Viime kuukausina olet ehkä törmännyt termin "heterogeeniset ytimet" yhteydessä Intel prosessorit. Kuitenkin ymmärtää, mitä tämä tarkoittaa ja miten se eroaa perinteisistä monoliittisista prosessorimalleista, voi olla hieman haastavaa. Tämän artikkelin tarkoituksena on yksinkertaistaa käsitettä ja selittää siirtymistä monoliittisista prosessoreista heterogeenisiin prosessoreihin, mukaan lukien kuinka ARM's big.LITTLE arkkitehtuuri vaikutti tähän kehitykseen.
Monoliittisten prosessorien ymmärtäminen
Historiallisesti prosessoreissa oli yksiytiminen, ja ensimmäinen moniytiminen kuluttajille oli Intel Core2Duo, joka esiteltiin vuonna 2011 ja jossa oli vain kaksi ydintä. Nykyään meillä on prosessoreita, joissa on jopa 16 ydintä tai enemmän eri sovelluksiin. Termi "monoliittinen" viittaa näiden prosessorien suunnitteluun, jossa kaikilla ytimillä on sama arkkitehtuuri ja koko prosessorin DIE:ssä, ei välttämättä niiden fyysistä kokoa tai tehoa.
ARM's big.LITTLE Architecture
Älypuhelinprosessoreissa käytettävien ytimien suunnittelusta tunnettu yritys ARM kohtasi haasteen. He halusivat lisätä ydinten määrää vaikuttamatta merkittävästi akun käyttöikään. Heidän ratkaisunsa oli big.LITTLE-arkkitehtuuri, hybridiprosessorisuunnittelu, jossa yhdistyvät tehokkaat ytimet korkean suorituskyvyn ytimiin. Tehokkuusytimet käsittelevät kevyempiä tehtäviä, kuten selailua, ja suorituskykyytimet vaativat toiminnot, kuten pelaaminen tai videoeditointi.
Intelin heterogeenisten ytimien käyttöönotto
Intel omaksui samanlaisen lähestymistavan palkkaamalla Jim Kellerin, taustalla olevan avainhenkilön AMDRyzenin arkkitehtuuria. Intelin heterogeenisissä prosessoreissa on kahden tyyppisiä ydintä:
- E-Cores: Tehokkaat ytimet, jotka pysyvät aktiivisina kevyissä työkuormissa ja tarjoavat virransäästöetuja. Ne tarjoavat tukea P-Coreille tarvittaessa.
- P-Cores: Suorituskykyiset ytimet, jotka aktivoituvat raskaan työtaakan aikana, kuten pelaamisen tai sisällön luomisen aikana, tuottaen vankan prosessointitehon.
AMD:n siirtymä Zen-arkkitehtuurilla
Vaikka AMD ei ole vielä julkaissut heterogeenisiä prosessoreita, ne ovat alkaneet siirtyä Zen-arkkitehtuuriinsa. He saavuttivat tämän jakamalla ytimet erillisiin DIE-levyihin ja yhdistämällä ne ohjauspiirillä. Tämän arkkitehtuurin avainkomponentteja ovat:
- CCX: Lohko, jossa on neljä ydintä ja kaksi CCX-yksikköä kussakin DIE:ssä.
- CCD: Jokainen DIE koostuu kahdesta CCX-yksiköstä, joissa on jaettu L3-välimuisti.
- I/O DIE: Hallitsee tiedonsiirtoa CCD:n, CCX:n ja muiden järjestelmäkomponenttien välillä varmistaen tasaisen kuorman jakautumisen.
Yhteenvetona voidaan todeta, että siirtyminen monoliittisista prosessoreista heterogeenisiin edustaa merkittävää kehitystä prosessori design. Sekä Intel että AMD tutkivat näitä innovatiivisia arkkitehtuureja parantaakseen suorituskykyä, tehokkuutta ja moniajo-ominaisuuksia vastaamalla nykyaikaisen tietojenkäsittelyn kasvaviin vaatimuksiin.