Кіріспе
Көп ядролы процессор – бір интегралдық схемада (чиптік мультипроцессор немесе CMP деп аталады) немесе бір чиптік пакетте екі немесе одан көп жеке процессорлық бірлік, яғни ядролар (мысалы, екі ядролы немесе төрт ядролы) бар процессор. Әрбір ядро бағдарламалық нұсқауларды оқиды және орындайды. Нұсқаулар – бұл стандартты CPU нұсқаулары (мысалы, қосу, деректерді жылжыту, тармақталу), бірақ процессор бір уақытта әртүрлі ядроларда нұсқауларды орындай алады, бұл көп жіптілік немесе басқа да параллель есептеу техникаларын қолдайтын бағдарламалар үшін жалпы жылдамдықты арттырады. Өндірушілер әдетте ядроларды бір интегралдық схемалық формаға (чиптік мультипроцессор немесе CMP) немесе бір чиптік пакетке бірнеше формаға біріктіреді. Қазіргі кезде дерлік барлық жеке компьютерлерде көп ядролы микропроцессорлар қолданылады. Көп ядролы процессор бір физикалық пакетте көп өңдеуді жүзеге асырады. Дизайнерлер көп ядролы құрылғыдағы ядроларды тығыз немесе еркін байланыстыра алады. Мысалы, ядролар кэштерді бөлісе алады немесе бөліспеуі мүмкін, сондай-ақ хабар алмасу немесе ортақ жад арқылы ядролық байланыс әдістерін қолдануы мүмкін. Ядроларды өзара байланыстыру үшін қолданылатын әдеттегі желілік топологиялар: шина, сақина, екі өлшемді тор және кроссбар. Біртекті көп ядролы жүйелерде тек бірдей ядролар болады; ал әртүрлі көп ядролы жүйелерде әртүрлі ядролар бар (мысалы, big.LITTLE гетерогендік ядроларды қамтиды, олар бірдей нұсқаулар жиынтығын бөліседі, ал AMD Accelerated Processing Units бірдей емес нұсқаулар жиынтығын бөлісетін ядроларға ие). Жеке процессорлы жүйелердегідей, көп ядролы жүйелердегі ядролар VLIW, суперскалярлық, векторлық немесе көп жіптілік архитектураларын іске асыра алады. Көп ядролы процессорлар көптеген қолдану салаларында кеңінен қолданылады, оның ішінде жалпы мақсаттағы, кіріктірілген, желілік, цифрлық сигналды өңдеу (DSP) және графикалық (GPU) процессорлар. Ядролардың саны ондағанға дейін жетеді, ал арнайы микросхемалар үшін 10 000-нан астам.
A multi core processor is a microprocessor on a single integrated circuit with two or more separate processing units, called cores (for example, dual core or quad core), each of which reads and executes program instructions. The instructions are ordinary CPU instructions (such as add, move data, and branch) but the single processor can run instructions on separate cores at the same time, increasing overall speed for programs that support multithreading or other parallel computing techniques. Manufacturers typically integrate the cores onto a single integrated circuit die (known as a chip multiprocessor or CMP) or onto multiple dies in a single chip package. The microprocessors currently used in almost all personal computers are multi core. A multi core processor implements multiprocessing in a single physical package. Designers may couple cores in a multi core device tightly or loosely. For example, cores may or may not share caches, and they may implement message passing or shared memory inter core communication methods. Common network topologies used to interconnect cores include bus, ring, two dimensional mesh, and crossbar. Homogeneous multi core systems include only identical cores; heterogeneous multi core systems have cores that are not identical (e. g. big. LITTLE have heterogeneous cores that share the same instruction set, while AMD Accelerated Processing Units have cores that do not share the same instruction set). Just as with single processor systems, cores in multi core systems may implement architectures such as VLIW, superscalar, vector, or multithreading. Multi core processors are widely used across many application domains, including general purpose, embedded, network, digital signal processing (DSP), and graphics (GPU). Core count goes up to even dozens, and for specialized chips over 10,000,
The improvement in performance gained by the use of a multi core processor depends very much on the software algorithms used and their implementation. In particular, possible gains are limited by the fraction of the software that can run in parallel simultaneously on multiple cores; this effect is described by Amdahl's law. In the best case, so called embarrassingly parallel problems may realize speedup factors near the number of cores, or even more if the problem is split up enough to fit within each core's cache(s), avoiding use of much slower main system memory. Most applications, however, are not accelerated as much unless programmers invest effort in refactoring. The parallelization of software is a significant ongoing topic of research. Cointegration of multiprocessor applications provides flexibility in network architecture design. Adaptability within parallel models is an additional feature of systems utilizing these protocols. In the consumer market, dual core processors (that is, microprocessors with two units) started becoming commonplace in the late 2000s. Quad core processors were also being adopted for higher end systems. In the late 2010s, hexa core (six cores) started entering the mainstream.
Көп ядролы процессорды пайдалану арқылы қол жеткізілген өнімділіктің артуы қолданылатын бағдарламалық алгоритмдерге және олардың іске асырылуына тікелей байланысты. Атап айтқанда, мүмкін болатын пайданы бірнеше ядрода бір мезгілде орындалатын бағдарламалық жасақтаманың үлесі шектейді; бұл эффект Амдал заңымен сипатталады. Ең жақсы жағдайда, «ұятты түрде параллельді» проблемалар деп аталатын проблемалар ядролардың санына жақын жылдамдық коэффициенттерін, тіпті одан да жоғары деңгейге жете алады, егер проблема әрбір ядроның кэшінде орналасу үшін жеткілікті бөлінген болса, соның салдарынан жүйедегі негізгі жадтың әлдеқайда баяу болуына жол бермейді. Алайда, көптеген қолданбалар бағдарламалаушылар қайта құрылымдауға күш салса ғана жылдамдатылады. Бағдарламалық жасақтаманы параллельдеу – зерттеудің маңызды және үздіксіз тақырыбы. Көп процессорлы қосымшаларды интеграциялау желілік архитектураны жобалауда икемділікті қамтамасыз етеді. Параллель модельдердегі бейімделу осы протоколдарды пайдаланатын жүйелердің қосымша мүмкіндігі болып табылады. Тұтынушылар нарығында екі ядролы процессорлар (яғни екі бірлікпен жабдықталған микропроцессорлар) 2000-шы жылдардың соңында кеңінен таралды. Төрт ядролы процессорлар жоғары деңгейдегі жүйелерде де қолданыла бастады. 2010-шы жылдардың соңында алты ядролы (гекса ядролы) процессорлар негізгі ағымға енді.
A multi core processor is a microprocessor on a single integrated circuit with two or more separate processing units, called cores (for example, dual core or quad core), each of which reads and executes program instructions. The instructions are ordinary CPU instructions (such as add, move data, and branch) but the single processor can run instructions on separate cores at the same time, increasing overall speed for programs that support multithreading or other parallel computing techniques. Manufacturers typically integrate the cores onto a single integrated circuit die (known as a chip multiprocessor or CMP) or onto multiple dies in a single chip package. The microprocessors currently used in almost all personal computers are multi core. A multi core processor implements multiprocessing in a single physical package. Designers may couple cores in a multi core device tightly or loosely. For example, cores may or may not share caches, and they may implement message passing or shared memory inter core communication methods. Common network topologies used to interconnect cores include bus, ring, two dimensional mesh, and crossbar. Homogeneous multi core systems include only identical cores; heterogeneous multi core systems have cores that are not identical (e. g. big. LITTLE have heterogeneous cores that share the same instruction set, while AMD Accelerated Processing Units have cores that do not share the same instruction set). Just as with single processor systems, cores in multi core systems may implement architectures such as VLIW, superscalar, vector, or multithreading. Multi core processors are widely used across many application domains, including general purpose, embedded, network, digital signal processing (DSP), and graphics (GPU). Core count goes up to even dozens, and for specialized chips over 10,000,
The improvement in performance gained by the use of a multi core processor depends very much on the software algorithms used and their implementation. In particular, possible gains are limited by the fraction of the software that can run in parallel simultaneously on multiple cores; this effect is described by Amdahl's law. In the best case, so called embarrassingly parallel problems may realize speedup factors near the number of cores, or even more if the problem is split up enough to fit within each core's cache(s), avoiding use of much slower main system memory. Most applications, however, are not accelerated as much unless programmers invest effort in refactoring. The parallelization of software is a significant ongoing topic of research. Cointegration of multiprocessor applications provides flexibility in network architecture design. Adaptability within parallel models is an additional feature of systems utilizing these protocols. In the consumer market, dual core processors (that is, microprocessors with two units) started becoming commonplace in the late 2000s. Quad core processors were also being adopted for higher end systems. In the late 2010s, hexa core (six cores) started entering the mainstream.
Терминология
Көп өзекті және қос өзекті терминдер көбінесе орталық процессорға (CPU) қатысты қолданылады, бірақ кейде сандық сигнал процессорларына (DSP) және жүйе-чипке (SoC) де қолданылуы мүмкін. Бұл терминдер әдетте бір интегралды схемада жасалған көп өзекті микропроцессорларға ғана қатысты қолданылады; бір корпустағы бөлек микропроцессорлар әдетте басқа атаумен, мысалы, көп чипті модуль деп аталады. Осы мақалада, егер басқаша көрсетілмесе, бір интегралды схемада жасалған процессорлар үшін "көп өзекті" және "қос өзекті" терминдері қолданылады. Көп өзекті жүйелерден өзгеше, көп процессорлық (көп CPU) термині физикалық жағынан бөлек бірнеше процессорлық бірліктерге (бір-бірімен байланысты жеңілдету үшін арнайы схемаларды қамтитын) қатысты. Көп ядролық және өте көп ядролық терминдер кейде ядролардың саны өте көп (ондағаннан мыңдарға дейін) көп ядролық архитектураларды сипаттау үшін қолданылады. Кейбір жүйелерде бір FPGA-ға орналастырылған көптеген бағдарламаланатын микропроцессорлық ядролар қолданылады. Әрбір "ядро" процессорлық ядромен қатар, "жартылай өткізгіштік интеллектуалдық меншік ядросы" ретінде де қарастырылуы мүмкін.
Даму
Өндірістік технология жақсарып, жеке қақпалардың өлшемдері кішірейе келе, жартылай өткізгіштік микроэлектрониканың физикалық шектері маңызды дизайндық мәселеге айналды. Бұл физикалық шектеулер айқын жылу шығындалуына және деректерді синхрондау қиындықтарына себеп болуы мүмкін. CPU өнімділігін арттыру үшін түрлі әдістер қолданылады. Нұсқаулық деңгейдегі параллелизм (ILP) әдістерінің кейбіреуі, мысалы, суперскалярлық конвейерлік өңдеу, көптеген қолданбалар үшін қолайлы, бірақ болжау қиын кодты қамтитын басқалары үшін тиімсіз. Көптеген қолданбалар желілік деңгейдегі параллелизм (TLP) әдістеріне жақсырақ сәйкес келеді, ал жүйенің жалпы TLP-ін арттыру үшін бірнеше тәуелсіз CPU жиі қолданылады. Өндірістік процестердің жетілдірілуінен туындаған қол жетімді кеңістіктің артуы және TLP қажеттілігінің өсуі көп ядролы CPU-лардың дамуына әкелді.
Коммерциялық ынталандырулар
Көп ядролы архитектуралардың дамуын бірнеше бизнес-мотивтер жетелейді. Онжылдықтар бойы интегралдық схеманың (IC) ауданын кішірейте беру арқылы процессордың (CPU) өнімділігін жақсартуға болатын, бұл IC-дегі бір құрылғының құнын төмендетті. Балама ретінде, бірдей схема ауданы үшін, дизайнде көбірек транзисторларды пайдалануға болады, бұл функционалдықты арттырады, әсіресе күрделі командалар жиынтығын есептеу (CISC) архитектуралары үшін. 20-ғасырдың соңында сағат жылдамдығы бірнеше мегагерцтен (1980-ші жылдары) бірнеше гигагерцке дейін (2000-жылдардың басында) ондаған есе өсті. Сағат жылдамдығын жақсартудың қарқыны төмендеген кезде, жалпы өңдеу өнімділігін арттыру үшін көп ядролы процессорлар түрінде параллель есептеуді кеңінен пайдалануға көшті. Бір процессор чипінде бірнеше ядро қолданылды, бұл екі немесе одан көп ядролы процессор чиптерінің жақсы сатылуына мүмкіндік берді. Мысалы, Intel компаниясы бұлтты есептеуді зерттеу үшін 48 ядролы процессор жасады; әр ядроның x86 архитектурасы бар.
Артықшылықтар
Бір чипке бірнеше CPU өзектерінің жақын орналасуы, кэш сәйкестігі схемасының сигналдар чиптен тысқары шығу қажет болған жағдайда мүмкін болатыннан гөрі әлдеқайда жоғары жиілікте жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Бір чипке теңдес CPU-ларды біріктіру кэшті іздеу (немесе автобус іздеу) операцияларының тиімділігін айтарлықтай арттырады. Қарапайым тілмен айтқанда, бұл әртүрлі процессорлар арасындағы сигналдардың қысқарақ қашықтықтарды жүзе отыруын білдіреді, демек, сигналдардың нашарлауы азаяды. Бұл жоғары сапалы сигналдар белгілі бір уақыт ішінде көбірек деректерді жіберуге мүмкіндік береді, себебі жеке сигналдар қысқарақ болуы мүмкін және оларды жиі қайталау қажеттілігі болмайды. Чип физикалық тұрғыдан корпусқа сыйып қана егер, көп өзектегі CPU дизайндары көп чипті SMP дизайндарына қарағанда басылған схемалық тақтада (PCB) аз орын алады. Сонымен қатар, екі өзектегі процессор екі біріктірілген бір өзектегі процессорларға қарағанда сәл аз қуатты пайдаланады, негізінен чипке сыртқы сигналдарды жіберуге қажетті қуаттың азаюына байланысты. Бұған қоса, өзектер L2 кэш және алдыңғы шинаға (FSB) интерфейс сияқты кейбір тізбектерді бөліседі. Силиконды чип алаңы үшін бәсекелес технологиялар тұрғысынан қарағанда, көп өзектегі дизайн дәлелденген CPU өзектерінің кітапханалық дизайндарын пайдалана алады және жаңа, кең өзектегі дизайнды ойлап табуға қарағанда, дизайн қатесіне ұшырау қаупі төмен өнімді шығарады. Сонымен қатар, кэштің көлемін арттырудың тиімділігі азаяды. Көп өзектегі чиптер төмен қуатпен жоғары тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік береді. Бұл батареямен жұмыс істейтін мобильді құрылғылар үшін маңызды фактор болуы мүмкін. Көп өзектегі CPU-дағы әрбір өзек әдетте энергияны тиімдірек пайдаланады, сондықтан чип бір үлкен монолитті өзекке қарағанда тиімді болады. Бұл аз қуатты жұмсау арқылы жоғары тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік береді. Дегенмен, мұнда қиындық параллель кодты жазудың қосымша шығындары болады.
Кемшіліктер
Көп ядролы процессорлар ұсынатын есептеу ресурстарын толыққанды пайдалану үшін операциялық жүйенің (ОЖ) қолдауына және қолданыстағы бағдарламалық қамтамасыз етуге өзгерістер енгізу қажет. Сонымен қатар, көп ядролы процессорлардың қосымша өнімділігін арттыру қабілеті, бағдарламалар ішінде көптеген жіптерді пайдалануға байланысты. Көп ядролы чипті интеграциялау чип өндірісінің шығымын төмендетуі мүмкін. Оларды төмен тығыздықты бір ядролы конструкцияларға қарағанда жылулық тұрғысынан басқару да қиын. Intel компаниясы бұл мәселені жартылай шешті: төрт ядролы дизайнын құру үшін екі екі ядролы чипті біріктірілген кэшпен бір микросхемаға біріктірді. Осылайша, екі жұмыс істейтін екі ядролы микросхеманы пайдалануға болады, төрт ядроны бір микросхемаға орнатудың және төрт ядролы процессорды өндіру үшін олардың барлығының жұмыс істеуін қажет етудің қажеті жоқ. Архитектуралық тұрғыдан алғанда, бір процессорлы конструкциялар кремний бетін көп ядролы процессорларға қарағанда тиімдірек пайдалана алады, сондықтан осы архитектураға берілген даму міндеттемесі ескіру қаупін тудыруы мүмкін. Соңында, ғана өңдеу қуаты жүйелік өнімділікті шектейтін жалғыз фактор емес. Екі өңдеу ядросы бір жүйелік шина мен жад еністігін бөлісетін болса, бұл нақты өнімділікті шектейді. 2009 жылғы есепте доктор Джун Ни, егер бір ядро жад еністігімен шектелген болса, онда екі ядроға көшу 30%-дан 70%-ға дейін жақсартуға мүмкіндік береді; егер жад еністігі мәселе болмаса, онда 90%-ға дейін жақсару күтілуі мүмкін; алайда, Амдал заңы бұл талапты күмәнді етеді. Егер процессорлар арасындағы байланыс шектеуші фактор болса, екі процессорды пайдаланатын бағдарлама бір ядрода жылдамырақ жұмыс істеуі мүмкін, бұл 100%-дан астам жақсарту болып есептеледі.
Тенденциялар
Процессорларды дамытудағы бағыт – ядролардың санының үздірімді өсуіне қарайды, себебі жүздеген, тіпті мыңдаған ядролары бар процессорлар теориялық тұрғыдан мүмкін. Сонымен қатар, көп ядролы чиптер бір уақытта көп талшықты өңдеу, чиптегі жад және арнайы мақсаттағы "гетерогенді" (немесе асимметриялық) ядролармен үйлесімде, әсіресе мультимедианы өңдеу, тану және желілік қолданбаларда өнімділікті және тиімділікті арттыруға мүмкіндік береді. Мысалы, big.LITTLE ядросы жоғары өнімділік ядросын ("big" деп аталады) және төмен қуаттылық ядросын ("LITTLE" деп аталады) қамтиды. Энергия тиімділігін арттыру үшін, бір ваттқа жұмсалатын қуатқа қарай өнімділікті жақсартуға басымдық беріледі, сондай-ақ күштірек немесе өте күштірек электр қуатын басқару және динамикалық кернеу мен жиілікті өзгерту (мысалы, ноутбуктер мен портативті медиа плеерлер) қолданылады. Бастапқыда көп ядролы болу үшін жобаланған чиптер (бір ядролы жобалардан дамығандарынан гөрі) кейде көп ядролы архитектуралар деп аталады, бұл сапалық ерекшеліктерді көрсетеді.
Бағдарламалық эффекттер
Антивирус бағдарламасының ескірген нұсқасы сканерлеу процесі үшін жаңа түйін құруы мүмкін, ал оның GUI түйіні пайдаланушыдан командаларды күтеді (мысалы, сканерлеуді тоқтату). Мұндай жағдайларда, көп ядролы архитектураның өзі бағдарлама үшін аз пайдалы, себебі бір түйін ғана барлық ауыр жұмысты атқарады және жұмысты бірнеше ядроға тең бөлуге мүмкіндік бермейді. Нағыз көп түйінмен бағдарламалау көбінесе түйіндердің күрделі үйлестірілуін қажет етеді және түйіндер арасында ортақ деректерді өңдеудің өзара әрекетінен туындаған күрделі және анықтау қиын қателерге оңай әкелуі мүмкін (түйін қауіпсіздігін қараңыз). Осының салдарынан, мұндай кодты бір түйінмен жұмыс істейтін кодқа қарағанда түзету қиын. Тұтынушы деңгейіндегі түйінделген қосымшаларды жазуға ынталандырудың жетіспеушілігі байқалады, себебі тұтынушы деңгейіндегі компьютерлік жабдықты барынша пайдалануға қатысты сұраныс салыстырмалы түрде сирек. Сонымен қатар, видеокодектерде қолданылатын энтропиялық кодтау алгоритмдерін декодтау сияқты тізбекті тапсырмаларды параллельдеу мүмкін емес, өйткені әрбір алынған нәтиже энтропиялық декодтау алгоритмінің келесі нәтижесін жасауға көмектеседі. Процессорлардың тактық жиілігін одан әрі едәуір арттырудан туындайтын жылу және қуатты тұтыну мәселелеріне байланысты көп ядролы чиптерді жобалауға басымдық берілгенін ескере отырып, бағдарламалық жасақтаманы осы жаңа чиптерді пайдалану үшін түйіндеу мүмкіндігі болашақта компьютердің өнімділігін шектейтін ең маңызды фактор болуы мүмкін. Егер әзірлеушілер көп ядролы ресурстарды толыққанды пайдаланатын бағдарламалық жасақтаманы жобалай алмаса, онда олар соңында жеңілуге тиіс өнімділік шегіне жетеді. Телекоммуникация нарығы параллель деректер жолының пакеттерін өңдеудің жаңа дизайнын қажет еткен алғашқылардың бірі болды, себебі деректер жолы мен басқару жазықтығы үшін осы көп ядролы процессорлар өте жылдам қабылданып, енгізілді. Бұл MPU-лар микрокод немесе пикокодқа негізделген дәстүрлі желілік процессорларды алмастырады. Параллельді бағдарламалау техникалары көп ядродан тікелей пайда ала алады. Cilk Plus, OpenMP, OpenHMPP, FastFlow, Skandium, MPI және Erlang сияқты қолданыстағы параллельді бағдарламалау модельдерін көп ядролы платформаларда қолдануға болады. Intel C++ параллелизмі үшін TBB деп аталатын жаңа абстракцияны енгізді. Басқа зерттеу жұмыстарына Codeplay Sieve System, Cray's Chapel, Sun's Fortress және IBM-нің X10 кіреді. Көп ядролы өңдеу заманауи есептеу бағдарламалық жасақтамасын әзірлеуге де әсер етті. Жаңа тілдерде бағдарламалаушылар өздерінің қазіргі тілдері көп ядролы мүмкіндікті қолдамайтынын анықтауы мүмкін. Бұл C және Fortran сияқты тілдерде жазылған кодқа қол жеткізу үшін сандық кітапханаларды пайдалануды қажет етеді, олар C# сияқты жаңа тілдерге қарағанда математикалық есептеулерді жылдам орындайды. Intel-дің MKL және AMD-нің ACML осы түпкілікті тілдерде жазылған және көп ядролы өңдеудің артықшылықтарын пайдаланады. Процессорлар арасындағы бағдарламаның жұмыс жүктемесін теңестіру қиын болуы мүмкін, әсіресе егер олардың өнімділік сипаттамалары әртүрлі болса. Мәселені шешу үшін әртүрлі тұжырымдамалық модельдер бар, мысалы, үйлестіру тілін және бағдарламалық құрылыс блоктарын (бағдарламалау кітапханалары немесе жоғары ретті функциялар) пайдалану. Әрбір блок әр процессор түрі үшін әртүрлі түпкілікті іске асырылуына ие болуы мүмкін. Пайдаланушылар осы абстракцияларды пайдаланып бағдарлама жасайды, ал интеллектуалды компилятор контекстке байланысты ең жақсы іске асырылуын таңдайды. Бір мезгілде жұмыс істеуді басқару қатарлас қосымшаларды әзірлеуде маңызды рөл атқарады. Параллель қосымшаларды жобалаудың негізгі қадамдары: Бөлу Жобаның бөлу кезеңі қатар орындау мүмкіндіктерін ашуға бағытталған. Сондықтан, мәселені ұсақ түйіршіктікпен ыдырату үшін үлкен сандағы шағын тапсырмаларды анықтауға баса назар аударылады. Байланыс Бөлу арқылы құрылған тапсырмалар бір мезгілде орындалуы керек, бірақ әдетте олар өздігінен орындалмайды. Бір тапсырмада орындалатын есептеу әдетте басқа тапсырмамен байланысты деректерді қажет етеді. Есептеуді жалғастыру үшін деректер тапсырмалар арасында берілуі керек. Бұл ақпарат ағыны жобаның байланыс кезеңінде нақтыланады. Біріктіру Үшінші кезеңде даму абстрактіден нақтыға қарай жылжиды. Дамушылар параллель компьютерлердің белгілі бір класында тиімді орындалатын алгоритм алу мақсатында бөлу және байланыс кезеңдерінде қабылданған шешімдерді қайта қарастырады. Атап айтқанда, дамушылар бөлу кезеңімен анықталған тапсырмаларды біріктіруге бола ма, әлде кішірек тапсырмалардың орнына үлкен тапсырмалар жасауға бола ма, сондай-ақ деректерді және есептеуді көбейтуге бола ма, жоқ па, деген мәселелерді қарастырады. Сәйкестендіру Параллель алгоритмдерді жобалаудың төртінші және соңғы кезеңінде дамушылар әр тапсырманы қайда орындау керектігін көрсетеді. Бұл сәйкестендіру мәселесі бір процессорлы немесе автоматты тапсырмаларды жобалайтын ортақ жадты компьютерлерде туындамайды. Екінші жағынан, серверлік жағында көп ядролы процессорлар өте қолайлы, себебі олар көптеген пайдаланушылардың сайтқа бір мезгілде қосылуына және тәуелсіз орындалу түйіндеріне мүмкіндік береді. Бұл веб-серверлер мен қосымша серверлердің өнімділігін арттырады.
Partitioning The partitioning stage of a design is intended to expose opportunities for parallel execution. Hence, the focus is on defining a large number of small tasks in order to yield what is termed a fine grained decomposition of a problem. Communication The tasks generated by a partition are intended to execute concurrently but cannot, in general, execute independently. The computation to be performed in one task will typically require data associated with another task. Data must then be transferred between tasks so as to allow computation to proceed. This information flow is specified in the communication phase of a design. Agglomeration In the third stage, development moves from the abstract toward the concrete. Developers revisit decisions made in the partitioning and communication phases with a view to obtaining an algorithm that will execute efficiently on some class of parallel computer. In particular, developers consider whether it is useful to combine, or agglomerate, tasks identified by the partitioning phase, so as to provide a smaller number of tasks, each of greater size. They also determine whether it is worthwhile to replicate data and computation. Mapping In the fourth and final stage of the design of parallel algorithms, the developers specify where each task is to execute. This mapping problem does not arise on uniprocessors or on shared memory computers that provide automatic task scheduling. On the other hand, on the server side, multi core processors are ideal because they allow many users to connect to a site simultaneously and have independent threads of execution. This allows for Web servers and application servers that have much better throughput.
Лицензиялау
Сатушылар кейбір бағдарламалық жасақтамаларды "процессор бойынша" лицензиялай алады. Бұл түсініксіздік тудыруы мүмкін, себебі "процессор" бір ядродан немесе ядролардың жиынтығынан тұруы мүмкін. Бастапқыда Microsoft өз корпоративтік бағдарламалық жасақтамаларының бір бөлігі үшін сокет бойынша лицензиялау жүйесін қолдануды жалғастырды. Дегенмен, BizTalk Server 2013, SQL Server 2014 және Windows Server 2016 сияқты бағдарламалық жасақтамалар үшін Microsoft ядро бойынша лицензиялауға көшті. Oracle Corporation AMD X2 немесе Intel екі ядролы процессорын бір процессор ретінде санайды, бірақ басқа типтер үшін, әсіресе екіден көп ядросы бар процессорлар үшін басқа өлшемдерді пайдаланады.
Енгізілген қолданбалар
Кіріктірілген есептеу процессор технологиясының "басты арна" ПК-лардан өзгеше саласында жұмыс істейді. Көп ядролы технологияға ұмтылыс осында да қолданылады. Шындығында, көп жағдайларда, егер тапсырманы әртүрлі процессорларға оңай бөлуге болады, онда қолданба көп ядролы технологияларға "табиғи" үйлеседі. Сонымен қатар, кіріктірілген бағдарламалық жасақтама әдетте нақты аппараттық нұсқа үшін жасалады, бұл бағдарламалық жасақтаманы тасымалдау, ескі код немесе тәуелсіз әзірлеушілерді қолдау мәселелерін ПК немесе кәсіптік есептеуге қарағанда кем маңызды етеді. Осының салдарынан, әзірлеушілерге жаңа технологияларды қабылдау оңайырақ, нәтижесінде көп ядролы өңдеу архитектуралары мен жеткізушілердің әртүрлілігі артады.
Желілік процессорлар
, көп өзекті желілік процессорлар кеңінен қолданылатын болды, Freescale Semiconductor, Cavium Networks, Wintegra және Broadcom сияқты компаниялар сегіз процессорлы өнімдерді өндіруде. Жүйе әзірлеушілер үшін маңызды міндет – симметриялық мультипроцессорлық (SMP) операциялық жүйенің өнімділік шектеулеріне қарамастан, жүйе деңгейінде максималды желілік өнімділікке қол жеткізу үшін осы құрылғылардағы барлық өзекті тиімді пайдалану болып табылады. 6WIND сияқты компаниялар желілік құрылғының операциялық жүйесінен тыс, жылдам өңдеу ортасында жұмыс істейтін, портативті пакеттерді өңдеу бағдарламалық жасақтамасын ұсынады.
Цифрлық сигналдарды өңдеу
Цифрлық сигналдарды өңдеуде де сондай тенденция сақталады: Texas Instruments компаниясында үш ядролы TMS320C6488 және төрт ядролы TMS320C5441, Freescale компаниясында төрт ядролы MSC8144 және алты ядролы MSC8156 процессорлары бар (екеуі де сегіз ядролы ізбасарларын жасап жатқанын хабарлады). Жаңадан енгендерге Stream Processors, Inc компаниясының Storm 1 отбасы жатады, олар чипке 40 және 80 жалпы мақсаттағы ALU орналастырған, барлығы C тілінде SIMD машинасы ретінде бағдарламаланады, сондай-ақ Picochip компаниясы бір кристалға 300 процессорды орналастырған, ол байланыс саласындағы қолданбаларға бағытталған.
Гетерогенді жүйелер
Гетерогенді есептеулерде, жүйе бірден көп түрдегі процессорларды немесе ядроларды қолданғанда, көп ядролы шешімдер кеңінен таралды: Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC төрт ядролы ARM Cortex A53 және екі ядролы ARM Cortex R5 процессорларын қамтиды. Процессорлар аралық байланысты жеңілдету үшін OpenAMP сияқты бағдарламалық шешімдер қолданылуда. Мобильді құрылғылар ARM big.LITTLE архитектурасын пайдалана алады.
Салыстырмалы көрсеткіштер
Көп ядролы процессорларды зерттеу және әзірлеу барысында көптеген мүмкіндіктер салыстырылады, ал мұндай бағалауларға көмектесу үшін сынақтар жасалады. Қазіргі қолданыстағы сынақтардың ішінде SPLASH 2, PARSEC және гетерогенді жүйелер үшін COSMIC бар.