У чому різниця між ядром і логічним процесором (пояснення) – всі відмінності

Процесор необхідний для роботи кожного комп’ютера, незалежно від того, чи це скромний по продуктивності процесор, чи потужна електростанція. Звичайно, процесор, часто відомий як CPU або центральний процесор, є важливим компонентом кожної робочої системи, але він далеко не єдиний.

Сучасні процесори майже всі двоядерні, тобто весь процесор складається з двох незалежних ядер, за допомогою яких обробляються дані. Але в чому відмінності між процесорними ядрами і логічними процесорами, і що вони виконують?

У цій статті ви дізнаєтесь про ядро та логічні процесори, а також про те, в чому саме полягає різниця між ними.

Що таке центральний процесор?

Процесорне ядро – це обчислювальна одиниця, яка зчитує інструкції та виконує їх. Інструкції пов’язані між собою, щоб створити роботу комп’ютера в режимі реального часу. Ваш процесор повинен буквально обробляти все, що ви робите на комп’ютері.

Коли ви відкриваєте папку, потрібен процесор. Коли ви вводите текст у текстовому документі, також потрібен процесор. Ваша відеокарта, яка має сотні процесорів для одночасної швидкої обробки даних, відповідає за такі речі, як малювання середовища робочого столу, вікон та ігрових візуальних ефектів. Однак, вони все одно потребують вашого процесора певною мірою.

Ядро – це блок, який зчитує інструкції та виконує їх.

Як працюють основні процесори?

Конструкції процесорів неймовірно складні і сильно відрізняються між брендами та моделями. Конструкції процесорів постійно вдосконалюються, щоб забезпечити найкращу продуктивність, використовуючи при цьому найменшу кількість місця та енергії.

Незалежно від архітектурних змін, коли процесори обробляють інструкції, вони проходять чотири основні етапи:

Принести

Крок вибірки – це саме те, чого ви очікували. Ядро процесора отримує інструкції, які очікують на нього, і які зазвичай зберігаються в пам’яті. Це може бути оперативна пам’ять, але в сучасних процесорних ядрах інструкції зазвичай вже чекають на ядро в кеш-пам’яті процесора.

Лічильник програм – це частина процесора, яка функціонує як закладка, вказуючи, де закінчилася попередня інструкція і почалася наступна.

Розшифрувати

Потім він переходить до декодування безпосередньої команди після її отримання. Інструкції, які потребують різних ділянок процесорного ядра, наприклад, арифметики, повинні бути декодовані процесорним ядром.

Кожна порція має операційний код, який вказує процесорному ядру, що робити з даними, які йдуть за нею. Окремі частини процесорного ядра можуть починати роботу, як тільки процесорне ядро розбереться з усіма даними.

Виконати

Етап виконання – це коли процесор визначає, що йому потрібно виконати, а потім робить це. Те, що тут відбувається, залежить від процесорного ядра та введених даних.

Процесор, наприклад, може виконувати арифметичні дії в межах ALU (Arithmetic Logic Unit – арифметико-логічний пристрій). Цей пристрій може бути підключений до різноманітних входів і виходів, щоб обчислювати числа і видавати відповідний результат.

Зворотній зв’язок

Останній крок, відомий як зворотний запис, просто зберігає результати попередніх кроків у пам’яті. Вихідні дані маршрутизуються відповідно до потреб запущеної програми, але часто вони зберігаються в регістрах процесора для швидкого доступу до них наступними інструкціями.

Звідти він буде оброблятися до тих пір, поки секції виводу не потребуватимуть повторної обробки, після чого він може бути збережений в оперативній пам’яті.

Обробка ядра складається з чотирьох етапів.

Що таке логічний процесор?

Тепер, коли ми знаємо, що таке ядро, набагато простіше визначити логічні процесори. У логічних процесорах вимірюється кількість ядер, які бачить операційна система і до яких вона може звертатися. Як результат, це сума кількості фізичних ядер і кількості потоків, які може обробити кожне ядро (множення).

Наприклад, припустимо, що у вас 8-ядерний 8-потоковий процесор. Вам буде доступно вісім логічних процесорів. Кількість фізичних ядер (8), помножена на кількість потоків, які вони можуть обробляти, дорівнює цій цифрі.

Але що, якщо ваш процесор має гіперпотокові можливості? Тоді 8-ядерний процесор матиме 8 * 2 = 16 логічних процесорів, оскільки кожне ядро може обробляти два потоки.

Що краще?

Що, на вашу думку, цінніше: фізичні ядра чи логічні процесори? Відповідь проста: фізичні ядра.

Пам’ятайте, що за допомогою багатопоточності ви не обробляєте два потоки одночасно, ви просто плануєте їх так, щоб одне фізичне ядро могло обробляти їх якомога ефективніше.

У добре розпаралелених робочих навантаженнях, таких як рендеринг, логічні процесори (або потоки) забезпечать лише 50-відсотковий приріст продуктивності. У таких робочих навантаженнях фізичні ядра покажуть 100-відсотковий приріст продуктивності.

Процесор, ядро, логічний процесор, віртуальний процесор

Різні типи процесорів

Багато типів процесорів створюються в різних архітектурах, таких як 64-розрядні та 32-розрядні, для забезпечення оптимальної швидкості та гнучкості. Найпоширенішими типами процесорів є одноядерні, двоядерні, чотирьохядерні, шестиядерні, восьмиядерні та десятиядерні, як перелічено нижче. :

-Неефективний, коли мова йде про багатозадачність.

-Якщо запущено більше одного програмного забезпечення, продуктивність помітно падає.

-Якщо почалася одна операція, друга повинна зачекати, поки перша не завершиться.

-Підтримується технологія гіперпоточності (хоча і не у всіх двоядерних процесорах Intel).

Підтримуються -64-розрядні інструкції.

-Здатність до багатозадачності та багатопотоковості (докладніше нижче)

З цим пристроєм багатозадачність – це легка справа.

-Він споживає менше енергії.

-Його конструкція була ретельно протестована і доведена як надійна.

Кожне ядро взаємодіє з іншими схемами на напівпровіднику, такими як кеш-пам’ять, керування пам’яттю та портами вводу/виводу.

-Це просто для користувачів персональних комп’ютерів, і Intel випустила в 2010 році процесор Inter core i7 з ядром Hexa.

-Процесори Hexacore тепер доступні в мобільних телефонах.

-У разі надзвичайної ситуації або попиту будуть задіяні чотири швидкі набори ядер.

-Восьмиядерний процесор ідеально узгоджується з двоядерним ядром і відповідно налаштовується для забезпечення найкращої продуктивності.

-Більшість смартфонів сьогодні оснащуються процесорами Deca, які є недорогими і ніколи не вийдуть з моди.

-Більшість гаджетів, доступних на ринку, мають цей новий процесор, який дає користувачам кращий досвід і додаткові функції, які є досить корисними.

Висновок

• Ядро – це обчислювальна одиниця, яка зчитує інструкції та виконує їх.
• Коли процесори обробляють інструкції, вони проходять чотири етапи.
• Процесор може мати декілька ядер.
• Кількість логічних процесорів означає кількість потоків процесора, які операційна система може бачити та адресувати.
• Ядро може підвищити вашу продуктивність і допомогти вам швидше виконувати роботу.
• Обробка ядра проходить чотири основні етапи.

Mary Davis

Мері Девіс – письменниця, творець контенту та завзятий дослідник, що спеціалізується на порівняльному аналізі різних тем. Маючи диплом журналіста та понад п’ять років досвіду роботи в цій галузі, Мері прагне доносити неупереджену та відверту інформацію своїм читачам. Її любов до письменницької творчості з’явилася ще в дитинстві і стала рушійною силою її успішної письменницької кар’єри. Здатність Мері досліджувати та представляти результати у легкому для розуміння та захоплюючому форматі полюбила її читачам у всьому світі. Коли вона не пише, Мері любить подорожувати, читати та проводити час із родиною та друзями.

Схожі Повідомлення

Что такое ядро операционной системы?

Ядро системы каждый день помогает работе компьютера, но многие даже не знают, что это такое. Мы расскажем про все функции ядра и простыми словами объясним, для чего оно нужно.

Итак, что такое ядро операционной системы и за что оно отвечает в работе вашего компьютера? Разберемся подробнее.

• Ядро — это согласующее звено между графическим интерфейсом, программным и аппаратным обеспечением. Ядро постоянно используется в работе компьютера и является центральным модулем операционной системы.
• Ядро имеет разные слои. Нижний уровень формирует интерфейс к системному оборудованию, например, сетевым контроллерам или контроллерам PCI Express.
• Следующий уровень отвечает за управление памятью и выделяет ее каждому процессу. Ваше программное обеспечение обычно включает в себя несколько таких процессов.

Windows использует ядро NT, которое контролирует несколько подсистем. Apple использует ядро XNU. Linux-системы, такие как Ubuntu и Android, используют ядро Linux.

• Уровень «управления процессами» позволяет параллельно запускать несколько задач на вашем компьютере. Ядро обрабатывает все запросы, поступающие от программ, упорядочивает их во времени и прерывает, если возникают проблемы.
• Верхний уровень — файловая система. Здесь процессам назначаются области на HDD (жестком диске) и в основной памяти компьютера.
• Таким образом, ядро регулирует весь путь от системного оборудования до прикладного программного обеспечения, которым управляет пользователь через графический интерфейс (GUI). Но сама пользовательская область не является частью ядра и называется «shell», «ring» или «userland».
• Компьютерная программа отправляет системные вызовы «System Calls» в ядро. Затем оно делает фактический запрос на машинном языке СPU. Ядро знает полный набор команд центрального процессора, то есть все машинные инструкции, которые он может выполнить. Такие системные вызовы запускаются, например, при чтении или записи файлов на компьютер. Эта простая задача постоянно решается даже в фоновом режиме.
• В многопользовательских системах ядро также контролирует доступ к файлам и аппаратным компонентам.

Ядро является не ядром процессора, а ядром операционной системы.

• Диспетчер задач следит за всеми процессами, управляемыми ядром. Если вы завершаете задачу, диспетчер задач отправляет ядру команду прервать определенный процесс и освободить выделенное пространство.
• Поскольку ядро используется постоянно, оно первым загружается в основную память после запуска системы. Обычно это происходит в защищенной области, которая препятствует ее изменению или удалению.
• Многоядерные операционные системы могут использовать различные ядра многоядерного процессора, такие как сеть независимых CPU.
• Ядро также не является API или фреймворком, например, как NET-фреймворк.

Читайте также: