لماذا أداء الأنوية المتعددة ليس حاصل ضرب أداء النواة الواحدة في عدد المسارات؟

هل تسائلت من قبل لماذا أداء الأنوية المتعددة ليس حاصل ضرب أداء النواة الواحدة في عدد المسارات؟

بالأحرى لماذا أداء النواة الواحدة يبدو قويا مقارنة بالأنوية المتعددة؟

حين ترى أي اختبار لمعالج فإنك ستجد أن أداء النواة الواحدة بالنسبة للأنوية المتعددة مرتفع أو بالأحرى أداء الأنوية المتعددة ليس ناتج ضرب عدد الأنوية في النواة الواحدة.

لفهم ذلك يجب أن تعرف ما هو المعالج ومما يتكون

ما هو المعالج؟

المعالج هو وحدة ترجمة البيانات الأساسية في جهازك أو بالأحرى هي عقل الكومبيوتر.

مما يتكون المعالج؟

المعالج يتكون من الملايين من الترانزيستورات في ترتيب، ووظيفة معينة.

ينقسم المعالج إلى قسمين:

1- وحدة المنطق الحسابية.

2- وحدة المعالجة المركزية.

وحدة المعالجة تتكون من:

1- الأنوية.

2- IO Die.

3- المتحكمات.

4- مستويات الCache.

كل من ال(IO Die – المتحكمات – مستويات الCache) تتشاركها الأنوية التي هي المختصة في معالجة البيانات.

لشرح مفصل لمما يتكون المعالج وتاريخ المعالجات اضغط هنا.

نرجع لسؤالنا الأساسي لماذا أداء الأنوية المتعددة ليس حاصل ضرب أداء النواة الواحدة في عدد المسارات؟

المعالج مكون من كيان كبير حصره فقط على الأنوية فهو من الخطأ حيث أن الأنوية هي جزء واحد فقط من المعالج.

باقي مكونات المعالج تدخل أيضا في معالجة البيانات مما يساهم في زيادة أداء المعالج وعلى سبيل المثال:

1- مساحة ال Cache وسرعتها وعدد مستوياتها.

2- سرعة المتحكمات.

لكن ما هي الأسباب في التباين بين كلا من أداء النواة الواحدة والأنوية المتعددة؟

أثناء عمل النواة تستفد النواة من كلا من:

1- مساحة الCache وسرعتها.

2- ترددها.

3- قلة درجة الحرارة.

4- كبر نطاق سحب الطاقة للنواة الواحدة

كلما زاذت العوامل السابقة كلما زاد أداء النواة.

في النواة الواحدة تستفد النواة بمساحة الCache وسرعتها كاملة لنفسها وتستفد من سرعة المتحكمات وقدرتها لنفسها فقط، أيضا تكون بما أن هناك نواة واحدة فقط تعمل داخل المعالج ستكون درجات الحرارة أقل مما يؤدي إلى عملها أسرع.

في الأنوية المتعددة يتم تقسيم مساحة الCache على كل الأنوية لكن هناك أيضا مؤثرات أخرى مثل:

1- تردد الأنوية ليس متساوي، وهذا يرجع إلى أن كل نواة لها تردد مختلف عن الأخرى.

2- ارتفاع درجة الحرارة نتيجة عمل أكثر من نواة.

3- قلة نطاق سحب الطاقة للأنوية المتعددة، حيث أن عند استخدام الأنوية المتعددة سيقترب سحب الطاقة من الحد الأعلى لسحب الطاقة للمعالج.

4- توزيع المتحكمات على الأنوية.

5- اختلاف نقاوة شرائح الأنوية المختلفة داخل المعالج الواحد.

كل هذه الأسباب تؤدي إلى جعل أداء الأنوية المتعددة أضعف فمهما زدت كل العوامل الأخرى مثل سيظل سحب الطاقة والحرارة كعنق زجاجة، فمهما زاد أداء الأنوية المتعددة فلن يستاوى أبدا بحاصل ضرب عدد الأنوية في أداء النواة الواحدة في أي معالج.

المصادر:

ماذا بداخل نواة المعالج Techquickie؟

ملحوظة هامة: 

تمت كتابة تلك المقالة بيد الكاتب المهندس أحمد سليم، وحاليا ربنا كرمة من رزقة وله قناته الخاصة.

وله جزيل الشكر والاحترام.