up
Search      menu
فنآوری اطلاعات :: مقاله پردازشگرها PDF
QR code - پردازشگرها

پردازشگرها

نبرد پردازشگرها

ممکن است تاکنون شما هم با اين سوال مواجه شده باشيد که براي سيستم رايانه اي خانگي از کدام cpu بايد استفاده کنيد
در چندين ماه گذشته پيشرفت هاي جديدي در طراحي پروسسورها، به ويژه از طرف شرکت AMD حاصل شد.اين شرکت علاوه بر اينکه يک cpu با طراحي کاملا ۶۴ بيتي عرضه کرد که باعث برتري يافتن اين شرکت در بازار کامپيوترهاي روميزي پيشرفته گرديد، همچنين در حذف کنترل کننده هاي حافظه (MCH) پيشقدم شد که در عملکرد Athlon ۶۴ و چيپ هاي optron يک پيشرفت قابل ملاحظه نسبت به پروسسورهاي intel به حساب مي آيد.اينتل به طور متقابل پروسسور سازگار ۶۴ بيتي را عرضه نمود.
به تازگي نيز هر دو شرکت پردازشگرهاي دوهسته اي را عرضه نموده اند، اين پروسسورها بهتر از آن چيزي که شما انتظار داريد کار مي کنند. پروسسورهاي اينتل و AMD هر دو داراي دو هسته پروسسور در حال کار و در يک قالب مي باشند که هر يک از هسته ها به صورت مستقل توابع و پردازش هاي داده را انجام مي دهند (در مورد اينتل اين مورد کامل تر است) و هر دو اين هسته ها توسط نرم افزار سيستم عامل هم آهنگ مي شوند.در حال حاضر AMD فقط پروسسورهاي کلاس سرور opteron با دو هسته را به طور کامل به بازار عرضه کرده و به زودي Athlon ۶۴×۲ براي کامپيوترهاي روميزي را نيز به بازار عرضه مي کند.در طرف مقابل اينتل در حال حاضر پنتيوم Extreme Edition ۸۴۰ روميزي با دو هسته را به بازار عرضه نموده در حالي که خط هاي توليد Pentium D و dual xeons هنوز متوقف نشده اند.
با توجه به اينکه پروسسورهاي دو هسته اي در اصل يک سيستم چند پروسسوره که در يک قالب قرار گرفته اند، مي باشد.اجازه بدهيد اينک چندين تکنولوژي که در سيستم هاي چند پردازشگر استفاده مي شود را مورد بررسي قرار دهيم.
پردازشگرهاي متقارن
(SMP (symmetric Multi processing
SMP روش مشترکي مي باشد که چندين پردازشگر به طور جداگانه با يکديگر در يک مادربرد کار مي کنند.سيستم عامل با هر دو cpu تقريبا به طور يکسان کار مي کند و کارهاي مورد نياز را به آنها ارجاع مي دهد.چيپ هاي دوهسته اي جديد intel و AMD توانايي SMP را به صورت داخلي مورد توجه قرار داده اند.پروسسورهاي سرور opteron دوهسته اي مي تواند همچنين به صورت خارجي با ديگر چيپ هاي دوهسته اي ارتباط برقرار کند.(به شرط آنکه چيپ متقابل نيز داراي اين خاصيت باشد)محدوديت اصليSMP در پشتيباني سيستم عامل ها و نرم افزارها از اين تکنولوژي مي باشد.خيلي از سيستم عامل ها (مانند ويندوز XP سري خانگي) توانايي پشتيباني از SMP را ندارند و از دومين پردازشگر استفاده نمي کنند.همچنين بيشتر برنامه هاي پيشرفته به صورت تک رشته اي کار مي کنند، در اصل در هر زمان فقط يک پردازشگر در حالت فعال مي باشد.برنامه هاي چند رشته اي از پتانسيل موجود در سيستم هاي دو يا چند پرازشگر، مي توانند نتايج مفيدتري بگيرند، ولي به صورت کامل عموميت ندارد.در گذشته intel و AMD سعي داشته اند تا تکنولوژي جديدي مثل SMD را بيشتر براي پردازشگرهاي سرور پيشرفته مانند opteron و Xeon استفاده نمايند (البته تا قبل از پنتيوم ۳ )
● Hyperthreading
اين تکنولوژي به صورت اختصاصي توسط اينتل در پردازشگرهاي چند هسته اي به کار گرفته شده است.اين تکنولوژي قبلا نيز توسط اين شرکت به کار گرفته شده بود.اينتل براي آنکه از منابع CPUبه نحو بهتري استفاده کند، فقط قسمت هايي که کار پردازش اطلاعات را انجام مي دهد را تکثير کرده است.يعني آنکه منابع داده در داخل CPU به صورت مشترک استفاده مي شد.ايده hyperthreading براي دو برابرکردن مقدار فعاليت چيپ مي باشد تا آنکه کاهش عملکرد سيستم که در اثر فقدان حافظه Cash روي مي دهد کمتر شود همچنين به صورت تئوري نشان داده شده که منابع سيستم کمتر تلف مي گردند.
در صورتي که CPU هاي hyperthreading مانند دو پروسسور حقيقي به نظر مي رسد. ولي اين CPU ها نمي توانند عملکردي مشابه دو CPU مجزا مانند CPU هاي دوهسته اي داشته باشند.زيرا در CPU هاي دو هسته اي دو «Threads» مشابه به طور همزمان و با Cash هاي جداگانه L۱ و L۲ مي توانند اجرا گردند که اين عمل در پردازشگرهاي hyperthreading قابل انجام نمي باشد.
يکي از چيپ هاي جديد اينتل به نام، پردازشگر پنتيوم Extreme Edition ۸۴۰، در داخل هر هسته خود از تکنولوژي hyperthreading نيز پشتيباني مي کند، يعني آنکه در يک سيستم عامل آن به صورت چهار پردازشگر حقيقي ديده مي شود.
● دو چيپ در يک قالب
چرا دو شرکت اينتل و AMD به طور ناگهاني شروع به توزيع پردازشگرهاي دو هسته اي کردند؟
اول از همه رقابت چنانچه بعدا بيان خواهيم کرد AMD از ابتدا توانايي بالقوه دوهسته اي را در پردازشگرهاي ۶۴ بيتي خود داشت.ساختمان ورودي و خروجي براي دومين هسته در CPU هاي فعلي ۶۴ بيتي AMD موجود مي باشد.
هيچ شرکتي نمي تواند ديگران را از به دست آوردن تکنولوژي هاي جديد منع نمايد و AMD در حال حاضر با موفقيت چشمگير خط توليد پرداشگرهاي ۶۴ بيتي آسودگي را از intel سلب نموده است.
براي اينتل ضروري است که داراي يک توليد تخصصي در تکنولوژي دوهسته اي باشد تا رقابت با شرکاي تجاري خود را حفظ کند.
دوم، کارايي مي باشد.مطمئنا برنامه هاي کاربردي چند رشته اي در پردازشگرهايي که توانايي انجام چند پردازش را دارند در پردازشگرهايي که يک پردازش را در هر زمان انجام مي دهند، بهتر عمل خواهند نمود.
البته براي سيستم هاي چند پردازشگر يک ايراد عمومي وجود دارد و آن تاخيري مي باشد که اين CPU ها در اجراي کار سيستم به وجود مي آورند.به بيان ساده در حال حاضر روشي براي سيستم عامل هاي موجود وجود ندارند تا پردازش ها را به طور کاملا مساوي در بين پردازشگرها تقسيم نمايد، پردازشگر دوم عموما بايک مداخله کمتر و کارايي پايين تر کارمي کند در صورتي که ممکن است پردازشگر اول به صورت صددرصد در حال پردازش باشد.سومين دليل کمتر نمايان است، نااميدي AMD و اينتل مي باشد، هر دو شرکت با يک مانع جدي براي افزايش سرعت پردازشگرها و کوچک تر کردن اندازه قالب آنها روبه رو شده اند تا اين مانع حذف نشود يا اينکه تا کاربران عمومي متوجه نشوند که GHZ به تنهايي کارايي را بيان نمي کند.هر دو شرکت براي دست يافتن به هر پيشرفت که کارايي پردازشگرها را بهبود بخشيد تلاش خواهند نمود و تقريبا دليل اصلي به وجود آمدن پردازشگرهاي دو هسته اي را مي توان همين دليل سوم بيان نمود.
● دسترسي AMD به تکنولوژي دو هسته اي
فرم فاکتور فعلي پردازشگر ۶۴ اتلن به طراحي دو هسته اي خيلي نزديک مي باشد.وجود کنترل کننده هاي Hypertransport و کنترل کننده حافظه درقالب چيپ هاي فعلي ۶۴ اتلن به معني آنست که اضافه نمودن دومين هسته در داخل چيپ چندان مشکل نمي باشد.
به دليل رابط NorthBridge که AMD براي اتلن ۶۴ تهيه کرده است کنترل کننده حافظه و رابط Hypertransport در داخل چيپ پشتيباني مي گردد.اين به چيپ هاي دوهسته اي امکان مي دهد که از داخل خود پردازشگر با يکديگر ارتباط برقرار کنند.
تعداد ترانزيستورهاي پردازشگرهاي اتلن ۶۴×۲ بيش از دو برابر پردازشگرهاي اتلن ۶۴ مي باشد.با توجه به اينکه در ساختن CPU هاي جديد از روش ۹۰nm استفاده مي شود سايز کل چيپ کمي افزايش پيدا کرده و ولتاژ عملکرد ۱.۳۵ تا ۱.۴ مي باشد و گرماي خروجي به بيش از ۱۱۰w کمي افزايش مي يابد.
هر هسته پردازشگر حافظه Cash L۱ و L۲ مخصوص به خود را دارد، ۱۲۸ KB براي L۱ و بسته به مدل ۵۱۲ KB تا ۱ MB براي L۲.
دو برتري مهمي که AMD در CPU هاي دو هسته اي دارد عبارتند از اينکه:«Crossbar Switch» که آدرس ها را جمع آوري کرده و توزيع مي کند و داده را از هر هسته به هسته ديگر يا باقي سيستم توزيع مي کند در حال حاضر امکان اضافه شدن دومين هسته را دارد.
موفقيت ديگر AMD که از نظر مصرف کننده خيلي مهم مي باشد امکان استفاده اتلن ۶۴×۲ از مادربردهاي سوکت ۹۳۹ ۹۴۰ مي باشد و فقط لازم است که شرکت توليد کننده مادربرد BIOS را براي پشتيباني از خصوصيات جديد به روز رساني نمايد.
● دسترسي اينتل به پردازشگر دو هسته اي
با توجه به اينکه اينتل مانند AMD داراي مدل قبلي براي اضافه کردن هسته جديد در داخل يک قالب CPU نبود، براي ساخت آن مدل جديدي را طراحي نمود که البته داراي نواقصي نسبت به مدل AMD مي باشد.
پنتيوم D در اصل از دو پردازشگر «پرسکات» پنتيوم D در يک قالب تشکيل شده است، اين پردازنده داراي مزيت داشتن دو حافظه کش L۱ و L۲ براي هر هسته به طور مجزا مي باشد، ولي داراي نواقصي نيز مي باشند از جمله اينکه اين دو پردازشگر براي ارتباط برقرار کردن با يکديگر بايد، از NorthBridge و FSB خارج پردازشگر استفاده نمايند.تعداد ترانزستورها براي چيپ هاي جديد بيش از ۲۳۰ ميليون و گرماي توليد شده به مقدار فوق العاده ۱۳۰W براي پنتيوم Extereme Edition مي رسد.يکي از بزرگ ترين معايب طراحي اينتل نسبت به AMD که سوکت هاي ۹۳۹ را براي طراحي پردازشگرهاي دو هسته اي خود حفظ نمود آن است که راه حل دو هسته اي اينتل نياز به يک جفت چيپ ست جديد به نام هاي ۹۵۵X و ۹۴۵P دارد.شرکت nvidia اخيرا ويرايش اينتل SLI که پروسسورهاي دو هسته اي را پشتيباني مي کند را به بازار عرضه کرده است که اين مورد هم زمان بيشتري مصرف و هم هزينه اي اضافي براي مصرف کننده در پي دارد.
ٓ● گرما و پهناي باند
هر دو پردازشگرهاي تک هسته اي AMD و Intel گرماي فوق العاده زيادي توليد مي کردند، هيت سينک هاي فوق العاده بزرگي که براي آنها استفاده مي شود گوياي اين مطلب مي باشد.حال با اضافه کردن يک هسته اضافي چگونه مي توان اين پردازشگرها را خنک نمود.
ولي AMD و Intel از چندين روش براي خنثي کردن اين موضوع استفاده کرده اند، ابتدا آنکه در ساخت اين پردازشگرها از تکنولوژي ۹۰nm استفاده شده که باعث کوچک تر شدن CPU ونزديکتر شدن قسمت هاي مختلف بر روي CPU شده و در نتيجه گرماي توليد شده را به مقدار زيادي کاهش مي دهد و دوم آنکه فرکانس کاري اين CPU ها به مقدار حدود ۴۰۰MHz نسبت به آخرين CPU هاي تک هسته اي کاهش پيداکرده و همچنين هسته دوم هميشه به صورت کامل کار نمي کند اين سه مطلب باعث مي شود که گرماي توليد شده به مقدار خيلي زيادي نسبت به CPU هاي تک هسته اي افزايش نيابد.
پهناي باند به کار رفته محدوديت بزرگ تري براي CPU هاي دو هسته اي مي باشد، زيرا هر دو AMD و Intel پهناي باند براي CPU هاي تک هسته اي را براي اين نوع CPU ها نيز حفظ کرده اند و طرحي براي افزايش آن ندارد.
دو پردازشگر تک هسته اي در مقابل يک پردازشگر دو هسته اي محاسبات و بررسي طرح هاي موجود نشان مي دهد که دو چيپ اپترن AMD بايد داراي سرعت بالاتري نسبت به يک چيپ دو هسته اي باشد، زيرا هر يک از اين OPTERON ها داراي يک کنترل کننده حافظه مجزا مي باشد ولي در چيپ هاي دو هسته اي هر دو هسته بايد يک کنترل کننده حافظه را به صورت مشترک استفاده کنند.
در مورد اينتل اين موضوع مطرح نمي باشد زيرا در هر دو طرح يک کنترل کننده حافظه در خارج از CPU استفاده مي شود و فقط در طراحي دوهسته اي اين مسيرها کوتاه تر مي باشند که چندان پارامتر مطرحي در افزايش سرعت نمي باشد.
يکي از بزرگ ترين مزاياي پردازشگرهاي دو هسته اي نسبت به دو پردازش گر تک هسته اي بحث اقتصادي آن مي باشد، زيرا اولا خريد يک CPU دو هسته اي از دو CPU تک هسته اي ارزان تر مي باشد و از طرف ديگر بايد قيمت مادربرد را نيز لحاظ کرد که در اين صورت اين موضوع بيشتر جلب توجه مي نمايد.

برخي از فناوري ها تاثير بسيار کوچکي بر جهان اطراف انسان باقي گذاشته و برخي ديگر مشابه زلزله يي بزرگ در لرزه سنج تاريخ به ثبت رسيده اند. در گزارشي ۱۰ ف ...

دانلود نسخه PDF - پردازشگرها