Katra datora centrā jūs atradīsiet Procesors. The Centrālā procesora bloks ir kritiska aparatūra. Tas palaiž operētājsistēmu un visas datorā esošās programmas. CPU ir izstrādāti kā vispārējas nozīmes procesori. Pēc savas būtības viņiem ir jāspēj tikt galā ar visu.
Tomēr CPU nav īpaši labi dažu veidu darba slodzēm, jo to vispārēja pielietojuma aparatūru nevar optimizēt konkrētiem uzdevumiem, nezaudējot savu vispārīgo raksturu. Vai arī kļūstot bezcerīgi liels, sarežģīts un dārgs. Turklāt jebkurš centrālais procesors vienlaikus varēs apstrādāt tikai tik daudz datu un apstrādāt. Kopprocesors ir otra apstrādes vienība, kas īpaši izstrādāta, lai izmantotu vienu vai abus no šiem scenārijiem.
Kopprocesors ir vienkārši otrā apstrādes vienība datorā. Dažos gadījumos tie var būt divi fiziski CPU tajā pašā mātesplatē kā dažos serveros. Augstas veiktspējas skaitļošanas un superskaitļošanas scenārijos šos vispārējas nozīmes kopprocesorus var atrast arī PCIe pievienojumprogrammu kartēs. Kopprocesors bieži ir vērsts uz konkrētu uzdevumu, nevis uz vispārējas nozīmes procesoru. Šos uzdevumiem raksturīgos procesorus var pievienot tieši mātesplatei vai iekļaut atsevišķā meitasplatē, piemēram, PCIe pievienojumkartē.
Pirmie kopprocesori
Pirmie kopprocesori bija salīdzinoši vienkārši. Tie bija paredzēti lieldatoru ievades/izvades vai ievades un izvades apstrādei. Problēma bija tā, ka I/O apstrāde bija ļoti laikietilpīgs process CPU. Tomēr faktiskais apstrādes uzdevums bija salīdzinoši vienkāršs. Tātad tas bija pietiekami lēts, lai izveidotu procesoru, kas ar to varētu rīkoties. Kamēr kopprocesors I/O izmantoja efektīvi, CPU bija jāizdod vienkārši I/O parametri, tika atbrīvots procesora laiks un jāpalielina sistēmas veiktspēja.
Oriģinālajā IBM personālajā datorā bija iekļauts izvēles peldošā komata aritmētiskais kopprocesors. Dienas centrālie procesori veica šāda veida matemātiku programmatūrā, kas bija lēna, taču pietiekami funkcionāla retos gadījumos, kas bija nepieciešama lielākajai daļai lietotāju. Tomēr datorizētā projektēšana jeb CAD sistēmas pastāvīgi izmantoja šāda veida matemātiku. Pateicoties peldošā komata aritmētikas atdalīšanai līdzprocesoram, ātrums ne tikai tika palielināts, kad tas bija nepieciešams, paldies aparatūras paātrināšanai, taču lietotāji, kuriem tas nebija vajadzīgs, varēja ietaupīt naudu, iegādājoties sistēmu bez kopprocesors.
Galu galā šo vienkāršo kopprocesoru funkcijas bija integrētas CPU arhitektūrā. Tas daļēji ir dabisks nepārtrauktas CPU attīstības rezultāts, taču tas ir saistīts arī ar grūtībām turpināt vienkāršo sinhronizāciju, palielinoties CPU pulksteņa ātrumam. Lai gan šie CPU un kopprocesori darbojās pietiekami labi ar 75 MHz frekvenci, mūsdienu GHz frekvencēs būtu liela laika aizkave, enerģijas patēriņš un radiofrekvenču traucējumu problēmas. Šo problēmu dēļ bija nepieciešamas sarežģītākas signalizācijas sistēmas starp centrālajiem procesoriem un mūsdienu kopprocesoriem.
GPU
GPU vai grafikas apstrādes vienība, iespējams, ir vispazīstamākā kopprocesora forma. Tie ir izstrādāti tā, lai tie būtu optimizēti ļoti paralēlai grafikas renderēšanas darba slodzei. CPU var veikt šo uzdevumu programmatūrā vai ar integrētu grafikas mikroshēmu. Tomēr, lai piedāvātu moderno GPU augstu veiktspēju, tiem ir jāintegrē visa GPU forma CPU veidnē.
Tas ievērojami palielinātu CPU izmaksas un sarežģītību, kā arī ievērojami palielinātu siltuma ražošanu. Integrētās grafikas mikroshēmas jau aizņem diezgan daudz vietas CPU. Tie var samazināt CPU kopējo ātrumu to siltuma jaudas dēļ.
Skaņas karte
Vēsturiski CPU varēja apstrādāt audio signālus, taču tie nebija fantastiski. Iegūtie audio artefakti un statiskais radīja skaņas kartes. Tie nodrošinātu audio ievades un izvades portus un veiktu faktisko audio apstrādi pašā skaņas kartē. Tas ievērojami palielināja signāla izolāciju un skaņas izvades kvalitāti. Lai gan dažas skaņas kartes joprojām ir pieejamas, tās ir pilnīgi nevajadzīgas mūsdienu datoros kā integrēta skaņas apstrāde tieši uz mātesplatēm. CPU ir daudz labāki nekā skaņas karšu ziedu laikos.
NPU
Salīdzinoši jauns kopprocesora veids ir NPU jeb neironu apstrādes vienība. Tie ir paredzēti, lai veiktu vai paātrinātu AI darba slodzi. Augsta līmeņa NPU ir diezgan līdzīgi GPU, tikai ar optimizāciju, kas raksturīga AI darba slodzei. Tā kā AI darba slodzes veiktspēja arvien vairāk kļūst par lietu, ko parastie lietotāji izmanto viedtālruņos un datoros, tie, iespējams, kļūs arvien izplatītāki.
Integrētie kopprocesori
Mūsdienu CPU integrē daudzus līdzprocesoru veidus tieši kopējā CPU formā vai arhitektūrā. To var viegli redzēt, izmantojot integrētās grafikas mikroshēmas, kas iegravētas tajā pašā silīcijā kā pārējais centrālais procesors. Tomēr faktisko apstrādi neveic CPU kodoli. AMD Ryzen CPU ir arī atsevišķs I/O matrica, kas nodrošina saziņu starp mikroshēmām un pārējo datoru. Dažām mūsdienu mobilajām ierīcēm ir arī NPU AI apstrādei.
Secinājums
Kopprocesors ir sekundārais, terciārais, kvartārais utt. procesors skaitļošanas ierīcē, kurā centrālais procesors ir galvenais procesors. Kopprocesoru skaits sistēmā nav ierobežots. Tomēr programmatūras/aparatūras atbalstam, siltuma izkliedēšanai, fiziskajai telpai un izmaksām būs nozīme.
Kopprocesors apstrādā CPU uzdevumus, kas uzlabo kopējo veiktspēju gan konkrētajā uzdevumā, gan veicot to optimizētā režīmā. veidā un citos uzdevumos, noliedzot vajadzību CPU iztērēt savu apstrādes jaudu, veicot uzdevumu neoptimizētā režīmā. mode. Laika gaitā daudzi kopprocesori tiek integrēti CPU, attīstoties tehnoloģijai. Tomēr jaudas un siltuma ierobežojumi dažos gadījumos to ierobežo.