Hibrit Mimari: İşlemcilerde P-Core ve E-Core Nedir?

0

BEĞENDİM

ABONE OL

News

0

Teknolojik cihazlarda CPU’lar yıllar içinde istikrarlı bir şekilde gelişti. Bütün olarak düşündüğümüzde işlemcilerin içinde çekirdeklerle birlikte farklı bölümler yer alıyor. Önbellek, bellek denetimcileri, I/O yönetim üniteleri ve daha fazlası. Çekirdekler ise en önemli parça ve böyle olmaya devam edecek.

İlk olarak tek çekirdekli CPU’lar kullanıyorduk, 2000’li yılların başlarında ise her şey hızlıca değişmeye başladı. İster masaüstü ister sunucu alanında olsun, 1990’ların merkezi işlemcileri sadece bir çekirdeğe sahipti. Sonuç olarak aynı anda birkaç talimat yapabilmelerine rağmen, işlemciler aynı anda sadece bir iş parçacığı üzerinde çalışabiliyordu. Sonrasında çipler iş parçacığı (eşzamanlı çoklu iş parçacığı-SMT) teknolojileriyle gelmeye başladı, böylelikle iş yüklerini daha hızlı işlemek daha kolay hale geldi.

Artan performans gereksinimleriyle birlikte çekirdeklerin sayısı da kuşaklar boyunca artmaya başladı. İki, dört ve sekiz çekirdek derken günümüzde tüketiciler 16 ve hatta 24 çekirdekli işlemcilere çarçabuk erişebiliyor. Ancak 2020’lerin başlarıyla birlikte bu senaryo da değişmeye başladı. Artık çip üreticileri daha güçlü ve büyük performans çekirdekleriyle birlikte daha enerji verimli ve küçük verimlilik çekirdeklerini kullanmaya başladı.

x86 tarafında fitili ilk ateşleyen şirket Intel, 12. Nesil Intel Alder Lake işlemcileriyle birlikte tıpkı ARM tarafında olduğu gibi hibrit mimariyi benimsemeye başladı. Küçük verimlilik çekirdeklerine E-Core yani Efficient Core, yıllardır standart olarak kullandığınız performans çekirdeklerine ise P-Core yani Performance Core ismini taktılar. Başka bir deyişle, tek bir CPU paketinde iki farklı çekirdek tipi kullanılmaya başlandı.

Alder Lake’den öncesine kadar x86 bilgisayarlar çoğunlukla aynı çekirdeklerden oluşan yapılandırmayla geliyordu. Silikon piyangosundan bağımsız olmak üzere her çekirdek aynı işlem kapasitesine ve saat suratına sahipti. Çok çekirdekli dizaynlar, işleri daha hızlı halletmek için vazifeleri tüm çekirdekler arasında dağıtmayı amaçlıyordu. Sonrasında ise x86 çipler Arm’nin big.LITTLE tipine daha fazla benzemeye başladı.

İngiliz yarı iletken dizayncısı Arm, big.LITTLE mimarisi olarak bilinen tasarımıyla esasen yıllardır dizaynlar yapıyor. Cep telefonlarında, tabletlerde ve bazı dizüstü bilgisayarlarda kullanılan enerji verimli SoC‘ler, farklı vazifeleri yerine getiren iki çekirdek grubuna sahip. Daha büyük, performans odaklı çekirdekler daha ağır vazifeleri üstlenirken, daha küçük, verimlilik odaklı çekirdekler çok daha az enerji tüketirken arka plan vazifelerini üstleniyor. Bu kombinasyon Arm’nin güç tüketimini düşük tutarken çip performansını artırmasını sağladı.

Intel’in x86 çiplerinde yaptığı şey de tam olarak bu. Aslında sadece Intel’den bahsediyoruz lakin aynı ilkeyi AMD de Zen 5c çekirdekleriyle benimsemeye başladı. 12. Nesil Alder Lake veya daha yeni nesil olarak aldığınız CPU’ların içinde farklı işler yapan iki çekirdek grubu yer alıyor.

Mavi takım ilk olarak bu tasarımı Lakefield yongalarıyla, Core i5-L16G7 ve Core i3-L13G4 ile denemişti. O zamanlar şirketin gelecek planları hakkında çok fazla fikrimiz yoktu ve bu mobil yongalar çok fazla göz önünde tutulmadı. Şimdi anlıyoruz ki o zamanlar kullanıma sunulan çipler bir “test” niteliğindeydi. Sonrasında ise Alder Lake, Raptor Lake ve Raptor Lake Refresh ile bu stratejiyi hem mobil hem masaüstü platformda geliştirdiler. Bundan sonra gelecek olan işlemciler de temel olarak aynı tasarım unsurunu benimseyecek.

İki farklı çekirdek nizamında P-Core’lar çip üzerindeki en güçlü çekirdekler. Bunlar yüksek enerji tüketmeye devam edecek, yüksek saat suratlarına çıkacak ve genel olarak komut seti bakımından daha zengin olacak. Diğer bir deyişle, P-Core dediğimiz “ana çekirdekler” ağır iş yüklerini üstlenmeye devam ediyor.

Ayrıca her zamanki gibi bu çekirdekler bağımsız olarak gelişmeye devam edecek. 11. Nesil Rocket Lake Serisinde kullanılan Cypress Cove çekirdeklerinin yerini 12. Nesil Alder Lake ile Golden Cove çekirdekleri almıştı. Bir sonraki jenerasyonda ise Raptor Cove mimarili çekirdekler devreye girdi.

P-Core’lar genellikle oyunlar ve video sürece gibi daha ağır vazifelerin yanı sıra genellikle tek çekirdek performansından yararlanan diğer iş yükleriyle de ilgilenecek. Geçmişte Intel yongalarındaki çekirdeklerin hepsi aynı olduğunda, bir bilgisayarın tüm talimatları tüm çekirdekler arasında eşit olarak dağıtılırdı. Melez mimari ise her şeyi değiştiriyor.

Ek olarak, performans çekirdeklerinin eskisi gibi Hyper-Threading yani çoklu iş parçacığı teknolojisine sahip olduğunu belirtelim. Yani her çekirdek vazifeleri daha hızlı yerine getirebilmek için iki işlem iş parçacığına sahip olacak.

Az önce bahsettiğimiz performans çekirdekleri aslında yıllardır bildiğiniz çekirdeklerin birebiri, sadece mimari bazlı değişiklikler yapılıyor. Hibrit dizaynla birlikte spot ışıklarının önüne çıkan yıldız ise E-Core, yani verimlilik çekirdekleri. Bu çekirdekler P-Core’a kıyasla daha küçük ve daha zayıf lakin aynı zamanda daha az güç tüketiyor. Tüm odak noktaları güç verimliliği ve watt başına en iyi performansı sağlamak. Verimlilik çekirdekleri, hafif arka plan misyonları ve çok çekirdekli iş yüklerinin bir kısmıyla ilgilenen taraf. P-Core ise daha ağır iş yükleri için tasarlanıyor.

Alder Lake, Intel’in hibrit özelliğine sahip ilk işlemcisi değil. Hibrit tasarımı ilk olarak bir Sunny Cove P-Core ve dört Tremont E-Core içeren, öncü bir mobil işlemci serisi olan Lakefield ile görmüştük. Mavi ekip sonrasında Alder Lake ile bu konsepti bir değil iki adım ileri taşıdı.

Daha önce Tremont ismini taşıyan zayıf çekirdekler, Gracemont ismiyle ve daha başarılı şekilde geri döndü. Gracemont isimlendirmesi gelecekte değişecek, mimariler geliştirilecek. Intel’in hem 12. Nesil hem de 13. Nesil Core yongalarında Gracemont mikro mimarili E-Core’lar yer alıyor. Bu mimari, bazı Pentium Gold ve Celeron dizüstü bilgisayar çiplerine güç veren Tremont’un halefi.

Öyle ki bu çekirdeklerin birbiriyle ve ayrıca işletim sistemiyle uyum içinde hareket etmesi gerekiyordu. Teknoloji devi bu iş için Thread Director ismini verdiği bir teknoloji geliştirdi. Thread Director aslında çipin içinde fiziki olarak yer alan özel bir ünite. Dahası, her kuşakta çekirdekler ve diğer kısımlarla birlikte Thread Director de güzelleştiriliyor.

Thread Director’ü işletim sisteminin kendi zamanlayıcısını yönlendirmeye yardımcı olmak amacıyla kullanılan akıllı bir zamanlayıcı, donanım monitörü ve yardımcı bir araç olarak tanımlayabiliriz.

Alder Lake sonrasında gelen CPU’lar, aynı çipte büyük performans çekirdekleri ve küçük verimlilik çekirdeklerini bir arada tutuyor. Mavi ekip, Thread Director gibi yeni platformdaki gelişmelerle birlikte tek iş parçacıklı performansın artacağını, gecikme müddetlerinin düşeceğini ve hatta çok iş parçacıklı performansta iyileştirmeler yaşanacağını söylemişti. Sonrasında ise aynı dizaynla yollarına devam ettiler.

Bu yeni ünite, Windows gibi standart bir işletim sisteminde hibrit mimarisinin iyi çalışmasını için sisteme bilgi veriyor. Böylelikle işletim sisteminin anlık senaryoya göre doğru kararlar vermesi sağlanıyor ve hangi çekirdeğin kullanılacağı doğru bir şekilde belirleniyor.

Örneklendirecek olursak, yüksek performans gerektiren bir oyun, arka planda çalışan basit bir yazılıma kıyasla çok daha öncelikli. Bu bilgi ile işletim sistemi, oyunun iş yüklerini Alder Lake’in performans çekirdeklerine yüklüyor. Farklı yazılımlar ise düşük güçlü verimlilik çekirdeklerine aktarılıyor.

Aslında işletim sistemleri genel olarak bu konuda epeyce başarılı. Ancak daha kıymetlisi, Thread Director işletim sisteminin iş yüklerini daha iyi dengelemesine yardımcı olmak için birçok donanım tabanlı bilgi sağlayacak.

Çekirdek ve İstemci Geliştirme Grubu Genel Müdürü Ran Berenson, bu yenilik hakkında şu sözleri söylemişti:

“Çok fazla ince ayar olabilir. İşletim sistemine ipuçları veriyor, hangi iş parçacığının hangi çekirdeği en iyi şekilde kullanacağını tanımlayabiliyor. Ayrıca iş parçacığı çalışırken onun hakkında bir profil oluşturabiliyor ve oluşturulan bu profile dayanarak, iş parçacığını kullanmak için en iyi zaman ve yerin neresi olduğunu gösteriyor.”

Windows 11 Şart

Aradan yıllar geçse de tekrar hatırlatmadan geçmeyelim. Bu işlemcileri tam randımanıyla kullanmak için Windows 11 işletim sistemi kullanmak gerekiyor. Intel, Windows 11’in Thread Director için optimize edildiğinden emin olmak için Microsoft ile birlikte çalıştıklarını söylüyor.

Intel’in hibrit mimarisinde yer alan bu çekirdeklerin ahengi, CPU dizaynında stratejik bir evrime işaret ediyor. Bu mimari, koşucuların (P-Core) ve maraton koşucularının (E-Core) aynı kadroda yer almasına benzer; her koşucu yarışın en uygun kısmı için özel olarak seçilmiş. Performans çekirdekleri yoğun iş yükleri için yüksek performans ortaya koyarken, verimlilik çekirdekleri sistemin normal kullanım sırasında verimli bir şekilde çalışmasını sağlıyor. Böylelikle enerji verimliliği de sağlanmış oluyor. CPU’nun değişen iş yüklerine karşı dinamik olarak uyum sağlanmasıyla güç ve performans dengelemesi sunuluyor. Ayrıca CPU, iş yüklerini P ve E çekirdekleri arasında dağıtarak ısı üretimini etkili bir şekilde yönetebiliyor. P-Core’lar yüksek performanslı yapıları nedeniyle daha fazla ısı üretebilirken, E çekirdekleri verimlilik odaklı dizaynları nedeniyle daha serin çalışmakta.

Aslında her şeyi açıkça anlattık lakin bir de tablo yaparak her şeyi bir araya toplayalım:

Performans ve verimlilik çekirdeği kavramı teknoloji dünyası için yeni olmasa da x86 mimarisi için hala yeni sayılır. Sonuç olarak bu denemeler başarılı sonuçlar verdi, böylelikle verimlilik ve performans da arttı.

Intel’in ardından AMD’nin de benzer işlemciler piyasaya sürdüğünü söylemiştik. Zen 5’in kardeşi Zen 5c çekirdekleri hem son tüketici hem sunucu alanında kullanılmaya başladı. Gelecek yıllarda da kullanım alanı artacaktır.

Diğer Teknoloji Haberleri İçin Tıklayın / Bursa Haber – Bursa Gündem – Bursa Gündem Haber – Bursa Haberleri – Bursa Son Dakika 

Bizi İnstagram’da Takip Edebilirsiniz / @BursaGündemHaber

Bizi X’de Takip Edebilirsiniz / @BursaGündemHbr

Bizi Facebook’da Takip Edebilirsiniz / @BursaGündemHaber

Bizi Youtube’da Takip Edebilirsiniz / @BursaGündemHaber

Bizi Linkedin’de Takip Edebilirsiniz / @BursaGündemHaber