Mi az egyidejűség vagy egy mag?

Az operációs rendszerekben az egyidejűség a rendszer azon képességét jelenti, hogy két vagy több programot átfedő időfázisban futtasson.

Mint látható, egy adott időpontban csak egy folyamat van végrehajtás alatt. Ezért az egyidejűség csak a valódi párhuzamos végrehajtás általánosított közelítése. Ilyen helyzetet találhatunk az egymagos processzorral rendelkező rendszerekben.

Ebben a párhuzamossági bemutatóban megtudhatja

• Mi az a párhuzamosság vagy az egymagos processzor?
• Mi az a párhuzamos végrehajtás vagy (többmagos)?
• Mi az a szál?
• Mi az a többszálú végrehajtás?
• Hogyan működik a többszálú futás?
• Mi az a CPU mag?
• Mi a fő probléma az egy maggal?
• A többmagos mag által nyújtott megoldás:
• A többmagos processzor előnyei
• A mag vs. szálak közötti különbség
• Mi az a Hyper-Threading?

Mi az a párhuzamos végrehajtás vagy (többmagos)?

A párhuzamos végrehajtás során a folyamat által végrehajtandó feladatokat részfeladatokra bontják, és több CPU (vagy több mag) pontosan egy időben dolgozza fel az egyes részfeladatokat.

Mint látható, egy adott időpontban minden folyamat végrehajtása folyamatban van. A valóságban egy folyamat részfeladatai párhuzamosan futnak, de a jobb megértés érdekében ezeket folyamatokként is megjeleníthetjük.

A párhuzamosság tehát a valódi módja annak, hogy egyszerre több feladatot egyszerre lehessen feldolgozni. Ilyen helyzetet találhatunk a többmagos processzorokkal rendelkező rendszerekben, ami szinte az összes modern, kereskedelmi forgalomban kapható processzort magában foglalja.

Mi a szál?

A szál az egyidejű programozás végrehajtási egysége. A többszálúság olyan technika, amely lehetővé teszi a CPU számára, hogy egy folyamat számos feladatát egyszerre hajtsa végre. Ezek a szálak külön-külön is végrehajthatók, miközben megosztják erőforrásaikat.

Mi az a többszálú futás?

A többszálú futás olyan közös feladatra utal, amely egy operációs rendszeren belül több végrehajtási szálat futtat. Ez magában foglalhat több rendszerfolyamatot is.

Hogyan működik a többszálúság?

A legtöbb modern CPU például támogatja a többszálúságot. Egy egyszerű alkalmazás az okostelefonján élő bemutatót adhat ugyanerről.

Amikor megnyit egy olyan alkalmazást, amelyhez valamilyen adatot kell lekérni az internetről, az alkalmazás tartalmi területét egy pörgettyű váltja fel. Ez addig forog, amíg az adat le nem hívódik és meg nem jelenik.

A háttérben két szál fut:

• Az egyik lekérdezi az adatokat a hálózatról, a
• másik pedig rendereli a GUI-t, amely megjeleníti a pörgettyűt

Mindkét szál egymás után hajtódik végre, hogy az egyidejű végrehajtás illúzióját keltse.

Mi az a CPU mag?

A CPU mag valaminek a létezéséhez vagy jellegéhez központi szerepet játszó része. Ugyanígy a számítógépes rendszerben a CPU-t is magnak nevezik.

A processzormagnak alapvetően két típusa van:

1. Egymagos processzor
2. Multi-magos processzor

Mi a fő probléma az egymagos processzorral?

Az egymagos processzorral elsősorban két probléma van.

• A feladatok gyorsabb végrehajtásához növelni kell az órajelet.
• Az órajelidő növelése rendkívül magasra növeli az energiafogyasztást és a hőleadást, ami a processzort gazdaságtalanná teszi.

A többmagos processzor által nyújtott megoldás:

• Két vagy több mag létrehozása ugyanazon a chipen a feldolgozási teljesítmény növelése érdekében, miközben az órajelet is hatékony szinten tartja.
• A két maggal működő processzor hatékony sebességgel képes az utasításokat az egymagos processzorhoz hasonló sebességgel feldolgozni. Az órajele kétszerese, mégis a többmagos folyamat kevesebb energiát fogyaszt.

A többmagos processzor előnyei

Itt van a többmagos processzor néhány előnye:

• Több tranzisztor választásonként
• Rövidebb csatlakozások
• Kisebb kapacitás
• Egy kis áramkör gyorsabban tud dolgozni

A mag vs. Core közötti különbség. Szálak

Mi az a Hyper-Threading?

A Hyper-Threading az Intel első próbálkozása volt arra, hogy a párhuzamos számítást a végfelhasználói PC-kre vigye. Először asztali CPU-kon alkalmazták a Pentium 4-gyel 2002-ben.

A Pentium 4-ek akkoriban még csak egyetlen CPU-maggal rendelkeztek. Ezért csak egyetlen feladatot hajt végre, és nem képes semmilyen típusú többszörös műveletet végrehajtani.

A hiper-szálazással rendelkező egyetlen CPU két logikai CPU-ként jelenik meg az operációs rendszer számára. Ebben az esetben a CPU egyetlen, de az operációs rendszer két CPU-t tekint minden egyes maghoz, és a CPU-hardver minden CPU-maghoz egyetlen végrehajtási erőforráskészlettel rendelkezik.

Ezért a CPU azt feltételezi, mintha több magja lenne, mint amennyivel rendelkezik, és az operációs rendszer minden egyes CPU-maghoz két CPU-t feltételez.

Összefoglaló:

• A szál a párhuzamos programozás végrehajtási egysége.
• A többszálú futás olyan közös feladatra utal, amely egy operációs rendszeren belül több végrehajtási szálat futtat
• Most sok modern CPU támogatja a többszálú futást
• A többszálú futás volt az Intel első erőfeszítése, hogy párhuzamos számítást hozzon a végfelhasználói PC-kbe.
• A CPU mag valaminek a létezéséhez vagy jellegéhez központi szerepet játszó része
• Az operációs rendszerben az egyidejűség meghatározása: egy rendszer azon képessége, hogy két vagy több programot átfedő időfázisban futtasson.
• A párhuzamos végrehajtás során a folyamat által végrehajtandó feladatokat részegységekre bontják.
• Az egymagos processzor fő problémája, hogy a feladatok gyorsabb végrehajtásához növelni kell az órajelet.
• A többmagos processzor ezt a problémát úgy oldja meg, hogy ugyanazon a chipen két vagy több magot hoz létre a feldolgozási teljesítmény növelése érdekében, és az órajelet is hatékony szinten tartja.
• A többmagos rendszer legnagyobb előnye, hogy segít több tranzisztort létrehozni választásonként
• A CPU-magok a tényleges hardverkomponenst jelentik, míg a szálak a virtuális komponensre utalnak, amely a feladatokat kezeli.