تم توفير معالجات متعددة النواة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية لأكثر من عقد من الزمان. والسبب هو أن المعالجات كانت تصطدم بالقيود المادية من حيث سرعاتها على مدار الساعة ومدى فعالية تبريدها والحفاظ على الدقة. من خلال الانتقال إلى نوى إضافية على شريحة المعالج الواحدة ، تجنب المصنعون المشكلات المتعلقة بسرعات الساعة من خلال مضاعفة كمية البيانات التي يمكن معالجتها بواسطة وحدة المعالجة المركزية . عندما تم إصدارها في الأصل ، كانت مجرد نواة في وحدة معالجة مركزية واحدة ولكن الآن هناك خيارات لأربعة وستة وحتى ثمانية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك تقنية Hyper-Threading من Intel تكاد تضاهي النوى التي يراها نظام التشغيل . إن وجود نواتين في معالج واحد كان له دائمًا فوائد ملموسة بفضل الطبيعة المتعددة المهام لأنظمة التشغيل الحديثة. بعد كل شيء ، قد تكون تصفح الويب أو كتابة تقرير أثناء تشغيل برنامج مكافحة الفيروسات في الخلفية. قد يكون السؤال الحقيقي لكثير من الناس إذا كان وجود أكثر من أثنين هو مفيد حقا ، وإذا كان الأمر كذلك ، فكم عدد؟
خيوط
قبل الدخول في فوائد وعيوب نواة المعالج المتعددة من المهم فهم مفهوم الترابط. الخيط هو ببساطة دفق واحد من البيانات من البرنامج من خلال المعالج على جهاز الكمبيوتر. يقوم كل تطبيق بإنشاء سلاسل العمليات الخاصة به أو متعددة حسب كيفية تشغيله. مع تعدد المهام ، يمكن للمعالج أحادي النواة فقط التعامل مع خيط واحد في وقت واحد ، لذلك يقوم النظام بالتبديل بسرعة بين خيوط المعالجة لمعالجة البيانات بطريقة متزامنة بشكل متزامن.
الفائدة من وجود عدة مراكز أساسية هي أن النظام يمكنه التعامل مع أكثر من سلسلة واحدة. يمكن لكل نواة التعامل مع تدفق منفصل للبيانات. هذا يزيد بشكل كبير من أداء نظام يقوم بتشغيل التطبيقات المتزامنة. نظرًا لأن الخوادم تميل إلى تشغيل تطبيقات متعددة في وقت معين ، فقد تم تطويرها في الأساس هناك ، ولكن مع ازدياد تعقيد أجهزة الكمبيوتر الشخصية وزيادة المهام المتعددة ، فإنها استفادت أيضًا من وجود نوى إضافية.
البرمجيات التابعة
في حين أن مفهوم المعالجات متعددة النواة يبدو جذابًا للغاية ، فهناك تحذير كبير لهذه القدرة. لكي تتم مشاهدة الفوائد الحقيقية لمعالجات متعددة ، يجب كتابة البرنامج الذي يتم تشغيله على الكمبيوتر لدعم multithreading. بدون البرامج التي تدعم مثل هذه الميزة ، سيتم تشغيل الخيوط بشكل أساسي من خلال نواة واحدة وبالتالي تقليل الكفاءة. بعد كل شيء ، إذا كان يمكن تشغيله فقط على قلب واحد في معالج رباعي النواة ، فقد يكون أسرع في تشغيله على معالج ثنائي النواة مع سرعة أعلى لسرعة الأساس.
الحمد لله ، جميع أنظمة التشغيل الحالية الرئيسية لديها القدرة على تعدد الإرسال. ولكن يجب أيضًا كتابة تعدد المؤشرات في برنامج التطبيق. الحمد لله تحسنت كثيرا الدعم لتعدد الوسائط في البرامج الاستهلاكية ولكن بالنسبة للعديد من البرامج البسيطة ، لا يزال دعم تعدد التوجيهات غير مطبق بسبب التعقيد. على سبيل المثال ، من غير المرجح أن يشهد برنامج البريد أو متصفح الويب فوائد كبيرة للتعدد ، مثل برنامج تحرير الرسومات أو الفيديو حيث يتم إجراء العمليات الحسابية المعقدة بواسطة الكمبيوتر.
مثال جيد لشرح هذا هو النظر إلى لعبة كمبيوتر نموذجية. تتطلب معظم الألعاب نوعًا من أنواع محرك العرض لعرض ما يحدث في اللعبة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك نوع من الذكاء الاصطناعي للتحكم في الأحداث والشخصيات في اللعبة. بنواة واحدة ، يجب أن يعمل كلاهما عن طريق التبديل بين الاثنين. هذا ليس بالضرورة فعال. إذا كان النظام يحتوي على معالجات متعددة ، فإن كل من التقديم و AI يمكن تشغيل كل منهما على أساس منفصل. هذا يشبه الوضع المثالي لمعالج متعدد النواة.
هذا مثال ممتاز لكيفية الاستفادة من عدة مؤشرات ترابط لبرنامج ما. لكن في نفس المثال ، هل سيكون أربعة نوى للمعالجين أفضل من اثنين؟ هذا سؤال صعب للغاية للإجابة لأنه يعتمد بشكل كبير على البرنامج. على سبيل المثال ، لا تزال العديد من الألعاب لديها اختلاف في الأداء بين اثنين إلى أربعة مراكز. لا توجد ألعاب في الأساس تحقق فوائد ملموسة من وراء أربعة نوى للمعالج. وبالعودة إلى البريد الإلكتروني أو أمثلة لتصفح الإنترنت ، حتى النواة الرباعية لن تحقق أي فائدة حقيقية. من ناحية أخرى ، من المرجح أن يشهد برنامج ترميز الفيديو الذي يعد ترميزًا مرئيًا فوائد ضخمة حيث يمكن تمرير عرض الإطار الفردي إلى نوى مختلفة ثم يتم تجميعه في دفق واحد بواسطة البرنامج. وبالتالي سيكون وجود ثمانية نوى أكثر فائدة من وجود أربعة.
سرعات على مدار الساعة
الشيء الوحيد الذي تم ذكره باختصار هو سرعات الساعة. لا يزال معظم الناس على دراية بحقيقة أنه كلما ارتفعت سرعة الساعة ، كلما كان المعالج أسرع. تصبح سرعات الساعة أكثر غموضاً عندما تتعامل أيضًا مع عدة نوى. ويتعلق ذلك بحقيقة أن المعالج يمكنه الآن معالجة سلاسل بيانات متعددة بسبب النوى الإضافية ، ولكن كل من هذه النوى سوف يعمل بسرعات أقل بسبب القيود الحرارية.
على سبيل المثال ، قد يحتوي المعالج ثنائي النواة على سرعات ساعة أساسية تصل إلى 3.5 غيغاهرتز لكل معالج في حين أن المعالج رباعي النواة قد يعمل فقط عند 3.0 غيغاهرتز. بمجرد النظر إلى نواة واحدة في كل واحدة منها ، سيكون المعالج ثنائي النواة أسرع بحوالي أربعة عشر بالمائة من النواة الرباعية. وبالتالي ، إذا كان لديك برنامج واحد فقط ، فإن المعالج ثنائي النواة أفضل بالفعل. ثم مرة أخرى ، إذا كان لديك شيء يمكنه استخدام جميع المعالجات الأربعة مثل تحويل ترميز الفيديو ، فسيكون المعالج رباعي النواة أسرع بحوالي سبعين بالمائة من المعالج ثنائي النواة.
اذن ما معنى كل ذلك؟ حسنًا ، عليك إلقاء نظرة فاحصة على المعالج وكذلك على البرنامج للحصول على فكرة جيدة عن الكيفية التي ستؤدي بها بشكل عام. بشكل عام ، يعد المعالج متعدد النواة خيارًا أفضل ولكن هذا لا يعني بالضرورة أنه سيكون لديك أداء أفضل بشكل عام.
الاستنتاجات
بالنسبة للجزء الأكبر ، يعد وجود معالج عد أساسي أعلى شيئًا جيدًا بشكل عام ولكنه أمر معقد للغاية. بالنسبة للجزء الأكبر ، سيكون المعالج ثنائي النواة أو رباعي النواة أكثر من طاقة كافية لمستخدم الكمبيوتر الأساسي. لن يرى غالبية المستهلكين أي فوائد ملموسة من تجاوز أربعة مراكز معالجات في الوقت الحالي حيث يوجد القليل من البرامج التي يمكنها الاستفادة منها. الأشخاص الوحيدون الذين يجب أن يفكروا في مثل هذه المعالجات عالية الجوهر هي تلك المهام التي تؤدي إلى مهام مثل تحرير برامج سطح المكتب أو برامج معقدة في العلوم والرياضيات. ولهذا السبب ، نوصي بشدة القراء بمراجعة " كيف سريع" لجهاز الكمبيوتر الذي أحتاج إليه؟ المقالة للحصول على فكرة أفضل عن نوع المعالج الذي يلائم احتياجات الحوسبة على أفضل وجه.