Processore multicore: cos'è e a cosa serve

La tendenza generale è quella di trovare un processore multicore all'interno di un personal computer, quindi, se ancora non sai di cosa stiamo parlando, è tempo che incontri questi processori. In effetti, sono stati con noi per quasi un decennio, dandoci sempre più potenza e maggiore capacità di gestione delle informazioni, trasformando la nostra macchina in veri data center con desktop.

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I processori multi-core hanno rivoluzionato il mercato, prima per il consumo di grandi aziende e data center , e poi per gli utenti normali, saltando così in una nuova era di apparecchiature ad alte prestazioni. Anche il nostro smartphone ha processori multicore.

Qual è la funzione del processore in un computer

Ma prima di iniziare a vedere di cosa si tratta sui processori multi-core, vale la pena rinfrescare un po 'di memoria, definendo a cosa serve realmente un processore. Forse a questo punto sembra sciocco, ma non tutti conoscono questa componente essenziale nell'era attuale, ed è tempo.

Il processore, CPU o Central Processing Unit, è costituito da un circuito elettronico progettato da transistor, porte logiche e linee con segnali elettrici in grado di eseguire compiti e istruzioni. Queste istruzioni sono generate da un programma per computer e dall'interazione (o meno) di un essere umano o anche di altri programmi. In questo modo siamo in grado di eseguire attività produttive basate sui dati attraverso i computer.

Un computer e qualsiasi altro dispositivo elettronico non potrebbero essere concepiti senza la presenza di un processore. Può essere più o meno complesso, ma qualsiasi dispositivo in grado di svolgere un compito specifico ha bisogno di questa unità per convertire segnali elettrici in dati e persino in compiti fisici, come linee di assemblaggio utili per l'uomo.

Qual è il nucleo di un processore

Come qualsiasi altro componente, un processore è composto da diversi elementi al suo interno. Chiamiamo questa combinazione di elementi di architettura e quella che abbiamo attualmente all'interno del processore del nostro computer è x86, un insieme di codici, parametri e componenti elettronici che, combinati, sono in grado di calcolare queste istruzioni semplicemente facendo operazioni logiche e aritmetiche.

Struttura interna della CPU

Il nucleo o il nucleo di un processore è l'unità o il circuito integrato responsabile dell'elaborazione di tutte queste informazioni. Composto da milioni di transistor dotati di una struttura logica funzionale, è in grado di gestire le informazioni che entrano, sotto forma di operandi e operatori per generare i risultati che consentono ai programmi di funzionare. È, quindi, l'entità di base di un processore.

Per farti suonare, il nucleo di un processore è costituito da questi elementi principali:

• Unità di controllo (UC): è responsabile della direzione sincrona del funzionamento del processore, in questo caso il core. Fornisce ordini sotto forma di segnali elettrici ai diversi componenti (CPU, RAM, periferiche) in modo che funzionino in modo sincrono. Unità aritmetica-logica (ALU): è responsabile dell'esecuzione di tutte le operazioni logiche e aritmetiche con numeri interi con i dati che riceve Registri: i registri sono le celle che consentono di memorizzare le istruzioni che vengono eseguite e i risultati dell'operazione eseguita.

A cosa servono più core?

La corsa dei produttori per avere il prodotto più potente e veloce è mai esistita, e in elettronica non è diverso. Ai suoi tempi, era una pietra miliare creare un processore con una frequenza superiore a 1 GHz. Nel caso non lo sapessi, GHz misura il numero di operazioni che un processore è in grado di eseguire

GHz: cos'è e cos'è un gigahertz nell'informatica

La gara per avere più GHz

Il primo processore a raggiungere 1 GHz è stato il DEC Alpha nel 1992, ma quando si tratta di CPU per personal computer, non è stato fino al 1999 quando Intel, con i suoi Pentium III e AMD, con i suoi processori Athlon costruiti che ha raggiunto queste cifre.. In quel momento i produttori avevano in mente solo una cosa, " più GHz è, meglio è ", poiché più operazioni possono essere eseguite per unità di tempo.

Dopo alcuni anni, i produttori hanno trovato un limite al numero di GHz dei loro processori, perché? perché a causa dell'enorme quantità di calore che è stata generata nel suo nucleo, mettendo al limite l'integrità dei materiali e dei dissipatori di calore. Allo stesso modo, il consumo è stato innescato per ogni Hz che la frequenza è stata aumentata.

La corsa per avere più core

A questo limite, i produttori hanno dovuto cambiare il paradigma, ed è così che è emerso il nuovo obiettivo: " più sono i nuclei, meglio è ". Pensiamo, se il nucleo è incaricato di eseguire le operazioni, quindi aumentando il numero di nuclei possiamo raddoppiare, triplicare,… il numero di operazioni che possono essere eseguite. Ovviamente è così, con due core possiamo fare due operazioni contemporaneamente e con quattro possiamo fare 4 di queste operazioni.

Intel Pentium Extreme Edition 840

L'obiettivo fissato da Intel per raggiungere i 10 GHz con la sua architettura NetBurst è stato lasciato alle spalle, cosa che fino ad ora non è stata raggiunta, almeno non con i sistemi di raffreddamento disponibili per gli utenti normali. Quindi il modo migliore per ottenere una buona scalabilità in termini di potenza e capacità di elaborazione era questo, con processori con un certo numero di core e anche a una certa frequenza.

Cominciarono a essere implementati processori dual-core, producendo due singoli processori, o molto meglio, integrando due DIE (circuiti) su un singolo chip. Risparmiando così molto spazio sulle schede madri, pur richiedendo una maggiore complessità per l'implementazione della sua struttura di comunicazione con gli altri componenti, come memoria cache, bus, ecc.

I primi processori con più di un core

A questo punto è abbastanza interessante sapere quali sono stati i primi processori multicore ad apparire sul mercato. E come puoi immaginare, gli inizi sono stati come sempre, per uso aziendale sui server, e anche come sempre IBM. Il primo processore multicore è stato IBM POWER4 con due core su un singolo DIE e una frequenza di base di 1, 1 GHz, prodotto nel 2001.

Ma non è stato fino al 2005 quando i primi processori dual core per il consumo di massa da parte degli utenti sono emersi sui loro computer desktop. Intel ha rubato il portafoglio da AMD con alcune settimane di anticipo con la sua Intel Pentium Extreme Edition 840 con HiperThreading, successivamente pubblicando AMD Athlon X2.

Successivamente, i produttori fecero una corsa e iniziarono a introdurre i nuclei indiscriminatamente, con la conseguente miniaturizzazione dei transistor. Attualmente, il processo di produzione si basa su transistor di soli 7 nm implementati da AMD nella terza generazione Ryzen e 12 nm implementati da Intel. Con questo siamo riusciti a introdurre un numero maggiore di core e circuiti nello stesso chip, aumentando così la potenza di elaborazione e riducendo i consumi. In realtà, abbiamo sul mercato fino a 32 processori core, che sono Threadripper di AMD.

Cosa serve per sfruttare i core di un processore

La logica sembra molto semplice, inserire core e aumentare il numero di processi simultanei. Ma all'inizio questo è stato un vero mal di testa per i produttori di hardware e soprattutto per i creatori di software.

Ed è che i programmi sono stati progettati (compilati) solo per funzionare con un kernel. Non solo abbiamo bisogno di un processore per essere fisicamente in grado di eseguire più operazioni simultanee, ma abbiamo anche bisogno che il programma che genera queste istruzioni possa farlo comunicando con ciascuno dei core disponibili. Anche i sistemi operativi hanno dovuto modificare la loro architettura per poter utilizzare in modo efficiente più core contemporaneamente.

In questo modo, i programmatori si sono messi al lavoro e hanno iniziato a compilare i nuovi programmi con supporto multicore, in modo che attualmente un programma sia in grado di utilizzare in modo efficiente tutti i core disponibili sul computer. Moltiplicando così i thread di esecuzione per la quantità necessaria. Perché se, oltre ai core, apparisse anche il concetto di thread di esecuzione.

In un processore multicore è essenziale parallelizzare i processi che un programma esegue, questo implica che ciascun nucleo riesce a eseguire un compito in parallelo con un altro, e consecutivamente, uno dopo l'altro. Questo metodo per creare diverse attività contemporaneamente da un programma è chiamato thread di processo, thread di lavoro, thread o semplicemente thread in inglese. Sia il sistema operativo che i programmi devono essere in grado di creare thread di processo paralleli per sfruttare tutta la potenza del processore. Questo è alto che la progettazione CAD, l'editing video o i programmi fanno molto bene, mentre i giochi hanno una strada da percorrere.

Quali sono i thread di un processore? Differenze con i nuclei

HyperThreading e SMT

Come risultato di quanto sopra, appaiono le tecnologie dei produttori di processori. Il più famoso tra questi è l' HyperThreading che Intel ha iniziato a utilizzare nei suoi processori, e in seguito AMD lo avrebbe fatto da solo con la tecnologia CMT, e poi con un'evoluzione verso SMT (Multi-Threading simultaneo).

Questa tecnologia consiste nell'esistenza di due core in uno, ma non saranno veri core, ma logici, qualcosa che nella programmazione si chiama elaborazione di thread o thread. Ne abbiamo già parlato prima. L'idea è quella di dividere, ancora una volta, il carico di lavoro tra i core, segmentando ciascuna delle attività da eseguire nei thread in modo che vengano eseguiti quando un core è libero.

Esistono processori che hanno solo due core, ad esempio, ma hanno 4 thread grazie a queste tecnologie. Intel lo utilizza principalmente nei suoi processori Intel Core e CPU per laptop ad alte prestazioni, mentre AMD lo ha implementato in tutta la sua gamma di processori Ryzen.

Che cos'è HyperThreading?

Come sapere quanti core ha il mio processore

Sappiamo già cosa sono i core e quali thread sono e la loro importanza per un processore multicore. Quindi l'ultima cosa che ci rimane è sapere come sapere quanti core ha il nostro processore.

Dovresti sapere che a volte Windows non fa distinzione tra core e thread, poiché appariranno con il nome di core o processori, ad esempio nello strumento "msiconfig". Se apriamo Task Manager e andiamo alla sezione delle prestazioni, possiamo vedere un elenco in cui appare il conteggio dei core e dei processori logici della CPU. Ma la grafica che ci verrà mostrata sarà direttamente quella dei core logici, proprio come quelli che compaiono nel Performance Monitor se lo apriamo.

Come sapere quanti core ha il mio processore

Conclusione e collegamenti interessanti

Arriviamo alla fine e speriamo di aver degnamente spiegato cosa sia un processore multicore e quali siano i concetti più importanti relativi all'argomento. Attualmente ci sono mostri reali con un massimo di 32 core e 64 thread. Ma affinché un processore sia efficace, non solo il numero di core e la loro frequenza sono importanti, ma anche il modo in cui è costruito, l'efficienza dei suoi bus dati e la comunicazione e il modo di lavorare dei suoi core, e qui Intel segue un un passo avanti rispetto ad AMD. Presto vedremo i nuovi Ryzen 3000 che promettono di superare i più potenti processori desktop Intel, quindi rimanete sintonizzati per le nostre recensioni.

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