شرکت اینتل در طول سال‌های گذشته انقلابی در دنیای فناوری واحدهای پردازش مرکزی کامپیوترها ایجاد کرده است. از زمانی که تمام واحدهای پردازش مرکزی که مورد استفاده قرار می‌گرفتند تنها یک هسته بودند، به تدریج تکامل یافته و انواعی از واحدهای پردازش مرکزی با چند هسته به وجود آمد.
این شامل پردازنده‌های دوهسته‌ای، چهارهسته‌ای و هشت هسته‌ای است. هدف اصلی از طراحی پردازنده‌های چند هسته‌ای توزیع وظایف بین این هسته‌ها بود تا بتوانند داده‌ها را با سرعت بیشتری پردازش کنند و این امر بهبود قابل توجهی در عملکرد کامپیوترها ایجاد کرد.
با اینکه بهبود عملکرد این پردازنده‌های چند هسته‌ای با مصرف انرژی بیشتر همراه بود، اما با ظهور نسل دوازدهم ( Alder Lake) از پردازنده‌های اینتل، این شرکت راهکاری برای مشکل مصرف بالای انرژی ارائه داد. این راهکار شامل طراحی دو نوع هسته متفاوت در یک بسته پردازش مرکزی واحد است، یکی از نوع P یا هسته‌های عملکرد “P-Cores” و دیگری از نوع E یا هسته‌های کارایی “E-Cores”. در این مقاله با این دو نوع هسته استفاده شده در نسل دوازدهم و پس از آن ( از پردازنده‌های اینتل ) آشنا می‌شویم.
وظیفه اصلی پردازنده‌ها
وظیفه اصلی پردازنده‌ها در کامپیوترها دریافت دستورات و دستورالعمل‌ها است. این دستورات سپس تحلیل و پردازش می‌شوند و به بخش مرتبط (مانند هارد، کارت گرافیک، اینترنت، صدا و غیره) برای اجرا در دستگاه ارسال می‌شوند. استفاده از پردازنده‌های چند هسته‌ای به معنای استفاده همزمان از چندین هسته پردازشی است. این امکان باعث افزایش سرعت اجرای وظایف می‌شود. با این حال، به دلیل اتصال تمام این هسته‌ها به یکدیگر و استفاده از یک منبع تغذیه، سرعت ارتباط آنها با هم بیشتر شده و عملکرد بهتری نسبت به استفاده از چندین پردازنده مجزا برای انجام وظایف به صورت متوازی دارند.
دوازدهمین نسل از پردازنده‌های اینتل
در این نسل از پردازنده‌ها، شرکت اینتل معماری را به گونه‌ای طراحی کرده که هر پردازنده شامل دو گروه هسته است، هر کدام از این گروه‌ها وظایف مختلفی را انجام می‌دهند. گروه بزرگتر از نظر تعداد هسته به انجام وظایف با عملکرد بالا اختصاص دارد. این گروه به نام هسته‌های عملکرد “Performance Cores” شناخته می‌شود و به صورت اختصار به آنها “P-cores” اشاره می‌شود.
از طرف دیگر، گروه کوچکتر از نظر تعداد هسته مسئول انجام وظایف فرعی و سبک مانند مرور اینترنت است. این گروه به نام هسته‌های کارآمد “Efficiency Cores” نامیده می‌شود و به صورت اختصار “E-cores” نام دارد.
شرکت‌های تولیدکننده پردازنده‌های هوشمند این ترفند را پیش گرفته‌اند و به طور هوشمندانه هسته‌های با مصرف بالا را فقط در شرایط اجرای وظایف نیازمند سرعت بالا فعال می‌کنند، مثل اجرای بازی‌های ویدئویی یا زمانی که برخی برنامه‌ها نیاز به عملکرد بهتری برای مدت زمان معین دارند.
سپس این هسته‌ها غیرفعال می‌شوند و هسته‌های با مصرف انرژی کمتر برای انجام وظایف ساده‌تر مانند تماشای ویدئو یا مرور وب به کار می‌روند. برای کامپیوترها، پردازنده‌های Alder Lake از این تکنولوژی به عنوان اولین تجربه استفاده کرده‌اند.
تفاوت تعداد هسته‌های عملکردی و هسته‌های کارآیی یکپارچه در پردازنده‌های نسل دوازدهم اینتل
این فناوری در داخل پکیج پردازنده مرکزی در هر نوع از پردازنده‌های نسل دوازدهم اینتل وجود دارد. به عنوان مثال، مدل i9 از پردازنده‌های جدید اینتل دارای 8 هسته عملکردی (P-cores) و 8 هسته کارآیی (E-cores) است. این تعداد هسته‌ها همانند نمونه کامل پردازنده نسل دوازدهمی می‌باشد. پردازنده مدل i7 دارای 4 هسته عملکردی و 8 هسته برای کارآیی است، در حالیکه مدل i5 دارای 4 هسته عملکردی و 6 هسته کارآیی می‌باشد.
مزایای استفاده از پردازنده‌های چند هسته‌ای هیبریدی جدید اینتل که ترکیبی از هسته‌های بهبود یافته عملکرد و هسته‌های بهینه انرژی است عبارتند از:
برای کاربران لپ‌تاپ: استفاده از پردازنده‌های هیبریدی به خصوص برای کاربران لپ‌تاپ مفید است چرا که استفاده روزانه از این دستگاه‌ها بیشتر شامل وظایف سبک مانند مرور اینترنت، تماشای ویدئو و تهیه گزارشات می‌شود. هسته‌های کارآیی در پردازنده به کاهش مصرف انرژی منجر می‌شوند و در نتیجه عمر باتری دستگاه را بهبود می‌بخشند و دمای دستگاه در حین استفاده کاهش می‌یابد.
برای کاربران رایانه‌های رومیزی: زمانی که یک کامپیوتر رومیزی یا لپ‌تاپ به برق متصل است، پردازنده‌های هجیانی ممکن است به دلیل توانایی تخصیص کامل توان هسته‌های عملکردی به اجرای بازی‌های ویدئویی، در حالیکه گروهی از هسته‌های کارآیی مسئول اجرای وظایف سبک مانند دانلود فایل‌ها و اجرای برنامه‌های پس‌زمینه باشند.
خصوصیات مهم پردازنده‌های چندهسته‌ای هیبریدی:
تفاوت تعداد هسته‌های اجرایی و هسته‌های کارآمد یکی از ویژگی‌های مهم پردازنده‌های چندهسته‌ای هیبریدی (هیبریدی یعنی ترکیبی از هسته‌های اجرایی با عملکرد بالا و هسته‌های کارآمد با مصرف کمتر انرژی) است. به عنوان مثال، در مدل i9 اینتل از پردازنده‌های جدید، 8 هسته از نوع P-cores (هسته‌های عملکرد بالا) و 8 هسته از نوع E-cores (هسته‌های کارآمد) استفاده شده است. همچنین، در مدل i7، 4 هسته از نوع P-cores و 8 هسته از نوع E-cores قرار دارد، و در مدل i5 نیز ترکیبی از 4 هسته از نوع P-cores و 6 هسته از نوع E-cores استفاده شده است.
مزایای پردازنده‌های چندهسته‌ای هیبریدی:
برای کاربران لپ‌تاپ: استفاده از پردازنده‌های هیبریدی می‌تواند به ویژه برای کاربران لپ‌تاپ مفید باشد، زیرا بسیاری از وظایف روزانه این دستگاه‌ها نیاز به کارکرد هسته‌های با مصرف انرژی کمتر دارند. استفاده از هسته‌های کارآمد در این مواقع می‌تواند به ماندگاری باتری و خنک شدن بهتر دستگاه کمک کند.
برای کاربران کامپیوتر رومیزی: پردازنده‌های هیبریدی می‌توانند به بهترین شکل ممکن عملکرد بازی‌ها را بهبود بخشند. در این حالت، هسته‌های با عملکرد بالا به بازی‌ها اختصاص داده شده و هسته‌های کارآمد مسئولیت انجام وظایف سبک‌تر را بر عهده می‌گیرند.
مشکلات پتانسیل پردازنده‌های چندهسته‌ای هیبریدی:
با وجود تلاش‌ها برای بهینه‌سازی و سازگاری با این نوع پردازنده‌ها، هنوز ممکن است مشکلاتی از جمله عدم سازگاری با برخی نرم‌افزارها و بازی‌ها وجود داشته باشد. این مشکلات به تدریج با به‌روزرسانی نرم‌افزارها و سیستم‌عامل‌ها حل می‌شوند.
نرم‌افزار ویندوز 11 به عنوان یکی از سیستم‌عامل‌های پیشرفته، ابزارهایی برای بهبود پردازنده‌های چندهسته‌ای هیبریدی ارائه کرده است. این ابزارها می‌توانند بهبود سرعت و کارایی این پردازنده‌ها را در سیستم‌هایی که از آنها استفاده می‌کنند، فراهم کنند.
چگونه نوع مناسب پردازنده هیبریدی را انتخاب کنیم
تولید گروه‌های هسته‌های کارآیی به راحتی و با کمترین هزینه نسبت به تولید هسته‌های عملکردی است. بنابراین، هنگام خرید یک پردازنده جدید از نوع هیبریدی که هم حاوی هسته‌های عملکردی و هم حاوی هسته‌های کارآیی است، بدانید که شما قسمت اعظم قیمت محصول را به‌خاطر ویژگی‌های بهبود عملکرد پردازنده پرداخت می‌کنید. در این صورت، باید پردازنده را بر اساس تعداد هسته‌های عملکردی که نیازمندی‌های اجرایی نرم‌افزارهای با عملکرد بالا در دستگاه شما را پوشش دهد، انتخاب کنید.
واحدهای پردازش مرکزی چندهسته‌ای به افزایش کارآیی و سرعت در اجرای عملیات و انجام وظایف مختلف در کامپیوترها کمک می‌کنند، اما این بهبود عملکرد همیشه با مصرف اضافی انرژی همراه است، حتی در مواقع استفاده از سرویس‌های سبک که نیاز به عملکرد بالا ندارند.
بنابراین، استفاده از پردازنده‌های چندهسته‌ای به عنوان یک ویژگی مداوم نمی‌تواند مزیت باشد، به خصوص در لپ‌تاپ‌ها که با این افزایش عملکرد، باتری آنها سریعتر خالی می‌شود. شرکت اینتل برای حل این مشکل، پردازنده‌های چندهسته‌ای نوع هیبریدی خود را توسعه داده است.
این پردازنده‌ها چندین هسته دارند اما دو مجموعه از هسته‌ها دارند که هر یک وظایف مختلفی را انجام می‌دهند. یکی از آنها برای انجام وظایف با عملکرد بالا (هسته‌های عملکردی) و دیگری برای استفاده در وظایف سبک که نیاز به عملکرد کمتر و مصرف کمتر انرژی دارند (هسته‌های کارآیی) ارائه شده‌اند. این پردازنده‌ها ترکیبی از بهبود عملکرد و بهره‌وری از انرژی دارند و به خصوص در لپ‌تاپ‌ها موجب حفظ عمر باتری بیشتر و کاهش حرارت دستگاه در حین استفاده می‌شوند.
