מהם החוטים של מעבד? הבדלים עם הגרעינים

במאמר זה אנו הולכים לקחת רגע כדי להסביר מהם החוטים של מעבד או נקראים גם חוטים באנגלית או חוטי תכנות, על מנת לזהות את ההבדלים המהותיים בין ליבות המעבד הללו. בקרב המשתמשים הפחות מומחים ואפילו יותר מתקדמים, עדיין יש לא מעט בלבול בנושא זה. לכן החלטנו לברר תנאים אלה ככל שניתן.

מושג זה של חוטי עיבוד אינו חיוני לדעת בעת קניית מעבד למשתמש רגיל. ברוב המקרים, יותר טוב מפחות, זה נכון כמעט תמיד. היכן שאנו צריכים לדעת מה הנושאים נמצא בעבודת פיתוח התוכנית. בהתאם לאופן בו יישום מתוכנת ומורכב, תהיה לו ביצוע מיטבי יותר עבור מעבדים עם יותר חוטים מאשר ליבות. וכאן ננסה לקבל את ההסבר שלנו.

מדד התוכן

מהן ליבות המעבד

נתחיל בהסבר מהן ליבות המעבד שלנו, כך שיהיה לנו ידע קודם זה כדי לא להתבלבל.

אנו יודעים שמעבד אחראי על ביצוע וביצוע ההוראות של התוכניות הטעונות בזיכרון ה- RAM של המחשב שלנו. כמעט כל ההוראות הנחוצות לביצוע המשימות האופייניות במחשב האישי שלנו, ניווט, כתיבה, צפייה בתמונות וכו 'עוברות דרכה. בקטע הפיזי, מעבד הוא מעגל משולב המורכב ממיליוני טרנזיסטורים היוצרים שערים לוגיים שיעברו או לא יעבירו את פיסות הנתונים בצורה של אנרגיה, מבלי להתעדכן יותר.

ובכן, השבב הקטן הזה מכיל מודולים שונים שאנו יכולים לקרוא להם גרעינים, בנוסף לאלמנטים אחרים שאיננו מעוניינים בהם כעת. למעבדים לפני מספר שנים הייתה רק אחת מהליבות הללו, והם הצליחו לעבד הוראה אחת בכל מחזור. מחזורים אלה נמדדים במגהרטץ (MHz), ככל ש- MHz יותר, כך אנו יכולים לבצע יותר הוראות בכל שנייה.

עכשיו יש לנו לא רק ליבה אחת, אלא כמה. כל ליבה מייצגת מעבד משנה, כלומר כל אחד מעבדי המשנה הללו יבצעו אחת מההוראות הללו ובכך יוכל לבצע כמה מהן בכל מחזור שעון עם מעבד מרובה ליבות. אם יש לנו מעבד בעל 4 ליבות, נוכל לבצע 4 הוראות במקביל במקום רק אחת. אז שיפור הביצועים הוא פי ארבעה. אם יש לנו 6 אז 6 הוראות בו זמנית. כך המעבדים הנוכחיים הם הרבה יותר חזקים מאשר מבוגרים יותר.

וזכרו, הליבות הללו קיימות פיזית במעבד שלנו, זה לא משהו וירטואלי או נוצר לפי קוד.

מהם חוטי עיבוד?

חוטים, חוטים או חוטים אינם חלק פיזי במעבד, לא לפחות כשמדובר בליבות נוספות או משהו כזה.

אנו יכולים להגדיר חוט עיבוד כזרם בקרת הנתונים של תוכנית. זהו אמצעי המאפשר ניהול משימות של מעבד וליבותיו השונות בצורה יעילה יותר. בזכות האשכולות, ניתן לחלק את יחידות ההקצאה המינימליות, שהן המשימות או התהליכים של תוכנית, לנתחים כדי למטב את זמני ההמתנה של כל הוראה בתור התהליך. הנתחים הללו נקראים חוטים או חוטים.

במילים אחרות, כל חוט עיבוד מכיל קטע מהמשימה שיש לבצע, דבר פשוט יותר לביצוע מאשר אם נכניס את המשימה השלמה לגרעין הפיזי. בדרך זו ה- CPU מסוגל לעבד מספר משימות בו זמנית ובמקביל, למעשה, הוא יוכל לבצע משימות רבות ככל שיש לו חוטים, ולרוב יש אחת או שתיים לכל ליבה. במעבדים שיש להם למשל 6 ליבות ו 12 חוטים הם יוכלו לחלק את התהליכים ל 12 משימות שונות במקום 6 בלבד.

דרך עבודה זו גורמת לניהול משאבי המערכת בצורה שווה ויעילה יותר. אתה יודע… הוא מתחלק ותנצח מכל החיים. מעבדים אלה נקראים רב-הברגה. לעת עתה, מה שעלינו להיות ברור לגביו הוא שלמעבד עם 12 חוטים לא יהיו 12 ליבות, הליבות הן משהו שמקורו פיזי והשרשור הוא משהו שמקורו הגיוני.

זה בטח מעט מופשט וקשה להבנה, אז בואו נראה איך זה מתרגם אם נדבר על הארכיטקטורה של תוכנית במחשב שלנו.

תוכניות, תהליכים וחוטים

כולנו יודעים מהי תוכנית, זהו קוד המאוחסן במחשב שלנו ועתיד לבצע משימה ספציפית. אפליקציה היא תוכנית, מנהל התקן הוא גם תוכנית ואפילו מערכת ההפעלה היא תוכנית המסוגלת להפעיל תוכניות אחרות בתוכה. כולם מאוחסנים בצורה בינארית, מכיוון שהמעבד מבין רק אותם ואפסים, זרם / לא זרם.

תהליכי התוכנית

כדי להריץ תוכנית, היא נטענת בזיכרון, RAM. תוכנית זו נטענת על ידי תהליכים, הנושאים את הקוד הבינארי המשויך שלה ואת המשאבים שהיא צריכה להפעיל, אשר יוקצו "באופן מושכל" על ידי מערכת ההפעלה.

המשאבים הבסיסיים הדרושים לתהליך הם מונה תוכניות וערימת רשומות.

• מונה תכניות (CP): זה נקרא מצביע הוראות והוא עוקב אחר רצף ההוראות המעובדות. רישומים: זהו מחסן הממוקם במעבד בו ניתן לאחסן הוראות, כתובת אחסון או כל מידע אחר. ערימה: מבנה הנתונים הוא זה המאחסן את המידע הקשור למקרים שבהם תוכנית פעילה במחשב.

ואז כל תוכנית מחולקת לתהליכים, ונשמרת במקום מסוים בזיכרון. בנוסף, כל תהליך פועל באופן עצמאי וזה חשוב מאוד להבין מכיוון שכך המעבד והמערכת מסוגלים לבצע משימות מרובות בו זמנית, מה שאנו מכנים מערכת ריבוי משימות. מערכת העיבוד הזו היא האשם שאנחנו יכולים להמשיך לעבוד במחשב האישי שלנו, גם אם תוכנית נחסמה.

חוטי התהליך

זה המקום בו מופיעים חוטי העיבוד, הנקראים חוטים במערכות הפעלה. פתיל הוא יחידת הביצוע של תהליך. אנו יכולים לחלק את התהליך לחוטים, וכל אחד מהם יהיה חוט של ביצוע.

אם תוכנית אינה מרובת-הברגה, לתהליכים בתוכה יש רק חוט אחד, כך שניתן יהיה לעבד אותם בפעם אחת. נהפוך הוא, אם יש לנו תהליכים מרובי הליכי, ניתן לחלק אותם למספר חלקים, וכל אחד מהאשכולים האלה חולק את המשאבים שהוקצו לתהליך. אז אמרנו שרב-גיזוי יעיל יותר.

בנוסף, לכל חוט ערימת רשומות משלו, כך שניתן יהיה לעבד שניים או יותר מהם בו זמנית, בניגוד לתהליך יחיד, אותו יהיה צורך להפעיל בבת אחת. האשכולות הם משימות פשוטות יותר המאפשרות לך לנהל תהליך בצורה מפוצלת. וזו בעצם הפונקציה הסופית של חוטי העיבוד. ככל שיותר חוטים, חלוקת התהליכים הייתה גדולה יותר, ונפח החישובים בו זמנית גדול יותר, ולכן היעילות רבה יותר.

עדיין לא גמרנו, עדיין יש לנו את השאלה התלויה ועומדת על מה קורה אז עם גרעין עם חוט כפול ? כבר אמרנו שכל גרעין מסוגל לבצע הוראה יחידה בכל פעם. למעבד יש אלגוריתם מורכב המחלק את זמני הביצוע בצורה היעילה ביותר האפשרית ובכך מקצה לכל משימה מרווח ביצוע מסוים. השינוי בין משימות כה מהיר, זה ייתן תחושה שהגרעין מבצע משימות במקביל.

האם אנו יכולים לראות את אותם חוטים או חוטים במערכת?

לא באופן מפורט מדי, אבל כן, אנו יכולים לראות אותם, גם ב- Windows וגם ב- Mac.

במקרה של חלונות, נצטרך רק לפתוח את מנהל המשימות וללכת ל"ביצועים ". לאחר מכן נלחץ על הקישור " צג משאבים " להלן. בחלון חדש זה יהיה לנו כל תהליך המחולק לצריכת מעבד וחוטים, אלה יהיו החוטים.

במוניטור הפעילות של מק, יהיה לנו ישירות את האשכולות הרשומים על המסך הראשי.

זה מסכם את המאמר שלנו על מה הם חוטים לעיבוד CPU. זה ללא ספק נושא מורכב במקצת ודי מופשט, במיוחד למשתמשים שלא מבינים עד כמה עובד מעבד. אבל במקרה זה יש לנו חדשות טובות מכיוון שיש לנו גם מאמר די טוב המדבר על אופן פעולתו של מעבד ואופן ביצוע מחזור ההוראות כולו.

בקר במאמרים שלנו בנושא:

אנו מקווים שהכל היה פחות או יותר ברור, ואנחנו מעריכים שבחרת בנו לדעת יותר על נושא זה.