Πυρήνας εναντίον Επεξεργαστή
Η διαφορά μεταξύ επεξεργαστή και πυρήνα μπορεί να είναι ένα αινιγματικό θέμα εάν δεν είστε γνώστες των υπολογιστών. Ο επεξεργαστής ή η CPU είναι σαν τον εγκέφαλο του συστήματος υπολογιστή. Είναι υπεύθυνο για όλες τις βασικές λειτουργίες, όπως αριθμητικές, λογικές και λειτουργίες ελέγχου. Ένας παραδοσιακός επεξεργαστής όπως ο επεξεργαστής Pentium έχει μόνο έναν πυρήνα μέσα στον επεξεργαστή, αλλά οι σύγχρονοι επεξεργαστές είναι επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων. Ένας πολυπύρηνος επεξεργαστής έχει αρκετούς πυρήνες μέσα στο πακέτο του επεξεργαστή όπου ένας πυρήνας είναι η πιο βασική υπολογιστική μονάδα ενός επεξεργαστή. Ένας πυρήνας μπορεί να εκτελέσει μόνο μία εντολή προγράμματος κάθε φορά (μπορεί να εκτελέσει πολλές εάν είναι διαθέσιμη η δυνατότητα υπερ-νήματος), αλλά ένας επεξεργαστής που αποτελείται από πολλούς πυρήνες μπορεί να εκτελέσει πολλές εντολές ταυτόχρονα ανάλογα με τον αριθμό των πυρήνων.
Τι είναι ένας επεξεργαστής;
Ο επεξεργαστής που είναι επίσης γνωστός ως Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU) είναι το πιο σημαντικό μέρος ενός συστήματος υπολογιστή που είναι υπεύθυνο για την εκτέλεση εντολών προγράμματος. Αυτές οι οδηγίες περιλαμβάνουν αριθμητικές, λογικές πράξεις, πράξεις ελέγχου και εισόδου-εξόδου. Παραδοσιακά ένας επεξεργαστής αποτελείται από ένα στοιχείο που ονομάζεται Αριθμητική και Λογική Μονάδα (ALU), το οποίο είναι υπεύθυνο για όλες τις αριθμητικές και λογικές πράξεις και ένα άλλο στοιχείο που ονομάζεται Μονάδα Ελέγχου (CU) που είναι υπεύθυνη για όλες τις λειτουργίες ελέγχου. Επίσης, έχει ένα σύνολο καταχωρητών για αποθήκευση τιμών. Παραδοσιακά ένας επεξεργαστής μπορούσε να εκτελεί μόνο μία εντολή κάθε φορά. Οι επεξεργαστές που έχουν μόνο έναν πυρήνα ονομάζονται επεξεργαστές μονού πυρήνα. Η σειρά Pentium είναι ένα παράδειγμα για επεξεργαστές μονού πυρήνα.
Στη συνέχεια εισήχθησαν επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων όπου ένας μόνο επεξεργαστής είχε πολλούς επεξεργαστές, γνωστούς ως πυρήνες. Έτσι, ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα έχει δύο πυρήνες μέσα στον επεξεργαστή και ένας τετραπύρηνος επεξεργαστής έχει τέσσερις πυρήνες μέσα του. Έτσι, ένας πολυπύρηνος επεξεργαστής είναι σαν ένα πακέτο που έχει αρκετούς επεξεργαστές που ονομάζονται πυρήνες μέσα του. Αυτοί οι επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων μπορούν να εκτελέσουν πολλές εντολές ταυτόχρονα ανάλογα με τον αριθμό των πυρήνων.
Ένας επεξεργαστής εκτός από πυρήνες, διαθέτει και τη διεπαφή που συνδέει τη συσκευή με τον έξω κόσμο. Ένας πολυπύρηνος επεξεργαστής έχει επίσης τη διεπαφή που συνδέει όλους τους πυρήνες με τον έξω κόσμο. Επίσης, έχει μια κρυφή μνήμη τελευταίου επιπέδου που είναι γνωστή ως προσωρινή μνήμη L3 που είναι κοινή σε όλους τους πυρήνες. Επιπλέον, ένας επεξεργαστής μπορεί να περιέχει έναν ελεγκτή μνήμης και έναν ελεγκτή εισόδου-εξόδου, αλλά ανάλογα με την αρχιτεκτονική μερικές φορές μπορούν να βρίσκονται στο chipset που βρίσκεται έξω από τον επεξεργαστή. Επιπλέον, ορισμένοι επεξεργαστές έχουν μέσα τους Μονάδες Επεξεργασίας Γραφικών (GPU) όπου μια GPU αποτελείται επίσης από μικρούς και λιγότερο ισχυρούς πυρήνες.
Τι είναι ένας πυρήνας;
Ένας πυρήνας είναι το βασικό υπολογιστικό στοιχείο ενός επεξεργαστή. Πολλοί πυρήνες μαζί συνθέτουν έναν επεξεργαστή. Ένας πυρήνας αποτελείται από πολλά βασικά μέρη. Η Αριθμητική και Λογική Μονάδα είναι υπεύθυνη για την εκτέλεση όλων των αριθμητικών και λογικών πράξεων. Η Μονάδα Ελέγχου είναι υπεύθυνη για όλες τις λειτουργίες ελέγχου. Το σύνολο των καταχωρητών αποθηκεύει τις τιμές προσωρινά. Εάν ένας πυρήνας δεν έχει τη δυνατότητα που ονομάζεται hyper-threading, μπορεί να εκτελέσει μόνο μία εντολή προγράμματος κάθε φορά. Ωστόσο, οι σύγχρονοι πυρήνες έχουν μια τεχνολογία που ονομάζεται hyper threading όπου ένας πυρήνας έχει περιττές λειτουργικές μονάδες που τους καθιστούν ικανούς να εκτελούν πολλές εντολές παράλληλα. Μέσα σε έναν πυρήνα, υπάρχουν δύο επίπεδα κρυφής μνήμης που ονομάζονται L1 cache και L2 cache. Το L1 είναι το πλησιέστερο που είναι το ταχύτερο αλλά το μικρότερο. Η κρυφή μνήμη L2 βρίσκεται μετά την κρυφή μνήμη L1 όπου είναι λίγο μεγάλη αλλά πιο αργή από την L1. Αυτές οι κρυφές μνήμες είναι πιο γρήγορες μνήμες που αποθηκεύουν δεδομένα από και προς τη μνήμη τυχαίας πρόσβασης (RAM) του υπολογιστή για να παρέχουν ταχύτερη και αποτελεσματική πρόσβαση.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ επεξεργαστή και πυρήνα;
• Ένας πυρήνας είναι η πιο βασική υπολογιστική μονάδα ενός επεξεργαστή. Ένας επεξεργαστής αποτελείται από έναν ή περισσότερους πυρήνες. Οι παραδοσιακοί επεξεργαστές είχαν μόνο έναν πυρήνα ενώ οι σύγχρονοι επεξεργαστές έχουν πολλούς πυρήνες.
• Ένας πυρήνας αποτελείται από ένα ALU, CU και ένα σύνολο καταχωρητών.
• Ένας πυρήνας αποτελείται από δύο επίπεδα κρυφής μνήμης που ονομάζονται L1 και L2 και βρίσκονται εκεί σε κάθε πυρήνα.
• Ένας επεξεργαστής αποτελείται από μια κρυφή μνήμη που μοιράζεται από πυρήνες κλήσεων που ονομάζεται προσωρινή μνήμη L3. Είναι κοινό σε όλους τους πυρήνες.
• Ένας επεξεργαστής ανάλογα με την αρχιτεκτονική μπορεί να αποτελείται από έναν ελεγκτή μνήμης και έναν ελεγκτή εισόδου/εξόδου.
• Ορισμένα πακέτα επεξεργαστών αποτελούνται επίσης από Μονάδες Επεξεργασίας Γραφικών (GPU).
• Ένας πυρήνας που δεν έχει υπερ-νηματοποίηση μπορεί να εκτελέσει μόνο μία εντολή κάθε φορά, ενώ ένας πολυπύρηνος επεξεργαστής που αποτελείται από πολλούς πυρήνες μπορεί να εκτελέσει πολλές εντολές παράλληλα. Εάν ένας επεξεργαστής αποτελείται από 4 πυρήνες που δεν υποστηρίζουν hyper threading, τότε αυτός ο επεξεργαστής μπορεί να εκτελέσει 4 εντολές ταυτόχρονα.
• Ένας πυρήνας με τεχνολογία υπερ-νηματοποίησης έχει περιττές λειτουργικές μονάδες, ώστε να μπορούν να εκτελούν πολλές εντολές ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, ένας πυρήνας με 2 νήματα μπορεί να εκτελέσει 2 εντολές ταυτόχρονα, επομένως ένας επεξεργαστής με 4 τέτοιους πυρήνες μπορεί να εκτελέσει 2×4 εντολές παράλληλα. Αυτά τα νήματα ονομάζονται συνήθως λογικοί πυρήνες και ο διαχειριστής εργασιών των Windows δείχνει γενικά τον αριθμό των λογικών πυρήνων αλλά όχι τους φυσικούς πυρήνες.
Σύνοψη:
Επεξεργαστής εναντίον Core
Ένας πυρήνας είναι η πιο βασική υπολογιστική μονάδα ενός επεξεργαστή. Ένας σύγχρονος πολυπύρηνος επεξεργαστής αποτελείται από πολλούς πυρήνες μέσα τους, αλλά οι πρώτοι επεξεργαστές είχαν μόνο έναν πυρήνα. Ένας πυρήνας αποτελείται από το δικό του ALU, CU και το σύνολο των καταχωρητών του. Ένας επεξεργαστής αποτελείται από έναν ή περισσότερους τέτοιους πυρήνες. Ένα πακέτο επεξεργαστή περιέχει επίσης τις διασυνδέσεις που διασυνδέουν τους πυρήνες προς τα έξω. Ανάλογα με την αρχιτεκτονική ένας επεξεργαστής μπορεί επίσης να περιέχει μια ενσωματωμένη GPU, ελεγκτή IO και ελεγκτή μνήμης. Ένας επεξεργαστής διπλού πυρήνα έχει 2 πυρήνες και ένας τετραπύρηνος επεξεργαστής έχει 4 πυρήνες όπως υποδηλώνει το ίδιο το όνομα. Ένας πυρήνας μπορεί να εκτελέσει μόνο μία εντολή τη φορά (λίγες εάν είναι διαθέσιμος ο υπερ-νηματισμός) αλλά ένας επεξεργαστής πολλαπλών πυρήνων μπορεί να εκτελεί οδηγίες παράλληλα καθώς κάθε πυρήνας λειτουργεί ως ανεξάρτητη CPU.
