Centrālie procesori (CPU) ir mūsu datoru smadzenes. Viņi apstrādā visu, ko darām ikdienā, sākot no aplikācijas atvēršanas līdz filmas skatīšanai. Bet kas īsti ir CPU? Kā tas darbojas? Un kāda ir atšķirība starp CPU un arvien populārākajiem vCPU?
Izpratne par datoru smadzenēm
Saskaņā ar pilnīgu vēstures ceļvedi pirmie elektroniskie datori tika izveidoti 1800. gadu sākumā publicēja G2. Tomēr šie datori bija lieli un dārgi, un tos varēja izmantot tikai apmācīti matemātiķi un zinātnieki.
Čārlzs Beidžs ir atzīts par pirmās skaitļošanas mašīnas - Difference Engine - izgudrošanu, kuru varētu ieprogrammēt, lai veiktu jebkuru aprēķinu, ko varētu veikt ar roku. Tomēr Difference Engine projekts netika pabeigts finansējuma trūkuma dēļ, Saskaņā ar Datorvēstures muzeja datiem.
1937. gadā Babidžs pirmo reizi pieminēja analītisko dzinēju, kas kļuva par pasaulē pirmo universālo mehānisko datoru. "Analītiskais dzinējs ietvēra visus mūsdienu datora elementus: aritmētisko loģisko vienību, vadības plūsmu nosacītu atzarojumu un cilpu veidā un integrētu atmiņu," (Elektronikas piezīmes).
Mūsdienu datora galvenā sastāvdaļa ir centrālais procesors vai centrālais procesors. CPU ir atbildīgs par programmatūras, piemēram, operētājsistēmas vai lietojumprogrammas, tam sniegto instrukciju izpildi. Nespeciālisti runājot, CPU var uzskatīt par sava datora smadzenēm. CPU sastāv no divām galvenajām daļām: vadības bloka un aritmētiskās loģiskās vienības (ALU). Ja šie saīsinājumi jūs mulsina, skatiet mūsu pārskats par to, kā atšķiras APU, CPU un GPU.
Vadības bloks ir atbildīgs par instrukciju izgūšanu no atmiņas, to dekodēšanu un pēc tam nosūtīšanu izpildei aritmētiskajai loģikai. ALU veic aritmētiskās un loģiskās darbības ar datiem, kas glabājas reģistros, kas ir iekšējās atmiņas vienības CPU iekšienē.
Mūsdienīgs CPU satur arī kešatmiņu, kas ir neliels ātrgaitas atmiņas apjoms, kurā tiek glabātas bieži izmantotās instrukcijas un dati. Kešatmiņas ir sadalītas līmeņos; 1. līmeņa (L1) kešatmiņa ir iebūvēta pašā CPU izveidnē, 2. līmeņa (L2) kešatmiņa atrodas atsevišķā mikroshēmā tuvu CPU un 3. līmeņa (L3) kešatmiņa atrodas tālāk no CPU savā mikroshēmā vai pat savā ķēdē dēlis.
CPU vs. vCPU
Līdz ar mākoņpakalpojumu pieaugumu parādījās virtuālais centrālais procesors jeb saīsināti vCPU. TechTarget definē vCPU kā "fiziska centrālā procesora bloks (CPU), kas ir piešķirts virtuālajai mašīnai (VM)."
Virtuālās mašīnas būtībā ir autonomas operētājsistēmas, kas darbojas citā operētājsistēmā tā, it kā tās būtu lietojumprogrammas. Virtuālās mašīnas tiek izmantotas dažādiem mērķiem, piemēram, jaunas programmatūras testēšanai drošā vidē, vairāku operētājsistēmu darbināšanai (piem., Windows un Linux) vienā datorā vai vairāku fizisko serveru apvienošana vienā serverī, lai ietaupītu vietu un samazinātu izmaksas.
Tātad vCPU ir CPU programmatūras ieviešana; tas fiziski nepastāv jūsu datorā kā īsts CPU. Hipervizors, kas ir programmatūra, kas izveido un pārvalda virtuālās mašīnas, piešķir virtuālajai mašīnai vCPU. Katru vCPU VM iekšienē esošā operētājsistēma uztver kā īstu CPU kodolu. Skatiet mūsu hipervizoru skaidrojums lai uzzinātu vairāk.
Tomēr, tā kā vCPU pamatā ir programmatūra, tie nav tik efektīvi kā īstie CPU. Tāpēc ir svarīgi norādīt, cik daudz jūsu procesoram ir kodoli kad pērkat datoru (piemēram, "četrkodolu" nozīmē četru kodolu). Tas pats noteikums attiecas uz virtuālā privātā servera (VPS) vai speciālā servera mitināšanas plāna izvēli.
Galvenā atšķirība starp centrālajiem procesoriem un vCPU ir tā, ka CPU ir balstīti uz aparatūru, savukārt vCPU ir balstīti uz programmatūru. Tas nozīmē, ka CPU fiziski pastāv jūsu datorā, bet vCPU nav; tā vietā, kad nepieciešams, tos izveido hipervizori. Šīs ieviešanas atšķirības dēļ CPU ir daudz efektīvāki nekā vCPU; viņiem nav pieskaitāmās izmaksas, kas saistītas ar darbināšanu programmatūrā.
Kopš 2000. gadu sākuma vCPU ir kļuvuši arvien populārāki, jo tie ir lētāki un vieglāk piešķirami nekā fiziskie CPU; tomēr, ja meklējat veiktspēju, vislabāk ir izmantot datoru ar vairākiem CPU kodoliem, jo katrs kodols var apstrādāt instrukcijas neatkarīgi.
serdeņi vs. Pavedieni
CPU var būt viens vai vairāki kodoli, kas ir apstrādes vienība, kas veic uzdevumus noteiktā laikā. Kodols uzturēs uzdevumu izpildes secību, reģistrus un kešatmiņu (ja piemērojams) un veiks darbības, izmantojot ALU. CPU kontrolē kodolus, bet kodols izpilda katru programmatūras procesu vai pavedienu, ko operētājsistēma ieplānojusi. Pavediens ir neatkarīga instrukciju secība, ko var apstrādāt centrālais procesors.
Vienā un tajā pašā procesā var pastāvēt vairāki pavedieni, kuriem ir viena un tā pati atmiņas vieta. Tas ļauj viņiem vieglāk sazināties vienam ar otru nekā tad, ja tie darbotos atsevišķos procesos. Pavedieni bieži tiek izmantoti, lai uzlabotu daudzpavedienu lietojumprogrammu veiktspēju, ļaujot dažādām programmas daļām vienlaikus darboties dažādos kodolos vai procesoros.
Termins "pavediens" ir izmantots skaitļošanas terminoloģijā daudzus gadus; tomēr tikai 2000. gadu sākumā procesoros tika ieviests aparatūras līmeņa atbalsts pavedieniem. Tas ļāva atsevišķos kodolos vienlaikus izpildīt vairākus pavedienus. Iepriekš vienā kodolā vienlaikus varēja izpildīt tikai vienu pavedienu neatkarīgi no tā, cik kodolu bija procesorā. Daudzkodolu procesori tagad ir izplatīti, un lielākā daļa operētājsistēmu nodrošina zināmu atbalstu programmu palaišanai vairāku pavedienu veidā.
Galvenās problēmas
Rezumējot, CPU ir mūsu datoru aparatūras bāzes, savukārt to virtuālie līdzinieki vCPU ir balstīti uz programmatūru, un tos ir izveidojuši hipervizori, lai tie darbotos virtuālajās mašīnās. Kodoli ir uz aparatūru balstītas procesora vienības CPU, savukārt pavedieni ir uz programmatūru balstītas instrukcijas, kuras var apstrādāt centrālais procesors.
Pavedienus var izpildīt vienlaicīgi uz atsevišķiem kodoliem, kas ļauj vienlaikus darboties dažādām programmas daļām. Tas var uzlabot aparatūras veiktspēju, jo vairākus uzdevumus var apstrādāt vienlaicīgi, nevis secīgi.
Tagad, kad saprotat atšķirību starp CPU, vCPU, kodoliem un pavedieniem, varat pieņemt apzinātu lēmumu, izvēloties datoru vai serveri. Ja meklējat veiktspēju, vislabāk ir izvēlēties datoru ar vairākiem CPU kodoliem, jo katrs kodols var apstrādāt instrukcijas neatkarīgi. Tomēr, ja meklējat rentablu risinājumu, vCPU var būt pareizais ceļš.