Un processador multinucli és un circuit integrat amb dos o més processadors connectats per a un processament simultani més ràpid de diverses tasques, un consum d'energia reduït i un major rendiment. Generalment, està format per dos o més processadors que llegeixen i executen instruccions del programa.

css per ajustar el text

En altres paraules, en un sol xip, un processador multinucli inclou nombroses unitats de processament, o 'Nuclis', cadascuna de les quals té el potencial de fer tasques diferents. Per exemple, si feu moltes tasques alhora, com ara veure una pel·lícula i utilitzar WhatsApp, un nucli s'encarregarà d'activitats com veure una pel·lícula mentre que l'altre s'encarregarà d'altres responsabilitats com WhatsApp.

Una configuració de doble nucli és comparable a tenir diversos processadors diferents instal·lats al mateix ordinador, però la connexió entre ells és més ràpida perquè les dues CPU estan connectades al mateix sòcol. Es poden executar diverses instruccions en paral·lel per nuclis individuals, augmentant la velocitat del programari creat per fer ús de les característiques úniques de l'arquitectura.

En comparació amb un processador d'un sol nucli, un processador de dos nuclis sol ser el doble de potent en circumstàncies ideals. En realitat, s'esperen guanys de rendiment al voltant del 50%: una CPU de doble nucli és aproximadament 1,5 vegades més potent que un processador d'un sol nucli.

A mesura que els processadors d'un sol nucli assoleixen els seus límits físics de complexitat i velocitat, la informàtica multinucli és cada cop més popular. En els temps moderns, la majoria dels sistemes són multi-nucli. Els sistemes de molts nuclis o massivament de nuclis múltiples es refereixen a sistemes amb un gran nombre de nuclis de CPU, com ara desenes o centenars.

A principis dels anys 2000, Intel i AMD van llançar els primers processadors multinucli. En els temps moderns, les CPU disposen de dos ('doble nucli'), quatre ('quad-core'), sis ('hexa-core') i vuit ('octa-core') ('octo-core') ). Els processadors basats en FPGA contenen fins a 100 nuclis físics i 1000 nuclis independents efectius (Field Programmable Gate Arrays).

Arquitectura del processador multinucli

El disseny d'un processador de diversos nuclis permet la comunicació entre tots els nuclis disponibles, i divideixen i assignen totes les tasques de processament adequadament. Les dades processades de cada nucli es transmeten de nou a la placa principal de l'ordinador (placa base) mitjançant una única passarel·la comuna un cop s'han acabat totes les operacions de processament. Aquest mètode supera una CPU d'un sol nucli en termes de rendiment total.

Avantatges del processador multinúcli

Els processadors multinucli tenen una sèrie d'avantatges (avantatges), que inclouen:

comanda linux per a zip

Rendiment

Una CPU de diversos nuclis, per naturalesa, pot fer més feina en comparació amb un processador d'un sol nucli. L'espaiat entre els nuclis d'un circuit integrat permet velocitats de rellotge més ràpides. Com a resultat, els senyals no necessiten recórrer una gran distància per arribar al seu objectiu i també són persistents. En comparació amb l'ús d'un processador independent, les velocitats són molt més ràpides.

Fiabilitat

A les CPU de diversos nuclis, el programari sempre s'assigna a diferents nuclis. Quan falla un programari, els altres no es veuen afectats. Sempre que sorgeix un defecte, només afecta un nucli. Com a resultat, les CPU de diversos nuclis són més capaços de resistir els errors.

Interaccions de programari

Fins i tot si el programari s'executa en diversos nuclis, es comunicarà entre ells. L'aïllament espacial i temporal és un procés pel qual passa un processador multinucli. Els fils bàsics mai es retarden com a resultat d'aquests processos.

Multitasca

Un sistema operatiu pot utilitzar una CPU de diversos nuclis per executar dos o més processos al mateix temps, fins i tot si es poden executar molts programes al mateix temps. Una aplicació de Photoshop, per exemple, es pot utilitzar per realitzar dos treballs alhora.

Consum energètic

La multitasca amb una CPU multinucli, en canvi, requereix menys potència. Només s'utilitzarà la part de la CPU que genera calor. El consum d'energia es redueix al mínim, el que resulta en una menor utilització de la bateria. Alguns sistemes operatius, en canvi, necessiten més recursos en comparació amb altres.

Evitació de l'obsolescència

Els arquitectes poden evitar l'obsolescència de la tecnologia i augmentar el manteniment mitjançant l'ús de CPU multinucli. Els fabricants de xips estan utilitzant els avenços tecnològics més recents en les seves CPU multinucli. Els xips d'un sol nucli són cada cop més difícils d'aconseguir a mesura que augmenta el nombre de nuclis.

Aïllament

Els processadors multinucli poden augmentar (però no garanteixen) l'aïllament geogràfic i temporal en comparació amb els sistemes d'un sol nucli. És menys probable que el programari d'un nucli afecti el programari de l'altre si els dos nuclis s'executen al mateix nucli. Aquest desacoblament es produeix a causa de l'aïllament geogràfic i temporal (els fils d'un nucli no es retarden pels fils d'un altre nucli). Amb l'ajuda de limitar l'impacte dels errors a un sol nucli, el processament multinucli pot augmentar la robustesa. Quan s'executen programes de criticitat mixta per separat, aquest aïllament millorat és molt important (crític per a la seguretat, crític per a la missió i crític per a la seguretat).

Alguns altres punts clau dels avantatges del processador multinúcle:

• En comparació amb els processadors d'un sol nucli, un processador multinucli té el potencial de fer més tasques.
• Baix consum d'energia en fer moltes activitats alhora.
• Les dades triguen menys temps a arribar al seu destí, ja que els dos nuclis estan integrats en un sol xip.
• Amb l'ús d'un circuit petit, es pot augmentar la velocitat.
• La detecció d'infeccions amb programari antivirus mentre es juga a un joc és un exemple de multitasca.
• Amb l'ús de baixa freqüència, pot realitzar nombroses tasques al mateix temps.
• En comparació amb un processador d'un sol nucli, és capaç de processar grans quantitats de dades.

Inconvenients dels processadors multinucli

Passarem per algunes de les limitacions (inconvenients) d'un processador multinucli, incloent:

Velocitat d'aplicació

Tot i que una CPU multi-nucli està dissenyada per fer múltiples tasques, el seu rendiment és insuficient. Té tendència a rebotar d'un nucli a un altre cada vegada que s'està processant una aplicació. Com a resultat, la memòria cau s'omple, augmentant la seva velocitat.

onclick javascript

Nerviosisme

Es desenvolupen més interferències a mesura que augmenta el nombre de nuclis en una CPU de diversos nuclis, donant lloc a una agitació excessiva. Com a resultat, el rendiment del programa del vostre sistema operatiu pot patir i es poden produir errors freqüents. Només utilitzant una sincronització adequada i un micronucli, l'usuari podrà fer front al jitter.

Anàlisi

Quan feu dues o més coses alhora, haureu d'utilitzar models de memòria addicionals. En una màquina multinucli, això fa que l'anàlisi sigui difícil. Les limitacions de temps, en particular, són difícils de determinar i poden ser inexactes.

A més, l'anàlisi d'interferències es fa més complexa a mesura que augmenta el nombre de nuclis. En conseqüència, l'O/S no podrà oferir els resultats promesos.

Compartició de recursos

Un processador multinucli comparteix una varietat de recursos, tant interns com externs. Les xarxes, els busos del sistema i la memòria principal es troben entre aquests recursos. En conseqüència, qualsevol programa que s'executi al mateix nucli tindrà més probabilitats de ser interromput. En aquesta forma d'interferència es pot produir tant l'aïllament geogràfic com temporal.

Interferència de programari

A causa de la compartició de recursos, la interferència del programari pot causar problemes amb l'aïllament espacial i temporal. Si hi ha nuclis addicionals, aquesta possibilitat augmenta encara més. La presència de més nuclis implica un major nombre de vies d'interferència. És gairebé impossible examinar totes les possibles vies d'interferència.

Alguns altres punts clau de limitacions del processador multinúcle:

obtenir connexió

• Tot i que conté diversos processadors, no és el doble de ràpid que un processador simple.
• La tasca de gestió és més complicada en comparació amb la gestió d'una CPU d'un sol nucli.
• El rendiment d'un processador multinucli depèn completament de les tasques que executen els usuaris.
• Si altres processadors demanen un processament lineal/seqüencial, els processadors multinucli triguen més a processar-se.
• La bateria s'esgota més ràpidament.
• El seu consum d'energia és tan alt en comparació amb un processador més senzill.
• A més, en comparació amb un processador d'un sol nucli, és més car.

Per què s'utilitza un processador multinucli?

La configuració és similar a un processador de doble nucli. Els processadors multinucli es classifiquen segons el nombre de nuclis i els tipus de nuclis. L'objectiu d'una CPU multinucli és obtenir un gran rendiment. Va ser dissenyat per superar les limitacions físiques d'una CPU d'un sol nucli.

Els sistemes operatius de suport del processador multinucli inclouen:

• Linux
• Microsoft Windows (Windows XP o superior)
• La majoria de sistemes basats en BSD
• Solaris
• Mac OS X

Una breu història dels processadors multinucli

Com que les empreses que van crear els processadors basats en xips inicials només podien posar un processador en un sol xip, només podien encaixar un processador en un sol xip. Els fabricants de xips van poder construir xips amb més circuits a mesura que avançava la tecnologia de fabricació de xips i, finalment, els fabricants de xips van poder fabricar xips amb més d'un processador, donant com a resultat el xip multinucli.

L'any 1998, Kunle Olukotun, professor d'enginyeria elèctrica a Stanford, i els seus estudiants van inventar el primer processador multinucli. Els xips multicore van ser comercialment accessibles per primera vegada el 2005 des de Advanced Micro Devices (AMD) i Intel. Gairebé tots els fabricants de xips han començat a crear processadors multinucli.

urfi javed

On s'utilitzen els processadors multinucli?

En els temps moderns, els processadors multinucli es troben a la majoria de dispositius com tauletes, ordinadors de sobretaula, ordinadors portàtils, telèfons intel·ligents i sistemes de jocs.

Les dues opcions bàsiques proporcionades demostren com el model d'un processador no explica tota la història sobre el rendiment. En comparació amb un i5 de doble nucli, el rendiment d'un i5 de quatre nuclis és substancialment superior, i el preu de l'ordinador ho reflectirà. Tots els models d'ordinadors portàtils actuals per al model i5 són de doble nucli, mentre que tots els models d'escriptori són de quatre nuclis a partir d'aquest escrit. Com que les versions de portàtils són de doble nucli en lloc de quatre nuclis, un i5 en un ordinador portàtil tindrà un rendiment més baix que un i5 en un escriptori. El tipus de doble nucli s'adapta millor als portàtils portàtils que requereixen una durada de bateria més llarga i consumeixen menys energia, però un escriptori utilitza una CPU que utilitza més potència, com el model de quatre nuclis, ja que no requereix una vida útil de la bateria. Algunes aplicacions del processador multinucli són les següents:

• Jocs amb gràfics alts, com ara Overwatch i Star Wars Battlefront, així com jocs en 3D.
• El processador multinucli és més adequat a Adobe Premiere, Adobe Photoshop, iMovie i altres programaris d'edició de vídeo.
• Solidworks amb disseny assistit per ordinador (CAD).
• Alt trànsit de xarxa i servidors de bases de dades.
• Els robots industrials, per exemple, són sistemes encastats.