TAHA
04-16-2010, 01:01 PM
اينتل براي اولين بار در اوايل سال 2005، اولين پردازشگر 2 هسته‌اي را عرضه كرد. اين پردازشگر در نسخه‌هاي the Pentium D وPentium Extreme Edition عرضه شد. پس از آن شركت AMD بود كه مدت كوتاهي پس از اينتل اقدام به عرضه پردازشگرهاي Opteron and Athlon 46 X2 خود نمود. اگرچه هر دو اين شركت‌ها محصولي دو هسته‌اي را به بازار عرضه كردند اما طراحي اين دو محصول در برخي موارد و بر اساس كاربرد آنها در سيستمي كه در آن تعبيه شده‌اند، به‌طور كلي متفاوت بود.
پيش از آنكه به شرح و معرفي برخي از پردازشگرهاي دو هسته‌اي بپردازيم، لازم است به اين نكته اشاره داشته باشيم كه اصلا و اساسا چرا شما به چنين محصولي نياز داريد؟
كاربردهاي پردازشگرهاي دو هسته اي
اصولا پردازشگرهاي دو هسته‌اي، از دو هسته پردازش كننده در يك پكيج واحد تشكيل مي‌شدند كه در واقع قابليت‌هاي يك كامپيوتر مجهز به چند پردازشگر را با هزينه كمتر فراهم مي‌سازد. از طرفي امكان انجام چندين فعاليت همزمان به كمك پردازشگرهاي دو يا چند هسته اي ميسر مي‌شود. بنابراين پردازشگرهاي دو يا چند هسته اي به درد كساني مي‌خورد كه مايلند چندين برنامه يا ابزار متفاوت را به طور همزمان مورد استفاده و بهره‌برداري قرار دهند.
البته اين به‌اين معنا نيست كه پردازشگرهاي دو هسته‌اي قدرت اجرايي برنامه‌هاي واحد را افزايش مي‌دهند. اجازه دهيد با مثالي اين مطلب را روشن كنيم. اگر اهل Gameهاي كامپيوتري هستيد بايد يك پردازشگر با قابليت اجرايي بالا تهيه كنيد، زيرا پردازشگرهاي دو هسته اي تنها به اجراي چندين برنامه يا كاربرد چندين ابزار در زماني واحد كمك مي‌كنند و اجراي برنامه‌هاي سنگين مانند برخي از بازي‌ها به پردازشگرهايي كه قدرت اجرايي بالايي دارند نيازمند است.
اگر بخواهيد همراه با بازي، براي مثال موسيقي هم گوش كنيد، بحث ديگري است كه به طور قطع يك پردازشگر دو هسته اي راهگشا خواهد بود.
اينتل؛ پيش گام
همانطور كه گفته شد، اينتل در زمينه پردازشگرهاي دو هسته اي اولين گام را برداشت. پردازشگرهايي كه اينتل عرضه كرد، مبتني بر هستهPentium 4 Prescott بودند. در واقع براي اينكه اينتل سرعت عرضه اين محصول در بازار را به حداكثر برساند، دو هسته Prescott را در پردازشگرهاي Pentium D و Pentium Extreme قرار داد كه اين دو پردازشگر از طريق تراشه MCH موجود در مادربورد با يكديگر ارتباط داشتند AMD . اما دومين شركتي بود كه به عرضه پردازشگر دو هسته‌اي پرداخت. اولين پردازشگرOpteron دوهسته اي اين شركت بلافاصله پس از اولين محصول دو هسته اي اينتل در ماه آوريل به بازار عرضه شد. محصول دو هسته اي بعدي شركت 2 Athlon 46 X و ويژه كامپوترهاي روميزي بود كه در ماه مه 2005 در دو نسخه متفاوت معرفي شد. اگرچه AMD اولين شركتي نبود كه محصول دو هسته اي به بازار عرضه كرد اما محصولات اين شركت در برخي زمينه‌ها به ويژه در نحوه برقراري ارتباط ميان دو هسته پردازنده، داراي مزاياي قابل توجهي نسبت به محصولات اينتل است.
در راستاي همين اقدامات، در چندين ماه گذشته پيشرفت‌هاي جديدي در طراحي پردازشگرها، به ويژه از سويAMD حاصل شده است. اين شركت علاوه بر طراحي يك4 CPU 6بيتي كه باعث برتري يافتن اين شركت در بازار كامپيوترهاي روميزي پيشرفته شد، در حذف كنترل كننده‌هاي حافظه(MCH) نيز گام ديگري برداشت كه در عملكرد 64 Athlon و تراشه‌هايOpteron يك پيشرفت قابل ملاحظه نسبت به پردازشگرهاي intel به حساب مي‌آيد. از طرف ديگر اينتل نيز پردازشگرسازگار64 بيتي را عرضه كرد. به تازگي نيزهردو شركت پردازشگرهاي دوهسته‌اي جديدي را عرضه كرده اند.
اين پردازشگرها بهتر از آن چيزي كه شما انتظار داريد كار مي‌كنند. محصول هر دو شركت داراي دو هسته پردازش كننده فعال در يك قالب هستند؛ هر يك از هسته‌ها به صورت مستقل توابع و پردازش‌هاي داده را انجام مي‌دهد (كه البته در مورد اينتل اين ويژگي كامل تر است) و هر دو اين هسته‌ها توسط نرم‌افزار سيستم عامل هماهنگ مي‌شوند.
در حال حاضرAMD فقط پردازشگرهاي كلاس سرور Opteron با دو هسته را به طور كامل به بازار عرضه كرده و به زودي 2Athlon46X براي كامپيوترهاي روميزي را نيز به بازار عرضه مي‌كند. اينتل نيز در حال حاضرمحصول پنتيوم 840Extreme Edition روميزي با دو هسته را به بازار عرضه كرده در حالي كه خط توليد
Pentium D و Dual Xeons هنوز متوقف نشده است.
پردازشگرها چگونه كار مي‌كنند؟
پردازشگرهاي چند هسته اي در واقع تركيبي از چند هسته در يك قالب واحد هستند، بنابراين در نحوه طراحي آنها مي‌توان روش‌هاي متفاوتي را به كاربست.
براي نمونه، چند پردازشگرهاي متقارنSMP (symmetric Multi processing) SMP روش مشتركي است كه براي فعاليت چندين پردازشگر به طور جداگانه با يكديگر در يك مادربورد مورد استفاده قرار مي‌گيرد. سيستم عامل با هر دو CPU تقريبا به طور يكسان كار مي‌كند و كارهاي مورد نياز را به آنها ارجاع مي‌دهد. تراشه‌هاي دوهسته اي جديداينتل و AMD تواناييSMP را به صورت داخلي دارند. پردازشگرهاي سرور Opteron دوهسته اي همچنين مي‌تواند به صورت خارجي با ديگر تراشه‌هاي دوهسته‌اي ارتباط برقرار كند.
Hyperthreading
اين قابليت به صورت اختصاصي توسط اينتل در پردازشگرهاي چند هسته اي به كار گرفته شده است. اينتل براي آنكه از منابع CPU به شيوه بهتري استفاده نمايد، فقط قسمت‌هايي را تكثير كرده كه كار پردازش اطلاعات را انجام مي‌دهد. يعني آنكه منابع داده در داخلCPU به صورت مشترك استفاده مي‌شود. ايدهhyperthreading براي دو برابركردن مقدار فعاليت تراشه است، تا كاهش عملكرد سيستم كه در اثر فقدان حافظهCash روي مي‌دهد كمتر شود. در اين حالتCPU هايhyperthreading مانند دو پردازشگر حقيقي به نظر مي‌رسند. با اين وجود، اينCPUها نمي‌توانند عملكردي مشابه دوCPU مجزا مانندCPU هاي دوهسته اي داشته باشند؛ زيرا درCPUهاي دو هسته‌اي دوThreads مشابه به طور همزمان و با Cashهاي جداگانه 1 L و2 L مي‌توانند اجرا شوند كه اين عمل در پردازشگرهايhyperthreading قابل اجرا نيست.
چرا پردازشگر دو هسته اي؟
اما چرا دو شركت اينتل و AMD به طور ناگهاني شروع به توزيع پردازشگرهاي دو هسته اي كردند و هر دو با حرارت هر بارنسخه‌هاي تازه تري از اين محصول را به بازار عرضه كردند؟ ابتدا بايد خاطر نشان كنيم كهAMD از ابتدا توانايي بالقوه توليد پردازشگرهاي دوهسته اي را در محصول بيتي خود داشت. ساختمان ورودي و خروجي براي دومين هسته درCPUهاي فعلي 64 بيتي AMD موجود است.
نكته ديگر اينكه هيچ شركتي نمي‌تواند ديگران را از به دست آوردن فناوري‌هاي جديد منع نمايد و AMD در حال حاضر با موفقيت چشمگير خط توليد پرداشگرهاي 64 بيتي آسودگي بحث مورد توجه ديگر، كارايي است. همانطور كه گفته شد، برنامه‌هاي كاربردي چند رشته اي در پردازشگرهايي كه توانايي انجام چند پردازش را دارند نسبت به پردازشگرهايي كه يك پردازش را در هر زمان انجام مي‌دهند، بهتر عمل خواهند كرد.
البته براي سيستم‌هاي چند پردازشگره يك ايراد عمومي‌وجود دارد و آن تاخيري است كه اين CPU ها در اجراي كار سيستم به وجود مي‌آورند. به بيان ساده در حال حاضر روشي براي سيستم عامل‌هاي موجود وجود ندارد تا پردازش‌ها را به طور كاملا مساوي در بين پردازشگرها تقسيم كند.
پردازشگر دوم عموماً بايك مداخله كمتر و كارايي پايين تر كارمي‌كند، در صورتي كه ممكن است پردازشگر اول به صورت 100درصد در حال پردازش باشد.سومين دليل كمتر نمايان است، نااميدي AMD و اينتل است. هر دو شركت براي افزايش سرعت پردازشگرها و كوچكتر كردن اندازه قالب آنها با يك مانع جدي روبه رو شده اند؛ تا اين مانع حذف نشود و يا تا زماني كه كاربران عمومي‌متوجه نشوند كه GHZ به‌تنهايي كارايي را بيان نمي‌كند؛ هر دو شركت براي دست يافتن به هر پيشرفت كه كارايي پردازشگرها را بهبود بخشد تلاش خواهند كرد و تقريباً فلسفه وجودي پردازشگرهاي دو هسته اي را نيزمي‌توان همين دليل آخر دانست.
منبع (http://www.jamejamonline.ir/papertext.aspx?newsnum=100936382031)
پيش از آنكه به شرح و معرفي برخي از پردازشگرهاي دو هسته‌اي بپردازيم، لازم است به اين نكته اشاره داشته باشيم كه اصلا و اساسا چرا شما به چنين محصولي نياز داريد؟
كاربردهاي پردازشگرهاي دو هسته اي
اصولا پردازشگرهاي دو هسته‌اي، از دو هسته پردازش كننده در يك پكيج واحد تشكيل مي‌شدند كه در واقع قابليت‌هاي يك كامپيوتر مجهز به چند پردازشگر را با هزينه كمتر فراهم مي‌سازد. از طرفي امكان انجام چندين فعاليت همزمان به كمك پردازشگرهاي دو يا چند هسته اي ميسر مي‌شود. بنابراين پردازشگرهاي دو يا چند هسته اي به درد كساني مي‌خورد كه مايلند چندين برنامه يا ابزار متفاوت را به طور همزمان مورد استفاده و بهره‌برداري قرار دهند.
البته اين به‌اين معنا نيست كه پردازشگرهاي دو هسته‌اي قدرت اجرايي برنامه‌هاي واحد را افزايش مي‌دهند. اجازه دهيد با مثالي اين مطلب را روشن كنيم. اگر اهل Gameهاي كامپيوتري هستيد بايد يك پردازشگر با قابليت اجرايي بالا تهيه كنيد، زيرا پردازشگرهاي دو هسته اي تنها به اجراي چندين برنامه يا كاربرد چندين ابزار در زماني واحد كمك مي‌كنند و اجراي برنامه‌هاي سنگين مانند برخي از بازي‌ها به پردازشگرهايي كه قدرت اجرايي بالايي دارند نيازمند است.
اگر بخواهيد همراه با بازي، براي مثال موسيقي هم گوش كنيد، بحث ديگري است كه به طور قطع يك پردازشگر دو هسته اي راهگشا خواهد بود.
اينتل؛ پيش گام
همانطور كه گفته شد، اينتل در زمينه پردازشگرهاي دو هسته اي اولين گام را برداشت. پردازشگرهايي كه اينتل عرضه كرد، مبتني بر هستهPentium 4 Prescott بودند. در واقع براي اينكه اينتل سرعت عرضه اين محصول در بازار را به حداكثر برساند، دو هسته Prescott را در پردازشگرهاي Pentium D و Pentium Extreme قرار داد كه اين دو پردازشگر از طريق تراشه MCH موجود در مادربورد با يكديگر ارتباط داشتند AMD . اما دومين شركتي بود كه به عرضه پردازشگر دو هسته‌اي پرداخت. اولين پردازشگرOpteron دوهسته اي اين شركت بلافاصله پس از اولين محصول دو هسته اي اينتل در ماه آوريل به بازار عرضه شد. محصول دو هسته اي بعدي شركت 2 Athlon 46 X و ويژه كامپوترهاي روميزي بود كه در ماه مه 2005 در دو نسخه متفاوت معرفي شد. اگرچه AMD اولين شركتي نبود كه محصول دو هسته اي به بازار عرضه كرد اما محصولات اين شركت در برخي زمينه‌ها به ويژه در نحوه برقراري ارتباط ميان دو هسته پردازنده، داراي مزاياي قابل توجهي نسبت به محصولات اينتل است.
در راستاي همين اقدامات، در چندين ماه گذشته پيشرفت‌هاي جديدي در طراحي پردازشگرها، به ويژه از سويAMD حاصل شده است. اين شركت علاوه بر طراحي يك4 CPU 6بيتي كه باعث برتري يافتن اين شركت در بازار كامپيوترهاي روميزي پيشرفته شد، در حذف كنترل كننده‌هاي حافظه(MCH) نيز گام ديگري برداشت كه در عملكرد 64 Athlon و تراشه‌هايOpteron يك پيشرفت قابل ملاحظه نسبت به پردازشگرهاي intel به حساب مي‌آيد. از طرف ديگر اينتل نيز پردازشگرسازگار64 بيتي را عرضه كرد. به تازگي نيزهردو شركت پردازشگرهاي دوهسته‌اي جديدي را عرضه كرده اند.
اين پردازشگرها بهتر از آن چيزي كه شما انتظار داريد كار مي‌كنند. محصول هر دو شركت داراي دو هسته پردازش كننده فعال در يك قالب هستند؛ هر يك از هسته‌ها به صورت مستقل توابع و پردازش‌هاي داده را انجام مي‌دهد (كه البته در مورد اينتل اين ويژگي كامل تر است) و هر دو اين هسته‌ها توسط نرم‌افزار سيستم عامل هماهنگ مي‌شوند.
در حال حاضرAMD فقط پردازشگرهاي كلاس سرور Opteron با دو هسته را به طور كامل به بازار عرضه كرده و به زودي 2Athlon46X براي كامپيوترهاي روميزي را نيز به بازار عرضه مي‌كند. اينتل نيز در حال حاضرمحصول پنتيوم 840Extreme Edition روميزي با دو هسته را به بازار عرضه كرده در حالي كه خط توليد
Pentium D و Dual Xeons هنوز متوقف نشده است.
پردازشگرها چگونه كار مي‌كنند؟
پردازشگرهاي چند هسته اي در واقع تركيبي از چند هسته در يك قالب واحد هستند، بنابراين در نحوه طراحي آنها مي‌توان روش‌هاي متفاوتي را به كاربست.
براي نمونه، چند پردازشگرهاي متقارنSMP (symmetric Multi processing) SMP روش مشتركي است كه براي فعاليت چندين پردازشگر به طور جداگانه با يكديگر در يك مادربورد مورد استفاده قرار مي‌گيرد. سيستم عامل با هر دو CPU تقريبا به طور يكسان كار مي‌كند و كارهاي مورد نياز را به آنها ارجاع مي‌دهد. تراشه‌هاي دوهسته اي جديداينتل و AMD تواناييSMP را به صورت داخلي دارند. پردازشگرهاي سرور Opteron دوهسته اي همچنين مي‌تواند به صورت خارجي با ديگر تراشه‌هاي دوهسته‌اي ارتباط برقرار كند.
Hyperthreading
اين قابليت به صورت اختصاصي توسط اينتل در پردازشگرهاي چند هسته اي به كار گرفته شده است. اينتل براي آنكه از منابع CPU به شيوه بهتري استفاده نمايد، فقط قسمت‌هايي را تكثير كرده كه كار پردازش اطلاعات را انجام مي‌دهد. يعني آنكه منابع داده در داخلCPU به صورت مشترك استفاده مي‌شود. ايدهhyperthreading براي دو برابركردن مقدار فعاليت تراشه است، تا كاهش عملكرد سيستم كه در اثر فقدان حافظهCash روي مي‌دهد كمتر شود. در اين حالتCPU هايhyperthreading مانند دو پردازشگر حقيقي به نظر مي‌رسند. با اين وجود، اينCPUها نمي‌توانند عملكردي مشابه دوCPU مجزا مانندCPU هاي دوهسته اي داشته باشند؛ زيرا درCPUهاي دو هسته‌اي دوThreads مشابه به طور همزمان و با Cashهاي جداگانه 1 L و2 L مي‌توانند اجرا شوند كه اين عمل در پردازشگرهايhyperthreading قابل اجرا نيست.
چرا پردازشگر دو هسته اي؟
اما چرا دو شركت اينتل و AMD به طور ناگهاني شروع به توزيع پردازشگرهاي دو هسته اي كردند و هر دو با حرارت هر بارنسخه‌هاي تازه تري از اين محصول را به بازار عرضه كردند؟ ابتدا بايد خاطر نشان كنيم كهAMD از ابتدا توانايي بالقوه توليد پردازشگرهاي دوهسته اي را در محصول بيتي خود داشت. ساختمان ورودي و خروجي براي دومين هسته درCPUهاي فعلي 64 بيتي AMD موجود است.
نكته ديگر اينكه هيچ شركتي نمي‌تواند ديگران را از به دست آوردن فناوري‌هاي جديد منع نمايد و AMD در حال حاضر با موفقيت چشمگير خط توليد پرداشگرهاي 64 بيتي آسودگي بحث مورد توجه ديگر، كارايي است. همانطور كه گفته شد، برنامه‌هاي كاربردي چند رشته اي در پردازشگرهايي كه توانايي انجام چند پردازش را دارند نسبت به پردازشگرهايي كه يك پردازش را در هر زمان انجام مي‌دهند، بهتر عمل خواهند كرد.
البته براي سيستم‌هاي چند پردازشگره يك ايراد عمومي‌وجود دارد و آن تاخيري است كه اين CPU ها در اجراي كار سيستم به وجود مي‌آورند. به بيان ساده در حال حاضر روشي براي سيستم عامل‌هاي موجود وجود ندارد تا پردازش‌ها را به طور كاملا مساوي در بين پردازشگرها تقسيم كند.
پردازشگر دوم عموماً بايك مداخله كمتر و كارايي پايين تر كارمي‌كند، در صورتي كه ممكن است پردازشگر اول به صورت 100درصد در حال پردازش باشد.سومين دليل كمتر نمايان است، نااميدي AMD و اينتل است. هر دو شركت براي افزايش سرعت پردازشگرها و كوچكتر كردن اندازه قالب آنها با يك مانع جدي روبه رو شده اند؛ تا اين مانع حذف نشود و يا تا زماني كه كاربران عمومي‌متوجه نشوند كه GHZ به‌تنهايي كارايي را بيان نمي‌كند؛ هر دو شركت براي دست يافتن به هر پيشرفت كه كارايي پردازشگرها را بهبود بخشد تلاش خواهند كرد و تقريباً فلسفه وجودي پردازشگرهاي دو هسته اي را نيزمي‌توان همين دليل آخر دانست.
منبع (http://www.jamejamonline.ir/papertext.aspx?newsnum=100936382031)