Bilgisayar mimarisi nedir?

AMD, Apple veya Intel gibi teknoloji şirketlerinin sunumları ile belirli cihazlar ve diğer ürünlerin teknik özellik sayfaları arasında, neredeyse kesinlikle en azından duyulmuş mimari kelimesi. Apple, M1 ve M2 yongalarının bu teknolojiyi kullandığıyla övünüyor KOL AMD, Zen 4 mimarisinin Intel'in Raptor Lake mimarisinden daha iyi olduğunu vurguluyor. Ancak pazarlamanın tamamında "mimari"nin gerçekte ne olduğu hiçbir zaman açıklanmadı. Burada mimariler ve bunların neden önemli olduğu hakkında bilmeniz gereken her şey var.

Mimari: Bir işlemcinin temeli

Mimarlık teknolojide belirsiz bir kelimedir, ancak burada talimat seti mimarileri (ISA) ve mikro mimarilerden bahsediyorum. Hem ISA'lar hem de mikro mimariler, mimariler olarak kısaltılmıştır çünkü ISA'ların ve mikro mimarilerin karıştırılması alışılmadık bir durumdur. Ek olarak, çoğunlukla CPU mimarilerinden bahsedeceğim, ancak GPU'lar gibi diğer işlemciler hem ISA'ları hem de mikro mimarileri kullanıyor.

ISA iyi bir başlangıç ​​noktasıdır çünkü işlemcinin en temel parçasıdır ve onun en temel bileşenlerini içerir. talimatlar (toplama ve çarpma gibi) ve özellikler (32 ondalık sayı içeren sayıları işleyebilmek gibi) gibi yönler yer). Belirli bir ISA'yı kullanan işlemciler yalnızca o ISA için tasarlanan kodu çalıştırabilir (ancak öykünme geçici bir çözümdür). Bu nedenle Apple'ın Apple silikonlu Mac'ler satmaya başlaması büyük bir olaydı çünkü macOS, Apple silikonunu kullanan Intel CPU'lar için tasarlandı. x86 ISA ve Apple'ın çipleri şunu kullanıyor: ARM ISA.

Mikro mimarilerin oyun oynama, profesyonel çalışma ve hatta sıradan bilgisayar kullanımı üzerinde önemli bir etkisi olabilir.

Kısacası mikro mimari, işlemcinin farklı bölümlerini birbirine bağlayan ve bunların ISA'yı uygulamak için nasıl birbirine bağlanıp birlikte çalıştığıdır. Yani eğer ISA'lar farklı diller gibiyse, mikro mimariler de lehçelerdir. Yepyeni bir çip tasarlamak, ISA'nın atılmasını gerektirmez ve ISA'yı değiştirmeden yeni bir işlemci oluşturmak, yeni bir mikro mimariyle sonuçlanır. Aynı ISA üzerine inşa edilen mikro mimariler çok farklı olabilir ancak bir çip açıkça diğerinden daha iyi performans gösterse bile aynı kodu çalıştırabilir. Şirketler performansı artırmak, yeni talimatlar eklemek (temel ISA içinde olmadıkları için uzantılar olarak bilinir) veya belirli bir uygulamayı hedeflemek için yeni mikro mimariler oluşturma eğilimindedir.

Bugün elimizde bir avuç ISA var; bunların en önemlileri x86 (Intel ve AMD'nin ortak sahibi olduğu), ARM (Arm'ın sahibi olduğu ancak Apple ve Samsung gibi diğer şirketlere lisanslı olduğu), RISC-V (herkesin ücretsiz olarak kullanabileceği açık standartlı bir ISA) ve PowerPC (IBM'e aittir ve çoğunlukla veri merkezi işleri için ve daha önce PS3 ve Wii gibi birçok konsol için kullanılır). AMD'nin Zen serisi, Intel'in Lake serisi ve Arm'ın Cortex serisi gibi ünlü olanların da aralarında bulunduğu en az yüzlerce, hatta binlerce mikro mimari mevcut.

ISA'lar teknolojideki sınırları tanımladı

Programcıların yerel olarak çalışabilmeleri için belirli ISA'lar için özel olarak kod oluşturmaları gerektiği gerçeği (yani, öykünme gibi genellikle kötü performans gösteren bir geçici çözüm kullanmak, konu söz konusu olduğunda mutlaka çok sayıda duvar yaratmıştır. bilgisayarlar. Geliştiriciler yalnızca tek bir ISA'ya odaklanma eğilimindedir ve donanım ile yazılım arasındaki neredeyse kırılmaz bağlantı, belirli türdeki aygıtlar için işlemcileri kimin ürettiğini tanımlamıştır.

x86 neredeyse yalnızca masaüstü bilgisayarlarda, dizüstü bilgisayarlarda ve oyun konsollarında kullanılır ve bu cihazlar da neredeyse yalnızca x86'yı kullanır. ARM, RISC-V ve PowerPC'nin hepsi bu alanlarla ilgileniyor ancak x86 hepsine hakim. Bu bile yeterli değil Microsoft, Windows'un ARM sürümünü yaptı çünkü üçüncü taraf yazılım geliştiricilerin Uygulamalarının ARM sürümlerive çok azında var. Öte yandan, Apple'ın macOS'a sahip olması, x86 Intel çiplerinden kendi çiplerine geçişi (her ne kadar zor olsa da) çok daha kolay hale getirdi.

Benzer şekilde, ARM'in telefonlar ve tabletler üzerinde de bir hakimiyeti var ve bu yaklaşık yirmi yıldır geçerli. Zamana kadar Intel, telefonlar için x86 yongaları üretmeye başladı 2000'li yılların sonlarında neredeyse tüm pazar yıllardır ARM kullanıyordu ve Intel, şirketleri geçiş yapmaya ikna etmekte zorlandı.

Bugün ISA'ların yarattığı sınırların büyük ölçüde sağlamlaştığı görülüyor. ARM yongalarının masaüstü ve dizüstü bilgisayarlarda x86'yı geçmesi son derece düşük bir ihtimal (her ne kadar Apple burada önemli bir ilerleme kaydediyor) ve akıllı telefonların her zaman kullanacağı kesin. KOL. Ancak veri merkezleri ve Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazları gibi gelişmekte olan pazarlarda önemli bir rekabet var. RISC-V aynı zamanda birçok şirketin, geniş bir ekosistemde uyumluluğa ihtiyaç duymanın gerçekten endişe verici olmadığı uygulamalar için kendi RISC-V çiplerini yapmayı tercih edeceği yönünde ikna edici bir argüman ortaya koyuyor. Belki uzak gelecekte bu ISA'lardan bazıları kullanım dışı kalacak, ancak öyle görünüyor ki herhangi bir anda yalnızca birkaç önemli ISA geçerli olacak.

Mikro mimariler bir cihazdaki deneyiminizi artırabilir veya bozabilir

Her ne kadar şirketlerin pazarlamasını biraz tereddüt etmeden yapamazsınız, ancak mikro mimarilerin oyun, profesyonel çalışma ve hatta sıradan bilgisayar kullanımı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabileceği doğrudur. Cihazınızda en son mikro mimariye ihtiyacınız olup olmadığını merak ediyorsanız göz önünde bulundurmanız gereken birkaç noktayı burada bulabilirsiniz.

Oyunlar aslında çok fazla ham kaynak kullanmadığından, oyunlar genellikle yeni bir CPU mikro mimarisinin sunduğu her şeyden (örneğin saat başına talimat (IPC) artış) yararlanamaz. Bununla birlikte, mikro mimariler saat hızını artırma, ek önbellek ve oyun için daha iyi olabilecek diğer özelliklerle birlikte gelebilir. Video oyunlarını yüksek kare hızlarında oynuyorsanız, en yeni işlemciyi kullanarak deneyiminiz önemli ölçüde artabilir. CPU'nuz beş yıldan daha eskiyse yükseltmeyi düşünmenin zamanı gelmiş olabilir.

Yeni bir mikro mimariye sahip yeni bir GPU'ya yükseltme yapmak da iyi bir fikir olabilir. Yeni grafik kartları bazen Nvidia'nın DLSS'si (yalnızca RTX markalı kartlarda ve DLSS 3 yalnızca RTX markalı kartlarda mevcuttur) gibi yeni özellikler sunar. RTX 40 serisi) ve AV1 kodlaması yalnızca en yeni RTX 40, RX 7000 ve Arc Alchemist GPU'larda mevcuttur. Ayrıca oyun performansı menteşeler grafik kartına bağlıdır ve yeni mikro mimariler genellikle eskisinden çok daha fazla ham beygir gücüne ve VRAM'e sahip kartlarla eşleştirilir olanlar.

Yeni mimarilere sahip CPU'lara yükseltme yapmalı mısınız?

İşleme, video düzenleme ve diğer görevler gibi profesyonel ve yaratıcı işler söz konusu olduğunda, hem yeni özellikler hem de genel olarak daha yüksek performans açısından yeni bir CPU veya GPU almak genellikle buna değer. Örneğin AVX gibi ek CPU talimatları bazen yararlı olabilir. Ancak potansiyel performans kazanımları uygulamaya bağlı olarak büyük ölçüde değişiklik gösterebilir ve yazılımınızı daha yeni donanımlardan yararlanıp faydalanamayacağını görmek için araştırmalısınız.

Sıradan kullanıcılar için yeni donanımın faydaları o kadar da belirgin değil çünkü temel uygulamalar son on yılda yapılan hemen hemen her şey üzerinde çalışabiliyor. Özellikle dizüstü bilgisayar kullanıcıları için mikro mimari genellikle verimliliğin artmasını sağlar ve daha iyi verimlilik genellikle daha düşük güç tüketimi anlamına gelir, bu da daha iyi pil ömrü anlamına gelir.