Een multi-coreprocessor is een geïntegreerd circuit waarop twee of meer processors zijn aangesloten voor een snellere gelijktijdige verwerking van meerdere taken, een lager energieverbruik en betere prestaties. Over het algemeen bestaat het uit twee of meer processors die programma-instructies lezen en uitvoeren.

tostring in Java

Met andere woorden: op één enkele chip bevat een multi-coreprocessor talloze verwerkingseenheden, of 'cores', die elk het potentieel hebben om verschillende taken uit te voeren. Als je bijvoorbeeld veel taken tegelijk uitvoert, zoals een film kijken en WhatsApp gebruiken, zal de ene kern activiteiten zoals het kijken van een film afhandelen, terwijl de andere kern andere verantwoordelijkheden zoals WhatsApp voor zijn rekening neemt.

Een dual-core configuratie is vergelijkbaar met het installeren van meerdere verschillende processors op dezelfde computer, maar de verbinding daartussen is sneller omdat de twee CPU's op dezelfde socket zijn aangesloten. Verschillende instructies kunnen parallel worden uitgevoerd door individuele kernen, waardoor de snelheid wordt verhoogd van software die is gebouwd om gebruik te maken van de unieke kenmerken van de architectuur.

Vergeleken met een single-core processor is een dual-core processor onder ideale omstandigheden doorgaans twee keer zo krachtig. In werkelijkheid worden prestatieverbeteringen van ongeveer 50% verwacht: een dual-core CPU is grofweg 1,5 keer zo krachtig als een single-core processor.

Nu single-core processors hun fysieke grenzen qua complexiteit en snelheid bereiken, wordt multi-core computing steeds populairder. Tegenwoordig zijn de meeste systemen multi-core. Veel-core- of massaal multi-core-systemen verwijzen naar systemen met een groot aantal CPU-kernen, zoals tientallen of honderden.

Begin jaren 2000 brachten Intel en AMD de eerste multicoreprocessors uit. Tegenwoordig worden CPU's geleverd met twee ('dual-core'), vier ('quad-core'), zes ('hexa-core') en acht ('octa-core') kernen ('octo-core'). ). Op FPGA gebaseerde processors bevatten maximaal 100 fysieke kernen en 1000 effectieve onafhankelijke kernen (Field Programmable Gate Arrays).

Architectuur van multicoreprocessor

Het ontwerp van een multi-coreprocessor maakt de communicatie tussen alle beschikbare kernen mogelijk, en ze verdelen en wijzen alle verwerkingstaken op de juiste manier toe. De verwerkte gegevens van elke kern worden via een enkele gemeenschappelijke gateway teruggestuurd naar het moederbord van de computer zodra alle verwerkingsbewerkingen zijn voltooid. Deze methode verslaat een single-core CPU in termen van totale prestaties.

Voordelen van multi-coreprocessor

Multicore-processors hebben een aantal voordelen (pluspunten), waaronder:

Prestatie

Een multi-core CPU kan van nature meer werk verzetten dan een single-core processor. De afstand tussen de kernen van een geïntegreerd circuit zorgt voor snellere kloksnelheden. Hierdoor hoeven de signalen geen grote afstand af te leggen om hun doel te bereiken en zijn ze bovendien persistent. In vergelijking met het gebruik van een afzonderlijke processor zijn de snelheden veel hoger.

Betrouwbaarheid

Bij multi-core CPU's wordt de software altijd aan verschillende kernen toegewezen. Wanneer één stukje software faalt, blijven de andere onaangetast. Wanneer er zich een defect voordoet, heeft dit slechts invloed op één kern. Als gevolg hiervan zijn multi-core CPU's beter in staat om fouten te weerstaan.

Software-interacties

Zelfs als de software op meerdere kernen draait, zal deze met elkaar communiceren. Ruimtelijke en temporele isolatie is een proces dat een multi-coreprocessor doorloopt. Kernthreads worden nooit vertraagd als gevolg van deze processen.

Multitasking

Een besturingssysteem kan een multi-core CPU gebruiken om twee of meer processen tegelijkertijd uit te voeren, zelfs als er veel programma's tegelijkertijd worden uitgevoerd. Een Photoshop-applicatie kan bijvoorbeeld worden gebruikt om twee taken tegelijk uit te voeren.

java cast int naar string

Energieverbruik

Multitasken met een multi-core CPU vereist daarentegen minder stroom. Alleen het deel van de CPU dat warmte genereert, wordt gebruikt. Het stroomverbruik wordt uiteindelijk geminimaliseerd, wat resulteert in minder batterijgebruik. Sommige besturingssystemen hebben daarentegen meer bronnen nodig in vergelijking met andere.

Veroudering vermijden

Architecten kunnen veroudering van technologie voorkomen en de onderhoudbaarheid vergroten door multicore CPU's te gebruiken. Chipmakers gebruiken de meest recente technologische ontwikkelingen in hun multicore CPU's. Single-core chips worden steeds moeilijker verkrijgbaar naarmate het aantal cores toeneemt.

Isolatie

Multicoreprocessors kunnen de geografische en temporele isolatie vergroten (maar garanderen niet) in vergelijking met single-coresystemen. Het is minder waarschijnlijk dat software op de ene kern invloed heeft op de software op de andere kern als beide kernen op dezelfde single-core worden uitgevoerd. Deze ontkoppeling vindt plaats als gevolg van geografische en temporele isolatie (draden op de ene kern worden niet vertraagd door draden op een andere kern). Met behulp van het beperken van de impact van fouten tot een enkele kern, kan multicore-verwerking de robuustheid vergroten. Bij het afzonderlijk uitvoeren van programma's met gemengde kritiekheid is deze verbeterde isolatie erg belangrijk (veiligheidskritisch, missiekritisch en beveiligingskritisch).

Enkele andere belangrijke voordelen van Multicore Processor:

• In vergelijking met single-coreprocessors heeft een multicoreprocessor het potentieel om meer taken uit te voeren.
• Laag energieverbruik bij het uitvoeren van veel activiteiten tegelijk.
• Gegevens hebben minder tijd nodig om hun bestemming te bereiken, omdat beide kernen op één chip zijn geïntegreerd.
• Met behulp van een klein circuit kan de snelheid worden verhoogd.
• Het detecteren van infecties met antivirussoftware tijdens het spelen van een game is een voorbeeld van multitasking.
• Door het gebruik van een lage frequentie kan het meerdere taken tegelijkertijd uitvoeren.
• In vergelijking met een single-coreprocessor is deze in staat grote hoeveelheden gegevens te verwerken.

Nadelen van multi-coreprocessors

We zullen enkele beperkingen (nadelen) van een multi-coreprocessor doornemen, waaronder:

Applicatiesnelheid

Ondanks het feit dat een multi-core CPU is ontworpen voor multitasking, zijn de prestaties onvoldoende. Het heeft de neiging om elke keer dat een applicatie wordt verwerkt van de ene kern naar de volgende te springen. Als gevolg hiervan raakt de cache vol, waardoor de snelheid toeneemt.

Jitter

Er ontstaat meer interferentie naarmate het aantal cores in een multi-core CPU toeneemt, wat resulteert in overmatige trillingen. Als gevolg hiervan kunnen de programmaprestaties van uw besturingssysteem achteruitgaan en kunnen er regelmatig fouten optreden. Alleen door gebruik te maken van de juiste synchronisatie en een microkernel kan de gebruiker met jitter omgaan.

Analyse

Als u twee of meer dingen tegelijk doet, zult u extra geheugenmodellen moeten gebruiken. In een multi-core machine maakt dit analyse lastig. Met name tijdslimieten zijn moeilijk vast te stellen en kunnen onnauwkeurig zijn.

Bovendien wordt de interferentieanalyse complexer naarmate het aantal kernen toeneemt. Bijgevolg zal het besturingssysteem niet in staat zijn de beloofde resultaten te leveren.

str naar int

Bron delen

Een multi-coreprocessor deelt een verscheidenheid aan bronnen, zowel intern als extern. Netwerken, systeembussen en hoofdgeheugen behoren tot deze bronnen. Bijgevolg zal elk programma dat op dezelfde kern draait een grotere kans hebben om onderbroken te worden. Bij deze vorm van interferentie kan zowel geografische als temporele isolatie optreden.

Software-interferentie

Door het delen van bronnen kan software-interferentie problemen veroorzaken met ruimtelijke en temporele isolatie. Als er extra kernen zijn, wordt deze kans nog groter. De aanwezigheid van meer kernen impliceert een groter aantal interferentieroutes. Het is vrijwel onmogelijk om alle mogelijke interferentiepaden te onderzoeken.

Enkele andere belangrijke beperkingen van Multicore Processor:

• Hoewel hij meerdere processors bevat, is hij niet twee keer zo snel als een eenvoudige processor.
• De beheertaak is ingewikkelder in vergelijking met het beheer van een single-core CPU.
• De prestaties van een multicoreprocessor zijn volledig afhankelijk van de taken die gebruikers uitvoeren.
• Als andere processors lineaire/sequentiële verwerking vereisen, duurt de verwerking van multi-coreprocessors langer.
• De batterij raakt sneller leeg.
• Het stroomverbruik is zo hoog in vergelijking met een eenvoudiger processor.
• Bovendien is hij in vergelijking met een single-core processor duurder.

Waarom wordt een Multi-coreprocessor gebruikt?

De configuratie is vergelijkbaar met een dual-coreprocessor. Multi-coreprocessors worden geclassificeerd op basis van het aantal kernen en de soorten kernen. Het doel van een multi-core CPU is het verkrijgen van geweldige prestaties. Het is ontworpen om voorbij de fysieke beperkingen van een single-core CPU te komen.

Ondersteunende besturingssystemen van Multicore Processor zijn onder meer:

• Linux
• Microsoft Windows (Windows XP of hoger)
• De meeste op BSD gebaseerde systemen
• Solaris
• Mac OS X

Een korte geschiedenis van multicoreprocessors

Omdat de bedrijven die de oorspronkelijke op chips gebaseerde processors creëerden slechts één processor op één chip konden plaatsen, konden ze slechts één processor op één enkele chip plaatsen. Chipmakers konden chips met meer circuits construeren naarmate de technologie voor het maken van chips vorderde, en uiteindelijk konden chipmakers chips maken met meer dan één processor, wat resulteerde in de multi-core chip.

Hoe de applicatie zichtbaar te maken in Android

In 1998 werd de eerste multi-coreprocessor uitgevonden door Kunle Olukotun, een professor in elektrotechniek aan Stanford, en zijn studenten. Multicore-chips werden in 2005 voor het eerst commercieel verkrijgbaar bij Advanced Micro Devices (AMD) en Intel. Bijna elke chipmaker is sindsdien begonnen met het maken van multicoreprocessors.

Waar worden multicore-processors gebruikt?

Tegenwoordig worden multicore-processors aangetroffen in de meeste apparaten, zoals tablets, desktops, laptops, smartphones en spelsystemen.

De twee aangeboden kernopties laten zien hoe een processormodel niet het hele verhaal over prestaties vertelt. Vergeleken met een dual-core i5 zijn de prestaties van een quad-core i5 aanzienlijk beter, en de prijs van de computer zal dit weerspiegelen. Alle huidige laptopmodellen voor het i5-model zijn dual-core, terwijl alle desktopmodellen op het moment van schrijven quad-core zijn. Omdat laptopversies dual-core zijn in plaats van quad-core, zal een i5 in een laptop slechtere prestaties leveren dan een i5 op een desktop. Het dual-core type is beter geschikt voor draagbare laptops die een langere batterijduur nodig hebben en minder stroom verbruiken, maar een desktop gebruikt een CPU die meer stroom verbruikt, zoals het quad-core model, omdat er geen batterijduur nodig is. Sommige toepassingen van de multicoreprocessor zijn als volgt:

• Games met hoge graphics, zoals Overwatch en Star Wars Battlefront, maar ook 3D-games.
• De multicoreprocessor is geschikter in Adobe Premiere, Adobe Photoshop, iMovie en andere videobewerkingssoftware.
• Solidworks met computerondersteund ontwerp (CAD).
• Veel netwerkverkeer en databaseservers.
• Industriële robots zijn bijvoorbeeld ingebedde systemen.