Bei modernen Mehrkernprozessoren befinden sich zwei oder mehr Rechenkerne auf einem einzigen Siliziumkristall. Darüber hinaus ist jeder Kern in der Lage, die Berechnung von zwei oder mehr Threads zu unterstützen. Die Verwendung von Multi-Core-Prozessoren kann den Betrieb von Betriebssystemen und Anwendungen beschleunigen, die Multithreading unterstützen.
Mehrkernprozessoren sind zentrale Verarbeitungseinheiten, die mehr als zwei Verarbeitungskerne enthalten. Solche Kerne können sich sowohl in einem Gehäuse als auch auf einem Prozessorchip befinden.
Was ist ein Multi-Core-Prozessor?
Unter Multicore-Prozessoren werden meist Zentralprozessoren verstanden, bei denen mehrere Rechenkerne in einem Mikroschaltkreis integriert sind (dh sie befinden sich auf einem einzigen Siliziumkristall).
Üblicherweise wird die Taktrate bei Mehrkernprozessoren bewusst unterschätzt. Dies geschieht, um den Stromverbrauch zu reduzieren und gleichzeitig die erforderliche Prozessorleistung aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig ist jeder Kern ein vollwertiger Mikroprozessor, der für alle modernen Prozessoren charakteristisch ist - er verwendet einen mehrstufigen Cache, unterstützt die Ausführung von Code außerhalb der Reihenfolge und Vektorbefehle.
Hyper-Threading
Kerne in Mehrkernprozessoren können SMT unterstützen, was die Ausführung mehrerer Rechenthreads und mehrerer logischer Prozessoren basierend auf jedem Kern ermöglicht. Bei Prozessoren von Intel wird diese Technologie als "Hyper-Threading" bezeichnet. Es ermöglicht Ihnen, die Anzahl der logischen Prozessoren im Vergleich zur Anzahl der physischen Chips zu verdoppeln. Bei Mikroprozessoren, die diese Technologie unterstützen, ist jeder physische Prozessor in der Lage, den Zustand von zwei Threads gleichzeitig aufrechtzuerhalten. Für das Betriebssystem sieht es so aus, als gäbe es zwei logische Prozessoren. Wenn die Arbeit eines von ihnen eine Pause einlegt (z. B. wartet er auf den Empfang von Daten aus dem Speicher), beginnt der andere logische Prozessor mit der Ausführung seines eigenen Threads.
Arten von Mehrkernprozessoren
Multi-Core-Prozessoren werden in verschiedene Typen eingeteilt. Sie können die Verwendung von gemeinsam genutztem Cache unterstützen oder nicht. Die Kommunikation zwischen den Kernen wird unter Verwendung eines gemeinsam genutzten Busses, eines Punkt-zu-Punkt-Netzwerks, eines Netzwerks mit einem Switch oder eines gemeinsam genutzten Caches implementiert.
Arbeitsprinzip
Die meisten modernen Mehrkernprozessoren arbeiten nach folgendem Schema. Wenn die laufende Anwendung Multithreading unterstützt, kann sie den Prozessor zwingen, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen. Wenn der Computer beispielsweise einen 4-Kern-Prozessor mit einer Taktrate von 1,8 GHz verwendet, kann das Programm alle vier Kerne gleichzeitig mit Arbeit "laden", während die Gesamtprozessorfrequenz 7,2 GHz beträgt. Wenn mehrere Programme gleichzeitig laufen, kann jedes von ihnen einen Teil der Prozessorkerne nutzen, was auch zu einer Leistungssteigerung des Rechners führt.
Viele Betriebssysteme unterstützen Multithreading, sodass der Einsatz von Multicore-Prozessoren den Computer auch bei Anwendungen beschleunigen kann, die Multithreading nicht unterstützen. Betrachtet man den Betrieb nur einer Anwendung, so ist der Einsatz von Mehrkernprozessoren nur dann gerechtfertigt, wenn diese Anwendung auf Multithreading optimiert ist. Andernfalls unterscheidet sich die Geschwindigkeit eines Mehrkernprozessors nicht von der eines herkömmlichen Prozessors und arbeitet manchmal sogar noch langsamer.
