У срцу сваког рачунара наћи ћете Процесори. Тхе Централна процесорска јединица је критичан хардвер. Покреће оперативни систем и све програме на вашем рачунару. ЦПУ-и су дизајнирани као процесори опште намене. По својој природи, они би требали бити у стању да се носе са свиме.
Међутим, ЦПУ-и нису баш добри у неким врстама радних оптерећења јер се њихов хардвер опште намене не може оптимизовати за специфичне задатке без губитка природе опште намене. Или постати безнадежно велики, сложен и скуп. Поред тога, било који ЦПУ ће бити способан да обрађује само толико података и обраду одједном. Копроцесор је друга јединица за обраду која је експлицитно дизајнирана да преузме један или оба ова сценарија.
Копроцесор је једноставно друга процесорска јединица унутар рачунара. У неким сценаријима, то може бити двоструки физички ЦПУ на истој матичној плочи као на неким серверима. У сценаријима рачунарства високих перформанси и суперрачунарства, ови копроцесори опште намене се такође могу наћи на ПЦИе додатним картицама. Копроцесор је често фокусиран на одређени задатак, а не на процесор опште намене. Ови процесори специфични за задатак могу бити прикључени директно на матичну плочу или укључени на посебну ћерку плочу као што је ПЦИе додатна картица.
Први копроцесори
Први копроцесори су били релативно једноставни. Дизајнирани су за руковање улазом/излазом или улазом и излазом за маинфраме рачунаре. Проблем је био у томе што је И/О обрада била веома дуготрајан задатак за ЦПУ. Међутим, стварни задатак обраде био је релативно једноставан. Дакле, било је довољно јефтино да се направи процесор да се носи са тим. Док је копроцесор ефикасно преузимао И/О, ЦПУ је морао да изда једноставне И/О параметре, ослобађа процесорско време и повећава перформансе система.
Оригинални ИБМ ПЦ је укључивао опциони аритметички копроцесор са помичним зарезом. Данашњи процесори су обављали ову врсту математике у софтверу који је био спор, али довољно функционалан за ретке случајеве који су били потребни већини корисника. Међутим, компјутерски подржани дизајн или ЦАД системи су стално користили ову врсту математике. Одвајањем аритметике с плутајућим зарезом на копроцесор, не само да су брзине повећане када је то било потребно, захваљујући до хардверског убрзања, али корисници којима то није било потребно су могли да уштеде новац куповином система без копроцесор.
На крају крајева, ови једноставни копроцесори су имали своје функције интегрисане у архитектуру процесора. Ово је делимично природан резултат континуираног развоја ЦПУ-а, али је такође повезано са потешкоћама у наставку једноставне синхронизације како се брзина процесорског такта повећава. Док су ови ЦПУ и копроцесори радили довољно добро на 75МХз, дошло би до огромног временског кашњења, потрошње енергије и радио-фреквентних сметњи на данашњим фреквенцијама ГХз. Ови проблеми су захтевали сложеније системе сигнализације између ЦПУ-а и модерних копроцесора.
ГПУ
ГПУ или графичка процесорска јединица је вероватно најпознатији облик копроцесора. Дизајнирани су да буду оптимизовани за веома паралелно радно оптерећење графичког приказивања. ЦПУ могу да изврше овај задатак у софтверу или са интегрисаним графичким чипом. Међутим, да би понудили високе перформансе модерних ГПУ-а, морали би да интегришу цео ГПУ матични у ЦПУ матрицу.
Ово би значајно повећало цену и сложеност ЦПУ-а и значајно повећало производњу топлоте. Интегрисани графички чипови већ заузимају приличну количину ЦПУ матрице. Они могу смањити укупну брзину ЦПУ-а због своје топлотне снаге.
Звучна картица
Историјски гледано, процесори су могли да обрађују аудио сигнале, али нису били фантастични у томе. Настали аудио артефакти и статика довели су до стварања звучних картица. Они би обезбедили аудио улазне и излазне портове и извршили стварну аудио обраду на самој звучној картици. Ово је значајно повећало изолацију сигнала и квалитет излазног звука. Иако су неке звучне картице још увек присутне, оне су потпуно непотребне у модерним рачунарима као интегрисана обрада звука директно на матичним плочама. ЦПУ-и су много бољи него у доба процвата звучних картица.
НПУ
Релативно новији тип копроцесора је НПУ или Неурал Процессинг Унит. Они су дизајнирани да обављају или убрзавају радна оптерећења АИ. НПУ на високом нивоу су прилично слични ГПУ-има, само са оптимизацијама специфичним за АИ радна оптерећења. Како перформансе АИ оптерећења постају све више ствар коју обични корисници користе на паметним телефонима и рачунарима, они ће вероватно постати чешћи.
Интегрисани копроцесори
Модерни ЦПУ-и интегришу многе облике копроцесора директно у целокупну ЦПУ матрицу или архитектуру. Ово се лако може видети са интегрисаним графичким чиповима урезаним у исти силицијум као и остатак ЦПУ-а. Међутим, стварну обраду не обављају језгра ЦПУ-а. У АМД-овим Ризен ЦПУ-има постоји и засебна И/О матрица која управља комуникацијом између чиплета и остатка рачунара. Неки савремени мобилни уређаји такође долазе са НПУ-овима за АИ обраду.
Закључак
Копроцесор је секундарни, терцијарни, кватернарни, итд., процесор у рачунарском уређају где је ЦПУ примарни процесор. Не постоји ограничење за број копроцесора у систему. Међутим, софтверска/хардверска подршка, расипање топлоте, физички простор и цена ће играти улогу.
Копроцесор се бави задацима за ЦПУ који повећавају укупне перформансе у оба специфичног задатка тако што га обављају у оптимизованом мода, иу другим задацима, негирајући потребу да ЦПУ троши своју процесорску снагу обављајући задатак у неоптимизованом мода. Временом се многи копроцесори интегришу у ЦПУ како технологија напредује. Међутим, ограничења снаге и топлоте ограничавају ово у неким сценаријима.