Was sind die Kerne eines Prozessors? und die logischen Threads oder Kerne?

Wenn Sie eine gute Konfiguration zusammenstellen, ist es wichtig, die Komponenten Ihres Computers genau zu kennen. Aber nicht jeder weiß, dass sie die Kerne eines Prozessors sind, welcher Unterschied zwischen einem physischen und einem logischen Kern besteht und was das HyperThreading von Intel oder SMT von AMD ist.

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Inhaltsverzeichnis

Die Zentraleinheit (Prozessor) in einem Computer erledigt die gesamte Arbeit und führt im Wesentlichen Programme aus. Moderne Prozessoren bieten jedoch Funktionen wie Multi-Core und Multithreading. Einige PCs verwenden sogar mehrere Prozessoren.

Vor einigen Jahren war die Taktrate eines Prozessors beim Leistungsvergleich ausreichend. Aber jetzt sind die Dinge nicht mehr so ​​einfach.

Jetzt kann ein Prozessor, der mehrere Kerne oder Multithreads bietet, eine deutlich bessere Leistung erzielen als ein Single-Core-Prozessor mit derselben Geschwindigkeit, der nicht mehrere Threads bietet.

Und PCs mit mehreren Prozessoren können einen noch größeren Vorteil haben. Alle diese Funktionen ermöglichen es PCs, mehrere Prozesse gleichzeitig einfacher auszuführen und die Leistung durch Multitasking oder unter den Anforderungen leistungsfähiger Anwendungen wie Video-Encoder und moderner Spiele zu steigern. Schauen wir uns also jede dieser Funktionen an und was sie für Sie bedeuten könnten.

In diesem Artikel werden einige Konzepte wie Kerne im Vergleich zu Threads, deren Zweck und Vorteile für den PC beschrieben.

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Was ist ein Prozessor?

Wie 99% der PC-Benutzer bereits wissen, ist ein Prozessor die Zentraleinheit. Dies ist die Kernkomponente jedes Computers.

Mit anderen Worten, alles, was berechnet wird, enthält einen Prozessor, in dem alle Berechnungen mithilfe von Anweisungen des Betriebssystems durchgeführt werden.

Ein Prozessor kann jeweils eine einzelne Aufgabe verarbeiten. Dies ist nicht sehr gut für die Leistung. Es gibt jedoch bereits fortschrittliche Prozessoren, mit denen Sie mit mehreren Aufgaben gleichzeitig arbeiten und die Leistung verbessern können.

Die alten Zeiten mehrerer Prozessoren

Bild über Commons Wikimedia

Wenn wir über einen Prozessor sprechen, beziehen wir uns auf einen Chip, der in einen Sockel auf dem Motherboard eingesetzt ist. In den frühen Tagen erledigte einer dieser Chips jeweils nur eine Aufgabe.

Früher brauchten die Leute mehr Leistung von Computern. Zu dieser Zeit bestand die Lösung darin, mehrere Prozessoren in einem Computer zu integrieren. Das heißt, es gab mehrere Stecker und mehrere Chips.

Sie würden alle miteinander und mit dem Motherboard verbunden sein. Technisch gesehen kann daher vom PC eine bessere Leistung erwartet werden. Dies war eine ziemlich erfolgreiche Methode, bis die Leute die Nachteile entdeckten.

• Für jeden Prozessor mussten dedizierte Stromversorgungs- und Installationsressourcen bereitgestellt werden. Da es sich um verschiedene Chips handelte, war die Latenz für die Kommunikation zu hoch. Dies war keine wirklich gute Leistung. Ein Satz von Prozessoren konnte auf lange Sicht viel Wärme erzeugen. Es würde also eine Menge Ressourcen erfordern, um mit der zusätzlichen Hitze fertig zu werden.

Dual Socket Server Motherboard

Dies erforderte ein Motherboard mit mehreren Prozessorsockeln. Das Motherboard benötigte außerdem zusätzliche Hardware, um diese Prozessorsockel mit RAM und anderen Ressourcen zu verbinden. Und so kamen die Konzepte von Multithreading und Multicore in die Szene.

Derzeit haben die meisten Computer nur einen Prozessor. Dieser einzelne Prozessor kann mehrere Kerne oder HyperThreading-Technologie haben, aber es ist immer noch nur ein physischer Prozessor, der in einen einzelnen Sockel auf dem Motherboard eingesetzt ist.

Multiprozessorsysteme sind bei heutigen Heimanwender-PCs nicht sehr verbreitet. Selbst ein leistungsstarker Gaming-Desktop mit mehreren Grafikkarten verfügt im Allgemeinen nur über einen Prozessor. Es ist jedoch möglich, Systeme mit mehreren Prozessoren in Supercomputern, Servern und High-End-Systemen zu finden, die für komplexe Aufgaben maximale Leistung benötigen. In diesen Zeiten ist ein Team mit mehreren Prozessoren viel weniger effizient als es scheint, da es sehr schnelle Prozessoren und viele Kerne für Heimanwender wie den i9-7980XE gibt.

Mehrere Kerne in einem Prozessor

Die Idee, verschiedene Prozessoren miteinander zu verbinden, war nicht wirklich gut für die Leistung. Dann kam die Idee auf, zwei Prozessoren in einem einzigen Chip zu haben.

Um einen effektiven Schritt in Richtung Leistung zu machen, haben die Hersteller mehrere Prozessoren in einen einzigen Prozessor integriert. Diese neuen Einheiten wurden Kerne genannt.

Von nun an wurden diese Prozessoren als "Multi-Core-Prozessoren" bezeichnet. Auf diese Weise stieß das Betriebssystem bei der Analyse des Computers auf zwei Prozessoren.

Anstatt den Speicher und die Stromversorgung getrennten Chips zu widmen, leisteten Multi-Core-Prozessoren zusätzliche Arbeit.

Natürlich gab es auch andere Vorteile. Da sich beide Prozessoren auf demselben Chip befanden, war die Latenz geringer. Dies trug zur Verbesserung der Kommunikation und Geschwindigkeit bei. Derzeit können Sie eine Vielzahl von Multicore-Prozessoren auf dem Markt sehen.

Beispielsweise gibt es in Dual-Core-Prozessoren zwei Verarbeitungseinheiten. Und wenn wir es in die Praxis umsetzen, finden wir bei Quad-Core-Prozessoren 4 Prozessoreinheiten.

Im Gegensatz zu Multithreading gibt es hier keine Tricks: Ein Dual-Core-Prozessor hat buchstäblich zwei Prozessoren auf dem Chip. Ein Quad-Core-Prozessor hat vier Zentraleinheiten, ein Acht-Kern-Prozessor hat acht Zentraleinheiten und so weiter.

Dies trägt dazu bei, die Leistung erheblich zu verbessern und gleichzeitig den physischen Prozessor so klein zu halten, dass er in einen einzelnen Sockel passt.

Es muss nur ein einzelner Prozessorsockel mit einem einzelnen Prozessor vorhanden sein, nicht vier Sockel mit vier Prozessoren, von denen jeder seine eigene Stromversorgung, Kühlung und andere Hardware benötigt. Die Latenz ist geringer, da die Kerne schneller kommunizieren können, da sie sich alle auf demselben Chip befinden.

Intel HyperThreading

Paralleles Rechnen ist seit einiger Zeit in der Branche. Es war jedoch Intel, der die Vorteile für das Personal Computing nutzte. Und dort hieß es Intel Hyper-Threading Technology.

Die Hyper-Threading-Technologie von Intel lässt Ihr Betriebssystem glauben, dass es mehrere Prozessoren gibt. in der Tat gibt es nur einen. Es ist eine Art Vorwand, Leistung und Geschwindigkeit zu verbessern.

HyperThreading war Intels erster Versuch, Parallel-Computing auf Consumer-PCs zu bringen. Es debütierte 2002 auf Desktop-Prozessoren mit dem Pentium 4 HT.

Diese Pentium 4 hatten einen einzigen Kern, sodass sie jeweils nur eine Aufgabe ausführen konnten. Aber HyperThreading schien das zu kompensieren. Mit dieser Intel-Technologie wird ein einzelner physischer Multithread-Kern als zwei logische Prozessoren in einem Betriebssystem angezeigt. Der Prozessor ist immer noch einer, also ist er ein bisschen wie ein Dummy. Während das Betriebssystem zwei Prozessoren für jeden Kern sieht, verfügt die eigentliche Prozessorhardware nur über einen einzigen Satz von Ausführungsressourcen für jeden Kern.

Daher gibt der Prozessor vor, mehr Kerne als er zu haben, und verwendet seine eigene Logik, um die Ausführung des Programms zu beschleunigen. Mit anderen Worten, das Betriebssystem wird dazu verleitet, zwei Prozessoren für jeden Kern zu sehen.

Zu dieser Zeit haben wir einen Pentium 4 eingerichtet, den der Junge aus dem Laden als "NASA-PC" bezeichnete. Was für Zeiten das!

Mit HyperThreading können die beiden logischen Kerne des Prozessors physische Ausführungsressourcen gemeinsam nutzen. Dies kann die Dinge etwas beschleunigen: Wenn ein virtueller Prozessor feststeckt und wartet, kann der andere virtuelle Prozessor seine Ausführungsressourcen ausleihen. HyperThreading kann das System beschleunigen, ist aber nicht so gut wie echte zusätzliche Kerne.

Glücklicherweise ist Multithreading jetzt ein "Bonus". Während die ursprünglichen Consumer-Prozessoren mit HyperThreading nur einen einzigen Kern hatten, der sich als mehrere Kerne tarnte, verfügen moderne Intel-Prozessoren jetzt sowohl über mehrere Kerne als auch über die HyperThreading-Technologie.

Ein Dual-Core-Prozessor mit Multithreading wird im Betriebssystem als Quad-Core-Prozessor angezeigt, während ein Quad-Core-Prozessor mit HyperThreading über acht Kerne verfügt.

Multithreading ist kein Ersatz für zusätzliche Kerne, aber ein Dual-Core-Prozessor mit HyperThreading sollte eine bessere Leistung erzielen als ein Dual-Core-Prozessor ohne HyperThreading.

Die Hardware-Ausführungsressourcen werden aufgeteilt und angeordnet, um mehreren Prozessen die beste Geschwindigkeit zu verleihen. Wie Sie sehen können, ist die gesamte Arbeit virtuell. Dieses HyperThreading bietet häufig eine Leistungssteigerung von 10 bis 30% für die ausgeführte Aufgabe. AMD hat auch diese Technologie, aber anstelle von HyperThreading wird es SMT genannt. Funktioniert es? Es ist das gleiche.

Lohnen sich mehrere Kerne und Threads?

Wenn Ihr Computer über einen Multicore-Prozessor verfügt, bedeutet dies, dass mehrere CPUs vorhanden sind. Dies bedeutet auch, dass es eine bessere Leistung als ein einzelner Kernprozessor haben kann.

Und wenn wir über HyperThreading sprechen, funktioniert ein Single-Core-Prozessor mit dieser Technologie besser als einer dieser Prozessoren, denen diese Multitasking-Technologie fehlt.

Andererseits ist das Multithreading eines Prozessors etwas Virtuelles. In diesem Fall verwendet die Technologie zusätzliche Logik, um mehrere Aufgaben zu verwalten. Aus diesem Grund ist die Gesamtleistung nicht wirklich sichtbar. Wenn Sie also wirklich einen Single-Core-Prozessor oder einen Multi-Core-Prozessor vergleichen möchten, können wir bestätigen, dass letztere immer besser sind. Spiele wie Battlefield oder Multiplayer bieten immer eine bessere Leistung mit einem Prozessor mit mehreren logischen Kernen in Gebieten mit vielen Explosionen.

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