Централне процесорске јединице (ЦПУ) су мозгови наших рачунара. Они обрађују све што радимо свакодневно, од отварања апликације до гледања филма. Али шта је заправо ЦПУ? Како то функционише? А која је разлика између ЦПУ-а и све популарнијих вЦПУ-а?
Разумевање мозгова рачунара
Први електронски рачунари створени су почетком 1800-их, према комплетном водичу за историју у издању Г2. Међутим, ови рачунари су били велики и скупи и могли су их користити само обучени математичари и научници.
Чарлс Бебиџ је заслужан за проналазак прве рачунарске машине, Дифференце Енгине, која је могла да се програмира да изврши било који прорачун који се може урадити ручно. Међутим, пројекат Дифференце Енгине никада није завршен због недостатка средстава, према Историјском музеју компјутера.
Године 1937. Бебиџ је први пут поменуо аналитичку машину, која ће постати први механички рачунар опште намене на свету. „Аналитички мотор је уградио све елементе савременог рачунара: аритметичку логичку јединицу, контролни ток у облику условног гранања и петљи и интегрисану меморију,“ (Елецтроницс Нотес).
Кључна компонента данашњег рачунара је ЦПУ или централна процесорска јединица. ЦПУ је одговоран за извршавање инструкција које му даје софтвер као што је оперативни систем или апликација. Лаички речено, можете замислити ЦПУ као мозак вашег рачунара. ЦПУ се састоји од два главна дела: контролне јединице и аритметичко-логичке јединице (АЛУ). Ако вас ове скраћенице збуњују, погледајте нашу преглед начина на који се АПУ, ЦПУ и ГПУ разликују.
Контролна јединица је одговорна за преузимање инструкција из меморије, њихово декодирање и затим слање аритметичко-логичкој јединици да се изврши. АЛУ изводи аритметичке и логичке операције над подацима ускладиштеним у регистрима, који су интерне јединице за складиштење унутар ЦПУ-а.
Модеран ЦПУ такође садрже кеш меморију, што је мала количина меморије велике брзине која чува често коришћена упутства и податке. Кешови су подељени на нивое; Кеш кеш нивоа 1 (Л1) је уграђен у саму ЦПУ матрицу, кеш нивоа 2 (Л2) се налази на засебном чипу близу ЦПУ, а кеш нивоа 3 (Л3) се налази даље од ЦПУ-а на сопственом чипу или чак на сопственом колу одбор, табла.
ЦПУ вс. вЦПУ
Са порастом услуга у облаку дошло је до појаве виртуелне централне процесорске јединице, или скраћено вЦПУ. ТецхТаргет дефинише вЦПУ као „физичка централна процесорска јединица (ЦПУ) која је додељена виртуелној машини (ВМ).“
Виртуелне машине су у основи самостални оперативни системи који раде унутар другог оперативног система као да су апликације. ВМ се користе у различите сврхе као што је тестирање новог софтвера у безбедном окружењу, покретање више оперативних система (нпр. Виндовс и Линук) на истом рачунару, или консолидовање више физичких сервера у један сервер ради уштеде простора и смањења трошкови.
Дакле, вЦПУ је софтверска имплементација ЦПУ-а; он физички не постоји унутар вашег рачунара као прави ЦПУ. Хипервизор, који је софтвер који креира и управља ВМ-овима, додељује вЦПУ виртуелној машини. Сваки вЦПУ оперативни систем унутар ВМ-а види као право језгро ЦПУ-а. Погледајте наше објашњење хипервизора да сазнате више.
Међутим, пошто су вЦПУ-ови засновани на софтверу, нису ефикасни као прави ЦПУ-и. Због тога је важно навести колико језгра које ваш процесор има када купујете рачунар (нпр. „четворојезгарни“ значи четири језгра). Исто правило важи када бирате виртуелни приватни сервер (ВПС) или наменски сервер хостинг плана.
Главна разлика између ЦПУ-а и вЦПУ-а је да су ЦПУ-ови засновани на хардверу, док су вЦПУ-ови засновани на софтверу. То значи да ЦПУ-ови физички постоје унутар вашег рачунара док вЦПУ-ови не; уместо тога, по потреби их креирају хипервизори. Због ове разлике у имплементацији, ЦПУ-ови су много ефикаснији од вЦПУ-а; немају режијске трошкове повезане са радом у софтверу.
Од раних 2000-их, вЦПУ-и су постали све популарнији јер су јефтинији и лакши за додељивање од физичких ЦПУ-а; међутим, ако тражите перформансе, најбоље је да користите рачунар са више ЦПУ језгара јер свако језгро може самостално да обрађује упутства.
Цорес вс. Тхреадс
ЦПУ може имати једно или више језгара, што је процесорска јединица која обавља задатке у одређеном времену. Језгро ће одржавати редослед извршавања задатака, регистре и кеш меморију (ако је применљиво) и обављати операције преко АЛУ-а. ЦПУ контролише језгра, али језгро извршава сваки софтверски процес или нит коју оперативни систем планира. Нит је независна секвенца инструкција коју ЦПУ може обрадити.
Више нити може постојати у оквиру истог процеса и делити исти меморијски простор. Ово им омогућава да лакше комуницирају једни са другима него да раде у оквиру одвојених процеса. Нити се често користе за побољшање перформанси вишенитних апликација дозвољавајући различитим деловима програма да се истовремено покрећу на различитим језгрима или процесорима.
Термин "нит" се користи у рачунарској терминологији дуги низ година; међутим, тек почетком 2000-их у процесоре је уведена подршка на нивоу хардвера за нити. Ово је омогућило да се више нити истовремено извршава на одвојеним језграма. Раније је само једна нит могла да се извршава истовремено на једном језгру, без обзира на то колико је језгара присутно у процесору. Вишејезгарни процесори су сада уобичајени, а већина оперативних система пружа одређени ниво подршке за покретање програма као више нити.
Завршавање основних питања
Укратко, ЦПУ-ови су мозгови наших рачунара засновани на хардверу, док су њихов виртуелни пар, вЦПУ-ови, засновани на софтверу и креирани од стране хипервизора за рад унутар виртуелних машина. Језгра су процесорске јединице засноване на хардверу унутар ЦПУ-а, док су нити инструкције засноване на софтверу које ЦПУ може обрадити.
Нити се могу извршавати истовремено на одвојеним језграма, што омогућава да се различити делови програма покрећу у исто време. Ово може побољшати перформансе хардвера јер се више задатака може обрадити истовремено уместо узастопно.
Сада када разумете разлику између ЦПУ-а, вЦПУ-ова, језгара и нити, можете донети информисану одлуку када бирате рачунар или сервер. Ако тражите перформансе, најбоље је да изаберете рачунар са више ЦПУ језгара јер свако језгро може самостално да обрађује упутства. Међутим, ако тражите исплативо решење, вЦПУ-и би могли бити прави начин.
