CPU Çekirdekleri ve Konular: Bilmeniz Gereken Her Şey

Bir bilgisayar çeşitli bileşenlerden oluşur. Tartışmasız en kritik dahili bileşen CPU'dur. Merkezi İşlem Biriminin kısaltması olan CPU, bilgisayarın beynidir. Karmaşık devreler boyunca elektrik akışını kontrol etmekten sorumlu, elektronik anahtar görevi gören milyarlarca küçük transistörden oluşur.

CPU'lar, görev programlarını yürütmenin yanı sıra, RAM (rastgele erişim belleği), HDD (sabit disk sürücüsü) ve SSD (yarıiletken sürücü) dahil olmak üzere bilgisayardaki diğer bileşenleri koordine eder.

Bir işlemcinin performansını ve verimliliğini belirleyen çok sayıda faktör vardır ancak en sık tartışılan konulardan biri çekirdekler ve iş parçacıkları. Genel olarak insanlar daha fazla çekirdeğe sahip olmanın daha fazla performansa eşit olduğuna inanıyor. Ancak her zaman bu kadar basit değildir.

Çekirdeklerin ve iş parçacıklarının ne işe yaradığını bilmek, bir bilgisayar satın alırken veya yapılandırırken doğru kararları vermek açısından önemlidir. İdeal olarak, fazla harcama yapmadan gücü mümkün olduğu kadar optimize etmek istersiniz. Gerçekleştirmek istediğiniz görevlere bağlı olarak doğru miktarda çekirdek ve iş parçacığı önemli ölçüde değişebilir.

Üstelik, taşınabilir bir üniteyi (dizüstü bilgisayar gibi) tercih ediyorsanız, güç verimliliği ihmal edemeyeceğiniz bir şeydir. Bilgisayarınızı yola çıkarken isteyeceğiniz son şey, bir görevi tamamlarken pilin bitmesidir. Yeterli güç tüketimine sahip bir CPU seçmek bu tür baş ağrılarıyla karşılaşma riskini en aza indirebilir.

Bu yazıda bilgisayar işlemci çekirdekleri ve iş parçacıkları, bunların farklılıkları ve işlemcinin performans düzeylerini etkileyen diğer faktörler hakkında bilmeniz gereken her şeyi açıklayacağım.

CPU Çekirdeği Nedir?

Temel olarak çekirdek, CPU içindeki görevleri bağımsız olarak yürütmekten sorumlu olan fiziksel bir işlem birimidir. CPU'nuzu, her çekirdeğin görevleri yerine getirebilecek bir "işçi" olduğu bir fabrika gibi düşünebilirsiniz. Genellikle daha fazla görevi daha fazla çalışanla daha kısa sürede gerçekleştirebilirsiniz.

Geleneksel olarak bir CPU çekirdeği, görevleri birer birer yürütmek üzere tasarlanmıştır. Bu, bilgisayarların ilk versiyonlarında çoklu görev yeteneklerinin eksikliği anlamına geliyordu. Ancak, bu makalenin ilerleyen kısımlarında ele alacağım çoklu iş parçacığı teknolojilerinin gelişmesi sayesinde CPU çekirdeklerinin bu konuya yaklaşımı önemli ölçüde değişti.

Tek ve Çok Çekirdekli İşlemciler

Bilgisayarların daha önceki versiyonları, aynı anda tek bir görevi çalıştırabilen tek çekirdekli CPU'lara sahipti. Aynı anda birden fazla programı yürütmek için bilgisayar mühendisleri anakartı genişletmeyi ve birden fazla CPU birimini birbirine eklemeyi denediler. Bununla birlikte, bağımsız olarak çalışan birkaç CPU çok fazla gecikmeye neden oldu ve pratik olmadığı ortaya çıktı.

Bu sorunu çözmek için mühendisler çok çekirdekli işlemciler tasarladılar. Her çekirdek bağımsız çalıştığı için her çekirdek, başka bir çekirdeği etkilemeden kendi talimat kümesini işleyebilir. Bu, bir bilgisayar işlemcisinin ne kadar çok çekirdeği varsa, aynı anda o kadar çok görevi yürütebileceği anlamına gelir.

Tek çekirdekli bir CPU önemli ölçüde daha az güç tüketir ve web'de gezinme gibi günlük görevler için yeterli olabilir. Ancak sınırlı performans yeteneklerine sahip oldukları için giderek daha az tercih edilir hale geliyorlar. Bunları hala bazı eski sistemlerde bulabilmenize rağmen, tek çekirdekli CPU'lar günümüz pazarında büyük ölçüde kullanılmamaktadır.

Tipik olarak günlük bilgisayarlar iki, dört, sekiz veya 16 CPU çekirdeğiyle gelir. Piyasadaki tüketici odaklı CPU'larda en fazla çekirdek sayısı 64'tür. Veri merkezlerini ve kurumsal sunucuları hedef alan işlemciler daha da fazla çekirdek barındırabilir. Örneğin AMD EPYC 9654 işlemci, muazzam bir 96 çekirdekle donatılmıştır.

İşleme Konusu Nedir?

Bilgisayar işlemede, bir iş parçacığı (veya bir yürütme iş parçacığı), CPU'nun işlediği bireysel bir görevi veya iş satırını ifade eder. Her iş parçacığı, işletim sisteminizin bağımsız olarak yönetebileceği programlanmış talimatların en küçük dizisi olarak kabul edilir. Bir programı başlatmaktan veya bir dosyayı kaydetmekten herhangi bir şey olabilir.

CPU çekirdekleriniz bu iş parçacıklarının işlenmesinden sorumludur. Herhangi bir CPU'da her çekirdek aynı anda en az bir iş parçacığını çalıştırabilir. Bahsedildiği gibi, daha fazla çekirdeğe sahip olmak daha iyi çoklu görev yetenekleriyle sonuçlanır, ancak daha fazla iş parçacığını işleyebilmek de aynı sonuçla sonuçlanabilir.

İş parçacığı ve çekirdek yetenekleri arasındaki farkları bilmek ve bunların CPU'nuzdaki rollerini anlamak, ihtiyaçlarınız için en iyi seçimi yapmanıza yardımcı olabilir.

Çoklu İş Parçacığı Nedir?

Tahmin edebileceğiniz gibi işlemci çipine yalnızca bir iş parçacığı göndermek, görevin bitmesini beklemek ve ardından bir sonrakini göndermek çok zaman alıcı olabilir. Bu nedenle bilgisayar mühendisleri daha fazla iş parçacığını daha kısa sürede işlemek için farklı yöntem ve stratejiler geliştirdiler.

En basit çözüm, bir iş parçacığını ayrı, daha küçük parçalara ayırmak ve bir CPU'nun bunları paralel olarak çalıştırmasını sağlamaktır. Buna “Çoklu iş parçacığı” denir (Eşzamanlı veya Geçici Çoklu İş Parçacığı ile karıştırılmamalıdır). Bir program, nasıl geliştirildiğine bağlı olarak hafif veya yoğun iş parçacıklı olabilir.

Farklı çoklu iş parçacığı stratejilerini entegre etmeye yönelik kavramlar 50'li yıllara dayanmaktadır. Ancak 90'ların sonlarına kadar Intel, masaüstü bilgisayarlar için donanım tabanlı çoklu iş parçacığı tekniği geliştirmek için Eşzamanlı Çoklu İş Parçacığı (SMT) adı verilen teknolojiyi kullanamadı. Intel bu işlevselliğe adını verdi Hyper-Threading Teknolojisi ve bunu 2002 yılında Intel Pentium 4 masaüstü işlemci çipinde tanıttı.

Intel'in Hyper-Threading teknolojisiyle, istenen görevleri tamamlamak için en fazla iki iş parçacığı bir CPU çekirdeğinin aynı kaynaklarını paylaşabilir. Başka bir deyişle, görevlerinizi tamamlayabilecek "işçi" sayısını neredeyse iki katına çıkarabileceksiniz. Ancak iki çalışandan oluşan her grup aynı kaynakları paylaşır.

Hyper-Threading: Artıları ve Eksileri

Hyper-Threading'in birincil faydası, mevcut işlem kaynaklarının daha fazlasını kullanarak sistem performansını önemli ölçüde artırmasıdır. Ancak bazı durumlarda tek iş parçacığı yine de tercih edilebilir.

Çoğu durumda, özellikle günlük çoklu görev sırasında bilgisayarınızın CPU çekirdekleri maksimum seviyeye ulaşmaz. Bu, daha fazla işlemin gerçekleştirilmesi için hala yer olduğu anlamına gelir. Hyper-Threading, diğer iş parçacıklarını çalıştırmak için CPU çekirdeğindeki kullanılmayan işlem gücünün kilidini açar, dolayısıyla CPU'nun maksimum potansiyelini kullanma konusunda daha akıcı bir deneyim sağlar.

Hyper-Threading'in avantajlı olmasına rağmen belirgin dezavantajları da vardır. Ana dezavantaj artan güç tüketimidir. ARM tabanlı yongalarla karşılaştırıldığında Intel işlemciler, dizüstü bilgisayarlardan çok fazla verim almalarıyla ünlüdür ve Hyper-Threading de bunun bir nedenidir.

Hyper-Threading, işlemciye daha fazla güç çekilmesiyle yüksek sıcaklıklara ve termal kısıtlamaya neden olur; bu durumda CPU aşırı ısınmayı önlemek için yavaşlar. Ayrıca, bu tür Intel CPU'lara sahip taşınabilir cihazlar, daha büyük soğutma sistemleri gerektirir ve bu da cihazın ağırlığını ve oranlarını önemli ölçüde artırabilir.

Son olarak, performans artışı büyük ölçüde uygulamaya bağlı olduğundan, Hyper-Threading teknolojisini kullanan uygulamaları tasarlamak sonuçta programcıların elindedir. Bu, verimliliği en üst düzeye çıkaracak programların geliştirilmesindeki zorlukları artırmaktadır. Ayrıca Hyper-Threading'i desteklemeyen yazılımlar, işlemcinin yoğun olduğu koşullarda düzgün çalışmayabilir.

Daha Fazla Çekirdek vs. İş Parçacığı: Hangisi Daha İyi?

Bu, büyük ölçüde kullanmayı düşündüğünüz programlara bağlı olduğundan, her durumda birinin diğerinden daha önemli olduğunu düşünmek zordur. Daha fazla çekirdek genellikle daha fazla kullanılabilir kaynak anlamına gelir. Öte yandan, daha fazla iş parçacığı, her zaman olmasa da, daha iyi çoklu görev yetenekleriyle sonuçlanabilir.

Yoğun iş parçacıklı programlar için, bir CPU çekirdeğine ayrılmış daha fazla iş parçacığına sahip olmak genellikle daha iyi ve daha hızlı yürütmeyle sonuçlanır. Öte yandan, tek iş parçacıklı CPU çekirdek mimarileri için optimize edilmiş programlar, CPU'da Hyper-Threading etkinleştirildiğinde performansta düşüş gösterebilir.

Bununla birlikte, bazıları Hyper-Threading kapatıldığında hem eski hem de yeni birçok oyunun önemli ölçüde daha iyi çalıştığını fark etti. Örneğin Reddit'teki bir kullanıcı şunu gördüğünü iddia ediyor: Hyper-Threading'i devre dışı bıraktığında çoğu oyunda FPS'de %30 artış Intel Core i9 CPU'sunda.

Intel, Hyper-Threading sayesinde çekirdeklerin iki katı iş parçacığı sağlayan çiplerle dizüstü ve masaüstü bilgisayarlarda yıllarca CPU pazarına hakim oldu. Ancak bazı rakipler son zamanlarda tek iş parçacıklı CPU çekirdekleri sunarken inanılmaz derecede daha verimli olduğu kanıtlanmış farklı CPU mimarileri üzerinde çalışmaya başladı.

Örneğin Apple Silicon, Apple'ın son bilgisayarlarındaki Intel tabanlı modellere göre çok daha fazla güç verimliliğine sahip olduğu kanıtlanmış ARM tabanlı bir çip serisidir. Ayrıca Microsoft Surface Pro 11 de dahil olmak üzere birçok yeni Windows dizüstü bilgisayar, daha iyi pil ömrü ve günlük kullanım durumlarında performans için ARM işlemcilere geçti. Bu ARM tabanlı çiplerin tümü tek iş parçacıklı çekirdeklerle birlikte geliyor.

Her şey göz önüne alındığında, daha fazla iş parçacığına sahip olmak mutlaka daha iyi CPU performansı anlamına gelmez. Ancak daha fazla çekirdeğe sahip olmak, işlemcinin daha karmaşık ve kaynak açısından yoğun komutları işleme yeteneğinde daha doğrudan belirleyici bir faktördür.

Bir CPU'nun Performansını Başka Hangi Faktörler Belirler?

Bilgisayarlardaki işlemci çekirdeği ile iş parçacığı arasındaki farkları ele aldık. Ancak CPU'nuzun nihai çıktısını belirleyen tek faktör bunlar değildir.

Saat hızı (aynı zamanda "saat hızı" veya basitçe "frekans") bilgisayar işlemcilerindeki temel farklılaştırıcılardan biridir. Kısaca saat hızı, bir CPU'nun saniyede kaç döngü tamamlayabildiğini ölçer. Örneğin saat hızı 3,2 GHz olan bir işlemci saniyede 3,2 milyar döngü gerçekleştirebilir.

Dikkate alınması gereken diğer bir parametre CPU'nun önbelleğidir. CPU önbelleği, sık erişilen verileri depolayan yüksek hızlı bellektir. Daha büyük ve daha hızlı önbellekler, CPU'nun sık veri erişimi gerektiren görevleri yürütme yeteneğini hızlandırır.

Bilgisayar işlemcileri nanometre (nm) üretim süreçleri (7nm veya 5nm gibi) kullanılarak oluşturulur. Daha küçük düğümler, çipe daha fazla transistörün sığabileceği anlamına gelir; bu da sinyaller daha kısa mesafeler kat ettiğinden ve dolayısıyla daha az zaman ve enerji gerektirdiğinden daha fazla güç verimliliği ve performans sağlar.

IPC (Döngü Başına Talimat), veri yolu hızı ve termal tasarım gücü gibi diğer faktörler de bir CPU'dan ne kadar performans alabileceğinizi belirlemede rol oynar.

Bitirmeden önce sizi yüksek performanslı ürünümüzle tanıştırayım. Bulut VPS'si Cloudzy'de. Üst düzey 3,2 ve 4,2 GHz inanılmaz hızlı CPU'lar, NVMe depolama, yüksek bant genişliği ve 10 Gbps'ye kadar bağlantılar sunuyoruz. Sağlam bir sanal makine arıyorsanız, rakipsiz güvenilirlik ve hız için VPS planlarımıza göz atmayı unutmayın!

Son Düşünceler: Konu ve Çekirdek

Bilgisayar performansı söz konusu olduğunda CPU, programların yürütülmesinden sorumlu birincil bölümdür. CPU çekirdeği, CPU'daki görevleri işlemek için kullanılan fiziksel bir birimdir. Tipik olarak CPU'lar, her biri en az bir iş parçacığını çalıştıran birden fazla çekirdeğe sahiptir.

Bir iş parçacığı genellikle işlenmek üzere bir CPU çekirdeğine gönderilen en küçük talimat dizisini ifade eder. Her CPU çekirdeği aynı anda en az bir iş parçacığını işleyebilir. Hyper-Threading özelliğine sahip işlemcilerde bu sayı ikiye çıkar; bu, iki iş parçacığının farklı görevleri yürütmek için bir çekirdeğin kaynaklarını aynı anda kullanabileceği anlamına gelir.

SMT teknolojilerini destekleyen çekirdekler aynı anda birden fazla iş parçacığını işleyebilir ve teoride daha iyi çoklu görev sunabilir, ancak bu her zaman işlem çıktısında doğrudan bir artış anlamına gelmez.

SSS

Daha fazla çekirdeğe sahip olmak mı, iş parçacığına mı sahip olmak daha iyidir?

Kullanmayı düşündüğünüz programlara göre değişir. Ağır iş parçacıklı uygulamalar genellikle daha fazla iş parçacığı verildiğinde daha iyi çalışır, oysa bazı programlar tek iş parçacıklı çekirdeklerde daha iyi çalışabilir. Ancak daha fazla çekirdek, CPU performansında daha doğrudan bir artış anlamına gelir.

Bir çekirdekte kaç iş parçacığı vardır?

Günümüzün Intel CPU'larının çoğunda, Hyper-Threading adı verilen teknoloji sayesinde her çekirdek aynı anda iki iş parçacığını işleyebilir. Ancak bu tüm işlemci yongaları için geçerli değil. Örneğin ARM tabanlı CPU'larda çekirdek başına bir iş parçacığı bulunur.

Çekirdek ile işlemci arasındaki fark nedir?

Çekirdek, bir bilgisayar işlemcisinin (CPU) içindeki fiziksel bir işlem birimidir. Bir işlemcinin içinde, talimatları bağımsız olarak yürütebilen ayrı işlem birimleri olan birden fazla çekirdek bulunabilir.