मल्टी-कोर प्रोसेसर के बारे में सभी: वे क्या हैं, वे कैसे काम करते हैं, और वे कहाँ से आए हैं

जब व्यक्तिगत कंप्यूटरों का आविष्कार किया गया था, तो उनकी केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई (सीपीयू) अकेले खड़ी थी और केवल एक प्रोसेसर कोर था। प्रोसेसर ही कोर था ; मल्टी-कोर प्रोसेसर होने का विचार अभी तक अनसुना था। आज, कंप्यूटर, फोन, और अन्य उपकरणों को कई कोर के साथ देखना असामान्य नहीं है - वास्तव में, किसी भी तरह के हर व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कंप्यूटर में बहुत अधिक कोर हैं। ये कोर उसी, सिंगल, सीपीयू या सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट में रहते हैं।

कई कोर होने का एक बड़ा फायदा है। केवल एक कोर के साथ, एक कंप्यूटर एक समय में केवल एक कार्य पर काम कर सकता है, एक कार्य को दूसरे पर ले जाने से पहले पूरा करना। अधिक कोर के साथ, हालांकि, एक कंप्यूटर एक साथ कई कार्यों पर काम कर सकता है, जो विशेष रूप से उन लोगों के लिए उपयोगी है जो बहुत सारे मल्टीटास्किंग करते हैं।

मल्टी-कोर प्रोसेसर कैसे काम करते हैं, इसके बारे में जानने से पहले, प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के बैकस्टोरी के बारे में थोड़ी बात करना महत्वपूर्ण है, जिसके बाद हम चर्चा करेंगे कि मल्टी-कोर प्रोसेसर क्या करते हैं।

कुछ इतिहास

इससे पहले कि कई कोर वाले प्रोसेसर बनाए गए, लोगों और कंपनियों जैसे इंटेल और एएमडी ने कई सीपीयू के साथ कंप्यूटर बनाने की कोशिश की। इसका मतलब यह था कि एक सीपीयू सॉकेट के साथ एक मदरबोर्ड की आवश्यकता थी। न केवल यह अधिक महंगा था, क्योंकि एक अन्य सीपीयू सॉकेट के लिए आवश्यक भौतिक हार्डवेयर, लेकिन दो प्रोसेसर के बीच जगह लेने के लिए आवश्यक संचार में वृद्धि के कारण इसमें विलंबता भी बढ़ गई। एक मदरबोर्ड को कंप्यूटर में दो पूरी तरह से अलग-अलग स्थानों के बीच डेटा को विभाजित करने के बजाय प्रोसेसर को भेजना था। भौतिक दूरी वास्तव में इसका मतलब है कि एक प्रक्रिया धीमी है। कई कोर के साथ एक चिप पर इन प्रक्रियाओं को रखने का मतलब न केवल यात्रा करने के लिए कम दूरी है, बल्कि इसका मतलब यह भी है कि विभिन्न कोर विशेष रूप से भारी कार्यों को करने के लिए संसाधनों को साझा कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, इंटेल के पेंटियम II और पेंटियम III चिप्स दोनों को एक मदरबोर्ड पर दो प्रोसेसर वाले संस्करणों में लागू किया गया था।

थोड़ी देर के बाद, प्रोसेसर को अधिक शक्तिशाली होने की आवश्यकता थी, इसलिए कंप्यूटर निर्माता हाइपर-थ्रेडिंग की अवधारणा के साथ आए। अवधारणा खुद इंटेल से आई थी, और यह पहली बार 2002 में कंपनी के एक्सियन सर्वर प्रोसेसर पर कल्पना की गई थी, और बाद में इसके पेंटियम 4 डेस्कटॉप प्रोसेसर पर। हाइपर-थ्रेडिंग का उपयोग आज भी प्रोसेसर में किया जाता है, और इंटेल के i5 चिप्स और इसके i7 चिप्स के बीच भी मुख्य अंतर है। यह मूल रूप से इस तथ्य का लाभ उठाता है कि एक प्रोसेसर में अक्सर अप्रयुक्त संसाधन होते हैं, खासकर जब कार्यों को बहुत प्रसंस्करण शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है, जिसे अन्य कार्यक्रमों के लिए उपयोग किया जा सकता है। एक प्रोसेसर जो हाइपर-थ्रेडिंग का उपयोग करता है, मूल रूप से खुद को एक ऑपरेटिंग सिस्टम के रूप में प्रस्तुत करता है, क्योंकि इसमें दो कोर हैं। बेशक, इसमें वास्तव में दो कोर नहीं हैं, हालांकि दो कार्यक्रमों के लिए जो प्रसंस्करण शक्ति का आधा उपयोग करते हैं या कम उपलब्ध हैं, इस तथ्य के कारण दो कोर हो सकते हैं कि एक साथ वे सभी शक्ति का लाभ उठा सकते हैं प्रोसेसर की पेशकश की है। हालांकि, हाइपर-थ्रेडिंग दो कोर के साथ एक प्रोसेसर की तुलना में थोड़ा धीमा होगा, जब कोर का उपयोग करके दो कार्यक्रमों के बीच साझा करने के लिए पर्याप्त प्रसंस्करण शक्ति नहीं होती है।

आप हाइपर-थ्रेडिंग का एक संक्षिप्त और अधिक विस्तृत विवरण देते हुए एक आनंददायक वीडियो पा सकते हैं।

मल्टी प्रोसेसर

बहुत प्रयोग के बाद, कई कोर के साथ सीपीयू अंततः बनाए जा सकते थे। इसका मतलब यह था कि एक एकल प्रोसेसर मूल रूप से एक से अधिक प्रसंस्करण इकाई था। उदाहरण के लिए, एक दोहरे कोर प्रोसेसर में दो प्रसंस्करण इकाइयाँ होती हैं, एक क्वाड-कोर में चार होते हैं, और इसी तरह।

तो कंपनियों ने कई कोर के साथ प्रोसेसर क्यों विकसित किया? खैर, तेज प्रोसेसर की आवश्यकता अधिक से अधिक स्पष्ट होती जा रही थी, हालांकि एकल कोर प्रोसेसर में विकास धीमा हो रहा था। 1980 से 2000 के दशक तक, इंजीनियरों ने प्रसंस्करण गति को कई मेगाहर्ट्ज़ से कई गीगाहर्ट्ज़ तक बढ़ाने में सक्षम थे। इंटेल और एएमडी जैसी कंपनियों ने ट्रांजिस्टर के आकार को सिकोड़कर ऐसा किया, जिससे एक ही स्थान पर अधिक ट्रांजिस्टर की अनुमति मिली, जिससे प्रदर्शन में सुधार हुआ।

इस तथ्य के कारण कि प्रोसेसर घड़ी की गति बहुत से जुड़ी हुई है कि एक चिप पर कितने ट्रांजिस्टर फिट हो सकते हैं, जब ट्रांजिस्टर सिकुड़ने की तकनीक धीमी होने लगी, तो प्रोसेसर की गति में वृद्धि भी धीमी गति से होने लगी। जबकि ऐसा तब नहीं है जब कंपनियों को पहले मल्टी-कोर प्रोसेसर के बारे में पता था, यह तब है जब उन्होंने व्यावसायिक उद्देश्यों के लिए मल्टी-कोर प्रोसेसर के साथ प्रयोग करना शुरू कर दिया है। जबकि मल्टी-कोर प्रोसेसर पहली बार 1980 के दशक के मध्य में विकसित किए गए थे, वे बड़े निगमों के लिए डिज़ाइन किए गए थे, और जब तक एकल-कोर तकनीक धीमी नहीं शुरू हुई तब तक वास्तव में इसे फिर से तैयार नहीं किया गया था। पहला मल्टी-कोर प्रोसेसर रॉकवेल इंटरनेशनल द्वारा विकसित किया गया था, और 6501 चिप का एक संस्करण था जिसमें एक चिप पर दो 6502 प्रोसेसर थे (इस विकिपीडिया प्रविष्टि में अधिक विवरण यहां उपलब्ध हैं)।

मल्टी-कोर प्रोसेसर क्या करता है?

खैर, यह वास्तव में बहुत सीधा है। कई कोर होने से एक ही बार में कई काम किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप ईमेल पर काम कर रहे हैं, एक इंटरनेट ब्राउज़र खुला है, एक एक्सेल स्प्रेडशीट पर काम कर रहे हैं, और iTunes में संगीत सुन रहे हैं, तो एक क्वाड-कोर प्रोसेसर इन सभी चीजों पर एक ही बार में काम कर सकता है। या, यदि किसी उपयोगकर्ता के पास एक कार्य है जिसे तुरंत पूरा करने की आवश्यकता है, तो इसे कार्यों को संसाधित करने के लिए छोटे, आसान में विभाजित किया जा सकता है।

एकाधिक कोर का उपयोग करना भी केवल कई कार्यक्रमों तक सीमित नहीं है। उदाहरण के लिए, Google Chrome प्रत्येक नए पृष्ठ को एक अलग प्रक्रिया के साथ प्रस्तुत करता है, जिसका अर्थ है कि यह एक साथ कई कोर का लाभ उठा सकता है। हालाँकि, कुछ कार्यक्रमों को एकल-थ्रेडेड कहा जाता है, जिसका अर्थ है कि वे कई कोर का उपयोग करने में सक्षम नहीं हैं और ऐसा नहीं हो सकता है। हाइपर-थ्रेडिंग फिर से यहाँ खेल में आता है, जिससे क्रोम एक वास्तविक कोर पर दो "तार्किक कोर" के लिए कई पृष्ठ भेजने की अनुमति देता है।

मल्टी-कोर प्रोसेसर और हाइपर-थ्रेडिंग के साथ हाथ से जाना एक अवधारणा है जिसे मल्टीथ्रेडिंग कहा जाता है। मल्टीथ्रेडिंग मूल रूप से एक ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए कई कोर का लाभ लेने की क्षमता है जो कोड को उसके सबसे बुनियादी रूप में विभाजित करता है, या थ्रेड्स करता है, और एक साथ विभिन्न कोर को खिलाता है। यह निश्चित रूप से, बहु-प्रोसेसर के साथ-साथ मल्टी-कोर प्रोसेसर में महत्वपूर्ण है। मल्टी-थ्रेडिंग की तुलना में यह थोड़ा अधिक जटिल है, क्योंकि इसमें ऑपरेटिंग सिस्टम को एक तरह से कोड को ठीक से ऑर्डर करने की आवश्यकता होती है, ताकि प्रोग्राम कुशलतापूर्वक चलता रहे।

ऑपरेटिंग सिस्टम स्वयं अपनी प्रक्रियाओं के साथ समान कार्य करते हैं - यह केवल अनुप्रयोगों तक सीमित नहीं है। ऑपरेटिंग सिस्टम प्रक्रियाएं ऐसी चीजें हैं जो ऑपरेटिंग सिस्टम हमेशा पृष्ठभूमि में कर रही हैं, उपयोगकर्ता को आवश्यक रूप से जानने के बिना। इस तथ्य के कारण कि ये प्रक्रियाएं हमेशा चल रही हैं, हाइपर-थ्रेडिंग और / या एकाधिक कोर होने में बहुत मदद मिल सकती है, क्योंकि यह प्रोसेसर को मुक्त करता है ताकि अन्य चीजों पर काम करने में सक्षम हो जैसे कि ऐप्स में क्या हो रहा है।

मल्टी-कोर प्रोसेसर कैसे काम करते हैं?

सबसे पहले, मदरबोर्ड और ऑपरेटिंग सिस्टम को प्रोसेसर को पहचानने की आवश्यकता होती है और यह कि कई कोर होते हैं। पुराने कंप्यूटरों में केवल एक ही कोर होता था, इसलिए एक पुराना ऑपरेटिंग सिस्टम बहुत अच्छी तरह से काम नहीं कर सकता है यदि कोई उपयोगकर्ता इसे एक नए कंप्यूटर पर कई एसेस के साथ स्थापित करने का प्रयास करता है। उदाहरण के लिए विंडोज 95, हाइपर-थ्रेडिंग या मल्टीपल कोर का समर्थन नहीं करता है। सभी हालिया ऑपरेटिंग सिस्टम मल्टी-कोर प्रोसेसर का समर्थन करते हैं, जिसमें विंडोज 7, 8, नए जारी किए गए 10 और Apple के OS X 10.10 की पसंद शामिल हैं।

मूल रूप से रखो, ऑपरेटिंग सिस्टम तब मदरबोर्ड को बताता है कि एक प्रक्रिया करने की आवश्यकता है। मदरबोर्ड तब प्रोसेसर को बताता है। मल्टी-कोर प्रोसेसर में, ऑपरेटिंग सिस्टम प्रोसेसर को एक साथ कई काम करने के लिए कह सकता है। अनिवार्य रूप से, ऑपरेटिंग सिस्टम की दिशा के माध्यम से डेटा को हार्ड ड्राइव या रैम से मदरबोर्ड के माध्यम से प्रोसेसर में ले जाया जाता है।

मल्टी-कोर प्रोसेसर

प्रोसेसर के भीतर, कैश मेमोरी के कई स्तर होते हैं जो प्रोसेसर के अगले ऑपरेशन या संचालन के लिए डेटा रखते हैं। कैश मेमोरी के ये स्तर सुनिश्चित करते हैं कि प्रोसेसर को अपनी अगली प्रक्रिया को खोजने के लिए बहुत दूर नहीं देखना पड़ता है, जिससे बहुत समय की बचत होती है। कैश मेमोरी का पहला स्तर एल 1 कैश है। यदि प्रोसेसर को L1 कैश में अपनी अगली प्रक्रिया के लिए आवश्यक डेटा नहीं मिल रहा है, तो यह L2 कैश को दिखता है। L2 कैश मेमोरी में बड़ा है, लेकिन L1 कैश की तुलना में धीमा है।

सिंगल कोर प्रोसेसर

यदि कोई प्रोसेसर L2 कैश में क्या देख रहा है, वह नहीं मिल सकता है, तो यह L3 के लिए लाइन को जारी रखता है, और यदि प्रोसेसर में L4 है। उसके बाद, यह मुख्य मेमोरी या कंप्यूटर की रैम में दिखेगा।

अलग-अलग तरीके भी हैं जिसमें विभिन्न प्रोसेसर अंतर कैश को संभालते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ L2 कैश पर L1 कैश पर डेटा की नकल करते हैं, जो मूल रूप से यह सुनिश्चित करने का एक तरीका है कि प्रोसेसर यह पा सकता है कि वह क्या ढूंढ रहा है। यह निश्चित रूप से, L2 कैश में अधिक मेमोरी लेता है।

मल्टी-कोर प्रोसेसर में कैश के विभिन्न स्तर भी खेलने में आते हैं। आमतौर पर, प्रत्येक कोर का अपना L1 कैश होगा, लेकिन वे L2 कैश साझा करेंगे। यदि कई प्रोसेसर थे, तो यह अलग है, क्योंकि प्रत्येक प्रोसेसर का अपना L1, L2 और कोई अन्य स्तर कैश है। कई एकल-कोर प्रोसेसर के साथ, कैश-शेयरिंग बस संभव नहीं है। साझा कैश होने के मुख्य लाभों में से एक कैश को अपने पूर्ण रूप से उपयोग करने की क्षमता है, इस तथ्य के कारण कि यदि एक कोर कैश का उपयोग नहीं कर रहा है, तो दूसरा कर सकता है।

मल्टी-कोर प्रोसेसर में, डेटा की खोज करते समय एक कोर अपने स्वयं के अनूठे एल 1 कैश के माध्यम से देख सकता है, और फिर साझा एल 2 कैश, रैम और अंततः हार्ड ड्राइव के लिए शाखा देगा।

यह संभावना है कि हम अधिक कोर के विकास को देखना जारी रखेंगे। प्रोसेसर की घड़ी की गति निश्चित रूप से बेहतर बनी रहेगी, हालांकि पहले की तुलना में धीमी दरों पर। हालांकि अब स्मार्टफोन जैसी चीजों में ऑक्टा-कोर प्रोसेसर देखना असामान्य नहीं है, जल्द ही हम दर्जनों कोर के साथ प्रोसेसर देख सकते हैं।

आपको क्या लगता है कि मल्टी-कोर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी अगले किस स्थान पर है? हमें नीचे टिप्पणी में, या हमारे सामुदायिक मंच में एक नया सूत्र शुरू करने के बारे में बताएं।