Her bilgisayarın kalbinde, İşlemci. bu Merkezi işlem birimi kritik donanımdır. Bilgisayarınızdaki işletim sistemini ve tüm programları çalıştırır. CPU'lar genel amaçlı işlemciler olarak tasarlanmıştır. Doğaları gereği, her şeyi halledebilmeleri gerekiyor.
Bununla birlikte, genel amaçlı donanımları, genel amaçlı yapısını kaybetmeden belirli görevler için optimize edilemediğinden CPU'lar bazı iş yüklerinde çok iyi değildir. Ya da umutsuzca büyük, karmaşık ve pahalı hale gelmek. Ek olarak, herhangi bir CPU aynı anda yalnızca bu kadar çok veriyi işleme ve işleme yeteneğine sahip olacaktır. Yardımcı işlemci, bu senaryolardan birini veya her ikisini almak için açıkça tasarlanmış ikinci bir işlem birimidir.
Yardımcı işlemci, bilgisayardaki ikinci bir işlem birimidir. Bazı senaryolarda bunlar, bazı sunucularda olduğu gibi aynı anakartta çift fiziksel CPU olabilir. Yüksek Performanslı Bilgi İşlem ve süper bilgi işlem senaryolarında, bu genel amaçlı yardımcı işlemciler, PCIe eklenti kartlarında da bulunabilir. Yardımcı işlemci genellikle genel amaçlı bir işlemciden ziyade belirli bir göreve odaklanır. Bu göreve özel işlemciler, doğrudan ana karta takılabilir veya bir PCIe eklenti kartı gibi ayrı bir ek karta dahil edilebilir.
İlk Yardımcı İşlemciler
İlk yardımcı işlemciler nispeten basitti. Ana bilgisayar bilgisayarları için G/Ç veya Giriş ve Çıkış işlemlerini yürütmek üzere tasarlandılar. Sorun, G/Ç işlemenin CPU için çok zaman alan bir görev olmasıydı. Ancak asıl işleme görevi nispeten basitti. Bu yüzden onu idare edecek bir işlemci yapacak kadar ucuzdu. Yardımcı işlemci G/Ç'yi verimli bir şekilde alırken, CPU'nun basit G/Ç parametreleri yayınlaması, işlemci süresini boşaltması ve sistem performansını artırması gerekiyordu.
Orijinal IBM PC, isteğe bağlı bir kayan noktalı aritmetik yardımcı işlemci içeriyordu. Zamanın CPU'ları bu tür bir matematiği yavaş ama çoğu kullanıcı için gerekli olan nadir durumlar için yeterince işlevsel olan yazılımlarda gerçekleştirdi. Ancak, bilgisayar Destekli Tasarım veya CAD sistemleri, bu tür matematiği sürekli olarak kullandı. Kayan nokta aritmetiğini bir yardımcı işlemciye ayırarak, yalnızca gerektiğinde hızlar artmakla kalmadı, teşekkürler donanım hızlandırma, ancak buna ihtiyacı olmayan kullanıcılar, sistem olmadan bir sistem satın alarak paradan tasarruf edebilirler. yardımcı işlemci.
Sonuç olarak, bu basit yardımcı işlemcilerin işlevleri CPU mimarisine entegre edildi. Bu kısmen sürekli CPU geliştirmenin doğal bir sonucudur, ancak aynı zamanda CPU saat hızları arttıkça basit senkronizasyonun sürdürülmesindeki zorluklarla da ilgilidir. Bu CPU'lar ve yardımcı işlemciler 75 MHz'de yeterince iyi çalışırken, günümüzün GHz frekanslarında büyük bir zaman gecikmesi, güç tüketimi ve radyo frekansı parazit sorunları olacaktır. Bu sorunlar, CPU'lar ve modern yardımcı işlemciler arasında daha karmaşık sinyal sistemleri gerektirdi.
GPU
GPU veya Grafik İşlem Birimi, muhtemelen yardımcı işlemcinin en iyi bilinen şeklidir. Grafik işlemenin yüksek düzeyde paralelleştirilebilir iş yükü için optimize edilmek üzere tasarlanmıştır. CPU'lar bu görevi yazılımda veya entegre bir grafik yongasıyla gerçekleştirebilir. Ancak modern GPU'ların yüksek performansını sunmak için tüm GPU kalıbını CPU kalıbına entegre etmeleri gerekir.
Bu, bir CPU'nun maliyetini ve karmaşıklığını büyük ölçüde artıracak ve ısı üretimini de önemli ölçüde artıracaktır. Entegre grafik yongaları zaten oldukça fazla miktarda CPU kalıp alanı kaplıyor. Isı çıktıları nedeniyle CPU'nun genel hızını azaltabilirler.
Ses kartı
Tarihsel olarak, CPU'lar ses sinyallerini işleyebilir, ancak bu konuda harika değildi. Ortaya çıkan ses artefaktları ve statik, ses kartlarının oluşturulmasına yol açtı. Bunlar, ses giriş ve çıkış bağlantı noktaları sağlar ve gerçek ses işlemeyi ses kartının kendisinde gerçekleştirir. Bu, sinyal izolasyonunu ve ses çıkışının kalitesini önemli ölçüde artırdı. Bazı ses kartları hala piyasada olsa da, doğrudan anakartlarda entegre ses işleme olarak modern bilgisayarlarda tamamen gereksizdirler. CPU'lar, ses kartlarının en parlak döneminden çok daha iyidir.
NPU
Nispeten yeni bir yardımcı işlemci türü NPU veya Sinir İşleme Birimidir. Bunlar, AI iş yüklerini gerçekleştirmek veya hızlandırmak için tasarlanmıştır. Yüksek düzeydeki NPU'lar, yalnızca AI iş yüklerine özgü optimizasyonlarla GPU'lara oldukça benzer. AI iş yükü performansı, normal kullanıcıların akıllı telefonlarda ve bilgisayarlarda kullandığı bir şey haline geldikçe, bunlar muhtemelen daha yaygın hale gelecektir.
Entegre Yardımcı İşlemciler
Modern CPU'lar, birçok yardımcı işlemci biçimini doğrudan genel CPU kalıbına veya mimarisine entegre eder. Bu, CPU'nun geri kalanıyla aynı silikona kazınmış entegre grafik yongaları ile kolayca görülebilir. Ancak asıl işlem CPU çekirdekleri tarafından gerçekleştirilmez. AMD'nin Ryzen CPU'larında, yongalar ve bilgisayarın geri kalanı arasındaki iletişimi yöneten ayrı bir G/Ç kalıbı da vardır. Bazı modern mobil cihazlar ayrıca AI işleme için NPU'larla birlikte gelir.
Çözüm
Yardımcı işlemci, CPU'nun birincil işlemci olduğu bir bilgi işlem aygıtındaki ikincil, üçüncül, dördüncül vb. işlemcidir. Bir sistemdeki yardımcı işlemci sayısında bir sınırlama yoktur. Ancak yazılım/donanım desteği, ısı dağılımı, fiziksel alan ve maliyetin tümü bir rol oynayacaktır.
Bir yardımcı işlemci, optimize edilmiş bir şekilde gerçekleştirerek her iki belirli görevde de genel performansı artıran CPU için görevleri gerçekleştirir. moda ve diğer görevlerde, CPU'nun görevi optimize edilmemiş bir şekilde gerçekleştirerek işlem gücünü boşa harcama ihtiyacını ortadan kaldırarak moda. Zamanla, teknoloji ilerledikçe birçok yardımcı işlemci CPU'lara entegre olur. Ancak, bazı senaryolarda güç ve termal sınırlar bunu kısıtlar.