Qu'est-ce que 4 nucléaire signifie. Multicœur vs. Many-Core, ou Pourquoi avons-nous besoin de microprocesseurs multicœurs ? Avez-vous besoin de processeurs multicœurs

L'une des étapes de l'amélioration de l'architecture von Neumann est la parallélisation des threads ( Fil Niveau Parallélisme, TLP). Distinguer multithreading simultané (Simultané Multithreading, CMS) et multithreading au niveau de la puce (Ébrécher- niveau Multithreading, CMT). Ces deux approches diffèrent fondamentalement dans le concept de ce qu'est un flux. Représentant typique CMS est la soi-disant technologie HTT (Hyper- Enfilage La technologie).

N.-É. premiers représentants de l'architecture CMP sont devenus des processeurs destinés à être utilisés dans des serveurs. C'était un simple tandem: dans de tels dispositifs, deux noyaux indépendants étaient en fait placés sur un substrat (Fig. 8). Le développement de ce schéma est d'abord devenu la structure avec un cache partagé - mémoire de la Fig. 9 puis une structure avec multithreading dans chaque core.

Les avantages des processeurs multicœurs sont les suivants.

Simplicité (naturellement relative) de conception et de réalisation. Ayant développé un noyau efficace, il peut être répliqué dans un cristal, complétant l'architecture avec les composants système nécessaires.

La consommation électrique est sensiblement réduite. Si, par exemple, nous plaçons deux noyaux sur un cristal et les faisons fonctionner à une fréquence d'horloge qui offre des performances égales à celles d'un "frère" monocœur, puis comparons la consommation d'énergie des deux, nous constaterons que la puissance la consommation diminue plusieurs fois, puisqu'elle augmente presque proportionnellement à la fréquence carrée.

En général, si vous regardez attentivement les figures 8 et 9, vous pouvez voir qu'il n'y a pas de différence fondamentale entre, disons, un système à 2 processeurs et un ordinateur basé sur un processeur à 2 cœurs. Les problèmes sont les mêmes. Et l'un des premiers est le système d'exploitation correspondant.

Modalités d'organisation du travail des sous-traitants

L'impulsion principale pour le développement de l'architecture informatique est d'augmenter la productivité. L'un des moyens d'augmenter la productivité des ordinateurs est la spécialisation (à la fois des éléments individuels d'un ordinateur et la création de systèmes informatiques spécialisés).

La spécialisation des processeurs a commencé dans les années 60, lorsque l'unité centrale de traitement des mainframes a été libérée de l'opération routinière d'entrée-sortie d'informations. Cette fonction a été transférée au processeur d'E/S, qui communique avec les périphériques.

Une autre façon d'améliorer les performances est de s'éloigner de l'architecture séquentielle de von Neumann en se concentrant sur le parallélisme. M. Flynn a attiré l'attention sur le fait qu'il n'y a que deux raisons donnant lieu au parallélisme de calcul - l'indépendance des flux d'instructions qui existent simultanément dans le système et l'incohérence des données traitées dans un flux d'instructions. Si la première raison du parallélisme du processus de calcul est bien connue (il s'agit d'un simple multitraitement), alors nous nous attarderons plus en détail sur le parallélisme des données, car dans la plupart des cas, il existe caché des programmeurs et est utilisé par un cercle restreint de professionnels .

L'exemple le plus simple de parallélisme de données est une séquence de deux commandes : A = B + C ; D = E * F;

Si vous suivez strictement le principe de von Neumann, la deuxième opération ne peut être lancée pour exécution qu'après l'achèvement de la première opération. Cependant, il est évident que l'ordre d'exécution de ces instructions n'a pas d'importance - les opérandes A, B et C de la première instruction n'ont rien à voir avec les opérandes D, E et F de la deuxième instruction. En d'autres termes, les deux opérations sont parallèles précisément parce que les opérandes de ces instructions ne sont pas liés. Il existe de nombreux exemples d'une séquence de trois commandes ou plus avec des données sans rapport, ce qui conduira à une conclusion sans ambiguïté : presque tous les programmes contiennent des groupes d'opérations sur des données parallèles.

ré En règle générale, un autre type de parallélisme de données apparaît dans les programmes cycliques de traitement de tableaux de données. Par exemple, lors de l'ajout d'éléments de deux tableaux, une commande peut traiter un grand tableau (flux multiple) de données. De telles commandes sont appelées vecteur, et le processeur implémentant ce mode est appelé vecteur. La définition suivante peut être donnée : « Un processeur vectoriel est un processeur qui permet l'exécution parallèle d'une opération sur des tableaux de données (vecteurs). Il se caractérise par une architecture particulière construite sur un groupe d'éléments de traitement parallèles, et est conçu pour traiter des images, des matrices et des tableaux de données. »

Il existe plusieurs classifications du parallélisme logiciel de sens assez proches, dont la plus reconnue est la classification selon six niveaux (Fig. 10). Les trois niveaux supérieurs de parallélisme sont occupés par de grands objets de programme - tâches indépendantes, programmes et procédures de programme. Les instructions, boucles et opérations non liées constituent les niveaux inférieurs de parallélisme. Si nous combinons ce classement avec les catégories « flux d'instructions parallèles » et « flux de données parallèles » de M. Flynn, alors on peut voir que le parallélisme de niveau supérieur est principalement obtenu grâce à un ensemble de flux d'instructions indépendants, et le niveau inférieur le parallélisme doit son existence principalement à des flux de données sans rapport. ...

Manutention des convoyeurs et structures de convoyage

O L'un des moyens les plus efficaces d'améliorer les performances de l'ordinateur est le pipeline. En figue. Onze une) le traitement dans un seul bloc universel est illustré, et la figure 11 b) et v)- dans le convoyeur. L'idée du pipeline est de diviser une fonction implémentée par un bloc fonctionnel universel (FB) entre plusieurs blocs spécialisés. Tous les blocs fonctionnels du convoyeur doivent fonctionner à la même vitesse (au moins en moyenne). En pratique, ce dernier est rarement atteint et, par conséquent, les performances du pipeline diminuent, puisque la période d'arrivée des données d'entrée est déterminée par le temps de traitement maximal dans chaque bloc fonctionnel. Pour compenser les fluctuations du temps de fonctionnement du FB, des registres tampons sont activés entre eux. Une technique plus universelle est l'inclusion de dispositifs de stockage tampon tels que FIFO (Fig. 11 v). Il faut noter une autre différence entre les images. b) et v)... Dans la structure v) il n'y a pas de ligne de synchronisation SI. Cela ne veut pas dire qu'il ne peut pas être dans une structure similaire, il existe simplement deux types de pipelines : synchrone avec une ligne de synchronisation commune et asynchrone, sans. Les premiers sont aussi appelés avec la gestion d'équipe et ce dernier - avec gestion des données... Les tableaux systoliques sont un exemple de pipelines asynchrones.

À un convoyeur n'est pas toujours une blockchain linéaire. Parfois, cela s'avère avantageux, les blocs fonctionnels ne sont pas connectés en série les uns avec les autres, mais selon un schéma plus complexe conformément à la logique de traitement, tandis que certains blocs de la chaîne peuvent être ignorés, tandis que d'autres peuvent former des structures cycliques . La structure d'un pipeline non linéaire capable de calculer deux fonctions X et Y, et un schéma dans lequel les fonctions X et Y nécessitent certains blocs fonctionnels sont illustrés à la Fig. 12

Ces dernières années, les fabricants de processeurs ne se sont pas efforcés d'atteindre des vitesses d'horloge maximales - au lieu de cela, ils ont augmenté la puissance du processeur en augmentant le nombre de cœurs.
Voyons si les utilisateurs bénéficieront de l'achat de nouvelles puces multicœurs.

La première puce multicœur est sortie en 2001. Le processeur Power4 d'IBM était doté de deux cœurs 64 bits basés sur la microarchitecture PowerPC, mais était exclusivement utilisé pour résoudre des tâches à profil étroit. Les utilisateurs de PC personnels ont dû attendre l'apparition d'un processeur dual-core pendant encore quatre longues années. Enfin, en mai 2005, juste après le microprocesseur dual-core 64 bits
Opteron pour systèmes de serveurs d'AMD, l'Intel Pentium D double cœur pour la maison Ordinateur personnel... En novembre 2007, une agitation dans l'industrie informatique a été provoquée par AMD, qui a réussi à installer quatre cœurs sur une seule puce, à la suite de laquelle le processeur AMD Phenom X4 avec la microarchitecture K10 a été créé. Cependant, en raison de défauts dans le développement d'une nouvelle création, une révolution à part entière n'a pas fonctionné et le principal acteur du marché à l'époque était Intel, qui a lancé le premier Intel Core 2 Quad "quad-core" en vente .

L'année 2009 a vu d'importants changements dans les gammes de produits de deux concurrents de longue date. La famille obsolète Intel Core 2 Duo a été remplacée par les nouveaux processeurs Intel Core i3, i5 et i7. Ils ont acquis la microarchitecture Sandy Bridge et sont fabriqués à l'aide d'une technologie de processus de 32 nanomètres. Le 14 octobre 2011 a également vu le jour le tout nouveau six cœurs Processeur Intel Core i7-3960X basé sur l'architecture Sandy Bridge-E, le processeur Intel le plus rapide pour les utilisateurs à domicile à ce jour. Pendant ce temps, AMD a considérablement amélioré son Phenom X4 quadricœur, augmentant la quantité de mémoire cache et maîtrisant le 45 nm. processus technologique, et a annoncé en avril 2010 le "six-core" AMD Phenom II X6, nom de code Thuban, qui a permis à Intel de ne pas trop lâcher prise. D'ailleurs, tout récemment, il y a eu une présentation des processeurs AMD basés sur la dernière microarchitecture Bulldozer. L'une des innovations les plus importantes est le principe modulaire de la disposition des cœurs dans le système x86 - deux sur chaque module. Grâce à cette fonctionnalité, l'entreprise peut facilement construire une gamme de modèles, offrant des solutions avec un nombre différent d'unités de calcul et de fréquences d'horloge. A la lumière de ses dernières créations, AMD s'apprête à s'attaquer aux processeurs Intel.
Nous avons testé et comparé les performances des processeurs haut de gamme à quatre, six et huit cœurs d'Intel et d'AMD et avons décidé de déterminer s'il vaut la peine de payer trop cher pour des cœurs supplémentaires aujourd'hui.

Traitement en parallèle

Même lorsque les premiers processeurs sont apparus, les fabricants ont essayé de maximiser leur puissance. En 1995, l'Université de Washington a avancé l'idée de soutenir le « multithreading simultané », qui a été repris et mis en œuvre par Intel sous la forme de la technologie Hyper-Threading. En pratique, cela ressemblait à diviser un processeur physique en deux processeurs virtuels et à optimiser considérablement les performances du processeur. La première puce à prendre en charge cette technologie était l'Intel Pentium 4, sorti le 14 novembre 2002. Selon les représentants de l'entreprise, l'introduction de la technologie Hyper-Threading ainsi que l'augmentation nécessaire de la surface de la matrice de 5% ont permis d'augmenter les performances de la puce de 15 à 30%. Certes, ces chiffres dépendaient directement des programmes utilisés pour les calculs. Si nous parlons de la création d'une technologie similaire de la part d'AMD, alors Intel est nettement en avance sur ses concurrents.

AVANTAGES DU MULTI-CORE.

Ainsi, la création de processeurs multicœurs peut être considérée comme un développement logique de la technologie HyperThreading. Les fabricants essaient de diviser le travail du processeur en plusieurs threads que les cœurs du processeur peuvent traiter en parallèle. Cependant, pour cela, le multicœur doit être entièrement pris en charge non seulement système opérateur, mais aussi avec des programmes spécifiques. Désormais, malgré la prédominance des « multi-cœurs » sur le marché, le nombre d'applications optimisées pour eux est minime. Habituellement, nous parlons de programmes multimédias ou hautement spécialisés, qui, pour la plupart, sont des "amis" avec de nouveaux processeurs et utilisent toute la puissance de leurs cœurs. Avec les produits de jeux, la situation est la suivante : de nombreux jeux sont déjà optimisés pour fonctionner avec deux et quatre cœurs, et au fil du temps, les ressources multi-cœurs des processeurs modernes seront également utilisées. En attendant, les processeurs à quatre cœurs semblent les plus pratiques et les plus pertinents du monde informatique, et les puces à six et huit cœurs ne valent peut-être la peine d'être achetées que si vous envisagez d'exécuter des programmes prenant en charge le multithreading sur votre système.

INCONVÉNIENTS DU CPU MULTI-CUR

Les inconvénients des processeurs à six et huit cœurs sont bien plus importants. L'un des plus importants est la consommation d'énergie impressionnante, ce qui signifie une forte dissipation de chaleur et des températures élevées de la puce lorsqu'elle fonctionne sous charge. Les industriels luttent contre cela en maîtrisant de plus en plus des processus technologiques « délicats » et en développant des schémas énergétiques plus avancés. La pénurie déjà évoquée des logiciels correspondants freine également le développement de masse des « multi-cœurs » : l'essentiel du potentiel de la puce reste tout simplement inexploité. De plus, le prix de revient des processeurs multicœurs détermine toujours le prix qui n'est en aucun cas attractif pour l'utilisateur moyen, ce qui restreint également la demande.

Résultats des tests : Intel - plus rapide, AMD - plus rentable

Pour les tests, nous avons sélectionné les meilleurs processeurs multicœurs d'Intel et d'AMD dans diverses catégories. Le plus intéressant nous a semblé être la confrontation entre les "géants" qui viennent de sortir de la chaîne de montage - la première puce AMD FX-8150 à huit cœurs au monde basée sur la microarchitecture Bulldozer et un puissant Intel Core i7 à "six cœurs". 3960X. Malheureusement, il n'y avait pas de lutte : la puce d'Intel basée sur la microarchitecture Sandy Bridge-E a nettement surpassé en performances le "bulldozer" AMD apparemment redoutable. De plus, le nouveau processeur d'AMD a subi une cuisante défaite sur tous les fronts, perdant, selon les résultats de deux tests, même devant le loin du nouveau AMD Phenom II X4 980 BE à quatre cœurs.
J'ai été agréablement surpris par un autre processeur quad-core - Intel Core i7 2600K. Sorti en début d'année dernière, il n'est que légèrement en retrait par rapport à son aîné "frère" - et ce malgré le fait que ce dernier coûte trois fois plus cher. Un autre processeur Intel Core i7-990X à six cœurs fabuleusement cher de la gamme Extreme Edition a bien fonctionné lors des tests, mais a finalement perdu face à la puce quadricœur Intel Core i7-2600K moins chère. Et curieusement, le multicœur le plus efficace a été réalisé dans l'AMD Phenom II X6 HOOT Black Edition à six cœurs, qui, à un prix très abordable dans le test Gordian Knot, a réussi à gagner jusqu'à 39 secondes (29% ) contre les rivaux jurés Intel Core i73960X et Intel Core i7-2600K. Ce dernier a cependant joué un peu au tour final, gagnant un peu plus de FPS dans le jeu Unreal Tournament III, qui assure le support des CPU multi-cœurs.
Ainsi, si nous parlons de la puissance absolue du processeur central, quel que soit son coût, il n'y a pas d'égal ici pour les puces modernes d'Intel. Mais que se passe-t-il si nous essayons de calculer théoriquement l'efficacité d'un en particulier ? De chaque centime dépensé pour le processeur, les modèles AMD en général et l'AMD Phenom II X6 1100T Black Edition à six cœurs en particulier en bénéficieront.

Tendances de développement : que nous promet l'avenir ?

A quoi ressemblera un microprocesseur informatique dans quelques années ? Essayons de regarder vers l'avenir, en nous basant sur les développements connus aujourd'hui et les plans des constructeurs. Intel reste fidèle à sa stratégie Tick-Tock et tire parti d'une transition en douceur vers une nouvelle microarchitecture et un nouveau workflow. Sandy Bridge-E a été introduit dans le cadre de l'étape Tak, et maintenant la prochaine étape Tic cette année passera la production à un processus technologique de 22 nanomètres utilisant des transistors tridimensionnels Intel 3D Tri-Gate uniques et la sortie de nouveaux huit- processeurs de base basés sur la microarchitecture Ivy Bridge. Cependant, en parallèle, des travaux sont en cours sur les prochaines étapes de la création du CPU : il n'y a pas si longtemps, le PDG d'Intel, Paul Otellini, déclarait que la société avait déjà achevé le développement de l'architecture Haswell, qui devrait succéder à Pont de lierre en 2013.
Le développement CPU d'AMD semble avancer avec difficulté. La version précédemment annoncée du CPU Komodo a été annulée de manière inattendue - elles seront remplacées par une nouvelle famille de puces AMD Vishera multicœurs (jusqu'à huit inclus) basées sur l'architecture Piledriver (développement logique du système Bulldozer) et la nouvelle plate-forme Volan .
Les analystes s'attendent à ce que le modèle de conception de processeur actuel reste inchangé dans les années à venir. Le silicium, qui a longtemps été prédit de "se retirer", restera la construction principale
unité. Cependant, de nouveaux éléments intéressants respirent dans son dos, par exemple le graphone - un cristal de carbone d'une épaisseur miniature d'un atome. Et à plus long terme, les processeurs seront confrontés à des changements révolutionnaires qui conduiront à l'émergence d'ordinateurs quantiques, optiques et même moléculaires.

Intéressant : puces multicœurs expérimentales

année 2006. Intel a dévoilé un prototype d'un processeur à 80 cœurs fabriqué à l'aide d'une technologie de processus de 32 nanomètres.
année 2009. Tilera a présenté un prototype de processeur de serveur à 100 cœurs, dans lequel chaque cœur est une puce distincte avec des caches L1 et L2.
année 2009. Intel a montré un ordinateur "cloud", qui est un processeur à 48 cœurs. De plus, les 48 cœurs d'un tel PC communiquent entre eux en tant que nœuds de réseau.
2011. Intel a développé une nouvelle microarchitecture à plusieurs cœurs intégrés (MIC). Les nouveaux processeurs basés sur celui-ci recevront plus de 50 cœurs et commenceront à être produits à l'aide d'une technologie de traitement de 22 nanomètres dès 2012.
2011. Adapteva a introduit des microprocesseurs Epiphany IV à 64 cœurs qui offrent des performances allant jusqu'à 70 gigaflops (opérations en virgule flottante par seconde) tout en consommant moins de 1 watt de puissance. Ces puces ne peuvent pas être utilisées comme unités centrales de traitement, mais Adapteva suggère de les utiliser comme coprocesseur pour des tâches aussi complexes que la reconnaissance des visages ou des gestes de l'utilisateur.
année 2012. ZiiLabs, une filiale de Creative Technology, a annoncé un système à 100 cœurs basé sur la puce ZMS-40. La performance maximale du système pour les calculs en virgule flottante était de 50 gigaflops.

Processeurs mobiles quadricœurs

À la fin de l'année dernière, NVIDIA a enthousiasmé tous les passionnés avec la sortie du processeur mobile NVIDIA Tegra 3, doté de cinq cœurs Cortex A9. Quatre d'entre eux fonctionnent à 1,4 GHz, mais ne sont activés que lorsque cela est nécessaire, et
un cinquième cœur supplémentaire, overclocké à 500 MHz, fonctionne en permanence et sert à résoudre des problèmes simples. Recherchez des listes de proxy fonctionnelles de haute qualité, vous pouvez acheter de nouvelles listes de proxy au prix le plus bas. Cette technologie peut réduire considérablement la consommation d'énergie du processeur. Le premier appareil basé sur le nouveau processeur était la tablette ASUS Transformer Prime. De plus, n'oublions pas les plans ambitieux d'AMD, qui promet notamment de sortir cette année une puce mobile quad-core avec un cœur graphique intégré, nom de code Trinity avec prise en charge de DirectX 11.

En fait, rien de tel ne se produit. Pour comprendre pourquoi un processeur huit cœurs ne double pas de moitié les performances d'un smartphone, quelques précisions s'imposent. L'avenir des processeurs pour smartphones est déjà là. Les processeurs octa-core, dont on ne pouvait que rêver récemment, se généralisent. Mais il s'avère que leur travail n'est pas d'améliorer les performances de l'appareil.

Ces explications ont été publiées dans l'article « Octa-core vs Quad-core : cela fait-il une différence ? sur les pages de ressources Avis de confiance.

Les termes « huit cœurs » et « quatre cœurs » eux-mêmes reflètent le nombre de cœurs du processeur.

Mais la principale différence entre les deux types de processeurs réside dans la manière dont les cœurs de processeur sont installés.

Avec un processeur quadricœur, tous les cœurs peuvent fonctionner simultanément, permettant un multitâche rapide et flexible, des jeux 3D plus fluides, des performances de caméra plus rapides, et plus encore.

Les puces modernes à huit cœurs, à leur tour, se composent simplement de deux processeurs à quatre cœurs qui répartissent différentes tâches entre elles en fonction de leur type. Le plus souvent, une puce à huit cœurs a un ensemble de quatre cœurs avec une vitesse d'horloge inférieure à celle du deuxième ensemble. Lorsqu'une tâche complexe doit être effectuée, bien sûr, un processeur plus rapide est pris en charge.

Un terme plus précis que "huit cœurs" serait "double quad". Mais cela n'a pas l'air si joli et n'est pas adapté à des fins de marketing. Par conséquent, ces processeurs sont appelés processeurs à huit cœurs.

Pourquoi y a-t-il deux ensembles de cœurs de processeur ?

Quelle est la raison de la combinaison de deux ensembles de cœurs de processeur, transférant des tâches l'un à l'autre, dans un seul appareil ? Pour l'efficacité énergétique ! Cette décision est nécessaire pour un smartphone alimenté par une batterie, mais pas pour une unité principale alimentée en permanence par le réseau de bord du véhicule.

Un processeur plus puissant consomme plus d'énergie et la batterie doit être rechargée plus souvent. UNE batteries rechargeables un maillon beaucoup plus faible dans un smartphone que les processeurs. En conséquence, plus le processeur du smartphone est puissant, plus il a besoin d'une batterie volumineuse.

Dans le même temps, pour la plupart des tâches d'un smartphone, vous n'aurez pas besoin de performances de calcul aussi élevées qu'un processeur moderne peut en fournir. Passer d'un écran d'accueil à un autre, vérifier les messages et même naviguer sur le Web sont des tâches moins gourmandes en ressources CPU.

Mais la vidéo HD, les jeux et la manipulation de photos sont de telles tâches. Par conséquent, les processeurs à huit cœurs sont assez pratiques, bien que cette solution puisse difficilement être qualifiée d'élégante. Un processeur plus faible gère les tâches moins gourmandes en ressources. Plus puissant - plus gourmand en ressources. En conséquence, la consommation d'énergie globale est réduite par rapport à une situation où seul un processeur avec une vitesse d'horloge élevée traiterait toutes les tâches. Ainsi, le double processeur résout principalement le problème de l'amélioration de l'efficacité énergétique, et non des performances.

Caractéristiques technologiques

Tous les processeurs modernes à huit cœurs sont basés sur l'architecture ARM, appelée big.LITTLE.

Cette architecture big.LITTLE à huit cœurs a été annoncée en octobre 2011 et a permis à quatre cœurs Cortex-A7 basse performance de fonctionner avec quatre cœurs Cortex-A15 hautes performances. ARM a depuis répété cette approche chaque année, offrant des puces plus performantes pour les deux ensembles de cœurs de processeur sur la puce à huit cœurs.

Certains des principaux fabricants de puces pour appareils mobiles ont concentré leurs efforts sur cet échantillon de big.LITTLE "à huit cœurs". L'une des premières et des plus notables était la propre puce de Samsung, la célèbre Exynos. Son modèle à huit cœurs est utilisé depuis Samsung Galaxy S4, du moins dans certaines versions des appareils de l'entreprise.

Plus récemment, Qualcomm a également commencé à implémenter big.LITTLE dans ses puces CPU Snapdragon 810 à huit cœurs. C'est sur ce processeur que reposent les nouveautés bien connues du marché des smartphones comme le HTC One M9 et le G Flex 2, qui est devenu une grande réussite de LG.

Début 2015, NVIDIA a présenté Tegra X1, un nouveau processeur mobile que la société vise pour les ordinateurs de voiture. La fonction principale de X1 est son GPU "console-challenging", qui est également basé sur l'architecture big.LITTLE. C'est-à-dire qu'il deviendra également huit cœurs.

Y a-t-il une grande différence pour utilisateur régulier?

La différence entre un processeur de smartphone à quatre et huit cœurs est-elle grande pour l'utilisateur moyen ? Non, en fait, c'est très petit, selon Trasted Reviews.

Le terme « huit cœurs » est quelque peu déroutant, mais il signifie en fait la duplication de processeurs quadricœurs. Le résultat final est deux kits quad-core indépendants qui fonctionnent ensemble sur une seule puce pour améliorer l'efficacité énergétique.

Un processeur à huit cœurs est-il nécessaire dans chaque appareil moderne ? Il n'y a pas un tel besoin, par exemple Apple fournit une efficacité énergétique décente pour ses iPhones avec un processeur dual-core.

Ainsi, l'architecture ARM big.LITTLE à huit cœurs est l'un des solutions possibles L'autonomie de la batterie est l'une des tâches les plus importantes pour les smartphones. Dès qu'une autre solution à ce problème sera trouvée, la tendance à installer deux ensembles quad-core dans une puce s'arrêtera et de telles solutions deviendront démodées.

J'ai trouvé un problème de limite d'horloge désagréable. Ayant atteint le seuil des 3 GHz, les développeurs sont confrontés à une augmentation significative de la consommation électrique et de la dissipation thermique de leurs produits. Le niveau de la technologie en 2004 n'a pas permis de réduire de manière significative la taille des transistors dans un cristal de silicium, et la sortie de cette situation était une tentative non pas d'augmenter la fréquence, mais d'augmenter le nombre d'opérations effectuées par cycle. Profitant de l'expérience des plates-formes de serveurs, où l'agencement multiprocesseur a déjà été testé, il a été décidé de combiner deux processeurs sur une seule puce.

Depuis lors, beaucoup de temps s'est écoulé, des processeurs à deux, trois, quatre, six et même huit cœurs sont apparus en accès large. Mais la principale part de marché est toujours occupée par les modèles 2 et 4 cœurs. AMD essaie de changer la donne, mais son architecture Bulldozer n'a pas répondu aux attentes et les huit cœurs à petit budget ne sont toujours pas très populaires dans le monde. Alors la question estce qui est mieux : processeur 2 ou 4 cœurs, reste toujours d'actualité.

Différence entre les processeurs 2 et 4 cœurs

Au niveau matériella principale différence entre un processeur à 2 cœurs et un processeur à 4 cœurs- le nombre de blocs fonctionnels. Chaque cœur est essentiellement un processeur distinct équipé de ses propres nœuds de calcul. 2 ou 4 de ces processeurs sont interconnectés par un bus interne à grande vitesse et un contrôleur de mémoire commun pour interagir avec la RAM. D'autres unités fonctionnelles peuvent également être courantes : la plupart des processeurs modernes ont des caches individuels des premier (L1) et deuxième (L2) niveaux, des blocs de calculs d'entiers et d'opérations en virgule flottante. Le cache L3 relativement volumineux est unique et disponible pour tous les cœurs. Les AMD FX déjà mentionnés (ainsi que les processeurs Athlon et les APU de la série A) peuvent être notés séparément : ils partagent non seulement la mémoire cache et le contrôleur, mais également des unités de calcul à virgule flottante : chacun de ces modules appartient à deux cœurs en même temps. .

Diagramme du processeur quadricœur AMD Athlon

Du point de vue de l'utilisateurdifférence entre les processeurs 2 et 4 cœursest le nombre de tâches que la CPU peut traiter en un cycle d'horloge. Avec la même architecture, la différence théorique sera de 2 fois pour 2 et 4 cœurs ou 4 fois pour 2 et 8 cœurs, respectivement. Ainsi, avec le fonctionnement simultané de plusieurs processus, une augmentation du nombre devrait entraîner une augmentation de la vitesse du système. En effet, au lieu de 2 opérations, un CPU quad-core peut en effectuer quatre à la fois.

Pourquoi les processeurs dual-core sont si populaires

Il semblerait que si une augmentation du nombre de cœurs entraîne une augmentation des performances, alors dans le contexte des modèles à quatre, six ou huit cœurs, les double cœurs n'ont aucune chance. Néanmoins, le leader mondial du marché des CPU, Intel, renouvelle chaque année sa gamme de produits et sort de nouveaux modèles avec seulement quelques cœurs (Core i3, Celeron, Pentium). Et cela dans le contexte du fait que même dans les smartphones et les tablettes, les utilisateurs regardent ces processeurs avec incrédulité ou mépris. Pour comprendre pourquoi les modèles les plus populaires sont les processeurs dual-core, il y a quelques facteurs clés à considérer.

Intel Core i3 - les processeurs PC domestiques dual-core les plus populaires

Problème de compatibilité... Lors de la création d'un logiciel, les développeurs s'efforcent de s'assurer qu'il peut fonctionner à la fois sur les nouveaux ordinateurs et sur les modèles de CPU et de GPU existants. Compte tenu de la gamme sur le marché, il est important de s'assurer que le jeu fonctionne sans problème sur deux et huit cœurs. La plupart des PC domestiques existants sont équipés d'un processeur double cœur, la prise en charge de ces ordinateurs est donc la considération la plus importante.

La complexité des tâches de parallélisation... Pour garantir que tous les cœurs sont utilisés efficacement, les calculs effectués pendant l'exécution du programme doivent être divisés en threads égaux. Par exemple, une tâche qui peut utiliser de manière optimale tous les cœurs en allouant un ou deux processus à chacun d'eux est la compression simultanée de plusieurs vidéos. Avec les jeux, c'est plus difficile, car toutes les opérations qui y sont effectuées sont interconnectées. Malgré le fait que le travail principal est effectué par le processeur graphique de la carte vidéo, c'est le processeur qui prépare les informations pour la formation de l'image 3D. Faire en sorte que chaque cœur traite son propre bloc de données, puis le transmettre au GPU en synchronisation avec les autres est assez difficile. Plus il y a de threads de calcul simultanés à traiter, plus la tâche est difficile.

Continuité des technologies... Les développeurs de logiciels utilisent des développements déjà existants pour leurs nouveaux projets, qui subissent une modernisation répétée. Dans certains cas, il arrive que ces technologies soient ancrées dans le passé depuis 10 à 15 ans. Un développement basé sur un projet vieux de dix ans est très réticent, sinon entièrement, susceptible d'une refonte cardinale pour une optimisation parfaite. En conséquence, il y a une incapacité du logiciel à utiliser rationnellement les capacités matérielles du PC. HARCELEUR. Call of Pripyat, sorti en 2009 (à l'apogée des processeurs multicœurs) est construit sur le moteur de 2001, il ne peut donc pas charger plus d'un cœur.

HARCELEUR. utilise pleinement un seul cœur d'un processeur à 4 cœurs

La situation est la même avec le populaire RPG en ligne World of Tanks : le moteur Big World, sur lequel il est basé, a été créé en 2005, lorsque les processeurs multicœurs n'étaient pas encore perçus comme la seule voie de développement possible.

World of Tanks ne sait pas non plus comment répartir uniformément la charge sur les noyaux

Difficultés financières... Le point précédent est une conséquence de ce problème. Si vous créez chaque application à partir de zéro sans utiliser la technologie disponible, sa mise en œuvre coûtera des sommes fabuleuses. Par exemple, le coût de développement de GTA V était de plus de 200 millions de dollars. Dans le même temps, certaines technologies n'ont toujours pas été créées "from scratch", mais empruntées à des projets antérieurs, puisque le jeu a été écrit pour 5 plateformes à la fois (Sony PS3, PS4, Xbox 360 et One, ainsi que PC).

GTA V est optimisé pour le multicœur et peut charger le processeur uniformément

Toutes ces nuances ne permettent pas en pratique d'exploiter pleinement le potentiel des processeurs multicœurs. Interdépendance des producteurs Matériel et les développeurs de logiciels créent un cercle vicieux.

Quel processeur est le meilleur : 2 ou 4 cœurs

Évidemment, avec tous les avantages, le potentiel des processeurs multicœurs n'est toujours pas pleinement exploité. Certaines tâches ne savent pas comment répartir uniformément la charge et fonctionnent dans un seul thread, d'autres le font avec une efficacité médiocre et seule une petite fraction du logiciel interagit pleinement avec tous les cœurs. Alors la question estlequel meilleur processeur, 2 ou 4 noyaux, acheter, nécessite une étude attentive de la situation actuelle.

Il existe des produits de deux fabricants sur le marché : Intel et AMD, qui diffèrent par leurs caractéristiques de mise en œuvre. Les Advanced Micro Devices se concentrent traditionnellement sur le multicœur, tandis qu'Intel hésite à franchir une telle étape et à n'augmenter le nombre de cœurs que si cela n'entraîne pas une diminution des performances spécifiques par cœur (ce qui est très difficile à éviter).

Une augmentation du nombre de cœurs réduit les performances globales de chacun d'eux.

En règle générale, les performances théoriques et pratiques globales d'un processeur multicœur sont inférieures à celles d'un processeur similaire (construit sur la même microarchitecture, avec les mêmes processeurs techniques) avec un seul cœur. Cela est dû au fait que les noyaux utilisent des ressources partagées, ce qui n'a pas le meilleur effet sur les performances. Ainsi, vous ne pouvez pas simplement acheter un puissant processeur quad ou six cœurs en espérant qu'il ne sera certainement pas plus faible qu'un processeur dual core de la même série. Dans certaines situations, il sera, en même temps, perceptible. Un exemple est le lancement d'anciens jeux sur un ordinateur doté d'un processeur AMD FX à huit cœurs : le FPS est parfois inférieur à celui d'un PC similaire, mais avec un processeur quadricœur.

Avez-vous besoin de multicœur aujourd'hui

Cela signifie-t-il que de nombreux cœurs ne sont pas nécessaires ? Malgré le fait que la conclusion semble logique - non. Les tâches quotidiennes légères (comme surfer sur le Web ou travailler avec plusieurs programmes en même temps) répondent positivement à une augmentation du nombre de cœurs de processeur. C'est pour cette raison que les fabricants de smartphones se concentrent sur la quantité, privilégiant les performances spécifiques. Opera (et d'autres navigateurs sur le moteur Chromium), Firefox lance chaque onglet ouvert en tant que processus séparé, respectivement, plus il y a de cœurs, plus la transition entre les onglets est rapide. Gestionnaires de fichiers, programmes de bureau, les platines ne sont pas gourmandes en ressources en elles-mêmes. Mais si nécessaire, en passant souvent de l'un à l'autre, un processeur multicœur améliorera les performances du système.

Le navigateur Opera attribue un processus distinct à chaque onglet

Intel en est conscient, car la technologie HuperThreading, qui permet au cœur de traiter le deuxième thread avec des ressources inutilisées, est apparue à l'époque des Pentium 4. Mais elle ne compense pas totalement le manque de performances.

Dans le "Task Manager", un processeur à 2 cœurs avec Huper Threading est affiché comme un processeur à 4 cœurs

Les créateurs de jeux, quant à eux, rattrapent lentement leur retard. L'émergence de nouvelles générations de consoles Sony Play Station et Microsoft Xbox a encouragé les développeurs à se concentrer davantage sur le multicœur. Les deux consoles sont basées sur des puces AMD à huit cœurs, les programmeurs n'ont donc plus besoin de consacrer beaucoup d'efforts à l'optimisation lors du portage d'un jeu sur un PC. Avec la popularité croissante de ces consoles, ceux qui ont été déçus par l'achat d'AMD FX 8xxx ont pu pousser un soupir de soulagement. Les processeurs multicœurs gagnent activement des positions sur le marché, comme le montrent les critiques.

Lorsque vous achetez un nouvel ordinateur portable ou construisez un ordinateur, le processeur est la décision la plus importante. Mais il y a beaucoup de jargon, surtout en ce qui concerne les noyaux. Quel processeur choisir : dual-core, quad-core, six-core ou huit-core. Lisez l'article pour comprendre ce que cela signifie vraiment.

Dual-core ou quad-core, aussi simple que possible

Restons simples. Voici tout ce que vous devez savoir :

• Il n'y a qu'une seule puce de processeur. Cette puce peut avoir un, deux, quatre, six ou huit cœurs.
• Actuellement, un processeur à 18 cœurs est le meilleur que vous puissiez obtenir sur les PC grand public.
• Chaque "noyau" fait partie d'une puce qui effectue le traitement. Essentiellement, chaque noyau est unité centrale de traitement(CPU).

La vitesse

Maintenant, une logique simple dicte que plus de cœurs rendront votre processeur plus rapide dans l'ensemble. Mais ce n'est pas toujours le cas. C'est un peu délicat.

Plus de cœurs donnent plus de vitesse que si le programme peut répartir ses tâches entre les cœurs. Tous les programmes ne sont pas conçus pour séparer les tâches entre les cœurs. Plus à ce sujet plus tard.

La vitesse d'horloge de chaque cœur est également un facteur décisif de vitesse, tout comme l'architecture. Plus récent processeur double cœur une vitesse d'horloge plus élevée surpasse souvent un processeur quadricœur plus ancien et à vitesse d'horloge plus faible.

Consommation d'énergie

Plus de cœurs entraînent également une consommation d'énergie plus élevée du processeur. Lorsque le processeur est allumé, il alimente tous les cœurs, pas seulement ceux impliqués.

Les fabricants de puces tentent de réduire la consommation d'énergie et de rendre les processeurs plus économes en énergie. Mais la règle générale est qu'un processeur quad-core tirera plus d'énergie de votre ordinateur portable qu'un processeur dual-core (et donc videra votre batterie plus rapidement).

Production de chaleur

Chaque cœur affecte la chaleur générée par le processeur. Encore une fois, en règle générale, plus de grains entraînent des températures plus élevées.

En raison de cette chaleur supplémentaire, les fabricants doivent ajouter de meilleurs radiateurs ou d'autres solutions de refroidissement.

Prix

Plus de noyaux ne sont pas toujours plus élevés que le prix. Comme nous l'avons vu précédemment, la vitesse d'horloge, les versions d'architecture et d'autres considérations entrent en ligne de compte.

Mais si tous les autres facteurs sont les mêmes, alors plus de cœurs obtiendront un prix plus élevé.

Tout sur les logiciels

Voici un petit secret que les fabricants de processeurs ne veulent pas que vous sachiez. Il ne s'agit pas du nombre de cœurs que vous utilisez, mais de Logiciel vous utilisez sur eux.

Les programmes doivent être spécialement conçus pour tirer parti de plusieurs processeurs. Ce "logiciel multithread" n'est pas aussi courant qu'on pourrait le penser.

Il est important de noter que même s'il s'agit d'un programme multithread, son utilisation est également importante. Par exemple un navigateur Web Google Chrome prend en charge plusieurs processus ainsi que le logiciel de montage vidéo Adobe Premier Pro.

Adobe Premier Pro propose différents noyaux pour travailler avec différents aspects de votre montage. Compte tenu des nombreuses couches impliquées dans le montage vidéo, cela est logique car chaque cœur peut travailler sur une tâche distincte.

De même, Google Chrome propose différents noyaux pour fonctionner dans différents onglets. Mais c'est là que réside le problème. Une fois que vous ouvrez une page Web dans un onglet, elle est généralement statique après cela. Aucun autre traitement requis ; le reste du travail consiste à enregistrer la page dans la RAM. Cela signifie que même si le noyau peut être utilisé pour marquer l'arrière-plan, il n'est pas nécessaire de le faire.

Cet exemple de Google Chrome est une illustration de la façon dont même un logiciel multithread peut ne pas vous apporter de gros gains de performances réels.

Deux cœurs ne doublent pas la vitesse

Supposons donc que vous ayez le bon logiciel et que tout votre autre matériel soit le même. Un processeur quad-core sera-t-il deux fois plus rapide qu'un processeur dual-core ? Non.

L'augmentation des noyaux n'affecte pas problème logiciel mise à l'échelle. Mise à l'échelle vers les cœurs - La capacité théorique de tout logiciel à attribuer les bonnes tâches aux bons cœurs, de sorte que chaque cœur calcule à sa vitesse optimale. Ce n'est pas ce qui se passe réellement.

En réalité, les tâches sont décomposées de manière séquentielle (comme le font la plupart des programmes multithreads) ou de manière aléatoire. Par exemple, disons que vous devez effectuer trois tâches pour terminer une activité et que vous disposez de cinq activités de ce type. Le logiciel dit au noyau 1 de résoudre le problème 1, tandis que le noyau 2 résout le deuxième, le noyau 3 au troisième ; pendant ce temps, le noyau 4 est inactif.

Si la troisième tâche est la plus difficile et la plus longue, il serait alors logique que le logiciel divise la troisième tâche entre les cœurs 3 et 4. Mais ce n'est pas ce qu'il fait. Au lieu de cela, bien que les noyaux 1 et 2 terminent la tâche plus rapidement, l'action devra attendre que le noyau 3 se termine, puis calculer les résultats des noyaux 1, 2 et 3 ensemble.

C'est une façon détournée de dire que le logiciel, tel qu'il est aujourd'hui, n'est pas optimisé pour tirer pleinement parti de plusieurs cœurs. Et doubler les cœurs n'équivaut pas à doubler la vitesse.

Où est-ce que plus de cœurs vont vraiment aider ?

Maintenant que vous savez ce que font les noyaux et leurs limites pour améliorer les performances, vous devez vous demander : « Ai-je besoin de plus de noyaux ? » Eh bien, cela dépend de ce que vous prévoyez de faire avec eux.

Si vous jouez souvent jeux d'ordinateur alors plus de cœurs sur votre PC seront sûrement utiles. La grande majorité des nouveaux jeux populaires des grands studios prennent en charge l'architecture multithread. Les jeux vidéo dépendent toujours en grande partie de la carte graphique que vous possédez, mais un processeur multicœur est également utile.

Pour tout professionnel qui travaille avec des logiciels vidéo ou audio, plus de cœurs seront utiles. La plupart des outils de montage audio et vidéo populaires utilisent un traitement multithread.

Photoshop et conception

Si vous êtes un concepteur, une vitesse d'horloge plus élevée et plus de cache de processeur augmenteront la vitesse d'autant plus de cœurs. Même le logiciel de conception le plus populaire, Adobe Photoshop, prend en charge en grande partie les processus à thread unique ou légèrement à thread. Les cœurs multiples ne seront pas une incitation significative pour cela.

Navigation Web plus rapide

Comme nous l'avons dit, avoir plus de cœurs ne signifie pas une navigation Web plus rapide. Alors que tout le monde navigateurs modernes prennent en charge l'architecture des processus de multitraitement, les noyaux ne seront utiles que si vos onglets d'arrière-plan sont des sites qui nécessitent beaucoup de puissance de traitement.

Tâches de bureau

Toutes les applications Office de base sont monothread, donc un processeur quadricœur n'augmentera pas la vitesse.

Avez-vous besoin de plus de cœurs ?

En général, un processeur quad-core sera plus rapide qu'un processeur dual-core pour l'informatique générale. Chaque programme que vous ouvrez fonctionnera sur son propre noyau, donc si les tâches sont séparées, les vitesses seront meilleures. Si vous utilisez plusieurs programmes en même temps, passez souvent de l'un à l'autre et attribuez-leur vos propres tâches, choisissez un processeur avec gros montant noyaux.

Sachez juste ceci : la performance globale du système est un domaine où il y a trop de facteurs. Ne vous attendez pas à des gains de performances magiques en remplaçant un seul composant, voire un processeur.