CPU-basisbeginselen Meerdere CPU's, kernen en Hyper-Threading uitgelegd

De centrale verwerkingseenheid (CPU) op uw computer voert de computerwerkprogramma's in feite uit. Maar moderne CPU's bieden functies zoals meerdere kernen en hyperthreading. Sommige pc's gebruiken zelfs meerdere CPU's. We zijn er om alles uit te zoeken.

De kloksnelheid voor een CPU was vroeger voldoende om de prestaties te vergelijken. Dingen zijn niet zo eenvoudig meer. Een CPU die meerdere kernen of hyperthreading biedt, presteert mogelijk aanzienlijk beter dan een single-core CPU met dezelfde snelheid zonder hyperthreading. En pc's met meerdere CPU's kunnen een nog groter voordeel hebben. Al deze functies zijn zo ontworpen dat pc's gemakkelijker meerdere processen tegelijkertijd kunnen uitvoeren, waardoor uw prestaties verbeteren bij multitasking of onder de eisen van krachtige apps zoals video-encoders en moderne games. Laten we dus eens kijken naar elk van deze functies en wat ze voor u kunnen betekenen.

Hyper-Threading

Hyper-threading was de eerste poging van Intel om parallelle berekeningen naar consumenten-pc's te brengen. Het debuteerde in desktop-CPU's met de Pentium 4 HT in 2002. De Pentium 4's van de dag hadden slechts één CPU-kern, dus het kon eigenlijk maar één taak tegelijk uitvoeren, zelfs als het in staat was om snel genoeg van taak te wisselen dat het leek op multitasking. Hyper-threading probeerde dat goed te maken.

Een enkele fysieke CPU-kern met hyperthreading verschijnt als twee logische CPU's voor een besturingssysteem. De CPU is nog steeds een enkele CPU, dus het is een beetje een cheat. Hoewel het besturingssysteem twee CPU's voor elke kern ziet, heeft de eigenlijke CPU-hardware slechts één set uitvoeringsbronnen voor elke kern. De CPU doet alsof het meer kernen heeft dan het doet, en het gebruikt zijn eigen logica om de uitvoering van het programma te versnellen. Met andere woorden, het besturingssysteem wordt misleid om twee CPU's te zien voor elke werkelijke CPU-kern.

Hyper threading maakt het de twee logische CPU-kernen mogelijk om fysieke uitvoeringsresources te delen. Dit kan de zaken wat versnellen: als een virtuele CPU vastloopt en wacht, kan de andere virtuele CPU de uitvoeringsresources lenen. Hyper-threading kan u helpen uw systeem sneller te maken, maar het is lang niet zo goed als het hebben van echte extra cores.

Gelukkig is hyperthreading nu een 'bonus'. Hoewel de oorspronkelijke consumentenverwerkers met hyperthreading slechts één kern hadden die zich masqueraded als meerdere kernen, hebben moderne Intel CPU's nu zowel meerdere kernen als hyper-threading technologie. Je dual-core CPU met hyperthreading wordt weergegeven als vier kernen voor je besturingssysteem, terwijl je quad-core CPU met hyperthreading wordt weergegeven als acht kernen. Hyper-threading is geen vervanging voor extra kernen, maar een dual-core CPU met hyperthreading moet beter presteren dan een dual-core CPU zonder hyperthreading.

Meerdere kernen

Oorspronkelijk hadden CPU's een enkele kern. Dat betekende dat de fysieke CPU een enkele centrale verwerkingseenheid had. Om de prestaties te verbeteren, voegen fabrikanten extra "kernen" of centrale verwerkingseenheden toe. Een dual-core CPU heeft twee centrale verwerkingseenheden, dus het lijkt het besturingssysteem als twee CPU's. Een CPU met twee kernen kan bijvoorbeeld twee verschillende processen tegelijkertijd uitvoeren. Dit versnelt uw systeem, omdat uw computer meerdere dingen tegelijkertijd kan doen.

In tegenstelling tot hyperthreading zijn hier geen trucs - een dual-core CPU heeft letterlijk twee centrale verwerkingseenheden op de CPU-chip. Een quad-core CPU heeft vier centrale verwerkingseenheden, een octa-core CPU heeft acht centrale verwerkingseenheden, enzovoort.

Dit helpt de prestaties drastisch te verbeteren terwijl de fysieke CPU-eenheid klein blijft, zodat deze in een enkele socket past. Er hoeft slechts één CPU-socket te zijn met een enkele CPU-eenheid erin - niet vier verschillende CPU-sockets met vier verschillende CPU's, die elk hun eigen stroom, koeling en andere hardware nodig hebben. Er is minder latentie omdat de kernen sneller kunnen communiceren, omdat ze allemaal op dezelfde chip staan.

Windows 'Task Manager laat dit redelijk goed zien. Hier kunt u bijvoorbeeld zien dat dit systeem één werkelijke CPU (socket) en vier kernen heeft. Hyperthreading zorgt ervoor dat elke kern op twee CPU's lijkt voor het besturingssysteem, dus 8 logische processors.

Meerdere CPU's

De meeste computers hebben slechts één CPU. Die enkele CPU kan meerdere kernen of hyperthreagende technologie hebben, maar het is nog steeds slechts één fysieke CPU-eenheid die in een enkele CPU-socket op het moederbord is geplaatst.

Voordat hyper-threading en multi-core CPU's rondliepen, probeerden mensen extra processorkracht aan computers toe te voegen door extra CPU's toe te voegen. Dit vereist een moederbord met meerdere CPU-sockets. Het moederbord heeft ook extra hardware nodig om die CPU-sockets met de RAM en andere bronnen te verbinden. Er is veel overhead in dit soort setup. Er is extra latentie als de CPU's met elkaar moeten communiceren, systemen met meerdere CPU's meer stroom verbruiken en het moederbord meer sockets en hardware nodig heeft.

Systemen met meerdere CPU's zijn tegenwoordig niet erg gebruikelijk bij pc's thuis. Zelfs een krachtige gaming-desktop met meerdere grafische kaarten heeft over het algemeen maar één CPU. Je zult meerdere CPU-systemen vinden tussen supercomputers, servers en vergelijkbare high-end systemen die evenveel rekenkracht nodig hebben als ze kunnen krijgen.

Hoe meer CPU's of kernen een computer heeft, des te meer dingen het tegelijkertijd kan doen, waardoor de prestaties op de meeste taken worden verbeterd. De meeste computers hebben nu CPU's met meerdere kernen, de meest efficiënte optie die we hebben besproken. U vindt zelfs CPU's met meerdere kernen op moderne smartphones en tablets. Intel CPU's hebben ook hyper-threading, wat een beetje een bonus is. Sommige computers die een grote hoeveelheid CPU-kracht nodig hebben, kunnen meerdere CPU's hebben, maar het is veel minder efficiënt dan het klinkt.

Image Credit: lungstruck op Flickr, Mike Babcock op Flickr, DeclanTM op Flickr