Keskusyksiköt (CPU: t) ovat tietokoneidemme aivot. He käsittelevät kaiken, mitä teemme päivittäin, sovelluksen avaamisesta elokuvan katseluun. Mutta mikä CPU oikein on? Kuinka se toimii? Ja mitä eroa on suorittimilla ja yhä suositummilla vCPU: illa?
Tietokoneiden aivojen ymmärtäminen
Ensimmäiset elektroniset tietokoneet luotiin 1800-luvun alussa täydellisen historiaoppaan mukaan julkaissut G2. Nämä tietokoneet olivat kuitenkin suuria ja kalliita, ja niitä saattoivat käyttää vain koulutetut matemaatikot ja tiedemiehet.
Charles Babbage saa kiitosta ensimmäisen laskentakoneen, Difference Enginen, keksimisestä, joka voidaan ohjelmoida suorittamaan mikä tahansa käsin tehtävissä oleva laskutoimitus. Difference Engine -projektia ei kuitenkaan saatu päätökseen rahoituksen puutteen vuoksi, Computer History Museumin mukaan.
Vuonna 1937 Babbage mainitsi ensimmäisen kerran Analytical Enginen, josta tulisi maailman ensimmäinen yleiskäyttöinen mekaaninen tietokone. "Analyyttinen kone sisälsi kaikki nykyajan tietokoneen elementit: aritmeettisen logiikkayksikön, ohjausvirran ehdollisen haaroittamisen ja silmukoiden muodossa sekä integroidun muistin", (
Elektroniikka Huomautuksia).Tämän päivän tietokoneen avainkomponentti on prosessori tai keskusyksikkö. CPU on vastuussa ohjelmiston, kuten käyttöjärjestelmän tai sovelluksen, sille antamien ohjeiden suorittamisesta. Maallikon termein voit ajatella CPU: ta tietokoneesi aivoina. CPU koostuu kahdesta pääosasta: ohjausyksiköstä ja aritmeettisesta logiikkayksiköstä (ALU). Jos nämä lyhenteet hämmentävät sinua, katso meidän yleiskatsaus siitä, miten APU: t, CPU: t ja GPU: t eroavat toisistaan.
Ohjausyksikkö vastaa ohjeiden hakemisesta muistista, niiden dekoodaamisesta ja lähettämisestä aritmeettiseen logiikkayksikköön suoritettavaksi. ALU suorittaa aritmeettisia ja loogisia operaatioita rekistereihin tallennetuille tiedoille, jotka ovat CPU: n sisäisiä tallennusyksiköitä.
Moderni CPU: t sisältävät myös välimuistin, joka on pieni määrä nopeaa muistia, joka tallentaa usein käytetyt ohjeet ja tiedot. Välimuistit on jaettu tasoihin; Tason 1 (L1) välimuisti on sisäänrakennettu prosessoriin, tason 2 (L2) välimuisti sijaitsee erillisellä sirulla lähellä CPU ja tason 3 (L3) välimuisti sijaitsevat kauempana suorittimesta omalla sirullaan tai jopa omalla piirillään hallitus.
CPU vs. vCPU
Pilvipalveluiden nousun myötä syntyi virtuaalinen keskusyksikkö eli vCPU. TechTarget määrittelee vCPU: n "fyysisenä keskusyksikkönä (CPU), joka on määritetty virtuaalikoneeseen (VM)."
Virtuaalikoneet ovat pohjimmiltaan itsenäisiä käyttöjärjestelmiä, jotka toimivat toisen käyttöjärjestelmän sisällä ikään kuin ne olisivat sovelluksia. Virtuaalikoneita käytetään moniin tarkoituksiin, kuten uusien ohjelmistojen testaamiseen turvallisessa ympäristössä, useiden käyttöjärjestelmien käyttämiseen (esim. Windows ja Linux) samassa tietokoneessa tai yhdistämällä useita fyysisiä palvelimia yhdeksi palvelimeksi tilan säästämiseksi ja vähentämiseksi kustannuksia.
Joten vCPU on suorittimen ohjelmistototeutus; se ei ole fyysisesti olemassa tietokoneesi sisällä niin kuin todellinen suoritin. Hypervisor, joka on ohjelmisto, joka luo ja hallitsee virtuaalikoneita, määrittää vCPU: t virtuaalikoneen. Virtuaalikoneen sisällä oleva käyttöjärjestelmä näkee jokaisen vCPU: n todellisena CPU-ytimenä. Katso meidän selitys hypervisoreista oppia lisää.
Koska vCPU: t ovat ohjelmistopohjaisia, ne eivät kuitenkaan ole yhtä tehokkaita kuin oikeat suorittimet. Siksi on tärkeää määrittää kuinka monta prosessorissasi olevat ytimet kun ostat tietokoneen (esim. "neliydin" tarkoittaa neljää ydintä). Sama sääntö pätee valittaessa virtuaalisen yksityisen palvelimen (VPS) tai erillisen palvelimen isännöintisuunnitelmaa.
Suurin ero suorittimien ja vCPU: iden välillä on, että CPU: t ovat laitteistopohjaisia, kun taas vCPU: t ovat ohjelmistopohjaisia. Tämä tarkoittaa, että prosessorit ovat fyysisesti tietokoneen sisällä, kun taas vCPU: t eivät ole. sen sijaan hypervisorit luovat ne tarvittaessa. Tämän toteutuseron vuoksi suorittimet ovat paljon tehokkaampia kuin vCPU: t; heillä ei ole ohjelmiston suorittamiseen liittyviä yleiskustannuksia.
2000-luvun alusta lähtien vCPU: t ovat tulleet yhä suositummiksi, koska ne ovat halvempia ja helpompia määrittää kuin fyysiset suorittimet. Kuitenkin, jos etsit suorituskykyä, on parasta käyttää tietokonetta, jossa on useita CPU-ytimiä, koska jokainen ydin voi käsitellä ohjeita itsenäisesti.
Ytimet vs. Kierteet
CPU: ssa voi olla yksi tai useampi ydin, joka on prosessointiyksikkö, joka suorittaa tehtäviä tiettynä aikana. Ydin ylläpitää tehtävän suoritusjärjestystä, rekistereitä ja välimuistia (jos sellainen on) ja suorittaa toimintoja ALU: n kautta. CPU ohjaa ytimiä, mutta ydin suorittaa jokaisen ohjelmistoprosessin tai säikeen, jonka käyttöjärjestelmä ajoittaa. Säie on itsenäinen käskysarja, jonka CPU voi käsitellä.
Samassa prosessissa voi olla useita säikeitä, jotka voivat jakaa saman muistitilan. Näin ne voivat kommunikoida toistensa kanssa helpommin kuin jos ne toimisivat erillisissä prosesseissa. Säikeitä käytetään usein parantamaan monisäikeisten sovellusten suorituskykyä antamalla ohjelman eri osien ajaa samanaikaisesti eri ytimissä tai prosessoreissa.
Termiä "säie" on käytetty laskentaterminologiassa useiden vuosien ajan; kuitenkin vasta 2000-luvun alussa laitteistotason tuki säikeille otettiin käyttöön prosessoreissa. Tämä mahdollisti useiden säikeiden suorittamisen samanaikaisesti eri ytimissä. Aiemmin vain yksi säie voitiin suorittaa kerrallaan yhdessä ytimessä riippumatta siitä, kuinka monta ydintä prosessorissa oli. Moniytimiset prosessorit ovat nykyään yleisiä, ja useimmat käyttöjärjestelmät tarjoavat jonkin verran tukea ohjelmien suorittamiselle useissa säikeissä.
Pääasiat yhteenveto
Yhteenvetona voidaan todeta, että suorittimet ovat tietokoneidemme laitteistopohjaisia aivoja, kun taas niiden virtuaaliset vastineet, vCPU: t, ovat ohjelmistopohjaisia ja hypervisorien luomia toimimaan virtuaalikoneiden sisällä. Ytimet ovat laitteistopohjaisia prosessointiyksiköitä CPU: ssa, kun taas säikeet ovat ohjelmistopohjaisia ohjeita, joita CPU voi käsitellä.
Säikeet voidaan suorittaa samanaikaisesti eri ytimissä, mikä mahdollistaa ohjelman eri osien ajamisen samanaikaisesti. Tämä voi parantaa laitteiston suorituskykyä, koska useita tehtäviä voidaan käsitellä samanaikaisesti eikä peräkkäin.
Nyt kun ymmärrät eron suorittimien, vCPU: iden, ytimien ja säikeiden välillä, voit tehdä tietoisen päätöksen valitessasi tietokonetta tai palvelinta. Jos etsit suorituskykyä, on parasta valita tietokone, jossa on useita prosessoriytimiä, koska jokainen ydin voi käsitellä ohjeita itsenäisesti. Jos kuitenkin etsit kustannustehokasta ratkaisua, vCPU: t voivat olla oikea tapa.