რა არის კოპროცესორი?

ყველა კომპიუტერის გულში ნახავთ პროცესორი. The Ცენტრალური გადამამუშავებელი ერთეული არის კრიტიკული აპარატურა. ის აწარმოებს ოპერაციულ სისტემას და ყველა პროგრამას თქვენს კომპიუტერში. პროცესორები შექმნილია როგორც ზოგადი დანიშნულების პროცესორები. მათი ბუნებიდან გამომდინარე, მათ უნდა შეეძლოთ გაუმკლავდნენ ყველაფერს.

თუმცა, CPU-ები არ არიან ძალიან კარგი ზოგიერთი ტიპის დატვირთვაში, რადგან მათი ზოგადი დანიშნულების აპარატურა არ შეიძლება იყოს ოპტიმიზირებული კონკრეტული ამოცანებისთვის მისი ზოგადი დანიშნულების ბუნების დაკარგვის გარეშე. ან გახდეს უიმედოდ დიდი, რთული და ძვირი. გარდა ამისა, ნებისმიერ პროცესორს შეუძლია მხოლოდ ამდენი მონაცემების ერთდროულად დამუშავება და დამუშავება. კოპროცესორი არის მეორე გადამამუშავებელი ერთეული, რომელიც აშკარად შექმნილია ამ სცენარიდან ერთის ან ორივეს მისაღებად.

კოპროცესორი უბრალოდ მეორე დამუშავების ერთეულია კომპიუტერში. ზოგიერთ სცენარში, ეს შეიძლება იყოს ორმაგი ფიზიკური CPU იმავე დედაპლატზე, როგორც ზოგიერთ სერვერზე. მაღალი წარმადობის გამოთვლისა და სუპერგამოთვლის სცენარებში, ეს ზოგადი დანიშნულების კოპროცესორები ასევე შეგიძლიათ იხილოთ PCIe დამატებით ბარათებზე. კოპროცესორი ხშირად ორიენტირებულია კონკრეტულ ამოცანაზე და არა ზოგადი დანიშნულების პროცესორზე. ეს ამოცანების სპეციფიკური პროცესორები შეიძლება დაერთოს პირდაპირ დედაპლატზე ან ჩაერთოს ცალკეულ დედაპლატზე, როგორიცაა PCIe დამატებითი ბარათი.

პირველი კოპროცესორები

პირველი კოპროცესორები შედარებით მარტივი იყო. ისინი შექმნილია I/O ან შეყვანისა და გამომავალი კომპიუტერებისთვის. პრობლემა ის იყო, რომ I/O დამუშავება ძალიან შრომატევადი ამოცანა იყო CPU-სთვის. თუმცა, დამუშავების რეალური ამოცანა შედარებით მარტივი იყო. ასე რომ, საკმარისად იაფი ღირდა პროცესორის დამზადება, რომელიც მას ამუშავებდა. მიუხედავად იმისა, რომ კოპროცესორმა I/O ეფექტურად იღებდა, პროცესორს უწევდა მარტივი I/O პარამეტრების გამოცემა, პროცესორის დროის გათავისუფლება და სისტემის მუშაობის გაზრდა.

ორიგინალური IBM PC მოიცავდა სურვილისამებრ მცურავი წერტილის არითმეტიკული კოპროცესორს. იმდროინდელი პროცესორები ასრულებდნენ ამ ტიპის მათემატიკას პროგრამულ უზრუნველყოფაში, რომელიც იყო ნელი, მაგრამ საკმარისად ფუნქციონალური იმ იშვიათი შემთხვევებისთვის, რაც საჭირო იყო მომხმარებლების უმეტესობისთვის. თუმცა, კომპიუტერული დამხმარე დიზაინი, ან CAD სისტემები, მუდმივად იყენებდნენ ამ ტიპის მათემატიკას. მცურავი წერტილის არითმეტიკის კოპროცესორზე გამოყოფით, არა მხოლოდ საჭიროებისამებრ გაიზარდა სიჩქარეები, მადლობა ტექნიკის აჩქარებამდე, მაგრამ მომხმარებლებს, რომლებსაც ეს არ სჭირდებოდათ, შეეძლოთ ფულის დაზოგვა სისტემის გარეშე კოპროცესორი.

საბოლოო ჯამში, ამ მარტივ კოპროცესორებს ჰქონდათ მათი ფუნქციები ინტეგრირებული CPU არქიტექტურაში. ეს ნაწილობრივ CPU-ს უწყვეტი განვითარების ბუნებრივი შედეგია, მაგრამ ასევე დაკავშირებულია მარტივი სინქრონიზაციის გაგრძელების სირთულეებთან, რადგან CPU საათის სიჩქარე იზრდება. მიუხედავად იმისა, რომ ეს პროცესორები და კოპროცესორები საკმარისად კარგად მუშაობდნენ 75 მჰც სიხშირეზე, იქნებოდა დიდი დროის დაყოვნება, ენერგიის მოხმარება და რადიოსიხშირული ჩარევის პრობლემები დღევანდელ გჰც სიხშირეებზე. ამ საკითხებმა მოითხოვა უფრო რთული სასიგნალო სისტემები CPU-სა და თანამედროვე კოპროცესორებს შორის.

GPU

GPU ან გრაფიკული დამუშავების ერთეული კოპროცესორის ალბათ ყველაზე ცნობილი ფორმაა. ისინი შექმნილია იმისთვის, რომ იყოს ოპტიმიზირებული გრაფიკული რენდერის უაღრესად პარალელიზებული დატვირთვისთვის. პროცესორებს შეუძლიათ ამ ამოცანის შესრულება პროგრამულ უზრუნველყოფაში ან ინტეგრირებული გრაფიკული ჩიპით. თუმცა, თანამედროვე GPU-ების მაღალი ეფექტურობის შესათავაზებლად, მათ უნდა გააერთიანონ მთელი GPU დისკი CPU-ის დისკში.

ეს მასიურად გაზრდის CPU-ს ღირებულებას და სირთულეს და მნიშვნელოვნად გაზრდის სითბოს წარმოებას. ინტეგრირებული გრაფიკული ჩიპები უკვე იკავებს CPU-ს საკმარის ადგილს. მათ შეუძლიათ შეამცირონ CPU-ს საერთო სიჩქარე მათი სითბოს გამომუშავების გამო.

Ხმის კარტა

ისტორიულად, პროცესორებს შეეძლოთ აუდიო სიგნალების დამუშავება, მაგრამ ეს არ იყო ფანტასტიკური. შედეგად მიღებულმა აუდიო არტეფაქტებმა და სტატიკამ განაპირობა ხმის ბარათების შექმნა. ეს უზრუნველყოფს აუდიო შეყვანის და გამომავალი პორტებს და ასრულებს აუდიო დამუშავებას თავად ხმის ბარათზე. ამან მნიშვნელოვნად გაზარდა სიგნალის იზოლაცია და ხმის გამომავალი ხარისხი. მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი ხმის ბარათი ჯერ კიდევ არსებობს, ისინი სრულიად არასაჭიროა თანამედროვე კომპიუტერებში, როგორც ხმის ინტეგრირებული დამუშავება პირდაპირ დედაპლატებზე. CPU-ები ბევრად უკეთესია, ვიდრე ხმის ბარათების აყვავების პერიოდში.

NPU

კოპროცესორის შედარებით უახლესი ტიპი არის NPU ან ნერვული დამუშავების ერთეული. ისინი შექმნილია AI სამუშაო დატვირთვის შესასრულებლად ან დასაჩქარებლად. მაღალ დონეზე NPU-ები საკმაოდ ჰგავს GPU-ებს, მხოლოდ ხელოვნური ინტელექტის დატვირთვისთვის სპეციფიკური ოპტიმიზაციით. როდესაც ხელოვნური ინტელექტის დატვირთვის შესრულება უფრო მეტად ხდება ისეთი რამ, რასაც ჩვეულებრივი მომხმარებლები იყენებენ სმარტფონებსა და კომპიუტერებზე, ეს უფრო გავრცელებული გახდება.

ინტეგრირებული კოპროცესორები

თანამედროვე პროცესორები აერთიანებს კოპროცესორების მრავალ ფორმას პირდაპირ CPU-ს მთლიან ნაწილაკში ან არქიტექტურაში. ეს ადვილად ჩანს ინტეგრირებული გრაფიკული ჩიპებით, რომლებიც ამოტვიფრულია იმავე სილიკონში, როგორც დანარჩენი CPU. თუმცა, ფაქტობრივი დამუშავება არ ხორციელდება CPU ბირთვების მიერ. AMD-ის Ryzen პროცესორებში, ასევე არის ცალკე I/O კაბელი, რომელიც მართავს კომუნიკაციას ჩიპლეტებსა და დანარჩენ კომპიუტერს შორის. ზოგიერთ თანამედროვე მობილურ მოწყობილობას ასევე გააჩნია NPU-ები AI დამუშავებისთვის.

დასკვნა

კოპროცესორი არის მეორადი, მესამეული, მეოთხეული და ა.შ., პროცესორი გამოთვლით მოწყობილობაში, სადაც CPU არის ძირითადი პროცესორი. სისტემაში არ არის შეზღუდული კოპროცესორების რაოდენობა. თუმცა, პროგრამული უზრუნველყოფის/ტექნიკის მხარდაჭერა, სითბოს გაფრქვევა, ფიზიკური სივრცე და ღირებულება ყველა როლს ითამაშებს.

კოპროცესორი ახორციელებს ამოცანებს CPU-სთვის, რაც აძლიერებს საერთო შესრულებას ორივე კონკრეტულ ამოცანაში, ოპტიმიზირებული შესრულებით. მოდაში და სხვა ამოცანებში, CPU-ს აუცილებლობის უარყოფით, დახარჯოს გადამამუშავებელი ძალა ამოცანის არაოპტიმიზებულ რეჟიმში შესრულებაში. მოდა. დროთა განმავლობაში, მრავალი კოპროცესორი ინტეგრირდება პროცესორებში, როგორც ტექნოლოგია პროგრესირებს. თუმცა, სიმძლავრე და თერმული ლიმიტები ზღუდავს ამას ზოგიერთ სცენარში.