A számítógép különféle alkatrészekből áll. Vitathatatlan, hogy a legkritikusabb belső komponens a CPU. A központi feldolgozó egység rövidítése, a CPU a számítógép agya. Milliárdnyi apró tranzisztorból áll, amelyek elektronikus kapcsolóként működnek, és az összetett áramkörökön keresztüli elektromos áramlás szabályozásáért felelősek.
A feladatprogramok végrehajtása mellett a CPU-k koordinálják a számítógép egyéb összetevőit, beleértve a RAM-ot (random access memory), a HDD-t (merevlemez-meghajtót) és az SSD-t (szilárdtest-meghajtó).
Számos tényező határozza meg a processzor teljesítményét és hatékonyságát, de az egyik leggyakrabban vitatott téma magok vs szálak. Általában az emberek azt hiszik, hogy a több mag nagyobb teljesítményt jelent. Ez azonban nem mindig ilyen egyértelmű.
Számítógép vásárlásakor vagy konfigurálásakor a helyes döntések meghozatalához fontos tudni, hogy mit csinálnak a magok és a szálak. Ideális esetben a lehető legnagyobb mértékben optimalizálni szeretné a teljesítményt túlköltekezés nélkül. Az elvégzendő feladatoktól függően a magok és szálak megfelelő mennyisége jelentősen változhat.
Sőt, ha hordozható egységet (például laptopot) választ, az energiahatékonyság olyan dolog, amit nem szabad elhanyagolni. Amikor útközben viszi a számítógépét, az utolsó dolog, amit szeretne, hogy egy feladat végrehajtása közben lemerüljön az akkumulátor. Megfelelő fogyasztású CPU választásával minimalizálható az ilyen fejfájások kockázata.
Ebben a bejegyzésben mindent elmagyarázok, amit a számítógépes processzormagokról és -szálakról, azok különbségeiről és egyéb, a processzor teljesítményszintjét befolyásoló tényezőkről tudni kell.
Mi az a CPU mag?
Lényegében a mag egy fizikai feldolgozó egység a CPU-ban, amely a feladatok önálló végrehajtásáért felelős. A CPU-ra úgy gondolhat, mint egy gyárra, ahol minden mag egy „munkás”, amely képes kezelni a feladatokat. Általánosságban elmondható, hogy rövidebb idő alatt több feladatot is végrehajthat több dolgozóval.
Hagyományosan a CPU magot úgy tervezték, hogy egyenként hajtsa végre a feladatokat. Ez a többfeladatos képesség hiányát jelentette a számítógépek első iterációiban. A CPU-magok működése azonban jelentősen megváltozott a többszálú technológiák fejlődésének köszönhetően, amelyekre ebben a cikkben később térek ki.
Egymagos és többmagos processzorok
A számítógépek korábbi iterációi egymagos CPU-kat tartalmaztak, amelyek egyszerre egy feladatot tudtak futtatni. Egyszerre több program futtatásához a számítógépes mérnökök megpróbálták kiterjeszteni az alaplapot, és több CPU-egységet összeadni. Néhány egymástól függetlenül működő CPU azonban sok késleltetést vezetett be, és nem bizonyult praktikusnak.
A probléma megoldására a mérnökök többmagos processzorokat terveztek. Mivel minden mag önállóan működik, mindegyik mag képes kezelni a saját utasításkészletét anélkül, hogy egy másik magra hatással lenne. Ez azt jelenti, hogy minél több maggal rendelkezik egy számítógépes processzor, annál több feladatot tud egyszerre végrehajtani.
Az egymagos CPU lényegesen kevesebb energiát fogyaszt, és elegendő lehet a mindennapi feladatokhoz, például a webböngészéshez. De mivel korlátozott teljesítményűek, egyre kevésbé kedvezőek. Bár egyes régebbi rendszerekben még mindig megtalálhatók, az egymagos CPU-k nagyrészt elavultak a mai piacon.
A mindennapi számítógépek általában két, négy, nyolc vagy 16 CPU-maggal rendelkeznek. A fogyasztói célú CPU-k magjainak legmagasabb száma a piacon 64. Az adatközpontokat és a vállalati szervereket célzó processzorok még több magot tudnak csomagolni. Az AMD EPYC 9654 processzor például hatalmas 96 maggal van felvértezve.
Mi az a feldolgozási szál?
A számítógépes feldolgozásban a szál (vagy végrehajtási szál) a CPU által feldolgozott egyedi feladatra vagy munkasorra utal. Minden szál a programozott utasítások legkisebb sorozatának számít, amelyet az operációs rendszer önállóan képes kezelni. Ez bármi lehet, a program indításától vagy a fájl mentésétől kezdve.
A CPU magjai felelősek ezeknek a szálaknak a feldolgozásáért. Bármely CPU-ban minden mag egyszerre legalább egy szálat tud végrehajtani. Mint már említettük, a több mag jobb multitasking képességeket eredményez, de ha több szálat tudunk kezelni, az is ugyanazt eredményezheti.
A szálak és a magok képességei közötti különbségek ismerete, valamint a CPU-ban betöltött szerepük megértése segíthet az Ön igényeinek leginkább megfelelő választásban.
Mi az a Multithreading?
Ahogy sejthető, csak egy szálat küldeni a processzorchipnek, megvárni a feladat befejezését, majd elküldeni a következőt, nagyon időigényes lehet. Emiatt a számítógépes mérnökök különböző módszereket és stratégiákat fejlesztettek ki több szál rövidebb idő alatti feldolgozására.
A legegyszerűbb megoldás, ha egy szálat különálló, kisebbekre bontasz, és egy CPU-val párhuzamosan futtatod őket. Ezt „többszálasnak” nevezik (nem tévesztendő össze a szimultán vagy időbeli többszálassal). A program fejlesztési módjától függően lehet enyhén vagy erősen befűzött.
A különböző többszálú stratégiák integrálására vonatkozó koncepciók az 50-es évekre nyúlnak vissza. De csak a 90-es évek végén használta az Intel a Simultaneous Multithreading (SMT) nevű technológiát, hogy hardver alapú többszálú technikát dolgozzon ki asztali számítógépekhez. Az Intel elnevezte a funkciót Hyper-Threading technológia és 2002-ben bevezette az Intel Pentium 4 asztali processzor chipbe.
Az Intel Hyper-Threading funkciójával akár két szál is megoszthatja a CPU-mag ugyanazon erőforrásait a kívánt feladatok elvégzéséhez. Más szóval, gyakorlatilag megkétszerezheti a „munkások” számát, akik el tudják végezni a feladatait. Azonban minden két munkavállalóból álló csoport ugyanazokat az erőforrásokat használja.
Hyper-Threading: előnyei és hátrányai
A Hyper-Threading elsődleges előnye, hogy jelentősen növeli a rendszer teljesítményét a rendelkezésre álló feldolgozási erőforrások több felhasználásával. Bizonyos esetekben azonban továbbra is előnyben részesíthető az egyszálas megoldás.
A legtöbb esetben, különösen a mindennapi többfeladatos munkavégzés során, a számítógép CPU magjai nincsenek kimerítve. Ez azt jelenti, hogy még mindig van hely további feldolgozásra. A Hyper-Threading felszabadítja a CPU magjában lévő fel nem használt feldolgozási teljesítményt más szálak futtatásához, így a CPU maximális potenciáljának kihasználása egyszerűbb.
Bár előnyös, a Hyper-Threadingnek vannak határozott hátrányai is. A fő hátrány a megnövekedett energiafogyasztás. Az ARM-alapú chipekhez képest az Intel processzorai arról híresek, hogy sok levet vonnak ki a laptopokból, és ennek egyik oka a Hyper-Threading.
Mivel a processzor több energiát vesz fel, a Hyper-Threading magas hőmérsékletet és hőszabályozást eredményez, ahol a CPU lelassul, hogy megakadályozza a túlmelegedést. Emellett az ilyen Intel CPU-kat tartalmazó hordozható eszközök nagyobb hűtőrendszert igényelnek, ami jelentősen növelheti az eszköz súlyát és arányait.
Végül, mivel a teljesítménynövelés nagymértékben függ az alkalmazástól, végső soron a programozók kezében van a Hyper-Threading technológiát használó alkalmazások tervezése. Ez növeli a hatékonyságot maximalizáló programok fejlesztésének kihívásait. Ezenkívül előfordulhat, hogy a Hyper-Threading-et nem támogató szoftverek nem futnak zökkenőmentesen processzorintenzív körülmények között.
Több mag vs. szál: melyik a jobb?
Mivel ez nagyban függ a használni kívánt programoktól, nehéz minden esetben egyiket fontosabbnak tekinteni a másiknál. A több mag általában több rendelkezésre álló erőforrást jelent. Másrészt több szál jobb többfeladatos képességet eredményezhet, bár nem mindig.
Erősen szálas programok esetén, ha több szál van egy CPU maghoz dedikált, gyakran jobb és gyorsabb a végrehajtás. Másrészt az egyszálú CPU magarchitektúrára optimalizált programok teljesítménye csökkenhet, ha a Hyper-Threading engedélyezve van a CPU-n.
Ennek ellenére néhányan észrevették, hogy számos játék – mind a régi, mind az új – lényegesen jobban fut, ha a Hyper-Threading ki van kapcsolva. A Reddit egyik felhasználója például azt állítja, hogy látott kb 30%-kal nőtt az FPS a legtöbb játékban, miután letiltotta a Hyper-Threading funkciót az Intel Core i9 CPU-ján.
Az Intel éveken át uralta a laptopok és asztali számítógépek CPU-piacát, olyan chipekkel, amelyek kétszer annyi szálat biztosítottak, mint magok, köszönhetően a Hyper-Threadingnek. Néhány rivális azonban a közelmúltban elkezdett dolgozni különböző CPU-architektúrákon, amelyek hihetetlenül hatékonyabbnak bizonyultak, miközben egyszálú CPU-magokat kínálnak.
Az Apple Silicon például egy ARM-alapú lapkasorozat, amely lényegesen energiahatékonyabbnak bizonyult, mint az Apple legújabb számítógépeinek Intel-alapú modelljei. Ezenkívül számos új Windows laptop, köztük a Microsoft Surface Pro 11, ARM processzorra váltott a jobb akkumulátor-élettartam és a mindennapi használat során nyújtott teljesítmény érdekében. Mindezek az ARM-alapú chipek egyszálú magokkal rendelkeznek.
Mindent figyelembe véve a több szál nem feltétlenül jelenti a jobb CPU-teljesítményt. A több mag azonban közvetlenebb meghatározó tényező a processzor azon képességében, hogy képes-e kezelni az összetettebb és erőforrásigényesebb parancsokat.
Milyen egyéb tényezők határozzák meg a CPU teljesítményét?
Áttekintettük a processzormag és a szál közötti különbségeket a számítógépekben. Azonban nem ezek az egyetlen tényezők, amelyek meghatározzák a CPU végső kimenetét.
Az órajel (más néven „órajel”, vagy egyszerűen csak „frekvencia”) a számítógépes processzorok egyik elsődleges megkülönböztetője. Röviden, az órajel azt méri, hogy egy CPU hány ciklust tud végrehajtani másodpercenként. Például egy 3,2 GHz-es órajelű processzor 3,2 milliárd ciklust tud végrehajtani másodpercenként.
Egy másik figyelembe veendő paraméter a CPU cache memóriája. A CPU gyorsítótár nagy sebességű memória, amely a gyakran használt adatokat tárolja. A nagyobb és gyorsabb gyorsítótárak felgyorsítják a CPU azon képességét, hogy olyan feladatokat hajtsanak végre, amelyek gyakori adathozzáférést igényelnek.
A számítógépes processzorokat nanométeres (nm) gyártási eljárásokkal (például 7 nm vagy 5 nm) építik. A kisebb csomópontok azt jelentik, hogy több tranzisztor fér el a chipen, ami nagyobb energiahatékonyságot és teljesítményt eredményez, mivel a jelek rövidebb utat tesznek meg, így kevesebb időt és energiát igényelnek.
Más tényezők, mint például az IPC (Instructions Per Cycle), a buszsebesség és a termikus tervezési teljesítmény szintén szerepet játszanak abban, hogy mekkora teljesítményt tud kipréselni egy CPU-ból.
Mielőtt befejezné, engedje meg, hogy bemutassam Önnek kiváló teljesítményünket Felhő VPS a Cloudzyban. Csúcskategóriás, 3,2 és 4,2 GHz-es, villámgyors CPU-kat, NVMe tárhelyet, nagy sávszélességet és akár 10 Gbps-os kapcsolatokat kínálunk. Ha sziklaszilárd virtuális gépet keres, feltétlenül tekintse meg VPS-terveinket a verhetetlen megbízhatóság és sebesség érdekében!
Felhő VPS
Nagy teljesítményű Cloud VPS-t szeretne? Szerezze meg a magáét, és csak azért fizessen, amit a Cloudzy segítségével használ!
Kezdje el ittUtolsó gondolatok: Thread vs. Core
Ha a számítógép teljesítményéről van szó, a CPU a programok végrehajtásáért felelős elsődleges részleg. A CPU mag egy fizikai egység a CPU-ban a feladatok feldolgozására. A CPU-k általában több magot tartalmaznak, amelyek mindegyike legalább egy szálat hajt végre.
A szál gyakran az utasítások legkisebb sorozatára utal, amelyet a processzormagnak küldenek feldolgozni. Minden CPU mag egyszerre legalább egy szálat képes kezelni. A Hyper-Threading funkcióval rendelkező processzorokban ez a szám kettőre nő, ami azt jelenti, hogy két szál egyidejűleg használhatja a mag erőforrásait különböző feladatok végrehajtására.
Míg az SMT technológiát támogató magok egyszerre több szálat is képesek kezelni, és elméletileg jobb többfeladatos munkát kínálnak, ez nem mindig jelenti a feldolgozási teljesítmény közvetlen növekedését.
GYIK
Jobb, ha több mag van, mint szál?
A használni kívánt programoktól függően változik. Az erősen szálas alkalmazások általában jobban futnak, ha több szál van, míg egyes programok jobban futhatnak egyszálú magokon. A több mag azonban a CPU teljesítményének közvetlenebb növekedését jelenti.
Hány szál van egy magban?
A legtöbb mai Intel CPU-ban minden mag egyszerre két szálat tud kezelni a Hyper-Threading nevű technológiának köszönhetően. De ez nem minden processzorchip esetében igaz. Az ARM-alapú CPU-k például magonként egy szálat tartalmaznak.
Mi a különbség a mag és a processzor között?
A mag egy fizikai feldolgozó egység a számítógép processzorában (CPU). Egy processzoron belül több mag is lehet, amelyek különálló feldolgozó egységek, amelyek önállóan képesek végrehajtani az utasításokat.
