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Por qué multi procesadores de núcleo?

¿Por qué son chips que contienen más y más núcleos? ¿Por qué no fabricar un más grande de un solo núcleo de procesador? Es más fácil de fabricar? Es para permitir que los programas de multiproceso utilizando separados de los núcleos?

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kaiz.net Puntos 1611

La tendencia hacia los núcleos múltiples es un enfoque de la ingeniería que ayuda a los diseñadores de CPU evitar el consumo de energía problema que venía con una frecuencia cada vez mayor escala. Como velocidades de CPU se elevó en el 3-4 Ghz rango de la cantidad de energía eléctrica necesaria para ir más rápido, comenzó a ser prohibitivo. La técnica de razones para esto son complejas, pero factores como las pérdidas de calor y el consumo de corriente (power que simplemente pasa a través del circuito sin hacer nada útil), tanto para aumentar más rápido a medida que se eleva. Mientras que es ciertamente posible construir un 6 GHz de propósito general x86 CPU, no se ha probado económico hacerlo de manera eficiente. Es por eso que el movimiento multi-núcleo iniciado y es por eso que vemos que la tendencia continuará al menos hasta que la paralelización de los problemas se vuelven insalvables. En el momento en que la tendencia hacia la virtualización ha ayudado en el servidor de arena que nos permite paralelizar el agregado de las cargas de trabajo de manera eficiente, por el momento, a cualquier precio.

Como un ejemplo práctico de la E5640 Xeon (4 núcleos @ 2.66 GHz) tiene un poder de sobres de 95 vatios, mientras que el L5630 (4 Núcleos @ 2.13 GHz) requiere sólo 40 vatios. Eso es un 137% más de energía eléctrica para un 24% más de potencia de CPU para CPU que son para la mayor parte de la característica compatible. El X5677 empuja la velocidad hasta 3.46 GHz con algunas características más, pero eso es sólo un 60% más de potencia de procesamiento para un 225% más de energía eléctrica.

Compare ahora X5560 (2.8 GHz, 4 núcleos, 95 vatios) con la más reciente X5660 (2.8 GHz, 6 núcleos, 95 vatios) y hay un 50% extra de potencia en el zócalo (potencialmente, suponiendo que la ley de Amdahl ser amable con nosotros por ahora) sin necesidad de energía eléctrica adicional. AMD de la serie 6100 de la CPU a ver una aumentos similares en el rendimiento global de más de 2400\8400 series, manteniendo consumo de energía eléctrica de la plana.

Un único subproceso tareas este es un problema, pero si sus necesidades son para entregar grandes cantidades de agregado de energía de la CPU a un clúster de procesamiento distribuido o un cluster de virtualización, entonces este es un enfoque razonable. Esto significa que para la mayoría de los entornos de servidor hoy aumentar el número de núcleos en cada CPU es un enfoque mucho mejor que tratando de construir más rápido\mejor de un solo núcleo de CPU.

La tendencia va a continuar por un tiempo, pero hay retos y continuamente aumentar el número de núcleos no es fácil (manteniendo el ancho de banda de memoria es lo suficientemente alta y la gestión de cachés se vuelve mucho más difícil a medida que el número de núcleos crece). Que significa que la corriente de bastante crecimiento explosivo en el número de núcleos por procesador tendrá que disminuir en un par de generaciones y vamos a ver algún otro enfoque.

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Bolu Puntos 108

Se estaba haciendo demasiado duro para hacer de ellos útilmente más rápido.

El problema, es que usted necesita para estar trabajando en un montón de instrucciones a la vez, actual x86 cpu tiene 80 o más instrucciones que se está trabajando a la vez, y parece que es el límite, como ocurrió con el P4, diablos, el Pentium Pro hizo 40 en 1995. Una instrucción típica de los arroyos no son predecibles, más allá de que (usted tiene que adivinar las ramas, el acceso a memoria, etc) para hacer ejecutar más de un par de instrucciones a la vez (486 hizo 5, Pentium 10, apenas).

Así que mientras que usted puede hacerlos más amplio (más unidades funcionales para hacer cada pieza de la instrucción), más (más profundo de oleoductos para ocultar la latencia), no parece hacer mucho bien. Y parece que nos han golpeado una pared con una velocidad de reloj así. Y todavía estamos huyendo de la memoria. Por lo que se divide en muchas cpu parece ser una victoria. Además, pueden compartir cachés.

Hay bastante un poco más a este, pero que se reduce a los programas convencionales no se puede ejecutar de forma considerablemente más rápida en cualquier hardware que podemos imaginar cómo diseñar y construir.

Ahora bien, si la previsibilidad no es un problema, por ejemplo, muchos de los problemas científicos y los gráficos (que a menudo se reducen a multiplicar este número por el conjunto de los números), este no es el caso, y por lo tanto la popularidad de Intel IA64 (Itanium) y Gpu, que apenas guardan el conseguir más rápido, pero no va a ayudar a ejecutar Palabra mejor.

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bwDraco Puntos 21626

Con el fin de aumentar las velocidades de reloj, los transistores de silicio en el chip necesita para ser capaz de cambiar más rápido. Estas altas velocidades requieren mayores voltajes de entrada y de fabricación de semiconductores de los procesos que resultan en una mayor fuga, ambos de los cuales aumentar el consumo de energía y producción de calor. Finalmente llegar a un punto donde no se puede aumentar velocidades de reloj más sin que requieren de cantidades excesivas de poder o el uso de exóticos soluciones de refrigeración.

Para ilustrar este problema, yo voy a comparar dos modernos procesadores AMD. El AMD FX-9590 es capaz de alcanzar velocidades de reloj de hasta 5 GHz fuera de la caja, pero opera a voltajes de núcleo hasta 1.912 V, que es extremadamente alto para un chip de 32 nm, y se disipa un loco 220 vatios de calor. El FX-8350, que se basa en el mismo chip, se ejecuta a un máximo de 4.2 GHz pero opera a una velocidad máxima de 1.4 V y disipa 125 vatios.

Como resultado, en lugar de tratar de aumentar los relojes además, los ingenieros han tratado de hacer chips de hacer más trabajo más rápido de otras maneras, incluyendo el diseño de ellos para ejecutar varios procesos simultáneamente—por lo tanto, los procesadores multi-core.

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Afetter Puntos 943

La potencia de cálculo y frecuencia de reloj de un procesador alcanzaron su pico hace un par de años, no es fácil de crear más potente y/o procesadores más rápidos que los actuales; así, los principales fabricantes de cpus (Intel, AMD) cambió de estrategia y se fue multi-core. Por supuesto, esto requiere mucho más trabajo de los desarrolladores de las aplicaciones con el fin de aprovechar toda la potencia de la multitarea: un programa que se ejecuta en una sola tarea, simplemente no obtienen ningún beneficio de un multi-core CPU (aunque el sistema obtiene una bonificación porque no bloqueo si un solo proceso se lleva a una sola CPU a 100% de uso).

Acerca de la arquitectura física (procesadores multi-core en lugar de múltiples single-core)... usted debe preguntar a Intel. Pero estoy bastante seguro de que esto tiene algo que ver con las placas base con una sola CPU socket ser mucho más fácil para el diseño y fabricación de tableros con varios.

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raspi Puntos 641

La ley de Moore. Básicamente, los procesadores no se puede hacer más rápido (frecuencia de aciertos de 3 GHz hace 5 años y nunca fui mucho más que), de modo que se hizo más potente, con más núcleos.

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