Çok Çekirdekli İşlemciler

Konu: Çok Çekirdekli İşlemciler Perş. Haz. 05, 2008 7:03 pm

Dağıtık Sistem Modeli

Dağıtık sistemlerde bilgi işleme, tek bir makinede sınırlanmamış birkaç
bilgisayar üzerine dağıtılmıştır. Büyük bilgisayar tabanlı sistemlerin
çoğu dağıtık sistemlere geçmiştir. Dağıtık sistemlerde; donanım ve
yazılım kaynaklarının paylaşımı yapılabilir, bir hata oluştuktan sonra
operasyona devam edilebilir, eşzamanlı işleme sayesinde performans
arttırılabilir, farklı sağlayıcılardan gelen yazılım ve donanımlar
kullanılabilir. Tüm bu faydaları dışında dağıtık sistemler genelde
merkezi sistemlere göre daha karmaşıktırlar ve sistem yönetimi için
daha fazla uğraş gerekir. Çoklu işlemci mimarileri en basit dağıtık
sistem modelidir. Çoklu işlemcilerde, sistem farklı işlemler üzerinde
çalışabilecek çoklu işlemlerden oluşur.

Çok Çekirdekli Kavramı

Çok çekirdekli işlemcilerde, çekirdek diye
bahsedilen aslında fiziksel manada işlemcinin kendisidir. Zar(die)
içinde çok yakın bir zamana kadar sadece bir tane işlemci çekirdeği
bulunuyordu. Ancak, mesela çift çekirdekli işlemcileri ele aldığımızda,
bir zar içerisinde iki tane işlemci çekirdeği bulunduğunu görürüz. Çok
çekirdekli işlemciler denildiği zaman mutlaka değinilmesi gereken
çeşitli kavramlar vardır:

İple Bağlama(Threading): Aynı anda birden fazla iş parçacığını işleme sokabilmektir.
Çoklu İşleme(Multi Processing): Threading ve çekirdekler ile yapılan çoklu işlemlerin tümüdür.
Çoklu Görevlendirme(Multi Tasking): Birden fazla programın aynı anda çalıştırılmasını sağlar.

Çoklu Çekirdek Tasarımı

Çoklu çekirdek tasarımının en büyük avantajı, aynı anda birden fazla
işlem yapabilme kapasitesidir. Bu tür işlemcilerde hızı sağlayan asıl
etken, aynı zar üzerindeki iki işlemcinin etkileşmesinin, ayrı ayrı
işlemcilerin etkilenmesinden daha hızlı olmasıyla oluyor. Çok
çekirdekli işlemcilerde, iki çekirdek aynı veri yolu ve aynı bellek
bant genişliğini kullanacağından bu verimin düşmesine neden olur.

Resmin Kücük Halini Görmek İcin Tiklayiniz!!

İşlemci piyasasında işlemci başarımı çok önemlidir ve
bu yüzden başarımı en mükemmel yapmak gerekir. Var olan üretim
teknolojisi kullanılarak saat hızı ve işleme birimleri arasındaki
dengeyi en iyi şekilde sağlayarak başarımı en iyi duruma getiren taraf,
işlemci piyasasındaki başarım mücadelesini kazanabilir.

Resmin Kücük Halini Görmek İcin Tiklayiniz!!

Çok iş parçacıklı yazılımlar, çok çekirdekli tek işlemcili ve tek
çekirdekli çok işlemcililerde işletim sisteminin iş parçacıklarını
çekirdekler arasında paylaştırır. Bir bilgisayarın başarımını arttırmak
için saat hızını yükseltmektense daha fazla sayıda çekirdek eklemek
başarımı daha fazla arttırır.

Çok Çekirdekli İşlemciler

Eski 8086 işlemcilerinden, Athlon 64 ve Intel
Pentium 4’e kadarki tüm işlemciler tek çekirdeklidir. Yani bunlar,
üzerlerinde tek bir işlem birimi taşıyan işlemcilerdir. Tek vuruşlu
işlemcilerde, tek bir uygulama varken saat hızları yüksek olduğunda
başarım yüksek olabilir. Çift işlem çekirdeğine sahip olmak demek
teorikte çift işlem gücü demektir ancak işlem gücünün artabilmesi için
uygulamaların çok çekirdekli işlemcilere göre uyarlanmış olması
gereklidir.

Resmin Kücük Halini Görmek İcin Tiklayiniz!!

Eğer yazılım çok iş parçacıklı çalışmak üzere
tasarlanmışsa, daha yüksek hesaplama gücüne ihtiyaç duyan ağır bir
yazılımdır. Bu tür yazılımları çalıştırmak için çift çekirdekli
işlemcileri kullanmak kullanıcıya kolaylık sağlayacaktır. Ayrıca çift
çekirdek, kullanıcı internette dolaşırken aynı anda elektronik posta
gönderebilmesi gibi birden fazla uygulamayı aynı anda çalıştırmada
kolaylık sağlar. Yani çift çekirdek sayesinde aynı anda birçok uygulama
sorunsuz çalışır. Dört çekirdekli işlemcilerin ise güçlerini
gösterebildikleri az sayıda uygulama var. Çünkü uygulamaların birçoğu
çok çekirdekli işlemcilere göre uyarlanmamıştır. Dört çekirdekli
işlemciler, dört adet işlem çekirdeğinin ortak bir önbellekte tek bir
yonga içine sokulmasıyla üretilirler.

Firmaların Çok Çekirdek Çalışmaları

Çok çekirdekli işlemciler üzerinde çalışan birçok firma bulunmaktadır.Bunlardan bazıları:

Intel

İntel firmasının 1989 yılında yayınladıkları bir makalede 2000 yılında
çift çekirdekli işlemci hedeflediklerini açıklamışlardı ancak
hayallerine 2005 yılına kadar gerçekleştiremediler. Intelin 2002
senesinde NetBurst mimarisindeki işlemcilerinde kullandığı “Hyper
Threading” ilk çoklu işleme teknolojisi oldu. Hyper Threading, eş
zamanlı multi threading denilen bir yöntem kullanıyordu ve Intel bu
teknolojiden % 30 verim artışı beklemesine rağmen, % 15 verim artışı
alabildi. Çünkü yeniden yürütme sisteminde hatalar vardı bu da
performansı düşürüyordu. HT teknolojisinin güvenlik yönünden de
eksikleri vardı.

Resmin Kücük Halini Görmek İcin Tiklayiniz!!

Core 2 Duo mimarisinde akıllı önbellek teknolojisi kullanıldı ve bu
teknoloji ile amaçlanan hiçbir çakışma olmadan iki yürütme çekirdeğinin
aynı belleği kullanmasıydı. Core 2 duo mimarisinde iki çekirdeğin aynı
anda farklı programları rahat rahat çalıştırabilmesi hedefleniyordu.

Resmin Kücük Halini Görmek İcin Tiklayiniz!!

Intel, bu tür amaçlar doğrultusunda 2005 yılında
ilk çok çekirdekli işlemcisini Pentium Extreme Edition ile piyasaya
sundu. Bu işlemciler, aynı saat hızına sahip işlemcilerin tek bir zar
üzerine yerleştirilmesiyle elde edilmiştir. Daha sonraları Intel,
Pentium-M mimarisini geliştirerek Core Duo ile dizüstü bilgisayarlar
için ilk çift çekirdekli işlemciyi üretti ve aynı mimariyle Core2 Duo
ile de masaüstü için üretti.

Resmin Tam Boyunutu Görmek İcin Tıklayınız!!

Intel, 2006 yılında 4 çekirdekli işlemci üretmek için harekete
geçmiştir ve 2007’de Intel Core 2 Extreme ile birlikte ilk 4 çekirdekli
işlemci de hazır hale geldi. Intel önümüzdeki günlerde 80 çekirdekli
işlemciler üretmeyi hedefliyor.

AMD

AMD çok çekirdekli işlemciler konusunda Intel’in biraz gerisinde
kalmıştır. AMD’nin çok çekirdekli ilk işlemcisi 2005 yılında piyasaya
sürdüğü çift çekirdeğe sahip Opteron’dur. AMD hemen 1 ay içerisinde
Athlon 64 X2 ile masaüstü bilgisayarlar için olan çift çekirdekli
işlemcisini de piyasaya sürdü.

AMD çok çekirdekli işlemcilerinde, her çekirdek
başına bir önbellek sağlıyor. AMD “Direct Connect” denilen bir
teknoloji ile performans artışı sağlamaktadır. Bu mimaride farklı
programlar aynı anda düzgünce çalışabilecektir ama aynı programın aynı
veri üzerinde çalışması kolay olmayacaktır.

Resmin Kücük Halini Görmek İcin Tiklayiniz!!

Intel mimarisinde muhtemel sıkışmalar olabilir, AMD
mimarisinde ise yürütme çekirdekleri doğrudan belleklere bağlı ve
bellekler ayrıdır

IBM

IBM, 2000 yılında POWER4 işlemcileri ile ilk çift çekirdekli işlemciyi
üreten firmadır. Aynı yıl içerisinde IBM’in, Sony ve Toshiba ile
kurduğu STI, Cell adlı çok çekirdekli işlemci geliştirmeye başladı.
Cell işlemcileri; güç işlemcisi elemanı, sinerjetik işleme elemanları
ve eleman ara bağlama yolu olmak üzere 3 temel kısımdan oluşur.

Resmin Kücük Halini Görmek İcin Tiklayiniz!!

Sun Microsystems

Sun, Niagara kod adlı UltraSpac T1 işlemcisini normal işlemcilerden
farklı bir mimari ile tasarladı. Niagara’ da ayrıca farklı bir kod
yapısı kullanıldı ve OpenSparc projesi ile Niagara’nın kodu tüm
kullanıcılara açıldı.

Resmin Kücük Halini Görmek İcin Tiklayiniz!!