động của các ứng dụng sử dụng mã hóa dữ liệu bằng cùng một thuật toán.

Khối lưu kết quảđảm bảo rằng kết quả thực hiện lệnh được ghi vào RAM tại địa chỉ được chỉ định trong lệnh đang được xử lý.

Khối ngắt. Làm việc với các gián đoạn là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của bộ xử lý, cho phép nó phản hồi kịp thời các sự kiện, làm gián đoạn tiến trình của chương trình và thực hiện các hành động cần thiết của nó. Nhờ có các ngắt, bộ xử lý có khả năng hoạt động giả song song, tức là đến cái gọi là đa nhiệm.

Các ngắt được xử lý như sau. Bộ xử lý kiểm tra yêu cầu ngắt trước khi bắt đầu mỗi chu kỳ. Nếu có một ngắt cần xử lý, bộ xử lý sẽ lưu vào ngăn xếp địa chỉ của lệnh mà nó phải thực thi và dữ liệu nhận được kể từ lệnh cuối cùng được thực thi và tiến hành thực thi chức năng dịch vụ ngắt.

Sau khi chức năng xử lý ngắt kết thúc việc thực thi, dữ liệu được lưu trữ trên đó sẽ được đọc từ ngăn xếp và bộ xử lý tiếp tục thực hiện tác vụ được khôi phục.

Đăng ký– RAM cực nhanh (truy cập vào các thanh ghi nhanh hơn nhiều lần so với truy cập vào bộ nhớ đệm) có dung lượng nhỏ (vài trăm byte), được bao gồm trong bộ xử lý, để lưu trữ tạm thời các kết quả trung gian của việc thực hiện lệnh. Các thanh ghi bộ xử lý được chia thành hai loại: thanh ghi mục đích chung và thanh ghi đặc biệt.

Các thanh ghi có mục đích chung được sử dụng khi thực hiện các phép toán số học và logic hoặc các phép toán cụ thể của các tập lệnh bổ sung (MMX, SSE, v.v.).

Các thanh ghi có mục đích đặc biệt chứa dữ liệu hệ thống cần thiết để bộ xử lý hoạt động. Các thanh ghi như vậy bao gồm, ví dụ, thanh ghi điều khiển, thanh ghi địa chỉ hệ thống, thanh ghi gỡ lỗi, v.v. Việc truy cập vào các sổ đăng ký này được quy định chặt chẽ.

Bộ đếm chương trình– một thanh ghi chứa địa chỉ của lệnh mà bộ xử lý sẽ bắt đầu thực hiện ở chu kỳ xung nhịp tiếp theo.