Cilat janë bërthamat e CPU?

Një bërthamë CPU është një pjesë thelbësore e çdo kompjuteri. Bërthamat e CPU-së janë pjesë e çdo procesori CPU. CPU-të moderne të desktopit zakonisht kanë nga dy deri në 16 bërthama, secila prej të cilave mund të kujdeset për një detyrë specifike në të njëjtën kohë. Numri i bërthamave të disponueshme është një nga treguesit kritikë se sa i fuqishëm dhe i shpejtë është një PC në performancën maksimale.

Vlen të përmendet se bërthamat nuk janë plotësisht të pavarura nga njëra-tjetra. Në varësi të dizajnit të veçantë të CPU-së, bërthamat mund të jenë pak a shumë të lidhura ngushtë. Ata mund të ndajnë cache, të përdorin njëri-tjetrin për të përcjellë mesazhe, apo edhe të ndajnë lloje të tjera të proceseve të komunikimit. Më shpesh sesa jo, bërthamat do të lidhen përmes autobusëve. Ekziston gjithashtu një dallim midis CPU-ve që kanë vetëm bërthama identike dhe atyre që kombinojnë të ndryshme.

Dizajni i CPU-së

Dizajni historik i CPU-së me shumë bërthama ka përdorur përgjithësisht një topologji homogjene të CPU-së. Kjo do të thotë, të gjitha bërthamat janë identike. Kjo ka avantazhin se kërkon vetëm përpjekjen e zhvillimit të një arkitekture thelbësore që mund të kopjohet dhe ngjitet aq shpesh sa të jetë e nevojshme. Gjithashtu e bën më të lehtë planifikimin e detyrave pasi të gjitha bërthamat mund të kryejnë të gjitha detyrat me të njëjtën shpejtësi dhe efikasitet.

Një qasje më e nuancuar ndaj dizajnit të bërthamës së CPU-së mund të gjendet me topologjinë heterogjene të CPU-së. Në këtë rast, një model i CPU-së ka shumë lloje bërthamash, të optimizuara zakonisht për performancën ose efikasitetin e energjisë, dhe nganjëherë një terren të mesëm. Ky konfigurim është veçanërisht i dobishëm në pajisjet celulare, ku bërthama të shumta efikase ofrojnë performancë të mirë me shkarkim minimal të baterisë. Performanca maksimale mund të sigurohet gjithashtu kur nevojitet nga bërthama më të fuqishme të optimizuara me performancë, por me koston e rritjes së tërheqjes së energjisë dhe prodhimit të nxehtësisë.

Historikisht, CPU-të filluan me vetëm një bërthamë dhe mund të trajtonin vetëm një detyrë në të njëjtën kohë. Me kalimin e kohës, ndërsa kërkesa për pajisje u rrit, kjo nuk mjaftonte më. CPU më të reja, më moderne u zhvilluan dhe u hoqën nga përdorimi se sa ato me më pak bërthama. Përjashtim ishin laptopët - për shkak të kufizimeve të hapësirës dhe ftohjes, CPU-të e laptopëve historikisht kanë mbetur prapa kompjuterëve desktop në numërimin e bërthamës së CPU-së. Laptopët modernë mund të përputhen me numrin e bërthamës me kompjuterët desktop, por CPU-të shpesh funksionojnë me nivele më të ulëta të fuqisë dhe shpejtësi të orës për të menaxhuar temperaturat.

Këshillë: Nëse po përpiqeni të ndërtoni një kompjuter dhe zgjidhni CPU-në tuaj, minimumi absolut i bërthamave që duhet të synoni është katër.

Multithreading

Shumica e procesorëve modern përdorin multi- ose hiper-threading për të rritur numrin e bërthamave të disponueshme. Ky proces ndan një bërthamë në disa bërthama virtuale. Në mënyrë të veçantë, çdo bërthamë fizike funksionon si dy fije. Prandaj, CPU-të me katër bërthama mund të punojnë me tetë fije, që do të thotë se ato funksionojnë si një CPU me tetë bërthama.

Shënim: Disa CPU të specializuara mund të ofrojnë më shumë se dy thread për çdo bërthamë CPU. Megjithatë, të gjitha këto produkte janë ekskluzive për tregjet HPC ( High-Performance Computing ) dhe superkompjutera. Bërthamat e CPU-së në desktop mund të ekzekutojnë një ose dy thread.

Megjithatë, multithreading nuk është një dublikim absolut i fuqisë së CPU-së. Hyperthreading nuk dyfishon performancën e bërthamës së CPU. Hulumtimi i Intel sugjeron se ofron një rritje të performancës prej rreth 30%, megjithëse kjo mund të ndryshojë shumë dhe, në raste të rralla, edhe të ulë pak performancën. Disa aplikacione dhe programe punojnë me të më mirë se të tjerët. Video lojërat, për shembull, jo gjithmonë përfitojnë nga më shumë bërthama, shpesh duke qenë më të ndjeshme ndaj shpejtësisë së orës. Softuer të tjerë, veçanërisht redaktimi i videos dhe animacioni, shkon më larg me bërthama dhe fije shtesë.

Sigurisht, është e pamundur të shpikesh bërthama shtesë – kështu që thread-et e simuluara duhet të ndajnë burimet fizike të disponueshme të bërthamës së tyre themelore. Kjo mund të nënkuptojë se thread-et kanë një performancë më të ulët individualisht, por mund të nënkuptojë gjithashtu se burimet shpërndahen në mënyrë më efektive. Ato mund të përdoren nga cilido fije që ka më shumë nevojë për to.

E ardhmja e Hardware

Tendenca në zhvillimin e bërthamës së CPU-së definitivisht shkon drejt zbatimit të gjithnjë e më shumë bërthamave në CPU. Teorikisht, do të ishte e mundur të ndërtoheshin CPU me qindra apo edhe mijëra bërthama. Ky nuk është ende një realitet komercial, me procesorët AMD Threadripper dhe EPYC që kanë deri në 64 bërthama. Për momentin, megjithatë, një fokus më realist është optimizimi i performancës për vat. Me fjalë të tjera - për të ulur tërheqjen e energjisë së CPU-ve. Kjo kryesisht përfiton laptopët dhe pajisjet e tjera me bateri.

Menaxhimi i konsumit të energjisë është kritik për rritje të mëtejshme të konsiderueshme të performancës. Ligji i Moore në përgjithësi ka dyfishuar performancën e CPU-së afërsisht çdo dy vjet për dekada. Kjo, megjithatë, bazohej kryesisht në tkurrjen e nyjës, dmth, sa të vegjël mund të ishin elementët më të vegjël në CPU.

Nyjet moderne të CPU janë aq të vogla sa janë shumë afër kufijve fizikë për zvogëlimin e madhësisë. Prandaj, rritja e performancës ka nënkuptuar tërheqje më të lartë të energjisë dhe prodhim më të lartë të nxehtësisë. Në të ardhmen e afërt, CPU-të e superkompjuterëve mund të prodhojnë aq shumë nxehtësi në një hapësirë ​​kaq të vogël, saqë është e pamundur të ftohen me ajër, duke kërkuar ftohje të lëngshme.

Natyrisht, ka gjithashtu gjithmonë lloje të reja të CPU-ve në zhvillim. Dy markat më të mëdha këtu, Intel dhe AMD, secila mburret me lloje të ndryshme të modeleve të CPU-ve. Kjo shkon aq larg sa CPU-të e tyre përkatëse janë më të përshtatshme për disa përdorime sesa të tjerat. Natyrisht, CPU-të e reja të dizajnuara ofrojnë raste të reja përdorimi dhe specialitete në krye të atyre ekzistuese.

Arkitektura e CPU-së është një temë komplekse. Ndërsa teknologjitë e disponueshme dhe kërkesa për performancë më të lartë rriten, rritet edhe fuqia që ofrojnë CPU-të dhe shumëllojshmëria e konfigurimeve të disponueshme. Ashtu si tregu i GPU-ve, tregu i CPU-së tregon shenja të zhvendosjes drejt përshpejtuesve specifikë të harduerit. Kjo mund të lejojë më shumë performancë dhe efikasitet më të madh në detyra të veçanta, por rrit kompleksitetin.

konkluzioni

Një bërthamë e CPU-së është një ose më shumë pjesë specifike të një karte CPU që kryejnë përpunimin aktual. Këto zakonisht do të shërbehen dhe do të rrethohen nga regjistra dhe memorie. Shumica dërrmuese e CPU-ve moderne ofrojnë bërthama të shumëfishta në një kartë CPU. Bërthamat e CPU-së mund të jenë identike ose të optimizuara për faza të ndryshme në kurbën e performancës/efikasitetit.

Bërthamat e CPU-së janë zakonisht për qëllime të përgjithshme, të afta për të kryer çdo përpunim që mund t'i nevojitet CPU-së. Një njësi përpunimi me qëllime jo të përgjithshme në një model CPU mund të quhet një përshpejtues ose një bërthamë përpunimi X. X është zëvendësuar me një qëllim specifik, të tilla si bërthamat e përpunimit nervor dhe përshpejtuesit nervorë për përpunimin e AI.