Mitmetuumaline protsessor

Allikas: Vikipeedia
AMD nelja tuumaga Phenom seeria protsessori kiip.
AMD Athlon 64 X2 6400+.

Mitmetuumaline protsessor on kahe või enama tuumaga protsessor. Igal tuumal on oma täiturmootor, mis suudavad täita antud käske korraga. Tuumi võib vaadata kui mitut protsessorit, aga nad on omavahel ühenduses (võivad olla mitme kiibi peal) : Nad võivad üksteisega suhelda ja infot vahetada. Üks kahetuumaline, taktsagedusega 1 GHz, protsessor on peaaegu võrdne ühetuumalise protsessoriga, mille taktsagedus on 2 GHz (kehtib sarnase arhitektuuriga protsessorite korral). Kuna mitmetuumalisus on niivõrd efektiivne jõudluse suurendamises, siis tänapäeva nutitelefonide ja tahvelarvutite juures arendatakse ka seda tehnoloogiat, sest vajadus kiirema andmete edastuse ja töötluse jaoks järjest kasvab.

Olenevalt protsessori ehitusest:

  • võivad tuumad jagada ühist vahemälu.
  • iga tuum võib olla hüper-hargtöötluse toega.
  • juhul, kui ei ole otsest ühendust tuumade vahel, on iga tuum arvutivõrguga ühenduses eraldi. Kui nad on omavahel otseselt ühenduses, jagavad nad ühendust arvutivõrguga.

Multitegumtöö[muuda | redigeeri lähteteksti]

Mitme tuuma tehnoloogia teeb võimaldab paralleelarvutusi, multitegumtöö (inglise keeles "multitasking"). See tähendab, et mitut toimingut tehakse samal ajal või vaheldumisi. protsessori jaoks on see mitme protsessi jälgimist ja täitmist samal ajal. Mitme tuuma puhul ei pea protsessor jagama täiturmootori ressurssi protsesside vahel, mis võib jõudlusele piirangu panna, vaid ta võib anda igale tuumale oma ülesande. Nii saavad andmed kiiremini töödeldud ning jõudlus on märgatavalt kõrgem.

Näited[muuda | redigeeri lähteteksti]

Lauaarvuti/sülearvutid. Mitme tuumaga protsessorid ehitatakse tavaliselt nii, et tuuma on paari kaupa. Näiteks 2 või 4 tuuma. Nii on neid kergem kiibi peale jaotada ning nende vahel ühendusi luua. On olemas ka kolme tuumaga protsessoreid, näiteks AMD Athlon (II) ning AMD Phenom II X3 protsessorid, millel on isegi mitu seeriat.

  • Kakstuumne (kaksiktuumne, kahetuumne, kahetuumaline) protsessor (ingliskeeles dual-core) koosneb kahest tuumast. Mõned aastad tagasi kuni tänaseni kõige enam levinud. Mitmeid auhindu võitnud Intel core 2 Duo protsessor oli 2006 aastast laialdaselt levinud. Tänaseks paljudesse masinatesse pandud i3 on kahe tuumaga, samuti osad i5-d. AMD Athlon X2.
  • Nelituumne (neliktuumne, neljatuumne, neljatuumaline) protsessor (ingliskeeles quad-core) koosneb neljast tuumast. Palju levinud, enamasti mängurite ja teiste inimeste seas, kellel on vaja suurt jõudlust protsessorist välja pigistada. Intelilt Core 2 Quad, enamus i5-d ning i7-d
  • Kuustuumne (kuusiktuumne, kuuetuumne, kuuetuumaline) protsessor (ingliskeeles hexa-core) koosneb kuuest tuumast. Vähem levinud ja vähem mudeleid. AMD Phenom II X6, Intel i7 seeriast mõned.
  • Kaheksatuumne (kaheksatuumaline) protsessor (ingliskeeles octa-core) koosneb kaheksast tuumast. Mitte igapäevane nähtus. Alles hiljuti turgu jõudnud nähtus, mitte väga praktiline igapäevaelus. Tavakasutaja jaoks kindlasti ülepingutus ja mitte vajalik.

Praeguse hetkega domineerib turgu Intel oma uue mikroarhitektuuriga, koodnimega Nehalem[1], mis tuli välja aastal 2008. Koosneb i7, i5 ja i3 seeria protsessoritest. Mõeldud on nii, et jõudluse poolest i3-le järgneb i5 ja siis tuleb i7, aga enamate i5-te ja lahjemate i7-te vahe on väga väike, osalt isegi i5 ületab i7-t.

Eelised[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kuna tänapäevased tehnoloogiad veel limiteerivad protsessorite taktsageduse lõpmatult kõrgele ajamist, siis mitme tuumaga protsessorid tulevad appi jõudluse kasvatamise juures.

Tänu suuremale andmeedastusmahule ja kiirusele on mitmetuumaliste protsessorite korral näiteks failide otsimine, antiviiruste skaneeringud ja meedia kirjutamine/tõmbamine kiirem kui ühe tuumaga.

Samal pingel ja sagedusel töötava ühetuumalise ja mitmetuumalise vahe on see, et rohkem tuumasid tähendab suurema mahuga andmetöötlust ehk suuremat läbitavust sama ajaga. Kui võtta sama pinge ja sagedusega töötav ühetuumaline ja kahetuumaline protsessor, suudaks kahetuumaline protsessor andmeid töödelda kaks korda kiiremini. Seega rohkemate tuumadega protsessor suudab reaalajas töödelda rohkem andmeid ning sellega tõuseb jõudlus märgatavalt.

On leitud, et tõstes protsessori töösagedust 400MHz kasvab energiakulu 60% võrra. Seega pannes rohkem protsessorile väiksema töösagedusega rohkem tuumi, oleks energiatarve väiksem, aga jõudlus sama.[2]

Tänu oma energiasäästlikkusele on mitmetuumalisusest kasu kohtades, kus energiakulu minimaalsus on kriitiline, näiteks mobiiltelefonides, sülearvutites ja tahvelarvutites.

Protsessorite tootjad ennustavad, et aastal 2017 on ühel tavakasutaja lauaarvutil protsessoril üle 100 tuuma.

Puudused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kuna mitmetuumaline protsessor tähendab peaaegu sama, mis kaks protsessorit, siis pidi ka arvutitel olev tarkvara toetama sellist võimalust, et mitu protsessorit saavad toimetada tarkvaraga paralleelselt. See tähendas seda, et tarkvara oli võimalik lugeda mitme tuuma poole korraga. See probleem oli üheks suureks puuduseks mitmetuumaliste protsessorite algusaegadel. Muidugi tänapäeval pole see enam takistus, kuna kõik tarkvaraarendajad peavad liikuma kaasa muutustega, et konkurentsivõimelised olla.

Mitme tuuma ja suurema andmehulga töötlemisega suureneb ka jõudlus energia järele, mis tähendab voolu tarbe ning eralduva kuumuse kasvu. Et vähendada kuumuse hajumist ühele kohale, peavad tuumad olema piisavalt eraldatud.

Väga palju tuumi ühele kiibile lisada on raske tänu ruumipuudusele. Kuna mikrokiibi, mille peale protsessor on ehitatud, suurust tuleks muuta võimalikult vähe, siis järjest enam tuumi sinna lisada muutub raskemaks, see tähendab üha enam uute mooduste leidmist.

Tänapäeval on 2–4 tuumalised protsessorid küll tavalised, aga kui minna rohkemate tuumade peale, tõusevad ka rahanumbrid, mis on tavakasutajale üle jõu.

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Esimene kahetuumaline protsessor, mille disainis AMD aastal 2005, oli Athlon 64 X2. Kasutati Athlon 64 kiipi ning lisati selle peale veel üks tuum. Kasutati 90 nm tehnoloogiat ning teise taseme vahemälu tuuma kohta oli olenevalt protsessorist kas 512 või 1024 KB.
  • Inteli esimene kommertslik kahetuumaline protsessor oli Pentium Extreme Edition 840, aastal 2005 välja lastud. Mõlemal tuumal oli 1024 KB teise astme vahemälu ning töötasid normaal taktsagedusel 3.2 GHz. See protsessor kasutas laiendatud mälu 64 tehnoloogiat (ingliskeeles Extended Memory 64 Technology (EM64T)), mis võimaldas Microsoft Windowsi 64-bitist operatsioonisüsteemi lugeda. Samuti oli Extreme Edition 840 hüper-hargtöötluse toega..[3]
  • Inteli esimene nelja tuumaga protsessorite seeria oli Core 2 Quad, milles esimene protsessor oli Core 2 Extreme QX6700. Q tähega tähistati neljatuumalisust ja X-ga tähistati Extreme väljaannet. Selle taktsagedus oli 2.66 GHz, kokku 8 MB teise taseme vahemälu. Enamasti olid see seeria kahe kiibi peal.[4]
  • AMD esimene nelja tuumaga protsessori seeria, AMD Phenom X4 koodnimega Ämblik (ingliskeeles Spider), mis asetses ühe kiibi peal. Toetas hüper-hargtöötlust. Suunatus oli mänguritele ja teistele arvutientusiastidele.[5]
  • AMD esimene massturule mõeldud kuue tuumaga protsessorite seeria Phenom II X6 (koodnimega Thuban) saabus turule aastal 2010. Esitletud on 2.8 ja 3.2 GHz, 3 MB teise astme ja 6 MB kolmanda astme vahemäluga. Kaasaarvatud turbovõimendiga (ingliskeeles Turbo Boost technology), mis vajaduse korral tõstab protsessori taktsagedust kuni 500 MHz võrra. Et ära mahutada kuus tuuma, pandi need 346mm² kiibi peale, võrreldes 258mm² Phenom II X4-ga, millel on 4 tuuma.[6]
  • Inteli esimene lauaarvutitele mõeldud kuue tuumaga protsessor, Core i7 980X Extreme Edition. Kasutusel 32nm tehnoloogia 3.33 GHz juures, Turbo Boostiga ulatades kuni 3.6 GHz. Võimsa 12 MB kolmanda astme vahemäluga ning hüper-hargtöötlustoega saab jooksutada kuni 12 lõime korraga. Väljalaske ajal (ka veel praegu) maksis see protsessor umbes 1000 dollarit ringis.[7]
  • 2011 aastal müüki ilmunud AMD FX seeria protsessorid koosnevad 4,6, ja 8-st tuumast. Mõeldud just mänguritele ja suurema andmetöötlusega tegelevatele inimestele.[8]

Läbi aegade on kaks suurimat protsessorite tootjad AMD ja Intel võidelnud omavahel, kes teeb enne rohkemate tuumadega ning kiiremaid protsessoreid. Samuti vähendades voolutarbivust ning kuumuse teket protsessorites.

Kokkuvõte[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kes peaksid kasutama mitmetuumalisi protsessoreid? Kõik inimesed, kes otsivad oma tavaarvutitelt jõudlust, ehk kes tegelevad videote muutmisega, mängurid jne. peaksid panema panuse mitmetuumalisusel. Inimesed, kes kasutavad arvutit lihtsalt internetis surfamiseks ja e-mailide saatmisega, saaksid hakkama ka ühetuumalise protsessoriga, aga kasvõi natukene kiiremaks andmeedastuseks ei tee kahe tuumaga protsessor paha.

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Nehalem, Nehalem (microarchitecture).
  2. Multicore Processors – A Necessity,By Bryan Schauer.
  3. Inteli Pentium Extreme Edition 840, The TechReport.
  4. Inteli neljatuumaline Protsessor, Hardware Secrets.
  5. AMD 4 tuuma, AMD Ämblik.
  6. AMD Phenom II X6, Hexus.
  7. Core i7-980X, Inteli koduleht.
  8. AMD FX seeria.