X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Многоядерные процессоры представляют собой центральные процессоры, используемые в ЭВМ, в которых содержится два и более двух вычислительных ядер. При этом каждое ядро способно поддерживать вычисление сразу нескольких потоков. Применение много-ядерных процессоров позволяет ускорить работу операционных систем и приложений, под-держивающих многопоточность.

Обычно тактовая частота в многоядерных процессорах намеренно занижается. Это делают для того, чтобы сократить энергопотребление, сохранив при этом требуемую произ-водительность процессора. Каждое ядро при этом представляет собой полноценный микро-процессор, для которого характерны черты всех современных процессоров - он использует многоуровневый кэш, поддерживает внеочередное исполнение кода и векторные команды.

Hyper-threading

Ядра в многоядерных процессорах могут поддерживать технологию Symmetric Multiprocessing (сокращённо SMP) или симметрическое мультипроцессирование, позволяю-щую исполнять несколько потоков вычислений и создавать на основе каждого ядра несколь-ко логических процессоров. На процессорах, которые выпускает компания Intel, такая технология называется «Hyper-threading». Благодаря ей можно удваивать число логических процессоров по сравнению с числом физических чипов. В микропроцессорах, поддерживающих эту технологию, каждый физический процессор способен сохранять состояние двух потоков одновременно. Для операционной системы это будет выглядеть, как наличие двух логических процессоров. Если в работе одного из них возникает пауза (например, он ждет получения данных из памяти), другой логический процессор приступает к выполнению собственного потока.

Виды многоядерных процессоров и принцип работы

Многоядерные процессоры подразделяются на несколько видов:

• С поддержкой общей кэш-памяти;

• Без поддержки общей кэш-памяти;

• По принципу связи между ядрами (в основном реализуется на принципах ис-пользования разделяемой шины).

Большинство современных многоядерных процессоров работает по следующей схеме. Если запущенное приложение поддерживает многопоточность, оно может заставлять про-цессор выполнять несколько заданий одновременно. Например, если в компьютере исполь-зуется 4-ядерный процессор, программа может «загрузить» работой сразу все четыре ядра. Если запущено сразу несколько программ, каждая из них может использовать часть ядер процессора, что тоже приводит к росту производительности компьютера.

Многие операционные системы поддерживают многопоточность, поэтому использо-вание многоядерных процессоров позволяет ускорить работу компьютера даже в случае при-ложений, которые многопоточность не поддерживают. Если рассматривать работу только одного приложения, то использование многоядерных процессоров будет оправданным лишь в том случае, если это приложение оптимизировано под многопоточность. В противном слу-чае, скорость работы многоядерного процессора не будет отличаться от скорости работы обычного процессора, а иногда он будет работать даже медленнее.

Заключение

Технологии многоядерности и многопоточности дали весомый прирост в производи-тельности процессоров. Это видно из графика зависимости производительности процессора от числа включенных ядер CPU. График получен из синтетического теста в 3DMark.

Рисунок 1. Зависимость производительности процессора от количества ядер

Библиографический список

https://www.kakprosto.ru/kak-901137-mnogoyadernye-processory-principy-raboty

https://videostena-vip.ru/stati/arhitektura-sovremennyh-mnogoyadernyh-processorov.html

https://habrahabr.ru/company/intel/blog/243385/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Hyper-threading

Филимонов В.В., Паврозин А.В. Возможности языка С# в создании тестов // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 5-3.;URL: http://www.eduherald.ru/ru/article/view?id=15948 (дата обращения: 05.03.2018).

Тимченко Ю.Н., Паврозин А.В. Особенности применения микроконтроллеров в качестве функциональных генераторов. Сборник студенческих научных работ, отмеченных наградами на конкурсах. – Краснодар: Изд. КубГТУ. – Вып. 13 в 3-х частях, часть 2, 2013.

Горовенко Л.А. Экспертная оценка электронного программно-методического комплекса // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. - 2014. № 54. С.355-361.

Вотякова В.С., Часов К.В. Включение обучающих интерактивных документов по математике в информационную образовательную среду // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 10. – С. 104-105; URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=32986 (дата обращения: 19.10.2016)

Часов К.В., Клюева В.П. Интерактивный документ с использованием MathCAD при изучении математики // Успехи современного естествознания. – 2012. – № 5. – С. 51-53; URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=30076 (дата обращения: 2.03.2017).

 

 

Код для цитирования: Скопировать