هسته یا Core در CPU چیست ؟

Core یا هسته، پردازنده‌ای کوچکتر در داخل پردازنده اصلی است. در واقع به تنهایی یک پردازنده کامل است. بنابراین اگر شما یک پردازنده Dual Core داشته باشید، پردازنده شما از دو ریزپردازنده تشکیل شده است. این قابلیت به شما امکان اجرای چند عملیات را به صورت هم‌زمان می‌دهد.

حال بیایید به شکل حرفه‌ای‌تر به این مفهوم Core یا هسته در پردازنده یا CPU بپردازیم.

Core یا هسته در CPU

اساسا پردازنده ها دارای یک هسته هستند یعنی CPU فیزیکی فقط یک واحد پردازش مرکزی دارد. تولیدکنندگان، هسته‌ها یا واحدهای پردازش مرکزی بیشتری اضافه کردند پس پردازنده دو هسته‌ای دارای دو واحد پردازش مرکزی است و سیستم عامل، آن را به صورت دو CPU می‌بیند و قادر به انجام دو پردازش مختلف به طور همزمان است. نتیجه چیست؟ افزایش سرعت سیستم!

هر چه تعداد CPU و Core بیشتر باشد، تعداد کارهایی که همزمان انجام می‌شود بیشتر است.

برخلاف Hyper Threading، هیچ فریبی در کار نیست: Quad Core CPU دارای دو واحد پردازش مرکزی است و Octa Core CPU دارای 8 واحد است. در Hyper Threading، سیستم عامل فریب داده می‌شود تا هر هسته واقعی پردازنده را به صورت دو پردازنده ببیند!

این تکنولوژی کارایی را بسیار افزایش می‌دهد و نیازی نیست برای 4 واحد، 4 سوکت پردازنده مجزا که برق و کولینگ و دیگر سخت افزارها را لازم دارد، داشته باشید. همچنین Latency کمتر است زیرا Core ها در یک چیپ قرار دارند و سریع‌تر می‌توانند با هم ارتباط برقرار کنند.

در Task Manager ویندوز، این قابلیت به خوبی نمایش داده می‌شود: مثلا سیستمی که یک سوکت پردازنده با پردازنده 4 هسته‌ای دارد و با Hyper Threading، هشت پردازنده منطقی نشان می‌دهد. این نمایش را در تصویر زیر می‌بینید.

مفهوم Multiple CPU

اغلب کامپیوترها فقط یک CPU دارند که ممکن است چند هسته داشته باشند یا از تکنولوژی Hyper Threading استفاده کنند. اما در هر حال فقط یک سی پی یو فیزیکی در تک سوکت پردازنده روی مادربورد نصب است.

قبل از Hyper Threading و CPU های Multicore، تلاش‌هایی برای افزودن قدرت پردازشی به کامپیوترها در قالب افزودن CPU انجام شد که البته نیاز به مادربوردی با چند سوکت پردازنده بود. چنین مادربوردی نیاز به سخت افزار اضافی برای اتصال این سوکت‌های پردازنده به RAM و دیگر منابع هم هست و تنظیمات اضافی‌تر هم به همراه دارد. همچنین  Latency هم اضافه می‌شود چون سی پی یو باید با هر قسمت ارتباط برقرار کند. زمان تاخیر بیشتر، نیاز به برق بیشتر، مادربوردی با چند سوکت و سخت افزار بیشتر از الزامات افزایش تعداد CPUها به صورت فیزیکی است.

چنین سیستمی برای مصارف خانگی مرسوم نیست حتی در دسکتاپ‌های Gaming با قدرت بالا و چند کارت گرافیک، هنوز یک CPU وجود دارد. سیستم‌های چند پردازنده‌ای در سوپر کامپیوترها، سرورها، و سیستم‌های High End مشابه، کاربرد دارد.

نکته: Task هایی که CPU پردازش می‌کند، معمولا پروسه‌ها یا Thread های نرم افزاری است که سیستم عامل زمان‌بندی می‌کند. توجه داشته باشید که ممکن است که سیستم عامل، Thread های زیادی برای اجرا داشته باشد اما CPU فقط می‌تواند تعدادی مشخصی از آن‌ها را اجرا کند. اگر این تعداد را X در نظر بگیریم، مقدار X برابر است با تعداد هسته، ضرب در تعداد Thread های سخت افزاری هر هسته. باقی Thread ها باقی می‌مانند تا سیستم عامل آن‌ها را زمان‌بندی کند.

چند نکته درباره طراحی CPU

CPU ها علاوه بر داشتن یک یا چند هسته، اتصالات درونی دیگری دارند که هسته‌ها را به دنیای بیرون مرتبط می‌کنند مانند Cache، کنترلر حافظه برای ارتباط با RAM، کنترلر I/O مانند PCIe، USB، Display و غیره. این عناصر در گذشته خارج از پردازنده بودند اما در طراحی‌های مدرن، در داخل سی پی یو مجتمع شده‌اند.

علاوه بر CPU ممکن است GPU هم مجتمع شده باشد تا این نزدیکی و مجاورت باعث افزایش کارایی و قدرت شود. بدین ترتیب، طراحی CPU به سمت SoC پیش می‌رود.

جمع‌بندی

هر چه تعداد CPU و Core بیشتر باشد، تعداد کارهایی که همزمان انجام می‌شود بیشتر است. در نتیجه کارایی در اغلب Task ها افزایش می‌یابد. امروزه بیشتر کامپیوترها دارای چند هسته هستند حتی در اسمارت فون ها و تبلت ها هم چند هسته‌ای دیده می‌شود. یکی از مزایای CPU های اینتل پشتیبانی از تکنولوژی Hyper Threading است که مزیت محسوب می‌شود. برخی کامپیوترها که قدرت پردازشی بیشتری لازم دارند، از چند CPU استفاده می‌کنند اما کارایی کم‌تری نسبت به آن چه که به نظر می‌رسد فراهم می‌کنند.