ما هي خيوط المعالج؟ الاختلافات مع النوى

في هذه المقالة سوف نتوقف لحظة لشرح ما هي خيوط المعالج أو تسمى أيضًا خيوط في اللغة الإنجليزية أو خيوط البرمجة ، من أجل تحديد الاختلافات الأساسية بين هذه ونوى المعالج. من بين الخبراء الأقل خبرة وحتى المستخدمين الأكثر تقدمًا ، لا يزال هناك قدر كبير من الارتباك حول هذا الموضوع. لهذا السبب شرعنا في توضيح هذه الشروط إلى أقصى حد ممكن.

هذا المفهوم لمعالجة مؤشرات الترابط ليس ضروريًا لمعرفة عند شراء معالج لمستخدم عادي. في معظم الحالات ، أفضل من أقل من ذلك ، هذا صحيح دائمًا تقريبًا. حيث نحتاج إلى معرفة ماهية المواضيع ، في عمل تطوير البرنامج. اعتمادًا على كيفية برمجة التطبيق وتجميعه ، سيكون له تنفيذ محسن أكثر للمعالجات التي تحتوي على مؤشرات ترابط أكثر من النوى. وهذا هو المكان الذي سنحاول فيه شرحنا.

فهرس المحتويات

ما هي نوى المعالج

سنبدأ بشرح نوى معالجنا ، لذا سيكون لدينا هذه المعرفة السابقة حتى لا نخلط بيننا.

نحن نعلم أن المعالج مسؤول عن تنفيذ وتنفيذ تعليمات البرامج التي يتم تحميلها في ذاكرة RAM الخاصة بجهاز الكمبيوتر لدينا. عمليا جميع التعليمات اللازمة لتنفيذ المهام النموذجية على جهاز الكمبيوتر الخاص بنا ، والتنقل ، والكتابة ، وعرض الصور ، وما إلى ذلك تمر من خلاله. في القسم المادي ، المعالج عبارة عن دائرة متكاملة تتكون من ملايين الترانزستورات التي تشكل بوابات منطقية لتمرير أو عدم تمرير بتات البيانات في شكل طاقة ، دون مزيد من اللغط.

حسنًا ، تحتوي هذه الشريحة الصغيرة على وحدات مختلفة يمكننا تسميتها بالنوى ، بالإضافة إلى عناصر أخرى لا نهتم بها الآن. كان لدى المعالجات قبل بضع سنوات واحد فقط من هذه النوى ، وكانوا قادرين على معالجة تعليمات واحدة لكل دورة. يتم قياس هذه الدورات بالميغاهرتز (MHz) ، وكلما زاد عدد MHz ، زادت التعليمات التي يمكننا القيام بها كل ثانية.

الآن ليس لدينا جوهر واحد فقط ، بل عدة نواة. يمثل كل نواة معالجًا فرعيًا ، بمعنى أن كل من هذه المعالجات الفرعية ستنفذ إحدى هذه التعليمات ، وبالتالي تكون قادرة على تنفيذ العديد منها في كل دورة ساعة باستخدام وحدة معالجة مركزية متعددة النواة. إذا كان لدينا معالج رباعي النواة ، يمكننا تنفيذ 4 تعليمات في وقت واحد بدلاً من واحد فقط. لذا فإن تحسين الأداء أربع مرات. إذا كان لدينا 6 ، ثم 6 تعليمات في نفس الوقت. هذه هي الطريقة التي تكون بها المعالجات الحالية أقوى بكثير من المعالجات القديمة.

وتذكر أن هذه النوى موجودة فعليًا في معالجنا ، فهي ليست شيئًا افتراضيًا أو تم إنشاؤها بواسطة التعليمات البرمجية.

ما هي معالجة الخيوط؟

الخيوط أو الخيوط أو الخيوط ليست جزءًا ماديًا من المعالج ، على الأقل عندما يتعلق الأمر بمزيد من النوى أو شيء من هذا القبيل.

يمكننا تحديد سلسلة معالجة على أنها تدفق التحكم في بيانات البرنامج. إنها وسيلة تسمح بإدارة مهام المعالج ونوىه المختلفة بطريقة أكثر كفاءة. بفضل سلاسل العمليات ، يمكن تقسيم الحد الأدنى من وحدات التخصيص ، وهي مهام أو عمليات البرنامج ، إلى أجزاء لتحسين أوقات الانتظار لكل تعليمة في قائمة انتظار العملية. تسمى هذه القطع بالخيوط أو الخيوط.

بمعنى آخر ، يحتوي كل خيط معالجة على جزء من المهمة التي يتعين القيام بها ، وهو أمر أبسط في تنفيذه مما لو قدمنا ​​المهمة الكاملة في النواة المادية. بهذه الطريقة ، تكون وحدة المعالجة المركزية قادرة على معالجة العديد من المهام في نفس الوقت وفي نفس الوقت ، في الواقع ، ستكون قادرة على القيام بعدد من المهام التي تحتوي على خيوط ، وعادة ما تكون هناك مهمة أو اثنتين لكل نواة. في المعالجات التي تحتوي على 6 نوى و 12 خيطًا على سبيل المثال ، سيكون بإمكانهم تقسيم العمليات إلى 12 مهمة مختلفة بدلاً من 6 فقط.

تجعل طريقة العمل هذه إدارة موارد النظام أكثر عدالة وكفاءة. أنت تعرف… أنه ينقسم وسوف تربح كل الحياة. تسمى هذه المعالجات متعددة الخيوط. في الوقت الحالي ، ما يجب أن نكون واضحين بشأنه هو أن المعالج الذي يحتوي على 12 سنًا لن يكون له 12 نواة ، وأن النوى شيء من أصل مادي والخيوط شيء من أصل منطقي.

كان ذلك بالتأكيد مجردًا إلى حد ما ويصعب فهمه ، لذلك دعونا نرى كيف يترجم إذا تحدثنا عن بنية برنامج على جهاز الكمبيوتر الخاص بنا.

البرامج والعمليات والخيوط

نعلم جميعًا ما هو البرنامج ، فهو رمز يتم تخزينه في جهاز الكمبيوتر الخاص بنا ومقدر للقيام بمهمة محددة. التطبيق هو برنامج ، كما أن برنامج التشغيل هو برنامج وحتى نظام التشغيل هو برنامج قادر على تنفيذ برامج أخرى بداخله. يتم تخزينها جميعًا في شكل ثنائي ، لأن المعالج يفهم فقط الأصفار والأصفار ، الحالية / غير الحالية.

عمليات البرنامج

لتشغيل البرنامج ، يتم تحميله في الذاكرة ، ذاكرة الوصول العشوائي. يتم تحميل هذا البرنامج من خلال العمليات ، التي تحمل الرمز الثنائي المرتبط بها والموارد التي يحتاج إليها للعمل ، والتي سيتم تعيينها "بذكاء" من قبل نظام التشغيل.

الموارد الأساسية التي تحتاجها العملية هي عداد برنامج ومجموعة من السجلات.

• عداد البرامج (CP): يطلق عليه مؤشر التعليمات ، ويتتبع تسلسل التعليمات التي تتم معالجتها. التسجيلات: هو مستودع يقع في المعالج حيث يمكن تخزين التعليمات أو عنوان التخزين أو أي بيانات أخرى. المكدس: هو بنية البيانات التي تقوم بتخزين المعلومات المتعلقة بالمثيلات التي يكون فيها البرنامج نشطًا في الكمبيوتر.

ثم يتم تقسيم كل برنامج إلى عمليات ، ويتم تخزينه في مكان معين في الذاكرة. أيضًا ، تعمل كل عملية بشكل مستقل ، وهذا أمر مهم جدًا لفهمه لأن هذه هي الطريقة التي يستطيع بها المعالج والنظام تنفيذ مهام متعددة في نفس الوقت ، ما نسميه نظام تعدد المهام. نظام المعالجة هذا هو الجاني الذي يمكننا مواصلة العمل على جهاز الكمبيوتر الخاص بنا ، حتى إذا تم حظر البرنامج.

خيوط العملية

هذا هو المكان الذي تظهر فيه مؤشرات الترابط ، المسماة مؤشرات الترابط في أنظمة التشغيل. الخيط هو وحدة تنفيذ العملية. يمكننا تقسيم العملية إلى خيوط ، وسيكون كل منها خيط التنفيذ.

إذا لم يكن البرنامج متعدد الخيوط ، فستحتوي العمليات الموجودة فيه على مؤشر ترابط واحد فقط ، بحيث يمكن معالجتها في وقت واحد فقط. على العكس من ذلك ، إذا كانت لدينا عمليات متعددة الخيوط ، فيمكن تقسيمها إلى عدة أجزاء ، ولكل من هذه المواضيع مشاركة الموارد المخصصة للعملية. لذلك قلنا أن خاصية multithreading أكثر كفاءة.

بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي كل مؤشر ترابط على مجموعة من السجلات الخاصة به بحيث يمكن معالجة اثنين أو أكثر منها في نفس الوقت ، على عكس عملية واحدة ، والتي يجب تشغيلها دفعة واحدة. سلاسل الرسائل هي مهام أبسط تسمح لك بتشغيل العملية بطريقة منقسمة. وهذه هي الوظيفة النهائية لخيوط المعالجة. كلما زاد عدد الخيوط ، زاد تقسيم العمليات ، وزاد حجم الحسابات المتزامنة ، وبالتالي زادت الكفاءة.

لم ننتهي بعد ، لا يزال لدينا السؤال المعلق عما يحدث بعد ذلك مع لب ذي خيط مزدوج ؟ لقد قلنا بالفعل أن كل نواة قادرة على تنفيذ تعليمات واحدة في كل مرة. تحتوي وحدة المعالجة المركزية (CPU) على خوارزمية معقدة تقسم أوقات التنفيذ بالطريقة الأكثر فعالية ، وبالتالي تعيين كل مهمة على فترة تنفيذ معينة. التغيير بين المهام سريع جدًا ، سيعطي الشعور بأن النواة تنفذ المهام بالتوازي.

هل يمكننا رؤية هذه الخيوط أو الخيوط في النظام؟

ليس بطريقة مفصلة للغاية ، ولكن نعم ، يمكننا رؤيتها ، على كل من Windows و Mac.

في حالة Windows ، سيتعين علينا فقط فتح مدير المهام والانتقال إلى " الأداء ". ثم سنضغط على رابط " مراقبة الموارد " أدناه. في هذه النافذة الجديدة ، سيتم تقسيم كل عملية إلى استهلاك وحدة المعالجة المركزية وسلاسل العمليات ، وستكون هذه هي سلاسل العمليات.

في مراقبة نشاط Mac ، سيكون لدينا مباشرة سلاسل الرسائل المدرجة على الشاشة الرئيسية.

بهذا نختتم مقالتنا حول ماهية سلاسل معالجة وحدة المعالجة المركزية. إنه بالتأكيد موضوع معقد إلى حد ما للشرح وملخص تمامًا ، خاصة للمستخدمين الذين لا يفهمون بشكل كامل كيفية عمل المعالج. ولكن في هذه الحالة لدينا أخبار جيدة لأن لدينا أيضًا مقالة جيدة تتحدث عن كيفية عمل المعالج وكيف يتم تنفيذ دورة التعليمات بأكملها.

قم بزيارة مقالاتنا على:

نأمل أن يكون كل شيء واضحًا إلى حد ما ، ونقدر اختيارك لنا لمعرفة المزيد عن هذا الموضوع.