Minden számítógép szívében megtalálja a processzor. Az Központi feldolgozó egység kritikus hardver. Ez futtatja az operációs rendszert és az összes programot a számítógépen. A CPU-kat általános célú processzoroknak tervezték. Természetükből adódóan állítólag mindent képesek kezelni.
A CPU-k azonban nem túl jók bizonyos típusú terheléseknél, mivel általános célú hardverüket nem lehet meghatározott feladatokra optimalizálni anélkül, hogy elveszítenék általános célú jellegüket. Vagy reménytelenül nagy, összetett és drága lesz. Ezenkívül bármelyik CPU egyszerre csak ennyi adatot és feldolgozást lesz képes kezelni. A társprocesszor egy második feldolgozó egység, amelyet kifejezetten arra terveztek, hogy az egyik vagy mindkét forgatókönyvet alkalmazza.
A koprocesszor egyszerűen egy második feldolgozó egység a számítógépen belül. Bizonyos esetekben ezek kettős fizikai CPU-k lehetnek ugyanazon az alaplapon, mint egyes kiszolgálókon. Nagy teljesítményű számítástechnikai és szuperszámítási forgatókönyvekben ezek az általános célú társprocesszorok a PCIe bővítőkártyákon is megtalálhatók. A társprocesszor gyakran egy konkrét feladatra összpontosít, nem pedig egy általános célú processzorra. Ezek a feladat-specifikus processzorok közvetlenül az alaplaphoz csatlakoztathatók, vagy külön leánylapra, például PCIe bővítőkártyára helyezhetők.
Az első társprocesszorok
Az első társprocesszorok viszonylag egyszerűek voltak. Úgy tervezték őket, hogy kezeljék a nagyszámítógépek I/O-ját vagy bemenetét és kimenetét. A probléma az volt, hogy az I/O feldolgozás nagyon időigényes feladat volt a CPU számára. A tényleges feldolgozási feladat azonban viszonylag egyszerű volt. Tehát elég olcsó volt ahhoz, hogy processzort készítsek hozzá. Míg a társprocesszor hatékonyan vette az I/O-t, a CPU-nak egyszerű I/O paramétereket kellett kiadnia, felszabadította a processzoridőt, és növelte a rendszer teljesítményét.
Az eredeti IBM PC tartalmazott egy opcionális lebegőpontos aritmetikai társprocesszort. A korabeli CPU-k végrehajtották ezt a fajta matematikai műveletet olyan szoftverekben, amelyek lassúak voltak, de eléggé működőképesek voltak a legtöbb felhasználó számára szükséges ritka esetekben. A számítógéppel segített tervezés vagy a CAD rendszerek azonban folyamatosan használták ezt a fajta matematikát. A lebegőpontos aritmetika társprocesszorra történő szétválasztása nemcsak a sebességet növelte, ha szükséges, köszönjük a hardveres gyorsításhoz, de azok a felhasználók, akiknek nincs rá szükségük, pénzt takaríthatnak meg, ha olyan rendszert vásárolnak, amely nem rendelkezik a társprocesszor.
Végül ezeknek az egyszerű társprocesszoroknak a funkcióik a CPU architektúrába integrálva voltak. Ez részben a folyamatos CPU-fejlesztés természetes eredménye, de összefügg az egyszerű szinkronizálás folytatásával kapcsolatos nehézségekkel is, mivel a CPU órajele nő. Noha ezek a CPU-k és társprocesszorok elég jól működtek 75 MHz-en, a mai GHz-es frekvenciákon hatalmas időkésleltetés, energiafogyasztás és rádiófrekvenciás interferencia problémák lépnének fel. Ezek a problémák bonyolultabb jelzőrendszereket tettek szükségessé a CPU-k és a modern társprocesszorok között.
GPU
A GPU vagy Graphics Processing Unit valószínűleg a társprocesszor legismertebb formája. Úgy tervezték őket, hogy a grafikai megjelenítés rendkívül párhuzamosítható munkaterhelésére legyenek optimalizálva. A CPU-k ezt a feladatot szoftveresen vagy integrált grafikus chippel tudják ellátni. A modern GPU-k nagy teljesítményének biztosításához azonban a teljes GPU-szerszámot integrálniuk kell a CPU-be.
Ez jelentősen megnövelné a CPU költségét és bonyolultságát, és jelentősen megnövelné a hőtermelést is. Az integrált grafikus chipek már jókora CPU-területet foglalnak el. Hőteljesítményük miatt csökkenthetik a CPU általános sebességét.
Hangkártya
Történelmileg a CPU-k képesek voltak feldolgozni az audiojeleket, de nem voltak fantasztikusak. Az így létrejövő audió műtermékek és statikus hangkártyák létrehozásához vezettek. Ezek audio bemeneti és kimeneti portokat biztosítanak, és magán a hangkártyán hajtják végre a tényleges hangfeldolgozást. Ez jelentősen növelte a jelszigetelést és a hangkimenet minőségét. Bár egyes hangkártyák még mindig léteznek, a modern számítógépekben teljesen szükségtelenek, mivel integrált hangfeldolgozást közvetlenül az alaplapokon. A CPU-k sokkal jobbak, mint a hangkártyák virágkorában.
NPU
A társprocesszorok viszonylag új típusa az NPU vagy a neurális feldolgozó egység. Ezeket az AI munkaterhelések végrehajtására vagy felgyorsítására tervezték. A magas szintű NPU-k nagyon hasonlítanak a GPU-khoz, csak az AI-munkaterhelésekre jellemző optimalizálással. Ahogy a mesterséges intelligencia terhelési teljesítménye egyre inkább olyan dologgá válik, amelyet a normál felhasználók okostelefonokon és számítógépeken használnak, ezek valószínűleg egyre gyakoribbak lesznek.
Integrált koprocesszorok
A modern CPU-k a társprocesszorok számos formáját közvetlenül integrálják a teljes CPU-szerszámba vagy architektúrába. Ez könnyen belátható integrált grafikus chipekkel, amelyek ugyanabba a szilíciumba vannak maratva, mint a CPU többi része. A tényleges feldolgozást azonban nem a CPU magok végzik. Az AMD Ryzen CPU-iban egy külön I/O dimenzió is található, amely kezeli a chipletek és a számítógép többi része közötti kommunikációt. Néhány modern mobileszköz NPU-val is rendelkezik az AI-feldolgozáshoz.
Következtetés
A társprocesszor egy másodlagos, harmadlagos, kvaterner stb. processzor egy számítástechnikai eszközben, ahol a CPU az elsődleges processzor. A rendszerben a társprocesszorok száma nincs korlátozva. Mindazonáltal a szoftver/hardver támogatás, a hőelvezetés, a fizikai hely és a költségek mind szerepet játszanak.
A társprocesszor olyan feladatokat kezel a CPU számára, amelyek növelik az általános teljesítményt mind az adott feladatban, ha azt optimalizált módon hajtják végre. módon, és más feladatokban azáltal, hogy tagadja annak szükségességét, hogy a CPU pazarolja a feldolgozási teljesítményét a feladat optimalizálatlan végrehajtására. divat. Idővel a technológia fejlődésével sok társprocesszor integrálódik a CPU-kba. A teljesítmény- és hőkorlátok azonban bizonyos forgatókönyvekben ezt korlátozzák.