تعداد هسته در سی پی یو چه تاثیری دارد؟

هر هسته ی سی پی یو (CPU) در واقع یک واحد پردازشی مستقل است که می‌تواند دستورات را به طور جداگانه اجرا کند. در کاربردهای چندوظیفه‌ای (Multitasking) و نرم‌افزارهای چندنخی (Multi-threaded)، افزایش تعداد هسته‌ها به بهبود چشمگیر عملکرد می‌انجامد. پردازنده‌های مدرن معمولاً بین ۲ تا ۶۴ هسته دارند که برای کاربردهای متفاوت، تعداد بهینه متغیر است.

تعداد هسته در سی پی یو، بسته به نوع کاربری متفاوت است. برای کاربران عادی که عمدتاً به وب‌گردی و کارهای دفتری می‌پردازند، پردازنده ۴ تا ۶ هسته‌ای کافی است. برای گیمرها، تعادل بین تعداد هسته (معمولاً ۶ تا ۸) و فرکانس پردازنده (Clock Speed) اهمیت دارد، زیرا بسیاری از بازی‌ها هنوز از هسته‌های بیشتر بهره کامل نمی‌برند. اما برای متخصصان ویرایش ویدیو، رندرینگ سه‌بعدی، برنامه‌نویسی و مجازی‌سازی، پردازنده‌های با ۸، ۱۲، ۱۶ یا حتی ۳۲ هسته می‌تواند زمان پردازش را به طور چشمگیری کاهش دهد. فناوری‌هایی مانند Hyper-Threading اینتل و SMT ای‌ام‌دی نیز با ایجاد “نخ‌های” (Threads) مجازی دو برابر تعداد هسته‌های فیزیکی، کارایی را در برخی کاربردها افزایش می‌دهند.

هسته سی پی یو چیست؟

هسته سی پی یو (CPU Core) در واقع واحد پردازش مرکزی مستقل در داخل یک پردازنده است. هر هسته به عنوان یک پردازنده مجزا عمل می‌کند و وظیفه خواندن و اجرای دستورالعمل‌های برنامه‌ها را بر عهده دارد. این دستورالعمل‌ها می‌توانند عملیات ساده‌ای مانند جمع و تفریق، انتقال داده‌ها، یا تصمیم‌گیری‌های منطقی باشند. در گذشته، پردازنده‌ها تنها یک هسته داشتند، به این معنی که فقط می‌توانستند یک مجموعه از دستورالعمل‌ها را در یک زمان پردازش کنند.  با افزایش نیاز به قدرت پردازشی بیشتر، مهندسان به سمت طراحی پردازنده‌های چند هسته‌ای روی آوردند.

پردازنده های چندهسته ای چیست؟

پردازنده‌های چند هسته‌ای از دو یا چند واحد پردازشگر (هسته) تشکیل شده‌اند که در یک تراشه واحد قرار گرفته‌اند.  این معماری به سیستم عامل اجازه می‌دهد تا پردازنده را به عنوان چندین پردازنده مستقل شناسایی کند. برای مثال، یک پردازنده دو هسته‌ای (Dual-Core) توسط سیستم عامل به عنوان دو پردازنده جداگانه دیده می‌شود.  این امر امکان پردازش موازی دستورالعمل‌ها را فراهم می‌کند، به این معنی که پردازنده می‌تواند به طور همزمان چندین کار را انجام دهد. 

انواع رایج پردازنده‌های چند هسته‌ای شامل دو هسته‌ای (Dual-Core)، چهار هسته‌ای (Quad-Core)، شش هسته‌ای (Hexa-Core) و هشت هسته‌ای (Octa-Core) هستند.  با افزایش تعداد هسته‌ها، توانایی پردازش موازی و انجام همزمان چندین وظیفه به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.

تاریخچه تعداد هسته های سی پی یو

در آغاز تاریخچه پردازنده‌ها، CPUها تنها با یک هسته پردازشی عرضه می‌شدند. این پردازنده‌های تک هسته‌ای برای انجام وظایف ساده و ابتدایی کافی بودند، اما با پیچیده‌تر شدن نرم‌افزارها و افزایش نیاز به قدرت پردازشی، محدودیت‌های آن‌ها آشکار شد. به مرور زمان، تولیدکنندگان پردازنده برای افزایش کارایی، به افزودن هسته‌های بیشتر به واحد پردازش مرکزی روی آوردند.

این تحول با معرفی پردازنده‌های دو هسته‌ای (Dual-Core) آغاز شد که امکان انجام همزمان دو کار را فراهم می‌کردند. سپس پردازنده‌های چهار هسته‌ای (Quad-Core)، شش هسته‌ای (Hexa-Core) و هشت هسته‌ای (Octa-Core) به بازار عرضه شدند و هر کدام گامی بزرگ در افزایش قدرت پردازشی و توانایی انجام چند وظیفه به صورت همزمان بودند. 

در معماری‌های جدیدتر، شاهد استفاده از رویکردهای نوینی مانند معماری‌های P-core (هسته‌های با عملکرد بالا) و E-core (هسته‌های با بازدهی انرژی بالا) هستیم.  این معماری‌های ترکیبی به منظور ارائه بهترین عملکرد در عین حفظ مصرف انرژی بهینه طراحی شده‌اند و نشان‌دهنده ادامه تکامل تعداد هسته‌ها و معماری پردازنده‌ها در راستای پاسخگویی به نیازهای روزافزون دنیای محاسبات هستند.

تاثیر تعداد هسته بر عملکرد پردازنده کامپیوتر

افزایش تعداد هسته‌ها به طور کلی منجر به بهبود عملکرد سیستم می‌شود، اما این بهبود به نوع کاربری و نرم‌افزارهای مورد استفاده بستگی دارد. در اینجا به بررسی تاثیر تعداد هسته در سناریوهای مختلف می‌پردازیم:

• چند وظیفگی (Multitasking):  یکی از مهم‌ترین مزایای پردازنده‌های چند هسته‌ای، بهبود عملکرد در محیط‌های چند وظیفگی است. هر چه تعداد هسته‌ها بیشتر باشد، پردازنده قادر خواهد بود تا تعداد بیشتری از برنامه‌ها و فرآیندها را به طور همزمان و روان اجرا کند. این امر به ویژه برای کاربرانی که به طور مداوم بین برنامه‌های مختلف جابجا می‌شوند یا چندین برنامه سنگین را به طور همزمان اجرا می‌کنند، بسیار حائز اهمیت است.
• بازی‌های رایانه‌ای: بازی‌های رایانه‌ای: در بازی‌های رایانه‌ای مدرن، تعداد هسته‌ها نقش مهمی در عملکرد ایفا می‌کند. بازی‌های جدیدتر به طور فزاینده‌ای از پردازش چند هسته‌ای بهره می‌برند و می‌توانند بار پردازشی را بین هسته‌های مختلف توزیع کنند.  با این حال، مهم است توجه داشت که عملکرد بازی‌ها تنها به تعداد هسته محدود نمی‌شود و عوامل دیگری مانند معماری پردازنده، سرعت کلاک و کارت گرافیک نیز تاثیرگذار هستند.  بنچمارک‌های 3DMark CPU Profile نشان می‌دهند که عملکرد بازی معمولاً با امتیاز 8-thread پردازنده همبستگی بیشتری دارد، اما بازی‌های قدیمی‌تر ممکن است بیشتر به 2 یا 4 هسته متکی باشند. 
• تولید محتوا (تدوین ویدئو، رندرینگ):  نرم‌افزارهای تولید محتوا مانند نرم‌افزارهای تدوین ویدئو، رندرینگ سه بعدی و طراحی گرافیکی از جمله برنامه‌هایی هستند که به شدت از پردازنده‌های چند هسته‌ای بهره می‌برند. این نرم‌افزارها می‌توانند وظایف سنگین پردازشی را به صورت موازی بین هسته‌های مختلف تقسیم کنند و زمان انجام عملیات‌هایی مانند رندرینگ و تبدیل فرمت ویدئو را به طور چشمگیری کاهش دهند. برای تدوین ویدئو به صورت روان و حرفه‌ای، حداقل 5 تا 6 هسته توصیه می‌شود. 
• نرم‌افزارها و برنامه‌های خاص: نرم‌افزارها و برنامه‌های خاص: تاثیر تعداد هسته بر عملکرد به نوع نرم‌افزار نیز بستگی دارد. برخی از نرم‌افزارها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به خوبی از پردازش چند هسته‌ای بهره می‌برند، در حالی که برخی دیگر ممکن است تنها از یک یا دو هسته استفاده کنند. برای نرم‌افزارهایی که از چند هسته پشتیبانی می‌کنند، افزایش تعداد هسته‌ها به طور مستقیم منجر به بهبود عملکرد خواهد شد.

به طور خلاصه، در حالی که افزایش تعداد هسته‌ها به طور کلی مفید است، میزان تاثیر آن بر عملکرد به نوع کاربری و نرم‌افزارهای مورد استفاده بستگی دارد. برای کارهای سنگین و چند وظیفگی، تعداد هسته‌های بیشتر مزیت قابل توجهی محسوب می‌شود، اما برای برخی کاربردها ممکن است تاثیر کمتری داشته باشد.

تاثیر هسته سی پی یو مقابل سرعت کلاک

در کنار تعداد هسته، سرعت کلاک (Clock Speed) یکی دیگر از مشخصه‌های مهم پردازنده‌ها است که بر عملکرد تاثیر می‌گذارد. سرعت کلاک، که بر حسب گیگاهرتز (GHz) اندازه‌گیری می‌شود، نشان‌دهنده تعداد چرخه‌های پردازشی است که یک هسته در هر ثانیه انجام می‌دهد. به طور سنتی، سرعت کلاک بالاتر به معنای عملکرد سریع‌تر بود، اما با ظهور پردازنده‌های چند هسته‌ای، این معادله پیچیده‌تر شده است.

در پردازنده‌های تک هسته‌ای، افزایش سرعت کلاک مستقیماً منجر به افزایش سرعت پردازش می‌شد. اما در پردازنده‌های چند هسته‌ای، تعداد هسته‌ها نیز نقش تعیین‌کننده‌ای در عملکرد ایفا می‌کند.  در واقع، تعداد هسته‌ها و سرعت کلاک هر دو جنبه‌های مهمی از عملکرد پردازنده هستند و اهمیت نسبی آن‌ها به نوع کاربری بستگی دارد.

برای کارهایی که به پردازش موازی و چند وظیفگی سنگین نیاز دارند، مانند ویرایش ویدئو، رندرینگ سه بعدی و اجرای سرورها، تعداد هسته‌های بیشتر معمولاً از سرعت کلاک بالاتر مهم‌تر است.  این نرم‌افزارها می‌توانند بار پردازشی را به طور موثر بین هسته‌های مختلف تقسیم کنند و از توان پردازشی کلی سیستم بهره ببرند. از سوی دیگر، برای کارهایی که بیشتر تک وظیفه‌ای هستند یا به سرعت پردازش بالا در یک وظیفه خاص نیاز دارند، مانند بازی‌های رایانه‌ای قدیمی‌تر و برخی محاسبات ریاضی، سرعت کلاک بالاتر ممکن است اهمیت بیشتری داشته باشد.

در نهایت، بهترین پردازنده برای هر کاربر، پردازنده‌ای است که تعادل مناسبی بین تعداد هسته‌ها و سرعت کلاک را ارائه دهد و با نیازهای کاربری خاص او سازگار باشد. برای مثال، پردازنده‌های AMD Ryzen به طور کلی تعداد هسته‌های بیشتری نسبت به پردازنده‌های Intel در رده قیمتی مشابه ارائه می‌دهند.  در حالی که پردازنده‌های Intel ممکن است در برخی موارد سرعت کلاک بالاتری داشته باشند. انتخاب بین این دو برند و مدل‌های مختلف آن‌ها بستگی به اولویت‌های کاربر و نوع کاربری مورد نظر دارد.

مقالات مرتبط به پردازنده کامپیوتر و تعداد هسته سی پی یو

تاثیر تعداد هسته سی پی یو  و بنچمارک

برای ارزیابی عملکرد پردازنده‌ها و تاثیر تعداد هسته‌ها، از بنچمارک‌های مختلفی استفاده می‌شود. بنچمارک‌ها نرم‌افزارهایی هستند که عملکرد CPU را در شرایط مختلف و با استفاده از معیارهای استاندارد اندازه‌گیری می‌کنند و به کاربران امکان می‌دهند تا پردازنده‌های مختلف را با یکدیگر مقایسه کنند. یکی از بنچمارک‌های جدید و معتبر در این زمینه، 3DMark CPU Profile است.  این بنچمارک به جای ارائه یک عدد واحد برای عملکرد CPU، نشان می‌دهد که چگونه عملکرد پردازنده با افزایش تعداد هسته‌ها و رشته‌های مورد استفاده تغییر می‌کند. CPU Profile شامل شش تست مختلف است که هر کدام از تعداد متفاوتی رشته (Thread) استفاده می‌کنند: از یک رشته تا حداکثر تعداد رشته‌های موجود در پردازنده.  این تست‌ها به کاربران کمک می‌کنند تا عملکرد CPU را در سطوح مختلف Threading ارزیابی کنند و درک بهتری از نحوه مقیاس‌پذیری عملکرد با افزایش تعداد هسته‌ها به دست آورند.

بنچمارک Geekbench نیز یکی دیگر از ابزارهای محبوب برای اندازه‌گیری عملکرد CPU است.  Geekbench نتایج بنچمارک‌های مختلف پردازنده‌ها را به صورت آنلاین منتشر می‌کند و امکان مقایسه عملکرد مدل‌های مختلف CPU را فراهم می‌سازد. این بنچمارک‌ها معمولاً امتیازهای جداگانه‌ای برای عملکرد تک هسته‌ای و چند هسته‌ای ارائه می‌دهند که به کاربران کمک می‌کند تا تاثیر تعداد هسته‌ها را به طور مشخص‌تر ارزیابی کنند.

نتایج بنچمارک‌ها نشان می‌دهند که در بسیاری از موارد، افزایش تعداد هسته‌ها منجر به بهبود قابل توجه عملکرد چند هسته‌ای می‌شود، اما این بهبود همیشه به صورت خطی نیست. به عبارت دیگر، دو برابر کردن تعداد هسته‌ها لزوماً به معنای دو برابر شدن عملکرد نیست. مقیاس‌پذیری عملکرد با افزایش تعداد هسته‌ها به عوامل مختلفی مانند معماری پردازنده، نرم‌افزار مورد استفاده و نوع کاربری بستگی دارد.

باورهای اشتباه درباره تعداد هسته سی پی یو

در مورد تعداد هسته سی پی یو باورهای اشتباهی وجود دارد که ممکن است باعث سردرگمی کاربران شود. در این بخش به برخی از رایج‌ترین این باورها و تصحیح آن‌ها می‌پردازیم:

• باور اشتباه: هر چه تعداد هسته‌ها بیشتر باشد، عملکرد همیشه بهتر است.
• تصحیح: در حالی که افزایش تعداد هسته‌ها به طور کلی مفید است، اما عملکرد پردازنده تنها به تعداد هسته محدود نمی‌شود. عوامل دیگری مانند سرعت کلاک، معماری پردازنده، حافظه کش و نرم‌افزار مورد استفاده نیز تاثیرگذار هستند. در برخی موارد، یک پردازنده با تعداد هسته‌های کمتر اما معماری جدیدتر و سرعت کلاک بالاتر ممکن است عملکرد بهتری نسبت به یک پردازنده با تعداد هسته‌های بیشتر اما معماری قدیمی‌تر داشته باشد. 
• باور اشتباه: برای بازی‌های رایانه‌ای، همیشه به پردازنده با تعداد هسته‌های زیاد نیاز است.
• تصحیح: در حالی که بازی‌های جدیدتر از پردازش چند هسته‌ای بهره می‌برند، اما برای بسیاری از بازی‌ها، 6 هسته کافی به نظر می‌رسد. عملکرد بازی‌ها بیشتر به کارت گرافیک و بهینه‌سازی نرم‌افزاری بازی بستگی دارد. بنچمارک‌های 3DMark نشان می‌دهند که عملکرد بازی‌ها معمولاً با امتیاز 8-thread پردازنده همبستگی بیشتری دارد و نه لزوماً با حداکثر تعداد هسته‌ها.
• باور اشتباه: پردازنده‌های 8 هسته‌ای همیشه از پردازنده‌های 4 هسته‌ای بهتر هستند.
• تصحیح: این باور به طور کلی درست نیست. عملکرد پردازنده به عوامل متعددی بستگی دارد و صرفاً مقایسه تعداد هسته‌ها کافی نیست. برای مثال، یک پردازنده 4 هسته‌ای با معماری جدیدتر و هسته‌های قوی‌تر ممکن است در برخی موارد از یک پردازنده 8 هسته‌ای با معماری قدیمی‌تر و هسته‌های ضعیف‌تر عملکرد بهتری داشته باشد. 

تعداد هسته در پردازنده‌های مدرن

در پردازنده‌های مدرن امروزی، شاهد تنوع گسترده‌ای در تعداد هسته‌ها هستیم. پردازنده‌های رده پایین معمولاً با 2 تا 4 هسته عرضه می‌شوند، در حالی که پردازنده‌های رده میانی و بالا می‌توانند 6، 8، 12، 16 هسته یا حتی بیشتر داشته باشند. پردازنده‌های مخصوص سرور و ایستگاه‌های کاری نیز با تعداد هسته‌های بسیار بالا (تا 64 هسته و بیشتر) در دسترس هستند. 

در سال‌های اخیر، شرکت‌های Intel و AMD به عنوان دو تولیدکننده بزرگ پردازنده، رویکردهای متفاوتی را در زمینه تعداد هسته‌ها اتخاذ کرده‌اند. به طور کلی، پردازنده‌های AMD Ryzen تمایل دارند تا تعداد هسته‌های بیشتری را در مقایسه با پردازنده‌های Intel Core در رده قیمتی مشابه ارائه دهند.  این استراتژی AMD بر ارائه عملکرد چند هسته‌ای قوی‌تر در کاربردهای چند وظیفگی و نرم‌افزارهای سنگین تمرکز دارد. از سوی دیگر، Intel در برخی از نسل‌های پردازنده‌های خود بر بهبود عملکرد تک هسته‌ای و سرعت کلاک بالاتر تاکید داشته است.

معماری‌های جدید پردازنده‌ها مانند معماری‌های P-core و E-core اینتل نیز نشان‌دهنده رویکردهای نوآورانه در طراحی پردازنده‌های چند هسته‌ای هستند.  P-coreها هسته‌های قدرتمندی هستند که برای انجام وظایف سنگین و نیازمند به عملکرد بالا طراحی شده‌اند، در حالی که E-coreها هسته‌های کم‌مصرف‌تری هستند که برای انجام وظایف پس‌زمینه و سبک‌تر بهینه‌سازی شده‌اند. این معماری ترکیبی به پردازنده امکان می‌دهد تا به طور هوشمندانه بین عملکرد و مصرف انرژی تعادل برقرار کند و بهترین کارایی را در شرایط مختلف ارائه دهد. برای خرید سی پی یو می توانید از اینجا اقدام نمایید.

در نتیجه

تعداد هسته در سی پی یو یکی از عوامل کلیدی تعیین‌کننده عملکرد پردازنده است. افزایش تعداد هسته‌ها به طور کلی منجر به بهبود عملکرد در محیط‌های چند وظیفگی، نرم‌افزارهای سنگین و بازی‌های رایانه‌ای مدرن می‌شود. با این حال، عملکرد پردازنده تنها به تعداد هسته محدود نمی‌شود و عوامل دیگری مانند سرعت کلاک، معماری پردازنده و نرم‌افزار مورد استفاده نیز تاثیرگذار هستند.

برای انتخاب پردازنده مناسب، لازم است نیازهای کاربری خود را به دقت بررسی کنید و پردازنده‌ای را انتخاب کنید که تعادل مناسبی بین تعداد هسته‌ها، سرعت کلاک و سایر مشخصات را ارائه دهد و با بودجه شما سازگار باشد. در نهایت، درک تاثیر تعداد هسته در سی پی یو به شما کمک می‌کند تا انتخاب آگاهانه‌تری در هنگام خرید پردازنده داشته باشید و از حداکثر کارایی سیستم خود بهره‌مند شوید.

‌سیاره‌ی آی‌تی