Διαφορά μεταξύ πυρήνα και επεξεργαστή | Core vs. Processor

Επεξεργαστής

Η διαφορά μεταξύ του επεξεργαστή και του πυρήνα μπορεί να είναι ένα αινιγματικό θέμα εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με τον υπολογιστή. Ο επεξεργαστής ή η CPU είναι σαν τον εγκέφαλο του υπολογιστή. Είναι υπεύθυνη για όλες τις βασικές λειτουργίες όπως οι αριθμητικές, λογικές και οι λειτουργίες ελέγχου. Ένας παραδοσιακός επεξεργαστής όπως ένας επεξεργαστής Pentium έχει μόνο έναν πυρήνα μέσα στον επεξεργαστή, αλλά οι σύγχρονοι επεξεργαστές είναι επεξεργαστές πολλών πυρήνων. Ένας επεξεργαστής πολλαπλών πυρήνων έχει αρκετούς πυρήνες μέσα στη συσκευασία του επεξεργαστή, όπου ένας πυρήνας είναι η πιο βασική υπολογιστική μονάδα ενός επεξεργαστή. Ένας πυρήνας μπορεί να εκτελέσει μόνο μία εντολή προγράμματος κάθε φορά (μπορεί να εκτελέσει αρκετές αν είναι διαθέσιμη η δυνατότητα υπερστροφής), αλλά ένας επεξεργαστής που αποτελείται από πολλούς πυρήνες μπορεί να εκτελέσει διάφορες οδηγίες ταυτόχρονα ανάλογα με τον αριθμό των πυρήνων.

Τι είναι ένας επεξεργαστής;

Ο επεξεργαστής που είναι επίσης γνωστός ως Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU) είναι το πιο σημαντικό μέρος ενός συστήματος υπολογιστή που είναι υπεύθυνο για την εκτέλεση των οδηγιών του προγράμματος. Αυτές οι οδηγίες αφορούν αριθμητικές, λογικές, έλεγχοι και λειτουργίες εισόδου-εξόδου. Παραδοσιακά, ένας επεξεργαστής αποτελείται από ένα στοιχείο που ονομάζεται Αριθμητική και Λογική Μονάδα (ALU), το οποίο είναι υπεύθυνο για όλες τις αριθμητικές και λογικές πράξεις και ένα άλλο στοιχείο που ονομάζεται Μονάδα Ελέγχου (CU), το οποίο είναι υπεύθυνο για όλες τις λειτουργίες ελέγχου. Επίσης, έχει ένα σύνολο καταχωρητών για την αποθήκευση τιμών. Παραδοσιακά, ένας επεξεργαστής μπορεί να εκτελέσει μόνο μία εντολή τη φορά. Οι επεξεργαστές που έχουν μόνο έναν πυρήνα σε αυτές ονομάζονται επεξεργαστές μονού πυρήνα. Η σειρά Pentium αποτελεί παράδειγμα για επεξεργαστές μονού πυρήνα.

Στη συνέχεια, εισήχθησαν επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων, όπου ένας επεξεργαστής είχε αρκετούς επεξεργαστές γνωστούς ως πυρήνες. Έτσι, ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα έχει δύο πυρήνες μέσα στον επεξεργαστή και ένας επεξεργαστής τετραπλού πυρήνα έχει τέσσερις πυρήνες μέσα σε αυτόν. Έτσι, ένας πολύπλευρος επεξεργαστής είναι σαν ένα πακέτο που έχει αρκετούς επεξεργαστές που ονομάζονται πυρήνες μέσα σε αυτό. Αυτοί οι επεξεργαστές πολλαπλών κωδίκων μπορούν να εκτελέσουν διάφορες οδηγίες ταυτόχρονα, ανάλογα με τον αριθμό των πυρήνων.

Ένας επεξεργαστής εκτός των πυρήνων έχει επίσης τη διασύνδεση που συνδέει τη συσκευή με τον έξω κόσμο. Ένας πολύπλευρος επεξεργαστής έχει επίσης τη διεπαφή που συνδέει όλους τους πυρήνες με τον έξω κόσμο. Επίσης, έχει μια μνήμη cache τελευταίου επιπέδου που είναι γνωστή ως cache L3 που είναι κοινή σε όλους τους πυρήνες. Επιπλέον, ένας επεξεργαστής μπορεί να περιέχει έναν ελεγκτή μνήμης και έναν ελεγκτή εισόδου / εξόδου, αλλά ανάλογα με την αρχιτεκτονική, μερικές φορές μπορούν να εντοπιστούν στο chipset που βρίσκεται εκτός του επεξεργαστή.Περαιτέρω ορισμένοι επεξεργαστές διαθέτουν μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU) μέσα σε αυτές όπου μια GPU αποτελείται επίσης από μικρούς και λιγότερο ισχυρούς πυρήνες.

Τι είναι ο πυρήνας;

Ένας πυρήνας είναι το βασικό υπολογιστικό στοιχείο ενός επεξεργαστή. Αρκετοί πυρήνες μαζί αποτελούν έναν επεξεργαστή. Ένας πυρήνας αποτελείται από πολλά βασικά μέρη. Η αριθμητική και λογική μονάδα είναι υπεύθυνη για τη διεξαγωγή όλων των αριθμητικών και λογικών πράξεων. Η μονάδα ελέγχου είναι υπεύθυνη για όλες τις λειτουργίες ελέγχου. Το σύνολο των καταχωρητών αποθηκεύει τις τιμές προσωρινά. Εάν ένας πυρήνας δεν έχει τη δυνατότητα που ονομάζεται υπερ-νήμα, μπορεί να εκτελέσει μόνο μία εντολή προγράμματος κάθε φορά. Ωστόσο, οι σύγχρονοι πυρήνες έχουν μια τεχνολογία που ονομάζεται υπερσυνδέσεις όπου ένας πυρήνας έχει πλεονάζουσες λειτουργικές μονάδες που τις καθιστούν ικανές να εκτελούν διάφορες οδηγίες παράλληλες. Μέσα σε έναν πυρήνα, υπάρχουν δύο επίπεδα κρυφών μνημών που ονομάζονται L1 cache και L2 cache. Το L1 είναι το πλησιέστερο, το οποίο είναι το γρηγορότερο αλλά το μικρότερο. Η L2 cache είναι μετά την μνήμη cache L1 όπου είναι λίγο μεγάλη αλλά πιο αργή από την L1. Αυτές οι προσωρινές μνήμες είναι ταχύτερες μνήμες που αποθηκεύουν δεδομένα προς και από τη μνήμη τυχαίας προσπέλασης (RAM) του υπολογιστή για να παρέχουν ταχύτερη και αποδοτικότερη πρόσβαση.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του επεξεργαστή και του πυρήνα;

• Ο πυρήνας είναι η πιο βασική υπολογιστική μονάδα επεξεργαστή. Ένας επεξεργαστής αποτελείται από έναν ή περισσότερους πυρήνες. Οι επεξεργαστές παραδόσεων είχαν μόνο έναν πυρήνα, ενώ οι σύγχρονοι επεξεργαστές έχουν πολλούς πυρήνες.

• Ένας πυρήνας αποτελείται από μια ALU, CU, και ένα σύνολο καταχωρητών.

• Ένας πυρήνας αποτελείται από δύο επίπεδα κρυφών μαρτύρων που ονομάζονται L1 και L2 που υπάρχουν σε κάθε πυρήνα.

• Ένας επεξεργαστής αποτελείται από μια προσωρινή μνήμη που μοιράζεται από τους πυρήνες κλήσης που ονομάζεται L3 cache. Είναι κοινό σε όλους τους πυρήνες.

• Ένας επεξεργαστής που εξαρτάται από την αρχιτεκτονική μπορεί να αποτελείται από έναν ελεγκτή μνήμης και έναν ελεγκτή εισόδου / εξόδου.

• Ορισμένα πακέτα επεξεργαστών αποτελούνται επίσης από μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU).

• Ένας πυρήνας που δεν έχει υπερ-σπείρωμα μπορεί να εκτελέσει μόνο μία εντολή τη φορά, ενώ ένας επεξεργαστής πολλαπλών χρήσεων που αποτελείται από πολλούς πυρήνες μπορεί να εκτελέσει παράλληλα πολλές οδηγίες. Εάν ένας επεξεργαστής αποτελείται από 4 πυρήνες που δεν υποστηρίζουν την υπερσύνδεση, τότε αυτός ο επεξεργαστής μπορεί να εκτελέσει ταυτόχρονα 4 εντολές.

• Ένας πυρήνας που έχει τεχνολογία υπερφόρτωσης έχει πλεονάζουσες λειτουργικές μονάδες, ώστε να μπορούν να εκτελούν πολλαπλές οδηγίες τη φορά. Για παράδειγμα, ένας πυρήνας με 2 σπειρώματα μπορεί να εκτελέσει 2 οδηγίες ταυτόχρονα, επομένως ένας επεξεργαστής με 4 τέτοιους πυρήνες μπορεί να εκτελέσει παράλληλα 2 × 4 οδηγίες. Αυτά τα θέματα συνήθως ονομάζονται λογικοί πυρήνες και ο διαχειριστής εργασιών των Windows δείχνει γενικά τον αριθμό των λογικών πυρήνων αλλά όχι τους φυσικούς πυρήνες.

Περίληψη:

Επεξεργαστής vs Core

Ένας πυρήνας είναι η πιο βασική υπολογιστική μονάδα επεξεργαστή. Ένας σύγχρονος επεξεργαστής πολλαπλών επεξεργαστών αποτελείται από πολλούς πυρήνες μέσα τους, αλλά οι πρώτοι επεξεργαστές είχαν μόνο έναν πυρήνα. Ένας πυρήνας αποτελείται από τη δική του ALU, CU και το σύνολο των μητρώων. Ένας επεξεργαστής είναι κατασκευασμένος από έναν ή περισσότερους τέτοιους πυρήνες. Μια συσκευασία επεξεργαστή περιέχει επίσης τις διασυνδέσεις που διασυνδέουν τους πυρήνες προς τα έξω.Ανάλογα με την αρχιτεκτονική, ένας επεξεργαστής μπορεί επίσης να περιέχει ενσωματωμένη μονάδα GPU, ελεγκτή IO και ελεγκτή μνήμης. Ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα έχει 2 πυρήνες και ένας επεξεργαστής τετραπλού πυρήνα έχει 4 πυρήνες όπως προτείνει το ίδιο το όνομα. Ένας πυρήνας μπορεί να εκτελέσει μόνο μία εντολή κάθε φορά (λίγοι εάν είναι διαθέσιμος υπερ-σπειρώματα), αλλά ένας πολυεπεξεργαστής μπορεί να εκτελέσει παράλληλες οδηγίες καθώς κάθε πυρήνας λειτουργεί ως ανεξάρτητος επεξεργαστής.

Εικόνες Ευγενική παραχώρηση:

1. Δομικό διάγραμμα πλήρους δομοστοιχείου μπουλντόζας, που δείχνει 2 ακέραια συστάδες από Shigeru23 (CC BY 3. 0)