Iga arvuti südamest leiate Protsessor. The Kesktöötlusüksus on kriitiline riistvara. See käivitab teie arvutis operatsioonisüsteemi ja kõik programmid. Protsessorid on loodud üldotstarbeliste protsessoritena. Oma olemuselt peaksid nad kõigega hakkama saama.
Kuid protsessorid ei ole teatud tüüpi töökoormuse puhul eriti head, kuna nende üldotstarbelist riistvara ei saa konkreetsete ülesannete jaoks optimeerida, ilma et see kaotaks oma üldotstarbelist olemust. Või muutub lootusetult suureks, keeruliseks ja kalliks. Lisaks on mis tahes protsessor võimeline korraga töötlema ainult nii palju andmeid ja töötlema. Kaasprotsessor on teine töötlemisüksus, mis on spetsiaalselt loodud ühe või mõlema stsenaariumi jaoks.
Kaasprotsessor on lihtsalt teine protsessor arvutis. Mõnel juhul võivad need olla kaks füüsilist protsessorit samal emaplaadil nagu mõnes serveris. Kõrgjõudlusega andmetöötluse ja superarvuti stsenaariumide korral võib neid üldotstarbelisi kaasprotsessoreid leida ka PCIe lisandmoodulikaartidelt. Kaasprotsessor on sageli keskendunud konkreetsele ülesandele, mitte üldotstarbelisele protsessorile. Neid ülesandepõhiseid protsessoreid saab ühendada otse emaplaadiga või lisada eraldi tütarplaadile, näiteks PCIe lisandkaardile.
Esimesed kaasprotsessorid
Esimesed kaasprotsessorid olid suhteliselt lihtsad. Need olid mõeldud suurarvutite sisend- ja väljundi või sisendi ja väljundi käsitlemiseks. Probleem oli selles, et I/O töötlemine oli protsessori jaoks väga aeganõudev ülesanne. Tegelik töötlemisülesanne oli aga suhteliselt lihtne. Seega oli see piisavalt odav, et teha protsessorit, mis sellega hakkama saaks. Samal ajal kui kaasprotsessor võttis sisendi/väljundi tõhusalt, pidi CPU väljastama lihtsad sisend- ja väljundparameetrid, vabastama protsessori aega ja suurendama süsteemi jõudlust.
Algne IBM PC sisaldas valikulist ujukoma aritmeetilise kaasprotsessorit. Toonased CPU-d tegid seda tüüpi matemaatikat tarkvaras, mis oli aeglane, kuid piisavalt funktsionaalne harvadel juhtudel, mida enamik kasutajaid vajab. Arvutipõhine projekteerimine ehk CAD-süsteemid kasutasid seda tüüpi matemaatikat aga pidevalt. Tänu ujukoma aritmeetika eraldamisele kaasprotsessorile ei suurendatud kiirust ainult vajaduse korral riistvaralise kiirendusega, kuid kasutajad, kes seda ei vajanud, saavad raha säästa, ostes süsteemi ilma kaasprotsessor.
Lõppkokkuvõttes olid nende lihtsate kaasprotsessorite funktsioonid integreeritud CPU arhitektuuriga. See on osaliselt protsessori pideva arendamise loomulik tulemus, kuid on seotud ka raskustega lihtsa sünkroonimise jätkamisel, kuna protsessori taktsagedused kasvavad. Kuigi need protsessorid ja kaasprotsessorid töötasid 75 MHz sagedusel piisavalt hästi, tekiks tänapäeva GHz sagedustel tohutu viivitus, energiatarbimine ja raadiosageduslike häiretega seotud probleemid. Nende probleemide tõttu oli vaja keerukamaid signaalimissüsteeme protsessorite ja kaasaegsete kaasprotsessorite vahel.
GPU
GPU ehk graafikaprotsessor on tõenäoliselt kaasprotsessori tuntuim vorm. Need on loodud optimeerima graafika renderdamise väga paralleelse töökoormuse jaoks. Protsessorid saavad seda ülesannet täita tarkvaras või integreeritud graafikakiibiga. Kaasaegsete GPU-de suure jõudlusega pakkumiseks peaksid nad aga integreerima kogu GPU-vormingu CPU-vormingusse.
See suurendaks oluliselt CPU kulusid ja keerukust ning suurendaks oluliselt ka soojuse tootmist. Integreeritud graafikakiibid võtavad juba üsna palju protsessori ruumi. Need võivad oma soojusväljundi tõttu vähendada CPU üldist kiirust.
Helikaart
Ajalooliselt suutsid protsessorid helisignaale töödelda, kuid ei olnud selles suurepärased. Saadud heliartefaktid ja staatika viisid helikaartide loomiseni. Need pakuvad heli sisend- ja väljundporte ning teostavad tegeliku helitöötluse helikaardil endal. See suurendas oluliselt signaali isolatsiooni ja heliväljundi kvaliteeti. Kuigi mõned helikaardid on endiselt saadaval, on need tänapäevastes arvutites täiesti ebavajalikud, kuna integreeritud helitöötlus on otse emaplaadil. Protsessorid on palju paremad kui helikaartide hiilgeaegadel.
NPU
Suhteliselt hiljutine kaasprotsessori tüüp on NPU või närviprotsessor. Need on loodud tehisintellekti töökoormuse täitmiseks või kiirendamiseks. Kõrgel tasemel NPU-d on GPU-dega üsna sarnased, ainult AI töökoormuse jaoks spetsiifiliste optimeerimistega. Kuna tehisintellekti töökoormuse jõudlus muutub tavalisemaks nutitelefonides ja arvutites kasutatavaks, muutuvad need tõenäoliselt tavalisemaks.
Integreeritud kaasprotsessorid
Kaasaegsed CPU-d integreerivad mitut tüüpi kaasprotsessorit otse protsessori üldvormi või arhitektuuri. Seda saab hõlpsasti näha integreeritud graafikakiipidega, mis on söövitatud ülejäänud CPU-ga samasse räni. Tegelikku töötlemist ei teosta aga protsessori tuumad. AMD Ryzeni protsessorites on ka eraldi sisend-/väljundvorm, mis haldab sidet kiibistiku ja ülejäänud arvuti vahel. Mõned kaasaegsed mobiilseadmed on varustatud ka AI töötlemiseks mõeldud NPU-dega.
Järeldus
Kaasprotsessor on sekundaarne, tertsiaarne, kvaternaarne jne protsessor arvutusseadmes, kus CPU on esmane protsessor. Kaasprotsessorite arv süsteemis ei ole piiratud. Oma osa mängivad aga tarkvara/riistvara tugi, soojuse hajumine, füüsiline ruum ja maksumus.
Kaasprotsessor tegeleb protsessori ülesannetega, mis suurendavad üldist jõudlust nii konkreetse ülesande puhul, täites seda optimeeritud režiimis. viisil ja muudes ülesannetes, välistades vajaduse, et protsessor raiskaks oma töötlemisvõimsust ülesande täitmiseks optimeerimata kujul. mood. Aja jooksul integreeritakse paljud kaasprotsessorid tehnoloogia arenedes protsessoritesse. Kuid võimsus- ja soojuspiirangud piiravad seda mõne stsenaariumi korral.