مشاهده نسخه کامل
: Babak_King
05-12-2005, 11:41
سيستم‌های دو پردازنده‌ای از زمانيكه اپل يك جفت چيپ G4 با سرعت 500 مگاهرتز را (در سال2000) در يك Power Mac قرار داد، جزو بخش ثابت طراحي Mac محسوب مي‌شوند. اما اين طراحي از وقتي كه اپل اخيرا يك خط نوسازی شده Power Mac ساخته شده براساس چيپ‌های دوهسته‌ای را معرفي نموده، تغيير كرده است.
اكنون سيستم‌های Power Mac اپل مجهزبه چيپ‌های Power PC با سرعت 2.3 گيگاهرتز و 2.0 گيگاهرتز دوهسته‌ای از IBM مي‌باشند. در ضمن يك مدل 2.5 گيگاهرتز دوپردازنده‌ای دوهسته‌ای نيز كه اپل آن را به عنوان Power Mac G5 Quad بسيار مورد تعريف و تحسين قرار مي‌دهد، تهيه شده است. سيستم‌های فوق از پردازشگرهای دوهسته‌ای بهره مي‌برند كه IBM در ماه جولای يعني مدت كوتاهي بعد از اينكه اپل اعلام كرد از پردازنده‌های مبتنی‌بر اينتل در سخت‌افزارهای توليد شده از سال 2006 به بعد استفاده خواهد كرد، معرفي نمود. احتمال بسيار زياد وجود دارد كه بعضي از سيستم‌های Mac مبتنی‌بر اينتل جديد در آينده تكنولوژی دوهسته بهره ببرند.
پرسشي كه در اينجا مطرح مي‌شود اين است كه تفاوت بين يك سيستم دوهسته و يك سيستم دوپردازنده چيست؟
يكي ديگر از چيزهايي كه دانستن آن برای كاربران Mac مهم است اين است كه سيستم دوهسته چگونه كارآيي كلي ماشين‌هايشان را بهبود مي‌بخشد، زيرا كاربران Mac شنيده‌اند كه دوپردازنده بهتر از يك پردازنده است.
يك چيپ، دو واحد پردازش
ابتدا، Setup: يك سيستم دوهسته به جای دوپردازنده در دوسوكت جداگانه برروی مادربورد يك كامپيوتر دارای يك پردازند فيزيكي در يك سوكت واحد و دو واحد پردازش مستقل در داخل آن مي‌باشد. بدين طريق در فضا و هزينه صرفه جويي خواهد شد.
چيپ دو هسته‌ای به دو CUP امكان مي‌دهد كاشه حافظه و اتصالات گذرگاه را با سيستم به اشتراك گذارند كه اين نيز موجب صرفه جويي در هزينه خواهد شد. اگر اين گونه نباشد سخت‌افزار (چه يك سيستم دوهسته يا دوپردازنده) يكسان به نظر خواهند رسيد. دوهسته ممكن است يك ويژگي جديد باشد كه به پلاتفرم Mac افزوده شده اما از جنبه كامپيوتری، اينتل و AMD در سالهای اخير چيپ‌های دو هسته‌ای را در اختيار سازندگان كامپيوتر قرار داده‌اند. بدين طريق سازندگان چيپ مي‌توانند كارآيي بالا را بدون حرارت بالا فراهم سازند.
به اين دليل يك چيپ دوهسته برای اپل مفهوم پيدا مي‌كند. سيستم‌های دوپردازنده‌ای امروزی مشكلات بزرگي ايجاد مي‌كنند زيرا دوچيپ گرمای زيادی توليد نموده و به سيستم‌های خنك كننده خاص و سنيك‌هاي حرارتي بزرگ نياز خواهند داشت. بنابراين يك سيستم دو پردازنده‌ای گزينه‌های طراحي اپل را محدود ساخته و هزينه‌ها را افزايش مي‌دهد.
از طرف ديگر بنا به گفته راجر كي، رئيس شركت تحقيقاتي Endpoint Technologies Associates، يك چيپ دوهسته‌ای امكان تهيه ماشين‌های پرقدرت و كوچكتر از مدل‌های Power Mac G5 امروزی را برای اپل فراهم مي‌سازد. او مي‌گويد: بسياري از كاربران ترجيح مي‌دهند از قدرت مشابه در يك سيستم كوچكتر بهره ببرند. شما مي‌توانيد از شر سيستم‌های بزرگ خلاصي يابيد مگر اينكه به فضای اضافه برای خنك كردن نياز داشته باشيد.
افزايش كارآيي
كمي زمان نياز است تا مزايا ظاهر شوند. Power Mac معرفي شده توسط اپل از همان ابعاد 18.7×8.1×20.1 مدل قبلي برخوردار است. اما اپل از اين حقيقت كه يك چيپ دوهسته دوپردازنده را در فضاي يك چيپ منفرد به طور مناسب جاي می‌دهد، بهره مي‌برد. اپل به جای كوچك كردن اندازه سيستم، Power Mac G5 Quad را معرفي نموده است. اين سيستم فضايي را كه قبلا حاوی دوپردازنده به همراه دوچيپ دوهسته بود پر مي‌كند.
اپل مي‌گويد كه با تركيب دوهسته پردازنده روی يك چيپ سيليكون منفرد، يك پردازشگر دوهسته مي‌تواند از قدرت محاسباتي دوبرابر يك پردازشگر تك هسته برخوردار باشد. در مورد Power Mac G5 Quad، برنامه‌ها مي‌توانند از 4 كاشه L2 با حجم 1 مگابايت، چهار Velocity Engines يكصدو بيست و هشت بيت وهشت واحد Floating-Point دقت مضاعف بهره برده و كارآيي را نسبت به يك سيستم دوپردازنده‌ای تك هسته‌ای افزايش دهند.
البته هنوز چيپ‌های دوهسته فعلي كامل نيستند. بنابراين سازندگان چيپ در حال كار برروی نسل جديدی از دوهسته‌ای‌های Lower Power دارای كارآيي بالا مي‌باشند. اينتل فراهم كننده پردازشگر اپل از سال آينده چنين پروژه‌ای را آغاز خواهد كرد.
يكي از مشكلاتي كه در حال حاضر در چيپ‌های دوهسته وجود دارد اين است كه چيپ‌های اينتل و AMD از سرعت يك پردازشگر تك هسته (كه با استفاده از فرآيند ساخت و معماری طراحي مشابه با چيپ دوهسته ساخته شده) برخوردار نيستند. بنا به گفته كوين كرول سردبير Microprocessor Report علت اين است كه آنها كيفيت خوبي ندارند و به قدرت بسيار زيادی نياز دارند. دوهسته‌ای‌های امروزی در سرعت ساعت بالايي كه برايشان در نظر گرفته شده اجرا نمي‌شوند. بنابراين بعضي از برنامه‌ها از جمله بسياری از بازی‌ها برروی يك كامپيوتر مجهز به چيپ تك هسته سريعتر اجرا مي‌شوند. كاربران Mac بايد منتظر نتيجه آزمايشات سيستم‌های Power Mac G5 جديد بمانند. اما جالب است كه بدانيد سرعت پردازشگرهای جديد G5 دوهسته از 2.5 گيگاهرتز بالاتر نيست در حاليكه چيپ G5 تك هسته 2.7 گيگاهرتز سرعت دارد.
كاربران كامپيوترهای مجهزبه دوهسته حداكثر كارآيي را در هنگام استفاده از برنامه‌های چند رشته‌ای (multithreaded) به دست مي‌آورند.
اين يك توسعه اميدوار كننده برای كاربران Mac است زيرا بسياری از برنامه‌ها به واسطه وفور سيستم‌های Power Mac دوپردازنده‌ای برای تشخيص و بهره بردن از چند CPU دوباره نويسي شده‌اند. اين برنامه‌های Mac، چه از سيستم دوپردازنده‌ای استفاده نماييد و چه از سيستم دوهسته، از مزايای دو CPU بهره خواهند برد. به دليل حالت چند پردازشي متقارن OSX، سيستم‌عامل خود مي‌تواند وظايف مجزا را به هسته‌های مختلف هدايت كند. اين به آن معناست كه يك پردازش يا برنامه مي‌تواند به يك هسته و وظيفه ديگر به هسته ديگر هدايت شود. برنامه‌های ديگر كه multithreaded نيستند روی يك سيستم دوهسته نيز دقيقا مانند يك سيستم دوپردازشي اجرا خواهند شد. آنها بهره كاملي از مزايای اين گونه سيستم‌ها نخواهند برد.
بسياري از برنامه‌های كاربرد رايج كامپيوتری هنوز در نسخه‌های چند رشته‌ای (multithreaded) عرضه نشده‌اند، اما تمايل به تهيه اين گونه برنامه‌ها در عرضه‌های علم و هنر و مهندسي يعني جاييكه سيستم‌های Mac از معروفيت و محبوبيت بسيار برخوردارند، بيشتر است.
Shane Rau، مدير برنامه يك شركت تحقيقاتي مي‌گويد: برنامه‌هايي كه كاربرد فراوان دارند مثل برنامه‌هايي كه از ويديو استفاده مي‌كنند از چيپ دوهسته بهره خواهند برد زيرا اين سيستم مي‌تواند قدرت بيشتری براي برنامه فراهم سازد يا اينكه يك هسته را به يك برنامه و هسته ديگر را به حفظ وظايف ديگر سيستم اختصاص دهد. سيستم دوهسته راه آينده را به سازندگان اصلي چيپ كه اين استراتژی طراحي را براي به دست آوردن يك كارآيي چشمگير انتخاب مي‌كنند، نشان مي‌دهد. Krewell از Microprocessor Report مي‌گويد: افزايش فركانس ساعت كه قسمت اعظم افزايش كارآيي را در طي دهه گذشته نسبت شده به دليل نياز به تجهيزات توان فوق‌العاده فراوان دارای جذابيت چنداني براي كاربران نيست. پردازنده‌های دو هسته با سرعت Clock كم‌تر هنوز مي‌توانند افزايش كارآيي را با برنامه‌های multithreaded عرضه كنند.
تكنولوژی دو هسته (كه واقعا يك قدم جلوتر از سيستم‌های دو پردازنده است) به همراه پردازنده‌های نسل بعد اينتل، كه انتظار مي‌رود در نيمه‌دوم سال 2006 عرضه شوند، سيستم جالبي را در اختيار كاربران قرار مي‌دهند. سيستم فوق توان كمتری مصرف نموده و خنك‌تر مي‌باشد. اين چيپ‌های دوهسته با كد نام Merom برای نوت‌بوك‌ها و Conroe برای دسك‌تاپ‌ها در اختيار كاربران قرار مي‌گيرند. در حاليكه زمان دقيق و جزييات استفاده از چيپ‌های اينتل در سيستم‌های اپل اعلام نشده با اطمينان مي‌توان گفت كه تغييرات اعمال شده در سيستم Power Mac نشان دهنده علاقه دراز مدت اپل به تكنولوژی دوهسته مي‌باشد و اين يك خوش شانسي براي اين شركت است زيرا اپل قصد دارد تا آخر سال 2006 در خط توليد خود به طور كامل از تكنولوژی دوهسته استفاده كند (به جز چيپ‌های Celeron كه برای ارزانترين كامپيوترها طراحي شده‌اند) بنا به گفته Krewell شركت AMD نيز به احتمال زياد از اين استراتژی پيروی خواهد كرد.
اكنون سيستم‌های Power Mac اپل مجهزبه چيپ‌های Power PC با سرعت 2.3 گيگاهرتز و 2.0 گيگاهرتز دوهسته‌ای از IBM مي‌باشند. در ضمن يك مدل 2.5 گيگاهرتز دوپردازنده‌ای دوهسته‌ای نيز كه اپل آن را به عنوان Power Mac G5 Quad بسيار مورد تعريف و تحسين قرار مي‌دهد، تهيه شده است. سيستم‌های فوق از پردازشگرهای دوهسته‌ای بهره مي‌برند كه IBM در ماه جولای يعني مدت كوتاهي بعد از اينكه اپل اعلام كرد از پردازنده‌های مبتنی‌بر اينتل در سخت‌افزارهای توليد شده از سال 2006 به بعد استفاده خواهد كرد، معرفي نمود. احتمال بسيار زياد وجود دارد كه بعضي از سيستم‌های Mac مبتنی‌بر اينتل جديد در آينده تكنولوژی دوهسته بهره ببرند.
پرسشي كه در اينجا مطرح مي‌شود اين است كه تفاوت بين يك سيستم دوهسته و يك سيستم دوپردازنده چيست؟
يكي ديگر از چيزهايي كه دانستن آن برای كاربران Mac مهم است اين است كه سيستم دوهسته چگونه كارآيي كلي ماشين‌هايشان را بهبود مي‌بخشد، زيرا كاربران Mac شنيده‌اند كه دوپردازنده بهتر از يك پردازنده است.
يك چيپ، دو واحد پردازش
ابتدا، Setup: يك سيستم دوهسته به جای دوپردازنده در دوسوكت جداگانه برروی مادربورد يك كامپيوتر دارای يك پردازند فيزيكي در يك سوكت واحد و دو واحد پردازش مستقل در داخل آن مي‌باشد. بدين طريق در فضا و هزينه صرفه جويي خواهد شد.
چيپ دو هسته‌ای به دو CUP امكان مي‌دهد كاشه حافظه و اتصالات گذرگاه را با سيستم به اشتراك گذارند كه اين نيز موجب صرفه جويي در هزينه خواهد شد. اگر اين گونه نباشد سخت‌افزار (چه يك سيستم دوهسته يا دوپردازنده) يكسان به نظر خواهند رسيد. دوهسته ممكن است يك ويژگي جديد باشد كه به پلاتفرم Mac افزوده شده اما از جنبه كامپيوتری، اينتل و AMD در سالهای اخير چيپ‌های دو هسته‌ای را در اختيار سازندگان كامپيوتر قرار داده‌اند. بدين طريق سازندگان چيپ مي‌توانند كارآيي بالا را بدون حرارت بالا فراهم سازند.
به اين دليل يك چيپ دوهسته برای اپل مفهوم پيدا مي‌كند. سيستم‌های دوپردازنده‌ای امروزی مشكلات بزرگي ايجاد مي‌كنند زيرا دوچيپ گرمای زيادی توليد نموده و به سيستم‌های خنك كننده خاص و سنيك‌هاي حرارتي بزرگ نياز خواهند داشت. بنابراين يك سيستم دو پردازنده‌ای گزينه‌های طراحي اپل را محدود ساخته و هزينه‌ها را افزايش مي‌دهد.
از طرف ديگر بنا به گفته راجر كي، رئيس شركت تحقيقاتي Endpoint Technologies Associates، يك چيپ دوهسته‌ای امكان تهيه ماشين‌های پرقدرت و كوچكتر از مدل‌های Power Mac G5 امروزی را برای اپل فراهم مي‌سازد. او مي‌گويد: بسياري از كاربران ترجيح مي‌دهند از قدرت مشابه در يك سيستم كوچكتر بهره ببرند. شما مي‌توانيد از شر سيستم‌های بزرگ خلاصي يابيد مگر اينكه به فضای اضافه برای خنك كردن نياز داشته باشيد.
افزايش كارآيي
كمي زمان نياز است تا مزايا ظاهر شوند. Power Mac معرفي شده توسط اپل از همان ابعاد 18.7×8.1×20.1 مدل قبلي برخوردار است. اما اپل از اين حقيقت كه يك چيپ دوهسته دوپردازنده را در فضاي يك چيپ منفرد به طور مناسب جاي می‌دهد، بهره مي‌برد. اپل به جای كوچك كردن اندازه سيستم، Power Mac G5 Quad را معرفي نموده است. اين سيستم فضايي را كه قبلا حاوی دوپردازنده به همراه دوچيپ دوهسته بود پر مي‌كند.
اپل مي‌گويد كه با تركيب دوهسته پردازنده روی يك چيپ سيليكون منفرد، يك پردازشگر دوهسته مي‌تواند از قدرت محاسباتي دوبرابر يك پردازشگر تك هسته برخوردار باشد. در مورد Power Mac G5 Quad، برنامه‌ها مي‌توانند از 4 كاشه L2 با حجم 1 مگابايت، چهار Velocity Engines يكصدو بيست و هشت بيت وهشت واحد Floating-Point دقت مضاعف بهره برده و كارآيي را نسبت به يك سيستم دوپردازنده‌ای تك هسته‌ای افزايش دهند.
البته هنوز چيپ‌های دوهسته فعلي كامل نيستند. بنابراين سازندگان چيپ در حال كار برروی نسل جديدی از دوهسته‌ای‌های Lower Power دارای كارآيي بالا مي‌باشند. اينتل فراهم كننده پردازشگر اپل از سال آينده چنين پروژه‌ای را آغاز خواهد كرد.
يكي از مشكلاتي كه در حال حاضر در چيپ‌های دوهسته وجود دارد اين است كه چيپ‌های اينتل و AMD از سرعت يك پردازشگر تك هسته (كه با استفاده از فرآيند ساخت و معماری طراحي مشابه با چيپ دوهسته ساخته شده) برخوردار نيستند. بنا به گفته كوين كرول سردبير Microprocessor Report علت اين است كه آنها كيفيت خوبي ندارند و به قدرت بسيار زيادی نياز دارند. دوهسته‌ای‌های امروزی در سرعت ساعت بالايي كه برايشان در نظر گرفته شده اجرا نمي‌شوند. بنابراين بعضي از برنامه‌ها از جمله بسياری از بازی‌ها برروی يك كامپيوتر مجهز به چيپ تك هسته سريعتر اجرا مي‌شوند. كاربران Mac بايد منتظر نتيجه آزمايشات سيستم‌های Power Mac G5 جديد بمانند. اما جالب است كه بدانيد سرعت پردازشگرهای جديد G5 دوهسته از 2.5 گيگاهرتز بالاتر نيست در حاليكه چيپ G5 تك هسته 2.7 گيگاهرتز سرعت دارد.
كاربران كامپيوترهای مجهزبه دوهسته حداكثر كارآيي را در هنگام استفاده از برنامه‌های چند رشته‌ای (multithreaded) به دست مي‌آورند.
اين يك توسعه اميدوار كننده برای كاربران Mac است زيرا بسياری از برنامه‌ها به واسطه وفور سيستم‌های Power Mac دوپردازنده‌ای برای تشخيص و بهره بردن از چند CPU دوباره نويسي شده‌اند. اين برنامه‌های Mac، چه از سيستم دوپردازنده‌ای استفاده نماييد و چه از سيستم دوهسته، از مزايای دو CPU بهره خواهند برد. به دليل حالت چند پردازشي متقارن OSX، سيستم‌عامل خود مي‌تواند وظايف مجزا را به هسته‌های مختلف هدايت كند. اين به آن معناست كه يك پردازش يا برنامه مي‌تواند به يك هسته و وظيفه ديگر به هسته ديگر هدايت شود. برنامه‌های ديگر كه multithreaded نيستند روی يك سيستم دوهسته نيز دقيقا مانند يك سيستم دوپردازشي اجرا خواهند شد. آنها بهره كاملي از مزايای اين گونه سيستم‌ها نخواهند برد.
بسياري از برنامه‌های كاربرد رايج كامپيوتری هنوز در نسخه‌های چند رشته‌ای (multithreaded) عرضه نشده‌اند، اما تمايل به تهيه اين گونه برنامه‌ها در عرضه‌های علم و هنر و مهندسي يعني جاييكه سيستم‌های Mac از معروفيت و محبوبيت بسيار برخوردارند، بيشتر است.
Shane Rau، مدير برنامه يك شركت تحقيقاتي مي‌گويد: برنامه‌هايي كه كاربرد فراوان دارند مثل برنامه‌هايي كه از ويديو استفاده مي‌كنند از چيپ دوهسته بهره خواهند برد زيرا اين سيستم مي‌تواند قدرت بيشتری براي برنامه فراهم سازد يا اينكه يك هسته را به يك برنامه و هسته ديگر را به حفظ وظايف ديگر سيستم اختصاص دهد. سيستم دوهسته راه آينده را به سازندگان اصلي چيپ كه اين استراتژی طراحي را براي به دست آوردن يك كارآيي چشمگير انتخاب مي‌كنند، نشان مي‌دهد. Krewell از Microprocessor Report مي‌گويد: افزايش فركانس ساعت كه قسمت اعظم افزايش كارآيي را در طي دهه گذشته نسبت شده به دليل نياز به تجهيزات توان فوق‌العاده فراوان دارای جذابيت چنداني براي كاربران نيست. پردازنده‌های دو هسته با سرعت Clock كم‌تر هنوز مي‌توانند افزايش كارآيي را با برنامه‌های multithreaded عرضه كنند.
تكنولوژی دو هسته (كه واقعا يك قدم جلوتر از سيستم‌های دو پردازنده است) به همراه پردازنده‌های نسل بعد اينتل، كه انتظار مي‌رود در نيمه‌دوم سال 2006 عرضه شوند، سيستم جالبي را در اختيار كاربران قرار مي‌دهند. سيستم فوق توان كمتری مصرف نموده و خنك‌تر مي‌باشد. اين چيپ‌های دوهسته با كد نام Merom برای نوت‌بوك‌ها و Conroe برای دسك‌تاپ‌ها در اختيار كاربران قرار مي‌گيرند. در حاليكه زمان دقيق و جزييات استفاده از چيپ‌های اينتل در سيستم‌های اپل اعلام نشده با اطمينان مي‌توان گفت كه تغييرات اعمال شده در سيستم Power Mac نشان دهنده علاقه دراز مدت اپل به تكنولوژی دوهسته مي‌باشد و اين يك خوش شانسي براي اين شركت است زيرا اپل قصد دارد تا آخر سال 2006 در خط توليد خود به طور كامل از تكنولوژی دوهسته استفاده كند (به جز چيپ‌های Celeron كه برای ارزانترين كامپيوترها طراحي شده‌اند) بنا به گفته Krewell شركت AMD نيز به احتمال زياد از اين استراتژی پيروی خواهد كرد.