في المعالجات الحديثة متعددة النواة ، يوجد اثنان أو أكثر من مراكز الحوسبة على بلورة سيليكون واحدة. علاوة على ذلك ، كل نواة قادرة على دعم حساب خيطين أو أكثر. يمكن أن يؤدي استخدام المعالجات متعددة النواة إلى تسريع تشغيل أنظمة التشغيل والتطبيقات التي تدعم تعدد مؤشرات الترابط.
المعالجات متعددة النواة هي وحدات معالجة مركزية تحتوي على أكثر من مركزين للمعالجة. يمكن وضع هذه النوى في حزمة واحدة وفي قالب معالج واحد.
ما هو المعالج متعدد النواة؟
في أغلب الأحيان ، تُفهم المعالجات متعددة النواة على أنها معالجات مركزية يتم فيها دمج العديد من نوى الحوسبة في دائرة دقيقة واحدة (أي أنها تقع على بلورة سيليكون واحدة).
عادة ، يتم التقليل من سرعة الساعة في المعالجات متعددة النواة عن عمد. يتم ذلك من أجل تقليل استهلاك الطاقة مع الحفاظ على أداء المعالج المطلوب. في الوقت نفسه ، كل نواة عبارة عن معالج دقيق كامل ، وهو سمة مميزة لجميع المعالجات الحديثة - يستخدم ذاكرة تخزين مؤقت متعددة المستويات ، ويدعم تنفيذ التعليمات البرمجية خارج الطلب وإرشادات المتجهات.
خيوط المعالجة المفرطة
يمكن أن تدعم النوى في المعالجات متعددة النواة SMT ، مما يسمح بتنفيذ خيوط متعددة من العمليات الحسابية ومعالجات منطقية متعددة تعتمد على كل نواة. في المعالجات المصنعة من قبل Intel ، تسمى هذه التقنية "Hyper-threading". يسمح لك بمضاعفة عدد المعالجات المنطقية مقارنة بعدد الرقائق المادية. في المعالجات الدقيقة التي تدعم هذه التقنية ، يكون كل معالج مادي قادرًا على الحفاظ على حالة خيطين في وقت واحد. بالنسبة لنظام التشغيل ، سيبدو أن هناك معالجان منطقيان. إذا كان هناك توقف مؤقت في عمل أحدهم (على سبيل المثال ، في انتظار استلام البيانات من الذاكرة) ، يبدأ المعالج المنطقي الآخر في تنفيذ مؤشر الترابط الخاص به.
أنواع المعالجات متعددة النواة
يتم تصنيف المعالجات متعددة النواة إلى عدة أنواع. قد يدعمون أو لا يدعمون استخدام ذاكرة التخزين المؤقت المشتركة. يتم تنفيذ الاتصال بين النوى باستخدام ناقل مشترك أو شبكة من نقطة إلى نقطة أو شبكة بها محول أو ذاكرة تخزين مؤقت مشتركة.
مبدأ التشغيل
تعمل معظم المعالجات متعددة النواة الحديثة وفقًا للمخطط التالي. إذا كان التطبيق قيد التشغيل يدعم تعدد مؤشرات الترابط ، فيمكنه إجبار المعالج على تنفيذ مهام متعددة في نفس الوقت. على سبيل المثال ، إذا كان الكمبيوتر يستخدم معالجًا رباعي النواة بسرعة ساعة 1.8 جيجاهرتز ، فيمكن للبرنامج "تحميل" جميع النوى الأربعة بالعمل مرة واحدة ، بينما سيكون التردد الإجمالي للمعالج 7.2 جيجاهرتز. في حالة تشغيل عدة برامج في وقت واحد ، يمكن لكل منها استخدام جزء من نوى المعالج ، مما يؤدي أيضًا إلى زيادة أداء الكمبيوتر.
تدعم العديد من أنظمة التشغيل تعدد مؤشرات الترابط ، وبالتالي فإن استخدام المعالجات متعددة النواة يمكن أن يؤدي إلى تسريع الكمبيوتر حتى في حالة التطبيقات التي لا تدعم تعدد مؤشرات الترابط. إذا أخذنا في الاعتبار تشغيل تطبيق واحد فقط ، فسيتم تبرير استخدام المعالجات متعددة النواة فقط إذا تم تحسين هذا التطبيق لتعدد مؤشرات الترابط. خلاف ذلك ، لن تختلف سرعة المعالج متعدد النواة عن سرعة المعالج التقليدي ، وفي بعض الأحيان يعمل بشكل أبطأ.
