Co to jest współbieżność lub pojedynczy rdzeń?

W systemach operacyjnych współbieżność jest definiowana jako zdolność systemu do uruchamiania dwóch lub więcej programów w nakładających się fazach czasowych.

Jak widać, w każdej chwili wykonywany jest tylko jeden proces. Dlatego współbieżność jest tylko uogólnionym przybliżeniem rzeczywistego wykonywania równoległego. Tego typu sytuację można spotkać w systemach posiadających procesor jednordzeniowy.

W tym poradniku dotyczącym współbieżności, dowiesz się

• Co to jest współbieżność lub pojedynczy rdzeń?
• Co to jest równoległe wykonywanie lub (Multi-Core)?
• Co to jest wątek?
• Co to jest wielowątkowość?
• Jak działa wielowątkowość?
• Co to jest rdzeń procesora?
• Jaki jest główny problem z pojedynczym rdzeniem?
• Rozwiązanie dostarczane przez Multi-Core:
• Korzyści z zastosowania procesora wielordzeniowego
• Różnica między Core a Threads
• Co to jest Hyper-Threading?

Co to jest równoległe wykonywanie lub (Multi-Core)?

W równoległym wykonywaniu, zadania, które mają być wykonane przez proces są podzielone na podczęści, a wiele procesorów (lub wiele rdzeni) przetwarzają każde podzadanie dokładnie w tym samym czasie.

Jak widać, w danym momencie wszystkie procesy są w trakcie wykonywania. W rzeczywistości, to podzadania procesu są wykonywane równolegle, ale dla lepszego zrozumienia, można je wizualizować jako procesy.

Więc, równoległość jest prawdziwym sposobem, w jaki wiele zadań może być przetwarzanych w tym samym czasie. Tego typu sytuację można znaleźć w systemach posiadających procesory wielordzeniowe, do których należą prawie wszystkie nowoczesne, komercyjne procesory.

What is Thread?

A thread is a unit of execution on concurrent programming. Wielowątkowość jest techniką, która pozwala procesorowi na wykonywanie wielu zadań jednego procesu w tym samym czasie. Wątki te mogą wykonywać się indywidualnie, dzieląc jednocześnie swoje zasoby.

Co to jest wielowątkowość?

Wielowątkowość odnosi się do wspólnego zadania, które uruchamia wiele wątków wykonania w systemie operacyjnym. Może to obejmować wiele procesów systemowych.

Jak działa wielowątkowość?

Na przykład, większość nowoczesnych procesorów obsługuje wielowątkowość. Prosta aplikacja na twoim smartfonie może dać ci demonstrację na żywo tego samego.

Gdy otwierasz aplikację, która wymaga pobrania pewnych danych z Internetu, obszar zawartości aplikacji jest zastępowany przez spinner. Będzie się ona obracać, dopóki dane nie zostaną pobrane i wyświetlone.

W tle, są dwa wątki:

• Jeden pobierający dane z sieci, oraz
• Jeden renderujący GUI, który wyświetla spinner

Oba te wątki wykonują się jeden po drugim, aby dać złudzenie współbieżnego wykonywania.

Co to jest rdzeń procesora?

Rdzeń procesora jest częścią czegoś centralnego dla jego istnienia lub charakteru. W ten sam sposób w systemie komputerowym, CPU jest również określany jako rdzeń.

Są zasadniczo dwa rodzaje procesorów rdzeniowych:

1. Single-Core Processor
2. Multi-Core Processor

What is the Main Issue with Single Core?

Są głównie dwa problemy z Single Core.

• Aby wykonywać zadania szybciej, trzeba zwiększyć czas zegara.
• Zwiększenie czasu zegara zwiększa pobór mocy i rozpraszanie ciepła do bardzo wysokiego poziomu, co czyni procesor niewydajnym.

Rozwiązanie dostarczane przez Multi-Core:

• Tworzenie dwóch rdzeni lub więcej na tej samej matrycy w celu zwiększenia mocy przetwarzania, a jednocześnie utrzymuje prędkość zegara na efektywnym poziomie.
• Procesor z dwoma rdzeniami pracującymi z efektywną prędkością może przetwarzać instrukcje z podobną prędkością jak procesor jednordzeniowy. Jego prędkość zegara jest dwukrotnie większa, a mimo to proces wielordzeniowy zużywa mniej energii.

Zalety procesora wielordzeniowego

Oto kilka zalet procesora wielordzeniowego:

• Więcej tranzystorów do wyboru
• Krótsze połączenia
• Mniejsza pojemność
• Mały obwód może pracować z dużą prędkością

Różnica między Core vs. Threads

Co to jest Hyper-Threading?

Hyper-threading był pierwszym wysiłkiem firmy Intel mającym na celu wprowadzenie obliczeń równoległych do komputerów PC użytkowników końcowych. Po raz pierwszy zastosowano ją w procesorach desktopowych w modelu Pentium 4 w 2002 roku.

The Pentium 4’s w tym czasie tylko featuring tylko jeden rdzeń procesora. Dlatego też, wykonuje on tylko jedno zadanie i nie wykonuje żadnego rodzaju operacji wielokrotnych.

Pojedynczy procesor z hyper-threadingiem pojawia się jako dwa logiczne procesory dla systemu operacyjnego. W tym przypadku procesor jest pojedynczy, ale system operacyjny bierze pod uwagę dwa procesory dla każdego rdzenia, a sprzęt CPU ma pojedynczy zestaw zasobów wykonawczych dla każdego rdzenia procesora.

Dlatego CPU zakłada, że ma wiele rdzeni niż ma, a system operacyjny zakłada dwa procesory dla każdego pojedynczego rdzenia procesora.

Podsumowanie:

• Wątek jest jednostką wykonania w programowaniu współbieżnym.
• Wątkowość odnosi się do wspólnego zadania, które uruchamia wiele wątków wykonania w ramach systemu operacyjnego
• Dzisiaj wiele nowoczesnych procesorów obsługuje wielowątkowość
• Hyper-threading był pierwszym wysiłkiem Intela, aby przynieść obliczenia równoległe do komputerów PC użytkownika końcowego.
• Rdzeń procesora to część czegoś centralnego dla jego istnienia lub charakteru
• W systemie operacyjnym współbieżność jest definiowana jako zdolność systemu do uruchamiania dwóch lub więcej programów w nakładających się fazach czasowych.
• W równoległym wykonywaniu, zadania do wykonania przez proces są podzielone na podczęści.
• Głównym problemem procesora jednordzeniowego jest to, że aby wykonywać zadania szybciej, trzeba zwiększyć czas zegara.
• Multicore rozwiązuje ten problem, tworząc dwa rdzenie lub więcej na tej samej matrycy, aby zwiększyć moc przetwarzania, a także utrzymuje prędkość zegara na wydajnym poziomie.
• Największą zaletą systemu wielordzeniowego jest to, że pomaga on stworzyć więcej tranzystorów na wybór
• Rdzenie CPU oznaczają rzeczywisty komponent sprzętowy, podczas gdy wątki odnoszą się do komponentu wirtualnego, który zarządza zadaniami.

.