TechCodeview

Çok çekirdekli işlemci, çeşitli görevlerin eşzamanlı olarak daha hızlı işlenmesi, güç tüketiminin azaltılması ve daha yüksek performans için iki veya daha fazla işlemcinin kendisine bağlı olduğu entegre bir devredir. Genellikle program talimatlarını okuyan ve yürüten iki veya daha fazla işlemciden oluşur.

Başka bir deyişle, tek bir çip üzerinde çok çekirdekli bir işlemci, her biri farklı görevleri yerine getirme potansiyeline sahip çok sayıda işlem biriminden veya 'Çekirdek'ten oluşur. Örneğin, film izlemek ve WhatsApp kullanmak gibi birçok görevi aynı anda gerçekleştiriyorsanız, çekirdeklerden biri film izleme gibi faaliyetleri, diğeri ise WhatsApp gibi diğer sorumlulukları üstlenecektir.

Çift çekirdekli bir yapılandırma, aynı bilgisayara birkaç farklı işlemcinin kurulmasıyla karşılaştırılabilir, ancak iki CPU aynı sokete bağlı olduğundan aralarındaki bağlantı daha hızlıdır. Çeşitli komutlar paralel olarak tek tek çekirdekler tarafından yürütülebilir ve bu da mimarinin benzersiz özelliklerinden faydalanmak üzere oluşturulan yazılımın hızını artırır.

Tek çekirdekli bir işlemciyle karşılaştırıldığında, çift çekirdekli bir işlemci ideal koşullarda genellikle iki kat daha güçlüdür. Gerçekte %50 civarında performans artışı bekleniyor: Çift çekirdekli bir CPU, tek çekirdekli bir işlemciden kabaca 1,5 kat daha güçlü.

Tek çekirdekli işlemciler karmaşıklık ve hız açısından fiziksel sınırlarına ulaştıkça, çok çekirdekli bilgi işlem daha popüler hale geliyor. Modern zamanlarda sistemlerin çoğunluğu çok çekirdeklidir. Çok çekirdekli veya çok çekirdekli sistemler, onlarca veya yüzlerce gibi çok sayıda CPU çekirdeğine sahip sistemleri ifade eder.

2000'li yılların başında Intel ve AMD ilk çok çekirdekli işlemcileri piyasaya sürdü. Modern zamanlarda, CPU'lar iki ('çift çekirdekli'), dört ('dört çekirdekli'), altı ('hexa-core') ve sekiz ('octa-core') çekirdekle ('octo-core') gelir. ). FPGA tabanlı işlemciler, 100'e kadar fiziksel çekirdek ve 1000'e kadar etkili bağımsız çekirdek (Alan Programlanabilir Kapı Dizileri) içerir.

Çok Çekirdekli İşlemci Mimarisi

Çok çekirdekli bir işlemcinin tasarımı, mevcut tüm çekirdekler arasındaki iletişimi sağlar ve tüm işlem görevlerini uygun şekilde bölüp atarlar. Her çekirdekten işlenen veriler, tüm işlem işlemleri tamamlandıktan sonra tek bir ortak ağ geçidi üzerinden bilgisayarın ana kartına (Anakart) geri iletilir. Bu yöntem, toplam performans açısından tek çekirdekli bir CPU'yu geride bırakır.

Çok Çekirdekli İşlemcinin Avantajları

Çok çekirdekli işlemcilerin aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli avantajları (artıları) vardır:

Verim

Çok çekirdekli bir CPU, doğası gereği, tek çekirdekli bir işlemciye kıyasla daha fazla iş yapabilir. Entegre devrenin çekirdekleri arasındaki boşluk daha yüksek saat hızlarına olanak tanır. Sonuç olarak, sinyallerin hedeflerine ulaşmak için büyük bir mesafe kat etmeleri gerekmez ve aynı zamanda kalıcıdırlar. Ayrı bir işlemci kullanmakla karşılaştırıldığında hızlar çok daha yüksektir.

Güvenilirlik

Çok çekirdekli CPU'larda yazılım her zaman farklı çekirdeklere atanır. Yazılımın bir parçası arızalandığında diğerleri etkilenmeden kalır. Ne zaman bir kusur ortaya çıksa, yalnızca bir çekirdeği etkiler. Sonuç olarak, çok çekirdekli CPU'lar hatalara daha iyi direnç gösterebilir.

Yazılım Etkileşimleri

Yazılım birden fazla çekirdek üzerinde çalışsa bile birbirleriyle iletişim kuracaktır. Mekansal ve zamansal izolasyon, çok çekirdekli bir işlemcinin geçirdiği bir süreçtir. Bu işlemler sonucunda çekirdek iplikler asla gecikmez.

Çoklu görev

Bir işletim sistemi, aynı anda birçok program çalıştırılsa bile, iki veya daha fazla işlemi aynı anda çalıştırmak için çok çekirdekli bir CPU kullanabilir. Örneğin bir photoshop uygulaması aynı anda iki işi gerçekleştirmek için kullanılabilir.

int dizisi

Güç tüketimi

Öte yandan, çok çekirdekli bir CPU ile çoklu görevler daha az güç gerektirir. CPU'nun yalnızca ısı üreten kısmı kullanılacaktır. Güç tüketimi en aza indirilir ve bu da daha az pil kullanımıyla sonuçlanır. Bazı işletim sistemleri ise diğerlerine göre daha fazla kaynağa ihtiyaç duyar.

Eskimeden Kaçınma

Mimarlar, çok çekirdekli CPU'lar kullanarak teknolojinin eskimesini önleyebilir ve sürdürülebilirliği artırabilir. Çip üreticileri çok çekirdekli CPU'larında en son teknolojik gelişmeleri kullanıyor. Çekirdek sayısı arttıkça tek çekirdekli çiplerin bulunması giderek zorlaşıyor.

İzolasyon

Çok çekirdekli işlemciler, tek çekirdekli sistemlerle karşılaştırıldığında coğrafi ve zamansal yalıtımı artırabilir (ancak garanti etmez). Her iki çekirdek de aynı tek çekirdekte çalışıyorsa, bir çekirdekteki yazılımın diğerindeki yazılımı etkileme olasılığı daha düşüktür. Bu ayrışma coğrafi ve zamansal izolasyon nedeniyle gerçekleşir (bir çekirdekteki iş parçacıkları başka bir çekirdekteki iş parçacıkları tarafından geciktirilmez). Hataların etkisinin tek bir çekirdekle sınırlandırılması sayesinde çok çekirdekli işleme, sağlamlığı artırabilir. Karma kritik programları ayrı ayrı yürütürken, bu gelişmiş izolasyon çok önemlidir (güvenlik açısından kritik, görev açısından kritik ve güvenlik açısından kritik).

Çok Çekirdekli İşlemcinin faydalarından bazı diğer önemli noktalar:

• Tek çekirdekli işlemcilerle karşılaştırıldığında, çok çekirdekli bir işlemci daha fazla görev yapma potansiyeline sahiptir.
• Aynı anda birçok aktiviteyi yaparken düşük enerji tüketimi.
• Her iki çekirdek de tek bir çip üzerinde entegre olduğundan, verilerin hedefine ulaşması daha az zaman alır.
• Küçük bir devre kullanılarak hız artırılabilir.
• Oyun oynarken virüsten koruma yazılımıyla enfeksiyonları tespit etmek, çoklu göreve bir örnektir.
• Düşük frekans kullanımıyla aynı anda birçok görevi yerine getirebilir.
• Tek çekirdekli bir işlemciyle karşılaştırıldığında, büyük miktarda veriyi işleyebilmektedir.

Çok Çekirdekli İşlemcilerin Dezavantajları

Çok çekirdekli bir işlemcinin aşağıdakiler de dahil olmak üzere bazı sınırlamalarını (dezavantajlarını) inceleyeceğiz:

Uygulama Hızı

Çok çekirdekli bir CPU, çoklu görev için tasarlanmış olmasına rağmen performansı yetersizdir. Bir uygulama işlenirken her seferinde bir çekirdekten diğerine geçme eğilimi vardır. Sonuç olarak önbellek dolar ve hızı artar.

Titreşim

Çok çekirdekli bir CPU'daki çekirdek sayısı arttıkça daha fazla parazit gelişir ve bu da aşırı titreşime neden olur. Bunun sonucunda işletim sisteminizin program performansı düşebilir ve sık sık arızalar meydana gelebilir. Kullanıcı yalnızca uygun senkronizasyon ve mikro çekirdek kullanılarak titreşimle baş edebilecektir.

Analiz

İki veya daha fazla işi aynı anda yaptığınızda ek bellek modelleri kullanmanız gerekecektir. Çok çekirdekli bir makinede bu, analizi zorlaştırır. Özellikle zaman sınırlamalarının belirlenmesi zordur ve hatalı olabilir.

Ayrıca çekirdek sayısı arttıkça girişim analizi daha karmaşık hale gelir. Sonuç olarak, O/S vaat edilen sonuçları üretemeyecek.

diziye java ekle

Kaynak Paylaşımı

Çok çekirdekli bir işlemci hem dahili hem de harici çeşitli kaynakları paylaşır. Ağlar, sistem veri yolları ve ana bellek bu kaynaklar arasındadır. Sonuç olarak, aynı çekirdek üzerinde çalışan herhangi bir programın kesintiye uğrama şansı daha yüksek olacaktır. Bu müdahale biçiminde hem coğrafi hem de zamansal izolasyon meydana gelebilir.

Yazılım Girişimi

Kaynak paylaşımı nedeniyle yazılım müdahalesi, mekansal ve zamansal izolasyonla ilgili sorunlara neden olabilir. Ek çekirdekler olursa bu şans daha da artar. Daha fazla çekirdeğin varlığı, daha fazla sayıda girişim yolu anlamına gelir. Olası tüm girişim yollarını incelemek neredeyse imkansızdır.

Çok Çekirdekli İşlemcinin sınırlamalarının diğer bazı önemli noktaları:

• Birkaç işlemci içermesine rağmen basit bir işlemcinin iki katı kadar hızlı değildir.
• Yönetme görevi, tek çekirdekli bir CPU'yu yönetmeye kıyasla daha karmaşıktır.
• Çok çekirdekli bir işlemcinin performansı tamamen kullanıcıların yürüttüğü görevlere bağlıdır.
• Diğer işlemciler doğrusal/sıralı işleme talep ediyorsa, çok çekirdekli işlemcilerin işlenmesi daha uzun sürer.
• Pil daha çabuk tükenir.
• Daha basit bir işlemciyle karşılaştırıldığında güç tüketimi çok yüksektir.
• Ayrıca tek çekirdekli işlemcilere göre daha pahalıdır.

Neden Çok Çekirdekli İşlemci Kullanılıyor?

Yapılandırma çift çekirdekli işlemciye benzer. Çok çekirdekli işlemciler çekirdek sayısına ve çekirdek türlerine göre sınıflandırılır. Çok çekirdekli bir CPU'nun amacı mükemmel performans elde etmektir. Tek çekirdekli bir CPU'nun fiziksel sınırlamalarını aşmak için tasarlandı.

Çok Çekirdekli İşlemcinin Destekleyici İşletim Sistemleri şunları içerir:

• Linux
• Microsoft Windows (Windows XP veya üzeri)
• Çoğu BSD tabanlı sistem
• Solaris
• Mac OS X

Çok çekirdekli işlemcilerin kısa tarihi

İlk çip tabanlı işlemcileri yaratan şirketler tek bir çipe yalnızca bir işlemci koyabildiğinden, tek bir çipe yalnızca bir işlemci sığdırabiliyorlardı. Yonga üreticileri, yonga yapma teknolojisi ilerledikçe daha fazla devreye sahip yongalar üretebildiler ve son olarak yonga üreticileri birden fazla işlemciye sahip yongalar üretebildiler ve bu da çok çekirdekli yongayı ortaya çıkardı.

1998 yılında ilk çok çekirdekli işlemci, Stanford'da elektrik mühendisliği profesörü Kunle Olukotun ve öğrencileri tarafından icat edildi. Çok çekirdekli yongalara ilk kez 2005 yılında Advanced Micro Devices (AMD) ve Intel'den ticari olarak erişilebildi. O günden bu yana neredeyse her çip üreticisi çok çekirdekli işlemciler üretmeye başladı.

Çok çekirdekli işlemciler nerede kullanılır?

Modern zamanlarda tabletler, masaüstü bilgisayarlar, dizüstü bilgisayarlar, akıllı telefonlar ve oyun sistemleri gibi cihazların çoğunda çok çekirdekli işlemciler bulunmaktadır.

Sunulan iki temel seçenek, işlemci modelinin performansla ilgili hikayenin tamamını anlatmadığını gösteriyor. Çift çekirdekli i5 ile karşılaştırıldığında dört çekirdekli i5'in performansı oldukça üstün ve bilgisayarın fiyatı da bunu yansıtacak. i5 modeli için mevcut tüm dizüstü bilgisayar modelleri çift çekirdeklidir, oysa bu yazının yazıldığı an itibariyle tüm masaüstü modelleri dört çekirdeklidir. Dizüstü bilgisayar sürümleri dört çekirdek yerine çift çekirdekli olduğundan, dizüstü bilgisayardaki i5, masaüstü bilgisayardaki i5'ten daha düşük performansa sahip olacaktır. Çift çekirdekli tip, daha uzun pil ömrü gerektiren ve daha az güç tüketen taşınabilir dizüstü bilgisayarlar için daha uygundur, ancak masaüstü bilgisayarlar, pil ömrü gerektirmediği için dört çekirdekli model gibi daha fazla güç kullanan bir CPU kullanır. Çok çekirdekli işlemcinin bazı uygulamaları şunlardır:

• Overwatch ve Star Wars Battlefront gibi yüksek grafikli oyunların yanı sıra 3D oyunlar da mevcuttur.
• Çok çekirdekli işlemci Adobe Premiere, Adobe Photoshop, iMovie ve diğer video düzenleme yazılımlarında daha uygundur.
• Bilgisayar destekli tasarım (CAD) ile Solidworks.
• Yüksek ağ trafiği ve veritabanı sunucuları.
• Örneğin endüstriyel robotlar gömülü sistemlerdir.