모든 컴퓨터의 핵심에는 CPU. 그만큼 중앙 처리 유닛 중요한 하드웨어입니다. 컴퓨터의 운영 체제와 모든 프로그램을 실행합니다. CPU는 범용 프로세서로 설계되었습니다. 본질적으로 그들은 모든 것을 다룰 수 있어야 합니다.
그러나 CPU는 범용 하드웨어가 범용 특성을 잃지 않고 특정 작업에 최적화될 수 없기 때문에 일부 유형의 워크로드에서 그다지 좋지 않습니다. 또는 절망적으로 커지고 복잡하고 비싸게 됩니다. 또한 모든 CPU는 한 번에 너무 많은 데이터와 처리만 처리할 수 있습니다. 보조 프로세서는 이러한 시나리오 중 하나 또는 둘 다를 사용하도록 명시적으로 설계된 두 번째 처리 장치입니다.
보조 프로세서는 단순히 컴퓨터 내의 두 번째 처리 장치입니다. 일부 시나리오에서는 일부 서버에서와 같이 동일한 마더보드에 있는 이중 물리적 CPU일 수 있습니다. 고성능 컴퓨팅 및 슈퍼컴퓨팅 시나리오에서 이러한 범용 보조 프로세서는 PCIe 추가 카드에서도 찾을 수 있습니다. 보조 프로세서는 종종 범용 프로세서가 아닌 특정 작업에 중점을 둡니다. 이러한 작업별 프로세서는 마더보드에 직접 부착하거나 PCIe 애드인 카드와 같은 별도의 도터보드에 포함될 수 있습니다.
최초의 보조 프로세서
첫 번째 보조 프로세서는 비교적 간단했습니다. 메인프레임 컴퓨터의 I/O 또는 입력 및 출력을 처리하도록 설계되었습니다. 문제는 I/O 처리가 CPU에 매우 시간이 많이 걸리는 작업이라는 것이었습니다. 그러나 실제 처리 작업은 비교적 간단했습니다. 따라서 이를 처리할 프로세서를 만들 수 있을 만큼 저렴했습니다. 보조 프로세서가 I/O를 효율적으로 처리하는 동안 CPU는 간단한 I/O 매개변수를 발행하고 프로세서 시간을 확보하고 시스템 성능을 향상시켜야 했습니다.
원래 IBM PC에는 선택적 부동 소수점 산술 보조 프로세서가 포함되어 있었습니다. 당시의 CPU는 느리지만 대부분의 사용자에게 필요한 드문 경우에 충분히 기능적인 소프트웨어에서 이러한 유형의 수학을 수행했습니다. 그러나 컴퓨터 지원 설계(CAD) 시스템은 이러한 유형의 수학을 지속적으로 사용했습니다. 부동 소수점 연산을 보조 프로세서로 분리하여 필요할 때 속도를 높일 뿐만 아니라 하드웨어 가속이 필요하지 않은 사용자는 하드웨어 가속이 없는 시스템을 구입하여 비용을 절약할 수 있습니다. 보조 프로세서.
궁극적으로 이러한 단순한 보조 프로세서는 기능을 CPU 아키텍처에 통합했습니다. 이는 부분적으로 지속적인 CPU 개발의 자연스러운 결과이지만 CPU 클럭 속도가 증가함에 따라 단순 동기화를 지속하기 어려운 것과 관련이 있습니다. 이러한 CPU와 보조 프로세서는 75MHz에서 충분히 잘 실행되지만 오늘날의 GHz 주파수에서는 엄청난 시간 지연, 전력 소비 및 무선 주파수 간섭 문제가 발생합니다. 이러한 문제로 인해 CPU와 최신 보조 프로세서 간에 보다 복잡한 신호 시스템이 필요했습니다.
GPU
GPU 또는 그래픽 처리 장치는 아마도 가장 잘 알려진 보조 프로세서 형태일 것입니다. 그래픽 렌더링의 고도로 병렬화 가능한 워크로드에 최적화되도록 설계되었습니다. CPU는 소프트웨어 또는 통합 그래픽 칩으로 이 작업을 수행할 수 있습니다. 그러나 최신 GPU의 고성능을 제공하려면 전체 GPU 다이를 CPU 다이에 통합해야 합니다.
이것은 CPU의 비용과 복잡성을 크게 증가시키고 열 생산도 크게 증가시킵니다. 통합 그래픽 칩은 이미 상당한 양의 CPU 다이 공간을 차지합니다. 열 출력으로 인해 CPU의 전체 속도를 줄일 수 있습니다.
사운드 카드
역사적으로 CPU는 오디오 신호를 처리할 수 있었지만 환상적이지는 않았습니다. 그 결과 오디오 아티팩트와 정적이 사운드 카드를 만들었습니다. 이들은 오디오 입력 및 출력 포트를 제공하고 사운드 카드 자체에서 실제 오디오 처리를 수행합니다. 이것은 신호 분리와 사운드 출력의 품질을 크게 향상시켰습니다. 일부 사운드 카드는 여전히 존재하지만 마더보드에서 직접 사운드 처리를 통합하므로 최신 컴퓨터에서는 완전히 필요하지 않습니다. CPU는 사운드 카드의 전성기보다 훨씬 좋습니다.
NPU
비교적 최근의 보조 프로세서 유형은 NPU 또는 신경 처리 장치입니다. 이는 AI 워크로드를 수행하거나 가속화하도록 설계되었습니다. 높은 수준의 NPU는 AI 워크로드에 대한 최적화만 제외하면 GPU와 매우 유사합니다. AI 워크로드 성능이 일반 사용자가 스마트폰과 컴퓨터에서 사용하는 것이 더 많아짐에 따라 이러한 기능이 더 보편화될 것입니다.
통합 코프로세서
최신 CPU는 여러 형태의 보조 프로세서를 전체 CPU 다이 또는 아키텍처에 직접 통합합니다. 이것은 CPU의 나머지 부분과 동일한 실리콘에 식각된 통합 그래픽 칩으로 쉽게 볼 수 있습니다. 그러나 실제 처리는 CPU 코어에서 수행되지 않습니다. AMD의 Ryzen CPU에는 칩렛과 나머지 컴퓨터 간의 통신을 처리하는 별도의 I/O 다이도 있습니다. 일부 최신 모바일 장치에는 AI 처리를 위한 NPU도 함께 제공됩니다.
결론
보조 프로세서는 CPU가 기본 프로세서인 컴퓨팅 장치의 2차, 3차, 4차 등의 프로세서입니다. 시스템의 보조 프로세서 수에는 제한이 없습니다. 그러나 소프트웨어/하드웨어 지원, 방열, 물리적 공간 및 비용이 모두 중요한 역할을 합니다.
보조 프로세서는 최적화된 환경에서 수행하여 특정 작업 모두에서 전체 성능을 높이는 CPU 작업을 처리합니다. 다른 작업에서는 CPU가 최적화되지 않은 작업을 수행하는 데 처리 능력을 낭비할 필요가 없음을 무효화합니다. 패션. 시간이 지남에 따라 기술이 발전함에 따라 많은 보조 프로세서가 CPU에 통합됩니다. 그러나 일부 시나리오에서는 전력 및 열 제한이 이를 제한합니다.