تم توفير معالجات متعددة النواة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية منذ أواخر التسعينيات. تناولت التصاميم متعددة النواحي المشكلة التي تواجهها المعالجات في سقف حدودها المادية من حيث سرعاتها على مدار الساعة ومدى فعالية تبريدها والحفاظ على دقتها. من خلال الانتقال إلى نوى إضافية على شريحة المعالج الواحد ، تجنب المصنعون مشاكل في سرعات الساعة من خلال مضاعفة كمية البيانات التي يمكن معالجتها بواسطة وحدة المعالجة المركزية.
عندما تم إصدارها في الأصل ، كانت مجرد نواة في وحدة معالجة مركزية واحدة ولكن الآن هناك خيارات لأربعة وستة وعشرة أو أكثر. بالإضافة إلى هذه النوى المضافة ، فإن تقنية Hyper-Threading من Intel تكاد تضاعف النوى التي يراها نظام التشغيل.
إن وجود نواتين في معالج واحد كان له دائمًا فوائد ملموسة بفضل الطبيعة المتعددة المهام لأنظمة التشغيل الحديثة. بعد كل شيء ، يمكنك تصفح الويب أو كتابة تقرير أثناء تشغيل برنامج مكافحة الفيروسات في الخلفية. قد يكون السؤال الحقيقي لكثير من الناس إذا كان وجود أكثر من أثنين هو مفيد حقا ، وإذا كان الأمر كذلك ، فكم عدد؟
خيوط
ا خيط هو ببساطة دفق واحد من البيانات من برنامج يمر عبر المعالج على الكمبيوتر. يقوم كل تطبيق بإنشاء سلسلة واحدة أو العديد من سلاسل العمليات الخاصة به بناءً على كيفية تشغيله. مع تعدد المهام ، يمكن للمعالج أحادي النواة التعامل مع خيط واحد فقط في كل مرة ، بحيث يقوم النظام بالتبديل بسرعة بين خيوط المعالجة لمعالجة البيانات بطريقة تبدو متزامنة.
الفائدة من وجود عدة مراكز أساسية هي أن النظام يمكنه التعامل مع أكثر من سلسلة واحدة. يمكن لكل نواة التعامل مع تدفق منفصل للبيانات. هذه البنية تزيد بشكل كبير من أداء نظام يقوم بتشغيل التطبيقات المتزامنة. نظرًا لأن الخوادم تميل إلى تشغيل العديد من التطبيقات المتزامنة في وقت معين ، فقد تم تطوير هذه التقنية في الأصل من أجل عملاء المؤسسات - ولكن مع ازدياد تعقيد أجهزة الكمبيوتر الشخصية وزيادة المهام المتعددة ، فقد استفادوا أيضًا من وجود نوى إضافية.
التبعية البرمجيات
في حين يبدو مفهوم المعالجات متعددة النواة جذابًا ، فهناك تحذير كبير لهذه التقنية. لكي تتم مشاهدة الفوائد الحقيقية لمعالجات متعددة ، يجب كتابة البرنامج الذي يتم تشغيله على الكمبيوتر لدعم multithreading. بدون البرامج التي تدعم مثل هذه الميزة ، سيتم تشغيل الخيوط بشكل أساسي من خلال نواة واحدة وبالتالي تقليل الكفاءة. بعد كل شيء ، إذا كان يمكن تشغيله فقط على قلب واحد في معالج رباعي النواة ، فقد يكون أسرع في تشغيله على معالج ثنائي النواة بسرعات أعلى على مدار الساعة الأساسية.
تدعم كافة أنظمة التشغيل الحالية الرئيسية القدرة على تعدد مؤشرات الترابط. ولكن يجب أيضًا كتابة تعدد المؤشرات في برنامج التطبيق. لقد تحسن الدعم لتعدد الوسائط في برامج المستهلك على مر السنين ولكن بالنسبة للعديد من البرامج البسيطة ، لا يزال دعم تعدد المؤشرات غير مطبق بسبب تعقيد بناء البرنامج. على سبيل المثال ، من غير المحتمل أن يشاهد برنامج البريد أو متصفح الويب فوائد كبيرة في تعدد العمليات ، مثلما يمكن لرسومات أو برامج تحرير الفيديو ، حيث يقوم الكمبيوتر بمعالجة العمليات الحسابية المعقدة.
مثال جيد لشرح هذا الاتجاه هو النظر إلى لعبة كمبيوتر نموذجية. تتطلب معظم الألعاب نوعًا من أنواع محرك العرض لعرض ما يحدث في اللعبة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك نوع من الذكاء الاصطناعي يتحكم في الأحداث والشخصيات في اللعبة. بنواة واحدة ، يجب أن يعمل كلاهما عن طريق التبديل بين الاثنين. هذا النهج غير فعال. إذا كان النظام يحتوي على معالجات متعددة ، فيمكن تشغيل كل من التقديم و AI على أساس منفصل - وهو الوضع المثالي للمعالج متعدد النواة.
هو 4> 2؟
ويطرح تجاوز نواة اثنين من بعض التحديات المفاهيمية ، بالنظر إلى أن الإجابة لأي مشتر كمبيوتر معين تعتمد على البرنامج الذي يستخدمه عادة. على سبيل المثال ، لا تزال العديد من الألعاب تقدم فرقًا بسيطًا في الأداء بين مركزين وأربعة مراكز. لا توجد ألعاب في الأساس تحقق فوائد ملموسة من وراء أربعة نوى للمعالج.
من ناحية أخرى ، من المرجح أن يشهد برنامج ترميز الفيديو الذي يحوّل ترميزات الفيديو فوائد هائلة ، حيث يمكن تمرير عرض الإطار الفردي إلى نوى مختلفة ثم تجميعه في دفق واحد بواسطة البرنامج. وبالتالي سيكون وجود ثمانية نوى أكثر فائدة من وجود أربعة.
سرعات على مدار الساعة
كلما زادت سرعة الساعة ، زادت سرعة المعالج. تصبح سرعات الساعة أكثر غموضاً عندما تفكر في السرعة بالنسبة إلى النوى المتعددة لأن المعالجات تطرح سلاسل بيانات متعددة بفضل النوى الإضافية ولكن كل من هذه النوى سوف يعمل بسرعات أقل بسبب القيود الحرارية.
على سبيل المثال ، قد يدعم المعالج ثنائي النواة سرعات ساعة الأساس التي تبلغ 3.5 غيغاهرتز لكل معالج في حين أن المعالج رباعي النواة قد يعمل فقط عند 3.0 غيغاهرتز. بمجرد النظر إلى نواة واحدة في كل واحدة منها ، سيكون المعالج ثنائي النواة أسرع بحوالي 14٪ من النواة الرباعية. وبالتالي ، إذا كان لديك برنامج واحد فقط ، فإن المعالج ثنائي النواة هو في الواقع أكثر فعالية. ثم مرة أخرى ، إذا كان بإمكان برنامجك استخدام جميع المعالجات الأربعة ، فسيكون المعالج رباعي النواة أسرع بحوالي 70 بالمائة من المعالج ثنائي النواة.
الاستنتاجات
بالنسبة للجزء الأكبر ، يكون معالج العد الأساسي العالي أفضل عمومًا إذا كانت البرامج وحالات الاستخدام المعتادة تدعمه. بالنسبة للجزء الأكبر ، سيكون المعالج ثنائي النواة أو رباعي النواة أكثر من طاقة كافية لمستخدم الكمبيوتر الأساسي.لن يرى غالبية المستهلكين أي فوائد ملموسة من تجاوز أربعة نوى للمعالج حيث أن هناك القليل من البرامج غير المتخصصة التي يمكنها الاستفادة منها. الأشخاص الوحيدون الذين يجب أن يفكروا في مثل هذه المعالجات عالية النواة هم أولئك الذين يؤدون المهام المعقدة مثل تحرير الفيديو المكتبي أو البرامج العلمية والرياضيات المعقدة.
تحقق من مدى سرعة جهاز الكمبيوتر الذي أحتاج إليه؟ للحصول على فكرة أفضل عن نوع المعالج الذي يتناسب بشكل أفضل مع احتياجات الحوسبة لديك.
