cpu multi-core มีลักษณะอย่างไร

 

ลักษณะและความเป็นมาของ CPU แบบ Multi-Core
 เป็นลักษณะของชิป(chip) ที่ภายในมีหน่วยประมวลผลอยู่หน่วยเดียวต่อมาความต้องการความสามารถในการประมวลผล2มีมากขึ้นก็นำ CPU มาใช้เทคนิคให้สามารถประมวลผลได้มากขึ้น เราเรียกว่า ไฮเปอร์เทรดดิ้ง(Hyper-Threading) การทำงานแบบไฮเปอร์เทรดดิ้ง ยังมีข้อเสียหลายประการและเทคโนโลยีซีพียู จึงพัฒนามาสู่ยุคของซีพียูแบบหลายหน่วยประมวลผลหรือที่เรียกว่า (core) ซึ่งทำให้การพัฒนาสมรรถนของซีพียูเป็นไปอย่างต่อเนื่อง

ข้อมูลทั่วไปของซีพียู Multi-Core

ภายใน Chip CPU  นั้นมีหน่วยประมวลผลย่อย  ที่เราเรียกว่าคอร์มากกว่า  แต่ละคอร์มีหน่วยความจำหลักเป็นของตัวเอง  เรียกว่า แคชระดับที่1 หรือ  L1(Cache L1)แต่ละแกนอาจจะมีการใช้หน่วยความจำร่วมกันเรียกว่า แคช L2   การเข้าถึงข้อมูลที่อยู่ภายในแคช L1  นั้นสามารถทำได้รวดเร็วกว่าการเข้าถึงแคช L2  หรือการเข้าถึงข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก  แต่การออกแบบโครงสร้างซีพียูนั้น  จะต้องมีส่วนที่ทำงานร่วมกันได้ด้วย  เพื่อที่จะทำให้สามารถประมวลผลร่วมกันได้ซึ่งส่วนที่จำทำงานร่วมกันก็คือแคช L2



แสดงโครงสร้างโดยคร่าว ของ Dual-Core, Quad-Core แบบ 2 แกน



ข้อดี
1.  การดีไซน์ซีพียูแบบมัลติคอร์ทำให้แคชของแต่ละคอร์ออกแบบมาให้แคบอยู่ใกล้กันกับซีพียูทำให้สัญญาณที่สิ่งระว่างแคชไปที่ซีพียูนั้นเป็นไปอย่างรวดเร็ว
2.  ในแต่ละที่ประกอบไปด้วยซีพียูและแคชนั้นอยู่ใกล้กันมากดังนั้นจึงมีการเพิ่มเทคโนโลยีที่ชื่อว่า  Cache coherency ซึ่งเป็นการทำให้ข้อมูลในแต่ละแคชนั้นเข้าถึงกันได้ สามารถแบ่งงานกันโหลดได้ระหว่างหน่วยประมวลผล
3.  เนื่องจากมัลติคอร์ใช้พื้นที่ของแผงวงจรน้อยกว่า  ทำให้มีสมรรถนะสูงกว่า ขณะที่อัตราการใช้พลังงานยังคงอยู่ในระดับเดียวกันเมื่อเทียบกับซีพียูแบบเดิม  นอกจากนั้น ระบบจัดการความร้อนที่เล็กลงทำให้ใช้ไฟน้อยลงด้วย  จึงช่วยประหยัดพลังงาน แต่ความร้อนกลับน้อยลง เพราะมัลติคอร์ ไม่ได้ใช้งานทุกคอร์ตลอดเวลา
4.  ราคาลดต่ำลงมาเรื่อยๆ  จนในตอนนี้เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลใหม่ๆก็เริ่มทยอยกันใช้ซีพียูแบบดูอัลคอร์กันหมดแล้ว

ความแตกต่างจาก Cpu เดิม

            การพัฒนาสมรรถณะของซีพียูแบบมัลติคอร์ Multi-Core  เป็นลักษณะของชิป(chip) ที่ภายในมีหน่วยประมวลผลอยู่หน่วยเดียวต่อมาความต้องการความสามารถในการประมวลผลมีมากขึ้นก็เริ่มมีการพัฒนาความเร็วของซีพียู (CPU) ให้มากขึ้นไปเรื่อยๆให้พอต่อความต้องการ เมื่อความเร็วนั้นพัฒนาขึ้นมากจนยากที่จะทำต่อไปได้จึงมีการนำ CPU มาใช้เทคนิคให้สามารถประมวลผลได้มากขึ้น  เพื่อให้ได้มาซึ่ง ความสมรรณนะที่เพิ่มขึ้นแล้วโดยหลักก็คือ การเพิ่มความเร็วของสัญญานนาฬิกาขึ้นมานั่นเองแต่การกระทำดังกล่าวทำให้ซีพียูต้องใช้พลังงานมากขึ้น  ทำให้เกิดความร้อนสูงตามมาอีกด้วย  ต่อมาเมื่อมีแนวคิดการเพิ่มคอร์ให้กับซีพียูแล้ว  ทำให้การพัฒนาแบบใหม่ถือกำเนิดขึ้นมา  นั่นคือ การเพิ่มหน่วยประมวลผลให้แก่ซีพียูปรากฏซ่าผลที่ออกมาเป้นที่น่าพอใจ  นั่นคือซีพียูนอกจากจะทำงานในสมรรถนะที่สูงขึ้นมากแล้วยังใช้พลังงานน้อยกว่าอีกด้วย  ทำให้ได้มีการเพิ่มจำนวนคอร์ให้กับซีพียูเป็นสี่  แปด  หรือมากกว่านั้นทำให้การพัฒนาซีพียูในยุคใหม่นี้นอกจากจะพัฒนาความเร็วสัญญานนาฬิกาแล้ว  ยังเน้นถึงเรื่อง การประหยัดพลังงานและการเพิ่มหน่วยประมวลผล ด้วยทำให้การพัฒนาซีพียูในยุคนี้เป็นไปอย่างรวดเร็ว

แนวโน้มในอนาคตและบทสรุป
                การพัฒนาชิปและเทคนิคตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันเป็นไปอย่างรวดเร็วในแง่ของสมรรถนะและปัจจุบันยังเน้นถึงประสิทธิภาพในการใช้พลังงานให้คุ้มค่ามากที่สุดอีกด้วย  และในบทนี้จะกล่าวถึงแนวโน้มในอนาคตและบทสรุปของเรื่องราวเกี่ยวกับซีพียูแบบมัลติคอร์อีกด้วย

 

ภาพประกอบของการพัฒนา Cpu