CPU Cores คืออะไร?

แกน CPU เป็นส่วนสำคัญของคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง แกน CPU เป็นส่วนหนึ่งของโปรเซสเซอร์ CPU ใดๆ CPU ของเดสก์ท็อปสมัยใหม่มักมีตั้งแต่ 2 ถึง 16 คอร์ ซึ่งแต่ละคอร์สามารถดูแลงานเฉพาะอย่างได้ครั้งละหนึ่งงาน จำนวนคอร์ที่มีอยู่เป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้ที่สำคัญว่าพีซีที่มีประสิทธิภาพและรวดเร็วนั้นมีประสิทธิภาพสูงสุดเพียงใด

เป็นที่น่าสังเกตว่าแกนไม่ได้เป็นอิสระจากกันโดยสิ้นเชิง ขึ้นอยู่กับการออกแบบ CPU เฉพาะ แกนสามารถเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดมากหรือน้อย พวกเขาสามารถแชร์แคช ใช้กันและกันเพื่อส่งข้อความ หรือแม้แต่แชร์กระบวนการสื่อสารประเภทอื่นๆ บ่อยกว่านั้น แกนจะถูกเชื่อมต่อผ่านบัส นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างระหว่างซีพียูที่มีคอร์เหมือนกันเท่านั้นและซีพียูที่มีคอร์ต่างกัน

การออกแบบซีพียู

การออกแบบ CPU แบบมัลติคอร์ที่ผ่านมาโดยทั่วไปใช้โทโพโลยี CPU ที่เป็นเนื้อเดียวกัน นั่นคือแกนทั้งหมดเหมือนกัน สิ่งนี้มีข้อดีตรงที่ต้องใช้ความพยายามในการพัฒนาสถาปัตยกรรมหลักเดียวที่สามารถคัดลอกและวางได้บ่อยเท่าที่ต้องการ นอกจากนี้ยังทำให้การจัดตารางงานง่ายขึ้นเนื่องจากคอร์ทั้งหมดสามารถทำงานทั้งหมดด้วยความเร็วและประสิทธิภาพที่เท่ากัน

วิธีการที่เหมาะสมยิ่งขึ้นในการออกแบบคอร์ CPU สามารถพบได้ด้วยโทโพโลยี CPU ที่ต่างกัน ในกรณีนี้ ดาย CPU หนึ่งตัวมีคอร์หลายประเภท โดยทั่วไปจะปรับให้เหมาะสมสำหรับประสิทธิภาพหรือประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และบางครั้งก็เป็นแบบกึ่งกลาง การตั้งค่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในอุปกรณ์พกพา ซึ่งคอร์ที่มีประสิทธิภาพจำนวนมากให้ประสิทธิภาพที่ดีโดยสิ้นเปลืองแบตเตอรี่น้อยที่สุด นอกจากนี้ยังสามารถให้ประสิทธิภาพสูงสุดได้เมื่อต้องการโดยคอร์ที่ปรับประสิทธิภาพให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ต้องแลกกับการจ่ายพลังงานและการผลิตความร้อนที่เพิ่มขึ้น

ในอดีต CPU เริ่มทำงานด้วยแกนหลักเพียงแกนเดียวและสามารถจัดการได้ครั้งละหนึ่งงานเท่านั้น เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อความต้องการฮาร์ดแวร์เพิ่มขึ้น นั่นไม่เพียงพออีกต่อไป ซีพียูที่ใหม่กว่าและทันสมัยกว่าได้รับการพัฒนาและเลิกใช้มากกว่ารุ่นที่มีคอร์น้อยกว่า ข้อยกเว้นคือแล็ปท็อป – เนื่องจากข้อจำกัดด้านพื้นที่และการระบายความร้อน CPU ของแล็ปท็อปจึงล้าหลังกว่าคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปในด้านจำนวนคอร์ของ CPU แล็ปท็อปสมัยใหม่สามารถจับคู่จำนวนคอร์กับเดสก์ท็อปได้ แต่ CPU มักจะทำงานที่ระดับพลังงานและความเร็วสัญญาณนาฬิกาต่ำกว่าเพื่อจัดการอุณหภูมิ

เคล็ดลับ:หากคุณกำลังพยายามสร้างคอมพิวเตอร์และเลือก CPU ของคุณ คอร์ขั้นต่ำที่คุณควรตั้งเป้าไว้คือสี่คอร์

มัลติเธรด

โปรเซสเซอร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้มัลติเธรดหรือไฮเปอร์เธรดเพื่อเพิ่มจำนวนคอร์ที่มีอยู่ กระบวนการนี้แบ่งหนึ่งคอร์ออกเป็นหลายคอร์เสมือน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฟิสิคัลคอร์แต่ละคอร์ทำงานเป็นสองเธรด ดังนั้น CPU ที่มี 4 คอร์สามารถทำงานกับแปดเธรดได้ หมายความว่าพวกมันทำงานเหมือนกับ CPU 8 คอร์

หมายเหตุ: CPU พิเศษบางรุ่นสามารถเสนอได้มากกว่าสองเธรดต่อแกน CPU อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวทั้งหมดเป็นเอกสิทธิ์สำหรับตลาด HPC ( คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง ) และซูเปอร์คอมพิวเตอร์ แกน CPU ของเดสก์ท็อปสามารถเรียกใช้หนึ่งหรือสองเธรด

การทำงานแบบมัลติเธรดไม่ใช่การทำซ้ำของพลัง CPU อย่างแท้จริง ไฮเปอร์เธรดไม่ได้เพิ่มประสิทธิภาพของแกน CPU เป็นสองเท่า การวิจัยของ Intel แนะนำว่ามีการเพิ่มประสิทธิภาพประมาณ 30% แม้ว่าสิ่งนี้อาจแตกต่างกันมาก และในบางกรณีอาจลดประสิทธิภาพลงเล็กน้อย แอพและโปรแกรมบางตัวทำงานร่วมกับมันได้ดีกว่าตัวอื่นๆ ตัวอย่างเช่น วิดีโอเกมไม่ได้ประโยชน์จากจำนวนคอร์ที่มากขึ้นเสมอไป ซึ่งมักจะไวต่อความเร็วสัญญาณนาฬิกามากกว่า ซอฟต์แวร์อื่นๆ โดยเฉพาะการตัดต่อวิดีโอและแอนิเมชัน ทำงานได้ไกลขึ้นด้วยคอร์และเธรดเพิ่มเติม

แน่นอนว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะคิดค้นคอร์เพิ่มเติม ดังนั้นเธรดจำลองจึงต้องแบ่งปันทรัพยากรที่มีอยู่จริงของคอร์พื้นฐาน นั่นอาจหมายความว่าเธรดมีประสิทธิภาพการทำงานที่ต่ำกว่าทีละรายการ แต่ก็อาจหมายความว่ามีการกระจายทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วย สามารถใช้กับเธรดใดก็ได้ที่ต้องการมากกว่านี้

อนาคตของฮาร์ดแวร์

แนวโน้มในการพัฒนาคอร์ของ CPU มุ่งไปสู่การนำคอร์ในซีพียูมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ในทางทฤษฎี สามารถสร้างซีพียูที่มีคอร์เป็นร้อยหรือเป็นพันได้ นั่นยังไม่ใช่ความจริงในเชิงพาณิชย์ เนื่องจาก AMDs Threadripper และ EPYC CPUs มีมากถึง 64 คอร์ สำหรับตอนนี้ โฟกัสที่สมจริงยิ่งขึ้นคือการปรับประสิทธิภาพต่อวัตต์ให้เหมาะสม กล่าวอีกนัยหนึ่ง – เพื่อลดการใช้พลังงานของซีพียู สิ่งนี้มีประโยชน์หลัก ๆ กับแล็ปท็อปและอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่อื่น ๆ

การจัดการการใช้พลังงานเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญต่อไป โดยทั่วไปแล้ว กฎของมัวร์จะเพิ่มประสิทธิภาพของ CPU เป็นสองเท่าทุกๆ สองปีเป็นเวลาหลายทศวรรษ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับการย่อขนาดโหนดเป็นหลัก กล่าวคือ องค์ประกอบที่เล็กที่สุดใน CPU มีขนาดเล็กเพียงใด

โหนด CPU สมัยใหม่มีขนาดเล็กมากจนเกือบถึงขีดจำกัดทางกายภาพในการลดขนาด ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นจึงหมายถึงการดึงพลังงานที่สูงขึ้นและเอาต์พุตความร้อนที่สูงขึ้น ในอนาคตอันใกล้ CPU ของซูเปอร์คอมพิวเตอร์อาจสร้างความร้อนจำนวนมากในพื้นที่ขนาดเล็กจนไม่สามารถระบายความร้อนด้วยอากาศได้ ซึ่งจำเป็นต้องระบายความร้อนด้วยของเหลว

แน่นอนว่ายังมีการพัฒนาซีพียูประเภทใหม่ๆ อยู่เสมอ สองแบรนด์ที่ใหญ่ที่สุดที่นี่ Intel และ AMD ต่างก็นำเสนอการออกแบบ CPU ที่แตกต่างกัน สิ่งนี้ดำเนินไปจนถึงว่าซีพียูที่เกี่ยวข้องนั้นเหมาะสมกับการใช้งานบางอย่างมากกว่าอย่างอื่น แน่นอนว่า CPU ที่ออกแบบใหม่นำเสนอกรณีการใช้งานใหม่และความสามารถพิเศษนอกเหนือจากที่มีอยู่

สถาปัตยกรรม CPU เป็นหัวข้อที่ซับซ้อน เนื่องจากทั้งเทคโนโลยีที่มีอยู่และความต้องการประสิทธิภาพที่สูงขึ้นเติบโตขึ้น พลังที่ CPU มอบให้และการกำหนดค่าที่หลากหลายก็เช่นกัน เช่นเดียวกับตลาด GPU ตลาด CPU แสดงสัญญาณของการเปลี่ยนไปใช้ตัวเร่งฮาร์ดแวร์เฉพาะ สิ่งนี้สามารถให้ประสิทธิภาพและประสิทธิผลมากขึ้นในงานเฉพาะ แต่เพิ่มความซับซ้อน

บทสรุป

แกน CPU คือส่วนที่เฉพาะเจาะจงตั้งแต่หนึ่งส่วนขึ้นไปของดาย CPU ที่ทำการประมวลผลจริง โดยทั่วไปสิ่งเหล่านี้จะให้บริการและล้อมรอบด้วยรีจิสเตอร์และแคช ซีพียูสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีหลายคอร์ในซีพียูตัวเดียว แกน CPU อาจเหมือนกันหรือปรับให้เหมาะสมสำหรับขั้นตอนต่างๆ บนเส้นโค้งประสิทธิภาพ/ประสิทธิภาพ

คอร์ของ CPU โดยทั่วไปมีจุดประสงค์ทั่วไป สามารถดำเนินการประมวลผลใดๆ ที่ CPU อาจต้องการ หน่วยประมวลผลที่ไม่ใช่วัตถุประสงค์ทั่วไปบนไดย์ CPU อาจเรียกว่าตัวเร่งความเร็วหรือแกนประมวลผล X X ถูกแทนที่ด้วยวัตถุประสงค์เฉพาะ เช่น แกนประมวลผลประสาทและตัวเร่งประสาทสำหรับการประมวลผล AI