مفهوم پردازنده “2 هسته ای” و “4 هسته ای” چیست؟

حتما تا به حال با اصطلاحاتی مانند «پردازنده ۲ هسته ای»، «۴ هسته ای»، «۸ هسته ای» و غیره برخورد کرده اید. هنگام خرید دستگاه هایی مانند لپ تاپ، رایانه رومیزی، تبلت یا گوشی های هوشمند. اما این اعداد واقعا به چه معنا هستند؟

زمانی که قرار است دستگاه هوشمندی را انتخاب کنیم، یکی از مهم ترین معیارهای ما برای انتخاب، نوع پردازنده است. اما گفتگوهای متناقض زیادی در مورد پردازنده ها وجود دارد، به خصوص در زمینه هسته های پردازش. به عنوان مثال، آیا شما به یک پردازنده 2 هسته ای نیاز دارید؟ یا 4 هسته ای؟ 6 و 8 هسته چطور؟

با ما همراه باشید تا این موضوع را کمی بیشتر بررسی کنیم:

2 هسته ای و 4 هسته ای

باید بدانید که:

همیشه یک تراشه پردازشی واحد وجود دارد. اما این تراشه می تواند یک، 2، 4، 6، 8، 10، 12 و حتی 16 هسته ای باشد. بنابراین یک CPU تک هسته ای، یعنی یک تراشه پردازشی، تنها یک هسته دارد، و یک پردازنده 2 هسته ای تنها 2 هسته دارد، و به همین ترتیب در حال حاضر، بهترین پردازنده ای که می توانید به عنوان یک کاربر خانگی دریافت کنید، 18 هسته است. البته پردازنده 64 هسته ای AMD Threadripper نیز موجود است، اما قدرت پردازش آن بسیار فراتر از آن چیزی است که کاربران خانگی فکر می کنند، هر هسته بخشی از تراشه است که وظیفه پردازش را بر عهده دارد. یعنی هر هسته یک واحد پردازش مرکزی (CPU) است.

در این مقاله سعی می کنیم تفاوت های پردازنده های ۲ هسته ای و ۴ هسته ای را در کامپیوتر بررسی کنیم و گوشی های هوشمند و تبلت ها را حذف کرده ایم.

تفاوت بین پردازنده های 2 و 4 هسته ای

ممکن است فکر کنید که هسته‌های بیشتر به معنای سرعت پردازش سریع‌تر برای رایانه شماست، اما این همیشه درست نیست و کمی پیچیده‌تر از این است.

هسته های بیشتر فقط زمانی سرعت بیشتری را ارائه می دهند که یک برنامه بتواند وظایف را بین هسته ها تقسیم کند. همه برنامه‌ها به این شکل ساخته نمی‌شوند، بنابراین هسته‌های بیشتر همیشه به معنای سریع‌تر نیستند.

هر هسته به اصطلاح سرعت کلاک دارد که در کنار نوع معماری هسته، عامل مهمی در سرعت آن محسوب می شود. یک پردازنده 2 هسته ای جدیدتر با سرعت کلاک بالاتر اغلب می تواند از پردازنده های 4 هسته ای قدیمی با سرعت کلاک کمتر بهتر عمل کند.

مصرف انرژی

هسته های بیشتر به معنای مصرف انرژی بیشتر توسط پردازنده است. هنگامی که پردازنده شروع به کار می کند، باید به طور همزمان قدرت را به تمام هسته ها برساند.

سازندگان چیپست همواره سعی کرده اند مصرف برق را کاهش دهند و پردازنده های کارآمدتری در این زمینه تولید کنند، اما به طور کلی پردازنده های 4 هسته ای باتری لپ تاپ شما را سریعتر از پردازنده های 2 هسته ای می خورند.

هسته های بیشتر، گرمای بیشتر

فاکتورهای بیشتر از تعداد هسته ها بر میزان گرمای تولید شده توسط پردازنده تأثیر می گذارد، اما باز هم به عنوان یک قانون کلی، هسته های بیشتر گرمای بیشتری ایجاد می کنند. با توجه به گرمای افزوده شده، تولیدکنندگان باید به دنبال هیت سینک های قوی تر یا راه های بهتر برای خنک کردن پردازنده باشند.

آیا پردازنده های 4 هسته ای گران تر از پردازنده های 2 هسته ای هستند؟

هسته های بیشتر همیشه به معنای پردازنده گران تر نیست. همانطور که در بالا ذکر شد، سرعت ساعت، نسخه معماری و چند عامل دیگر در قیمت یک پردازنده موثر است. اما اگر همه این فاکتورها بین پردازنده های ۲ هسته ای و ۴ هسته ای برابر باشند، تعداد هسته های بیشتر می تواند منجر به افزایش قیمت شود.

بهینه سازی نرم افزار برای هسته های CPU

در این بخش باید به حقایق پنهانی اشاره کنیم که سازندگان چیپست نمی خواهند ما بدانیم. بهترین عملکرد پردازنده ها همیشه به تعداد هسته های موجود بستگی ندارد، بلکه نرم افزاری که روی این هسته ها اجرا می شود نیز مهم است.

برنامه ها باید به طور ویژه برای استفاده از چندین پردازنده بهینه شده باشند. در گذشته «نرم افزار چند رشته ای» یا «چند نخی» چندان رایج نبود. علاوه بر این، امروزه یافتن یک پردازنده تک هسته ای برای رایانه شما تقریبا غیرممکن است، بنابراین مسئله بهینه سازی نرم افزار برای هسته ها مانند گذشته محدود نیست.

به عنوان مثال، Adobe Premier Pro در حین ویرایش، وظایف مختلفی را به هسته های مختلف اختصاص می دهد. با توجه به اینکه لایه های مختلف زیادی در ویرایش ویدیو دخیل هستند، منطقی است که هر هسته روی یک کار خاص تمرکز کند.

همچنین، گوگل کروم هسته های مختلف را برای کار روی تب های مختلف هدایت می کند. اما یک مشکل در این مورد وجود دارد: به محض باز کردن یک صفحه وب در یک تب، فرآیند معمولاً پس از آن متوقف می شود، به این معنی که نیازی به پردازش بیشتر نیست و همچنان صفحه را در RAM ذخیره می کند. این بدان معنی است که در حالی که هسته را می توان در برگه پس زمینه استفاده کرد، لازم نیست و نخواهد کرد.

مثال Google Chrome مثال خوبی از این است که چگونه یک برنامه چند رشته ای ممکن است بهبود عملکرد واقعی را ارائه ندهد.

دوبرابر شدن هسته ها به معنای دو برابر شدن سرعت نیست

فرض کنید نرم افزار مناسب و تمام سخت افزارهای لازم را داریم. آیا یک پردازنده 4 هسته ای می تواند دو برابر سریعتر از یک پردازنده 2 هسته ای باشد؟ پاسخ منفی است!

افزایش تعداد هسته ها نمی تواند به حل مشکل مقیاس پذیری نرم افزار کمک کند. در تئوری، مقیاس پذیری هسته، توانایی نرم افزار برای اختصاص وظایف مناسب به هسته های مناسب خود است، به طوری که هر هسته با بهترین سرعت خود در پردازش شرکت می کند. اما در واقعیت، این اتفاق نمی افتد. آنچه در واقع اتفاق می افتد این است که وظایف به صورت متوالی یا تصادفی تقسیم می شوند (همان روشی که اکثر برنامه های چند رشته ای استفاده می کنند).

به عنوان مثال، یک پردازنده 4 هسته ای را در نظر بگیرید. شما باید 3 کار خاص را انجام دهید و برای انجام این کارها به 5 عمل نیاز دارید. وظایف را با T و اکشن ها را با A نشان می دهیم. در این حالت تقسیم وظایف توسط نرم افزار به صورت زیر خواهد بود:

هسته 1: A1T1 هسته 2: A1T2 هسته 3: A1T3 هسته 4: A2T1

این نرم افزار خیلی هوشمند نیست. اگر A1T3 سخت ترین و طولانی ترین کار است، نرم افزار باید A1T3 را بین هسته های 3 و 4 تقسیم کند. اما اکنون، حتی پس از اتمام کار هسته های 1 و 2، باید منتظر بمانند تا کندترین کار در سیستم انجام شود. core 3.

تنها چیزی که گفته شد این بود که می دانستیم همه نرم افزارها برای استفاده از قدرت کامل چند هسته ای بهینه نشده اند و دو برابر شدن هسته ها به معنای دو برابر شدن سرعت پردازش نیست.

هسته های بیشتر در کجا مفید هستند؟

اکنون که می دانیم هسته ها چگونه کار می کنند و محدودیت های آنها در افزایش کارایی وجود دارد، باید از خود بپرسیم که آیا واقعاً به هسته های بیشتری نیاز داریم؟ پاسخ به این سوال بستگی به این دارد که شما از پردازنده چه انتظاری دارید و قصد دارید با آن چه کاری انجام دهید.

2 هسته ای و 4 هسته ای در بازی ها

اگر یک گیمر حرفه ای هستید، پس بهتر است به دنبال هسته های بیشتری برای کامپیوتر خود باشید. بسیاری از عناوین AAA (بازی های ساخته شده توسط استودیوهای بزرگ) اکنون از معماری چند رشته ای پشتیبانی می کنند. بازی‌های ویدیویی همچنان به شدت به کارت گرافیک وابسته هستند، اما یک پردازنده چند هسته‌ای نیز می‌تواند به اجرای بهتر آن‌ها کمک کند.

ویرایش ویدئو و صدا

پردازنده هایی با هسته های بیشتر برای هر کاربر حرفه ای که با برنامه های ویرایش ویدیو و صدا کار می کند، کاربردی تر خواهد بود. اکثر ابزارهای ویرایش ویدیو و صدا از روش پردازش چند رشته ای استفاده می کنند و می توانند از ظرفیت هسته های مختلف بهتر استفاده کنند.

فتوشاپ و طراحی

اگر طراح هستید، سرعت کلاک بالاتر و حافظه نهان پردازنده بیشتر نسبت به تعداد هسته ها، نقش بیشتری در افزایش سرعت کار شما دارد. حتی معروف ترین نرم افزار طراحی، یعنی Adobe Photoshop، از رندر تک رشته ای یا رشته های کمتر به خوبی پشتیبانی می کند. بنابراین استفاده از پردازنده های چند هسته ای تاثیر چندانی در بهبود عملکرد آن نخواهد داشت.

آیا باید پردازنده ای با هسته های بیشتر تهیه کنم؟

به طور کلی، یک پردازنده 4 هسته ای سرعت بیشتری نسبت به یک پردازنده 2 هسته ای برای برنامه های کاربردی عمومی ارائه می دهد. هر برنامه ای که باز می کنید بر روی هسته اختصاصی خود اجرا می شود، بنابراین تقسیم وظایف، فرآیندهای شما را سریعتر می کند. اگر از چندین برنامه به طور همزمان استفاده می کنید، مرتب بین آنها سوئیچ می کنید و وظایف خاصی را به آنها محول می کنید، بهتر است از پردازنده ای با هسته های بیشتر استفاده کنید.

عملکرد سیستم به عوامل زیادی بستگی دارد و نباید انتظار داشت که صرفاً تجهیز آن به یک پردازنده قدرتمند چند هسته ای باعث شود اتفاق خارق العاده ای رخ دهد و سرعت عملکرد سیستم کاملاً متحول شود.