Protsessorning orqa tomoni qanday nomlanadi. Protsessor va uning komponentlari Yarimo'tkazgichli tuzilmalar o'z rivojlanish jarayonida doimo rivojlanib boradi

2.2.3. Parallel ma'lumotlarni qayta ishlash. Soat chastotasini oshirish orqali protsessorlarning ish faoliyatini cheksiz oshirish mumkin emas. Soat chastotasining oshishi issiqlik tarqalishining ko'payishiga, protsessorlarning ishlash muddati va ishonchliligining pasayishiga olib keladi va xotiraga kirishdagi kechikishlar takt chastotasining oshishi ta'sirini sezilarli darajada kamaytiradi. Darhaqiqat, bugungi kunda siz 3,8 gigagertsdan yuqori soat tezligiga ega protsessorlarni deyarli topa olmaysiz. Overclocking muammolari ishlab chiquvchilarni protsessor ish faoliyatini yaxshilashning boshqa usullarini izlashga majbur qilmoqda. Eng mashhur usullardan biri parallel hisoblashdir. Zamonaviy protsessorlarning aksariyati ikki yoki undan ortiq yadroga ega. Eng yaxshi modellar 8 yoki hatto 12 ta yadroni o'z ichiga olishi mumkin, ular giper-threading texnologiyasini qo'llab-quvvatlaydi. Qo'shimcha yadrolarni joriy etishning afzalliklari juda tushunarli, biz amalda har bir vazifani mustaqil ravishda hal qila oladigan bir nechta protsessorlarni olamiz, shu bilan birga, tabiiyki, unumdorlik oshadi. Biroq, ishlash ko'rsatkichlari har doim ham kutilgan natijalarni qondirmaydi. Birinchidan, barcha dasturlar bir nechta yadrolar bo'ylab hisoblashlarni taqsimlashni qo'llab-quvvatlamaydi. Tabiiyki, dasturlarni yadrolar o'rtasida taqsimlash mumkin, shunda har bir yadro o'z mustaqil dasturlariga ega. Misol uchun, bir yadro utilitlar to'plamiga ega operatsion tizimni boshqaradi, ikkinchisi maxsus dasturlarni ishga tushiradi va hokazo. Ammo bu bitta yadro taqdim eta oladigandan ko'ra ko'proq resurslarni talab qiladigan dastur paydo bo'lgunga qadar samaradorlikni oshiradi. Agar u bir nechta yadrolarda yuk muvozanatini qo'llab-quvvatlasa yaxshi bo'ladi. Ammo hozirda yukni 12 yadro o'rtasida va hatto Hyper-Threading rejimida taqsimlashga qodir bo'lgan ommaviy dasturlarni bir qo'lning barmoqlari bilan sanash mumkin. Men, albatta, bo'rttirib aytaman, ko'p bosqichli hisoblash uchun optimallashtirilgan dasturlar mavjud, ammo ko'pchilik oddiy foydalanuvchilarga ularga kerak emas. Ammo eng mashhur dasturlar va undan ham ko'proq o'yinlar, hozirgacha ko'p yadroli protsessorlarga "yomon" moslashadi, ayniqsa yadrolar soni to'rtdan ortiq bo'lsa.


Ikkinchidan, xotira bilan ishlash yanada murakkablashadi, chunki yadrolar ko'p va ularning barchasi RAMga kirishga muhtoj. Protsessor yadrolarining xotiraga va boshqa kompyuter resurslariga kirish ketma-ketligini aniqlaydigan murakkab mexanizm talab qilinadi. Uchinchidan, energiya iste'moli oshadi va natijada issiqlik ishlab chiqarish ortadi va kuchli sovutish tizimi talab qilinadi. Va to'rtinchidan, ko'p yadroli protsessorlarning ishlab chiqarish narxi ancha katta va shunga mos ravishda bunday protsessorlarning narxi "tishlaydi". Barcha kamchiliklarga qaramay, 2-4 yadroli protsessorlardan foydalanish, shubhasiz, sezilarli darajada ishlashni ta'minlaydi. Biroq, hozirgi vaqtda to'rtta yadroli protsessorlardan foydalanish har doim ham umidlarni oqlamaydi. Biroq, yaqin kelajakda vaziyat keskin o'zgarishi kerak. Ko'p ish zarralarini qo'llab-quvvatlaydigan ko'plab dasturlar bo'lishi mumkin, individual yadrolarning ishlashi oshadi va ularning narxi pasayadi. 2.2.4. Hyper-Threading texnologiyasi. Intel Hyper-threading texnologiyasi har bir protsessor yadrosiga bir vaqtning o'zida ikkita vazifani bajarishga imkon beradi, bu esa bir haqiqiy yadroni ikkita virtualga aylantiradi. Bu shunday yadrolarda bir vaqtning o'zida ikkita ipning holati saqlanib qolishi tufayli mumkin, chunki yadro o'z registrlari to'plamiga, o'z buyruq hisoblagichiga va har bir ip uchun uzilishlar bilan o'z ish blokiga ega. Natijada, operatsion tizim bunday yadroni ikkita alohida yadro sifatida ko'radi va ular bilan ikki yadroli protsessorda bo'lgani kabi ishlaydi. Biroq, ikkala ip uchun yadro elementlarining qolgan qismi umumiydir va ular o'rtasida bo'linadi. Bunga qo'shimcha ravishda, har qanday sababga ko'ra, iplardan biri quvur liniyasining elementlarini bo'shatganda, boshqa ip bo'sh bloklardan foydalanadi. Agar, masalan, kesh xotirasiga kirishda xatolik yuz bergan bo'lsa va RAMdan ma'lumotlarni o'qish kerak bo'lsa yoki o'tish noto'g'ri prognoz qilingan bo'lsa yoki joriy ko'rsatmani qayta ishlash natijalari kutilsa, quvur liniyasining elementlari ishtirok etmasligi mumkin. , yoki qayta ishlash jarayonida ba'zi bloklar umuman ishlatilmaydi.bu qo'llanma va h.k. Ko'pgina dasturlar protsessorni to'liq yuklay olmaydi, chunki ba'zilari asosan FPU-dan foydalanmasdan oddiy butun sonli hisoblashlardan foydalanadilar. Boshqa dasturlar, masalan, 3D studio, suzuvchi nuqta raqamlari yordamida juda ko'p hisob-kitoblarni talab qiladi, lekin ayni paytda ba'zi boshqa ijro birliklarini bo'shatadi va hokazo. Bundan tashqari, deyarli barcha dasturlarda juda ko'p shartli va bog'liq o'zgaruvchilar mavjud. Natijada, Hyper-threading texnologiyasidan foydalanish yadro quvurining maksimal yuklanishiga hissa qo'shadigan sezilarli samaradorlikni ta'minlashi mumkin. Lekin hamma narsa juda oddiy emas. Tabiiyki, ish unumdorligi bir nechta jismoniy yadrolarni ishlatishdan kamroq bo'ladi, chunki iplar bitta quvur liniyasining umumiy bloklaridan foydalanadi va ko'pincha kerakli blokning chiqarilishini kutishga majbur bo'ladi. Bundan tashqari, aksariyat protsessorlarda allaqachon bir nechta jismoniy yadrolar mavjud va Hyper-threading texnologiyasidan foydalanganda virtual yadrolar juda ko'p bo'lishi mumkin, ayniqsa protsessorda to'rt yoki undan ortiq jismoniy yadro mavjud bo'lsa. Hozirgi vaqtda juda ko'p sonli yadrolar bo'yicha hisob-kitoblarni tarqatishga qodir dasturlar juda kam bo'lgani uchun, bu holda natija foydalanuvchilarning hafsalasi pir bo'lishi mumkin. Hyper-Threading texnologiyasi bilan bog'liq yana bir jiddiy muammo bor - turli mavzulardagi ko'rsatmalarga bir xil turdagi bloklar kerak bo'lganda paydo bo'ladigan nizolar. Ikki o'xshash iplar parallel ravishda, ko'pincha bir xil bloklardan foydalanganda, vaziyat yuzaga kelishi mumkin. Bunday holda, samaradorlik minimal bo'ladi. Natijada, Hyper-Threading texnologiyasi protsessor yuklash turiga juda bog'liq bo'lib, yaxshi ishlashni ta'minlaydi yoki u deyarli foydasiz bo'lishi mumkin. 2.2.5. Turbo Boost texnologiyasi. Uydagi ko'pgina zamonaviy protsessorlarning ishlashi biroz ko'tarilishi mumkin, oddiy qilib aytganda, overclocked - nominaldan oshib ketadigan chastotalarda ishlashga majbur, ya'ni. ishlab chiqaruvchi tomonidan e'lon qilingan. Protsessor chastotasi tizim shinasining chastotasi multiplikator deb ataladigan omilga ko'paytiriladi. Misol uchun, Core i7-970 protsessori DMI tizim shinasi bilan 133 MGts tayanch chastotada ishlaydi va ko'paytmasi 24. Shunday qilib, protsessor yadrosining soat tezligi: 133 MGts * 24 = 3192 MGts bo'ladi. Agar siz BIOS sozlamalarida multiplikatorni oshirsangiz yoki tizim avtobusining soat chastotasini oshirsangiz, protsessorning soat chastotasi ortadi va shunga mos ravishda uning ishlashi ham oshadi. Biroq, bu jarayon xavfsiz emas. Overclocking tufayli protsessor beqaror bo'lib qolishi yoki hatto ishlamay qolishi mumkin. Shuning uchun, siz overclockingga mas'uliyat bilan yondashishingiz va protsessorning parametrlarini diqqat bilan kuzatib borishingiz kerak. Turbo Boost texnologiyasi paydo bo'lishi bilan ishlar ancha osonlashdi. Ushbu texnologiyaga ega protsessorlar o'zlari qisqa vaqt ichida dinamik ravishda soat chastotasini oshirishi va shu bilan ularning ishlashini oshirishi mumkin. Shu bilan birga, protsessor o'z ishining barcha parametrlarini nazorat qiladi: kuchlanish, amper, harorat va boshqalar, nosozliklardan qochish va undan ham ko'proq nosozliklar. Misol uchun, protsessor foydalanilmagan yadrolarni o'chirib qo'yishi mumkin, shu bilan umumiy haroratni pasaytiradi va buning o'rniga qolgan yadrolarning soat tezligini oshiradi. Hozirgi vaqtda ma'lumotlarni qayta ishlash uchun barcha protsessor yadrolaridan foydalanadigan dasturlar juda ko'p emas, ayniqsa ular to'rttadan ko'p bo'lsa, Turbo Boost texnologiyasidan foydalanish protsessorning ish faoliyatini sezilarli darajada oshirishi mumkin, ayniqsa, bitta oqimli ilovalar bilan ishlashda. 2.2.6. Buyruqni bajarish samaradorligi. Qayta ishlangan ko'rsatmalar turlariga va ularni bajarish usullariga qarab, protsessorlar bir necha guruhlarga bo'linadi: klassik CISC protsessorlarida; RISC protsessorlarining qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plami; minimal ko'rsatmalar to'plamiga ega MISC protsessorlari uchun; qo'shimcha uzoq ko'rsatmalar to'plami bilan VLIW protsessorlari uchun. CISC (Kompleks ko'rsatmalar to'plami kompyuter) Bu murakkab ko'rsatmalar to'plamiga ega protsessorlar. CISC arxitekturasi quyidagilar bilan tavsiflanadi: murakkab va ko'p o'lchovli ko'rsatmalar; turli xil ko'rsatmalarning katta to'plami; ko'rsatmalarning aniq bo'lmagan uzunligi; turli xil manzil usullari. Tarixan CISC arxitekturasiga ega protsessorlar birinchi bo'lib, ularning paydo bo'lishi birinchi kompyuterlarning rivojlanishidagi umumiy tendentsiya bilan bog'liq edi. Ular kompyuterlarni yanada funktsional va shu bilan birga dasturlashni osonlashtirishga intilishdi. Tabiiyki, dastlab dasturchilar uchun har bir funktsiyani yaxlit alohida kichik dastur sifatida amalga oshirishdan ko'ra keng ko'lamli ko'rsatmalarga ega bo'lish qulayroq edi. Natijada, dasturlarning hajmi sezilarli darajada qisqardi va shu bilan birga dasturlash murakkablashdi. Biroq, bu holat uzoq davom etmadi. Birinchidan, yuqori darajadagi tillarning paydo bo'lishi bilan mashina kodlari va assemblerda to'g'ridan-to'g'ri dasturlash zarurati yo'qoldi, ikkinchidan, vaqt o'tishi bilan turli xil ko'rsatmalar soni juda ko'paydi va ko'rsatmalarning o'zi murakkablashdi. Natijada, ko'pchilik dasturchilar asosan eng murakkab ko'rsatmalarga e'tibor bermay, ma'lum bir ko'rsatmalar to'plamidan foydalanganlar. Natijada dasturchilar keng ko‘lamli ko‘rsatmalardan unchalik ko‘p foyda ko‘rmadilar, chunki dasturlarni kompilyatsiya qilish avtomatik tarzda amalga oshirildi va protsessorlarning o‘zlari murakkab va xilma-xil ko‘rsatmalarni, asosan, ularni dekodlash bilan bog‘liq muammolar tufayli sekin qayta ishladilar. Bundan tashqari, protsessor ishlab chiquvchilari yangi murakkab ko'rsatmalarni kamroq tuzatdilar, chunki bu mashaqqatli va murakkab jarayon edi. Natijada, ularning ba'zilarida xatolar bo'lishi mumkin. Va, albatta, ko'rsatmalar qanchalik murakkab bo'lsa, ular qanchalik ko'p harakatlar qilsa, ularning bajarilishini parallellashtirish shunchalik qiyin bo'ladi va shunga mos ravishda ular protsessor quvurini kamroq samarali yuklaydi. Biroq, bu vaqtga kelib, CISC arxitekturasiga ega protsessorlar uchun juda ko'p sonli dasturlar allaqachon ishlab chiqilgan, shuning uchun yangi arxitekturaga o'tish iqtisodiy jihatdan foydasiz bo'lib, hatto protsessor unumdorligini oshirdi. Shuning uchun murosaga erishildi va Intel486DX dan boshlab CISC protsessorlari RISC yadrosi yordamida ishlab chiqarila boshlandi. Ya'ni, bajarilishidan oldin murakkab CISC ko'rsatmalari oddiyroq ichki RISC ko'rsatmalariga aylantiriladi. Buning uchun protsessor yadrosi ichida joylashgan ROMda yozilgan mikro-ko'rsatmalar to'plamidan foydalaning - bitta murakkab ko'rsatma bilan bir xil harakatlarni birgalikda bajaradigan bir qator oddiy ko'rsatmalar. RISC (Kichik ko'rsatmalar to'plami kompyuteri)- qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plamiga ega protsessorlar. RISC protsessorlari kontseptsiyasi qisqa, oddiy va standartlashtirilgan ko'rsatmalarni qo'llab-quvvatlaydi. Natijada, bunday ko'rsatmalarni dekodlash va bajarish osonroq bo'ladi va shuning uchun protsessor dizayni oddiy bo'lib qoladi, chunki nostandart va ko'p funktsiyali ko'rsatmalarni bajarish uchun murakkab bloklar talab qilinmaydi. Natijada, protsessor arzonlashadi va ichki tuzilmani soddalashtirish va tranzistorlar sonini kamaytirish yoki quvvat sarfini kamaytirish orqali uning soat chastotasini qo'shimcha ravishda oshirish mumkin bo'ladi. Bundan tashqari, oddiy RISC ko'rsatmalarini parallellashtirish CISC ko'rsatmalariga qaraganda ancha oson va shuning uchun quvur liniyasini ko'proq yuklash, qo'shimcha ko'rsatmalarni qayta ishlash bloklarini joriy qilish va hk mumkin bo'ladi. RISC protsessorlari quyidagi asosiy xususiyatlarga ega: belgilangan ko'rsatma uzunligi; standartlashtirilgan ko'rsatmalarning kichik to'plami; umumiy maqsadli registrlarning ko'pligi; mikrokodning etishmasligi; shunga o'xshash ishlashga ega CISC protsessorlariga nisbatan kamroq quvvat sarfi; oddiy ichki tuzilish; shunga o'xshash ishlashga ega CISC protsessorlariga nisbatan kamroq tranzistorlar; protsessor yadrosida murakkab ixtisoslashtirilgan bloklarning etishmasligi. Natijada, RISC protsessorlari CISC protsessorlariga qaraganda bir xil vazifani bajarish uchun ko'proq ko'rsatmalar talab qilsa-da, ular odatda yaxshiroq ishlaydi. Birinchidan, bitta RISC buyrug'ini bajarish CISC buyrug'ini bajarishga qaraganda ancha kam vaqtni oladi. Ikkinchidan, RISC protsessorlari parallelizmdan ko'proq foydalanmoqda. Uchinchidan, RISC protsessorlari CISC protsessorlariga nisbatan yuqori soat tezligiga ega bo'lishi mumkin. Biroq, RISC ning aniq afzalligiga qaramay, protsessorlar CISC kabi keng tarqalgan qabul qilinmagan. To'g'ri, bu, asosan, ba'zi parametrlarda ular CISC protsessorlaridan ham yomonroq bo'lishi mumkinligi bilan bog'liq emas. Ular bundan ham yomon emas. Gap shundaki, SISC protsessorlari birinchi bo'lib paydo bo'ldi va CISC protsessorlari uchun dasturiy ta'minot RISC protsessorlari bilan mos kelmaydi. Natijada, juda ko'p sonli foydalanuvchilar tomonidan ishlab chiqilgan, tuzatilgan va foydalanilgan barcha dasturlarni qayta yozish iqtisodiy jihatdan juda foydasizdir. Shunday qilib, endi biz CISC protsessorlaridan foydalanishga majbur bo'ldik. To'g'ri, yuqorida aytib o'tganimdek, ishlab chiquvchilar ushbu muammoning murosali yechimini topdilar va CISC protsessorlarida uzoq vaqt davomida RISC yadrosidan foydalanib, murakkab ko'rsatmalarni mikrodasturlar bilan almashtirdilar. Bu vaziyatni biroz yumshatish imkonini berdi. Ammo shunga qaramay, RISC protsessorlari ko'pgina parametrlar bo'yicha hatto RISC yadroli CISC protsessorlaridan ham ustundir. MISC (Minimal ko'rsatmalar to'plami kompyuteri)- ko'rsatmalarni yanada soddalashtirish va ularning sonini kamaytirish asosida RISC arxitekturasini yanada rivojlantirish. Shunday qilib, MISC protsessorlarida o'rtacha 20-30 ta oddiy ko'rsatmalar qo'llaniladi. Ushbu yondashuv protsessor dizaynini yanada soddalashtirdi, quvvat sarfini kamaytirdi va parallel ishlov berish imkoniyatlarini maksimal darajada oshirdi. VLIW (juda uzun ko'rsatma so'zi)- parallel ishlov berish uchun kompilyator tomonidan birlashtirilgan bir vaqtning o'zida bir nechta operatsiyalarni o'z ichiga olgan uzun ko'rsatmalardan foydalangan holda protsessor arxitekturasi. Ba'zi protsessor ilovalarida ko'rsatmalar uzunligi 128 yoki hatto 256 bitgacha bo'lishi mumkin. VLIW arxitekturasi chuqur parallelizmga ega RISC va MISC arxitekturasini yanada takomillashtirishdir. Agar RISC protsessorlarida protsessorning o'zi ma'lumotlarni parallel qayta ishlashni tashkil qilish bilan shug'ullangan bo'lsa, resurslarning bir qismini ko'rsatmalarni tahlil qilish, bog'liqliklarni aniqlash va shartli tarmoqlarni bashorat qilish uchun sarflagan bo'lsa (bundan tashqari, protsessor ko'pincha xatolarga yo'l qo'yishi mumkin, masalan, shartli tarmoqlarni bashorat qilishda, shu bilan ko'rsatmalarni qayta ishlashda jiddiy kechikishlarni keltirib chiqardi yoki parallel ravishda bajarilishi mumkin bo'lgan mustaqil operatsiyalarni aniqlash uchun dastur kodini etarli darajada chuqurroq ko'rib chiqing), keyin VLIW protsessorlarida parallel ishni optimallashtirish vazifasi kompilyatorga yuklangan, bu esa bajarilmagan. vaqt yoki resurslar bilan cheklangan va protsessor uchun optimal kodni kompilyatsiya qilish uchun butun dasturni tahlil qilishi mumkin. Natijada, VLIW protsessori nafaqat ma'lumotlarni parallel qayta ishlashga qo'shimcha xarajatlarni bartaraf etishdan foyda ko'rdi, balki ko'rsatmalarning parallel bajarilishini yanada maqbul tashkil etish tufayli ishlash ko'rsatkichlarini ham oldi. Bundan tashqari, protsessorning dizayni soddalashtirildi, chunki bog'liqliklarni tahlil qilish va ko'rsatmalarni qayta ishlashni parallellashtirishni tashkil qilish uchun mas'ul bo'lgan ba'zi bloklar soddalashtirildi yoki butunlay yo'q qilindi va bu, o'z navbatida, quvvat sarfi va protsessorlar narxining pasayishiga olib keldi. Biroq, hatto kompilyator ham kodni tahlil qilish va uni parallellashtirishni tashkil qilish bilan shug'ullanishni qiyinlashtiradi. Ko'pincha dastur kodi juda o'zaro bog'liq edi va natijada kompilyator ko'rsatmalarga bo'sh ko'rsatmalar kiritishi kerak edi. Shu sababli, VLIW protsessorlari uchun dasturlar an'anaviy arxitekturalar uchun shunga o'xshash dasturlardan ancha uzoqroq bo'lishi mumkin. Birinchi VLIW protsessorlari 1980-yillarning oxirida paydo bo'lgan va Cydrome tomonidan ishlab chiqilgan. Ushbu arxitekturaga ega protsessorlar qatoriga Philips TriMedia protsessorlari, Texas Instruments kompaniyasining DSP C6000 oilasi, Elbru? Itanium oilasining protsessorlari. 2.3. Protsessor quvvat sarfini kamaytirish yo'llari. Ishlashdan kam emas, protsessor uchun quvvat sarfi kabi parametr ham muhimdir. Quvvat iste'moli masalasi, ayniqsa, portativ qurilmalarning mashhurligida haqiqiy portlash kuzatilgan paytda keskin. Bizning hayotimizni endi noutbuklar, planshetlar va smartfonlarsiz qulay deb tasavvur qilib bo'lmaydi. Biroq, bu tendentsiyaga soya soladigan yagona narsa - bunday qurilmalarning batareya quvvati. Shunday qilib, noutbuklar o'rtacha 3-5 soat davomida avtonom ishlashi mumkin, planshetlar - biroz ko'proq, smartfonlar allaqachon to'liq yuklanganda deyarli bir kun davom etishi mumkin va bu hammasi emas. Ammo bularning barchasi ular bilan qulay ishlash uchun juda kichikdir. Ushbu qurilmalarning batareya quvvati to'g'ridan-to'g'ri ularning quvvat sarfiga bog'liq va quvvat sarfining katta qismi protsessorga to'g'ri keladi. Protsessorlarning quvvat sarfini kamaytirish uchun turli usullar va texnologiyalar qo'llaniladi. Keling, eng mashhurlarini ko'rib chiqaylik. Protsessorning quvvat sarfini va issiqlik tarqalishini kamaytirishning eng oson yo'li uning takt chastotasi va kuchlanishini kamaytirishdir, chunki protsessorning quvvat sarfi uning ish kuchlanishining kvadratiga mutanosib va ​​takt chastotasiga proportsionaldir. Energiya iste'moliga eng foydali ta'sir kuchlanishni kamaytirishdir. Biroq, kuchlanishning pasayishi bilan, ertami-kechmi soat chastotasi ham kamayadi, bu tabiiy ravishda ishlashning pasayishiga olib keladi. Biroq, quvvat iste'moli ko'pincha muhimroq ish parametri bo'lib, ba'zi ishlashning pasayishi qabul qilinadi. Shunday qilib, o'rnatilgan tizimlar uchun protsessorlar va protsessorlarning ko'pgina mobil versiyalari ish stoli versiyalari uchun hamkasblaridan ancha past soat tezligi va ish kuchlanishiga ega. Ammo ishlab chiqaruvchilar har doim kuchlanish va soat chastotasining optimal kombinatsiyasini o'rnatmaydilar. Ruxsat etilgan soat tezligiga ega ko'plab mobil protsessorlar pastroq kuchlanishda ishlashi mumkin, bu esa noutbukning batareya quvvatini sezilarli darajada uzaytiradi. Ishlashning quvvat sarfiga optimal nisbatini olish uchun protsessor ma'lum bir soat chastotasida barqaror ishlaydigan kuchlanishni tanlash kerak. Soat chastotasi foydalanuvchining ehtiyojlaridan kelib chiqqan holda aniqlanadi, so'ngra kuchlanishni bosqichma-bosqich pasaytirish va protsessorni yuk ostida sinab ko'rish orqali u uchun minimal ish kuchlanishi tanlanadi. Bundan tashqari, bu muammoni hal qilishning kamroq keskin usullari mavjud. Masalan, texnologiya EIST (Enhanced Intel SpeedStep Technology) protsessorning soat chastotasi va kuchlanishini o'zgartirish orqali protsessorning quvvat sarfini dinamik ravishda o'zgartirishga imkon beradi. Soat chastotasini o'zgartirish ko'paytirish omilini kamaytirish yoki oshirish orqali sodir bo'ladi. Yuqorida ko'paytirish omilini aytib o'tdim, lekin men o'zimni takrorlayman. Protsessorning soat tezligi tizim avtobusining soat tezligini ko'paytirish omili deb ataladigan koeffitsientga ko'paytirish orqali hisoblanadi. Ushbu omilni kamaytirish yoki oshirish protsessorning soat chastotasining pasayishiga yoki oshishiga va ish kuchlanishining pasayishiga yoki oshishiga olib keladi. Protsessor to'liq ishlatilmagan hollarda, uning soat tezligini soat ko'paytirgichini kamaytirish orqali kamaytirish mumkin. Foydalanuvchi ko'proq hisoblash resurslarini talab qilishi bilanoq, ko'paytirish koeffitsienti uning nominal qiymatigacha oshiriladi. Shunday qilib, energiya sarfini biroz kamaytirish mumkin. Protsessordagi yukga qarab kuchlanish va soat chastotasining dinamik o'zgarishiga asoslangan quvvat sarfini kamaytirish uchun shunga o'xshash texnologiya AMD tomonidan ham qo'llaniladi, u deyiladi - Cool'n'Quiet. Aksariyat hollarda kompyuterlar to'liq ishlamay qoladi yoki faqat o'z imkoniyatlari darajasida foydalaniladi. Masalan, kino tomosha qilish yoki matn terish zamonaviy protsessorlarga ega bo'lgan ulkan hisoblash quvvatini talab qilmaydi. Bundan tashqari, kompyuter ishlamay qolganda, foydalanuvchi uzoqlashganda yoki shunchaki qisqa tanaffus qilishga qaror qilganda ham, bu imkoniyatlar kerak emas. Bunday daqiqalarda protsessorning soat tezligini va uning kuchlanishini kamaytirish orqali siz energiyani tejashda juda jiddiy o'sishni olishingiz mumkin. EIST texnologiyasi BIOS va operatsion tizim dasturlari yordamida sozlanishi mumkin va quvvatni boshqarish rejimlari ma'lum bir holat uchun talab qilinadigan tarzda o'rnatilishi mumkin, bu esa protsessor ishlashi va quvvat sarfini muvozanatlashtiradi. Tabiiyki, ishlab chiquvchilar energiya sarfini va protsessorning ultra past kuchlanishlarda ishlash qobiliyatini kamaytirish uchun protsessorning o'zi tuzilishini optimallashtirishga harakat qilmoqda. Biroq, bu vazifa juda qiyin va vaqt talab etadi. Protsessorlarning prototiplari minimal ish kuchlanishining chegarasiga deyarli yaqinlashdi va mantiqiy blokning kuchlanishini mantiqiy noldan deyarli farqlay olmadi. Biroq, shunga qaramay, protsessor ishlab chiquvchilari, jumladan Intel muhandislari kelgusi o'n yil ichida zamonaviy protsessorlarning quvvat sarfini 100 barobarga kamaytirishga va'da berishmoqda. Keling, kutamiz va nima bo'lishini ko'ramiz. 3. KESH xotirasi. Ishlab chiquvchilarning barcha texnologiyalari va hiylalariga qaramay, protsessorning ishlashi to'g'ridan-to'g'ri xotiradan ko'rsatmalar va ma'lumotlarni olish tezligiga bog'liq. Va agar protsessor muvozanatli va puxta o'ylangan quvur liniyasiga ega bo'lsa ham, Hyper-Threading texnologiyasidan foydalansa va hokazo, lekin xotiradan ma'lumotlar va ko'rsatmalarni olishning kerakli tezligini ta'minlamasa ham, natijada umumiy ishlash kompyuter sizning kutganingizga mos kelmaydi. Shu sababli, protsessor qurilmasining eng muhim parametrlaridan biri kesh xotirasi bo'lib, u asosiy operativ xotiradan ko'rsatmalar va ma'lumotlarni olish vaqtini qisqartirish uchun mo'ljallangan va protsessor va asosiy operativ xotira o'rtasida tezkor kirish bilan oraliq bufer vazifasini bajaradi. CACHE xotira qimmat SRAM xotirasi (statik tasodifiy kirish xotirasi) asosida qurilgan bo'lib, u DRAM xotira hujayralariga (dinamik tasodifiy kirish xotirasi) qaraganda xotira kataklariga tezroq kirishni ta'minlaydi, uning asosida RAM qurilgan. Bundan tashqari, SRAM doimiy regeneratsiyani talab qilmaydi, bu ham uning ish faoliyatini oshiradi. Biroq, biz keyingi maqolada SRAM, DRAM va boshqa turdagi xotira qurilmalarini batafsil ko'rib chiqamiz va endi biz kesh xotirasining ishlash printsipi va qurilmasini batafsil ko'rib chiqamiz. CACHE xotirasi bir necha darajalarga bo'linadi. Zamonaviy protsessorlarda odatda uchta daraja mavjud va ba'zi yuqori protsessor modellarida ba'zan to'rt darajali kesh xotirasi mavjud. Yuqori darajadagi kesh har doim pastki darajadagi keshdan kattaroq va sekinroq bo'ladi. Eng tez va eng kichik kesh 1-darajali keshdir. Odatda u protsessor chastotasida ishlaydi, bir necha yuz kilobayt hajmga ega va ma'lumotlar va ko'rsatmalar bloklariga bevosita yaqin joyda joylashgan. Shu bilan birga, u bitta (Princeton arxitekturasi) yoki ikki qismga bo'linishi mumkin (Garvard arxitekturasi): buyruq xotirasi va ma'lumotlar xotirasi. Ko'pgina zamonaviy protsessorlar umumiy L1 keshidan foydalanadilar, chunki bu ma'lumotlarni olish ko'rsatmalari bilan bir vaqtda olish imkonini beradi, bu quvur liniyasining ishlashi uchun juda muhimdir. L2 keshi sekinroq (kirish vaqti, o'rtacha 8-20 protsessor tsikli), lekin u bir necha megabayt hajmga ega. L3 keshi ham sekinroq, lekin nisbatan katta. 24 MB dan ortiq L3 keshiga ega protsessorlar mavjud. Ko'p yadroli protsessorlarda odatda kesh xotirasining oxirgi darajasi barcha yadrolar tomonidan taqsimlanadi. Bundan tashqari, yadrolardagi yukga qarab, yadroga ajratilgan oxirgi darajadagi CACHE hajmi dinamik ravishda o'zgarishi mumkin. Agar yadro yuqori yukga ega bo'lsa, unda kamroq yuklangan yadrolar uchun kesh xotirasi miqdorini kamaytirish hisobiga unga ko'proq kesh xotirasi ajratiladi. Barcha protsessorlar bunday imkoniyatga ega emas, faqat Smart Cache texnologiyasini qo'llab-quvvatlaydiganlar (masalan, Intel Smart Cache yoki AMD Balanced Smart Cache). Pastki darajadagi kesh xotirasi - odatda har bir protsessor yadrosi uchun individualdir. Biz kesh xotirasi qanday ishlashini ko'rib chiqdik, endi uning qanday ishlashini aniqlaymiz. Protsessor asosiy operativ xotiradan ma'lumotlarni o'qiydi va uni barcha darajadagi kesh xotirasiga yozadi, uzoq vaqt davomida eng kamdan-kam foydalanilgan ma'lumotlarni almashtiradi. Keyingi safar protsessor bir xil ma'lumotlarga muhtoj bo'lsa, u endi asosiy operativ xotiradan emas, balki L1 keshidan o'qiladi, bu esa ancha tezroq. Agar protsessor uzoq vaqt davomida ushbu ma'lumotlarga kirmasa, u asta-sekin kesh xotirasining barcha darajalaridan, birinchi navbatda, birinchisidan, chunki u eng kichik o'lchamli, keyin ikkinchisidan va hokazo. Ammo, agar bu ma'lumotlar kesh xotirasining uchinchi darajasida qolsa ham, unga kirish asosiy xotiraga qaraganda tezroq bo'ladi. Biroq, kesh darajalari qanchalik ko'p bo'lsa, eskirgan ma'lumotlarni almashtirish algoritmi qanchalik murakkab bo'lsa va barcha kesh darajalarida ma'lumotlarni solishtirish uchun ko'proq vaqt ketadi. Natijada, kesh xotirasi tezligidan daromad tezda yo'qoladi. Bundan tashqari, SRAM juda qimmat va katta hajmli va siz eslaganingizdek, kesh xotirasining har bir yangi darajasi avvalgisidan yuqori bo'lishi kerak, narx-sifat nisbati tez pasayib bormoqda, bu esa xotiraga juda salbiy ta'sir qiladi. protsessorning raqobatbardoshligi. Shuning uchun, amalda, kesh xotirasining to'rtdan ortiq darajasi amalga oshirilmaydi. Ko'p yadroli protsessorlarda kesh xotirasi bilan bog'liq vaziyat yanada murakkablashadi, ularning har bir yadrosida o'z kesh xotirasi mavjud. Turli yadrolarning kesh xotirasida saqlangan ma'lumotlarning qo'shimcha sinxronizatsiyasini joriy qilish kerak. Masalan, asosiy operativ xotiraning bir xil ma'lumotlar bloki birinchi va ikkinchi protsessor yadrolarining kesh xotirasiga kiritilgan. Keyin birinchi protsessor ushbu xotira blokini o'zgartirdi. Ma'lum bo'lishicha, ikkinchi protsessorning kesh xotirasi eskirgan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi va yangilanishi kerak va bu kesh xotirasiga qo'shimcha yuk bo'lib, bu protsessorning umumiy tezligini pasayishiga olib keladi. Bu holat yanada murakkab, protsessordagi yadrolar qanchalik ko'p bo'lsa, kesh darajasi shunchalik ko'p va ularning hajmi kattaroq bo'ladi. Ammo, kesh xotirasi bilan ishlashda bunday qiyinchiliklarga qaramay, uni ishlatish kompyuter narxini sezilarli darajada oshirmasdan ish tezligini aniq oshiradi. Tezligi bo'yicha SRAM bilan va narxi bo'yicha DRAM bilan raqobatlasha oladigan RAM ixtiro qilinmaguncha, bir necha darajadagi kesh xotirasidan foydalangan holda RAMning ierarxik tashkil etilishi qo'llaniladi. Ehtimol, biz protsessor qurilmasini ko'rib chiqishni shu erda tugatamiz, chunki tizim avtobuslari va ularning ishlash printsipi haqida umumiy ma'lumot "Ana plataning dizayni va maqsadi" maqolasida va asosiy RAM kontrollerining tavsifi berilgan, ko'pincha protsessorning bir qismi bo'lgan operativ xotira turlari va uning ishlash tamoyillari keyingi maqolada bo'ladi.
Источник: https://zakonnoe-bankrotstvo.ru/uz/kakie-nazvaniya-imeet-zadnii-storona-processora-processor-i-ego/
Источник: https://zakonnoe-bankrotstvo.ru/uz/kakie-nazvaniya-imeet-zadnii-storona-processora-processor-i-ego/