architecture - マルチコアプロセッサ：各「コア」はフルクロック速度で動作しますか、それともフルクロック周波数の一部で動作しますか？

Question

単一のIntel/AMDx86-64ビット2GHz8コアプロセッサがあるとします。

8つのコアのそれぞれがすべてフル2GHzで動作しますか、それとも各コアがフル2 GHzクロックの一部（たとえば250 MHz）で動作しますか？

Answer 1

全負荷時（つまり、すべてのコアで使用可能なすべてのプロセッサ時間を使用してプログラムを実行している場合）、すべてのコアは定格速度で実行されます（たとえば、8コア2GHzプロセッサは2GHzで8コアすべてを実行します）。

これで、実際の負荷に応じて、コアをさまざまな速度で実行できるようになりました。

1. 省電力テクノロジーは、負荷が低い場合にアイドル状態のコアの電源を個別にオフにしてエネルギーを節約できます（8コアのマシンでよくあることです）。
2. 省電力テクノロジーは、プロセッサー全体を「アンダークロック」してエネルギーを節約することもできます。
3. IntelのTurboBoostとAMDの今後のTurboCOREはどちらも、単一のスレッドまたはプロセスがCPUをペグする非常に一般的なケースで、コアの1つが動的にオーバークロックできるようにします。

そのため、通常、プロセッサはフルスピードになりますが、速度が動的に変動する可能性があります。

Answer 2

1つ目は、クロックはCPUに「注入」された水晶発振器によって生成された入力であり、トランジスタの束全体を同期するために使用されます。ハードウェアのさまざまな部分にさまざまなクロックを使用できます。 CPUを駆動します（そしてすべての内部コアは同じです）。

サイドノード：一部の高度なCPUは、現在アイドル状態であるため、一部のコアをステップダウンできます。これは通常、ベースクロック速度を係数でスケーリングすることによって実現されますが、これは単に電力を節約するためです。

CPUの数が増えても、コンテキストスイッチは増えないことに注意してください。コンテキストスイッチは、プロセスのクォンタムが終了するか、プリエンプションが発生するたびに実行されるため、コアの数が多いほど、プロセスを実行できる「消費者」が増えます。 、それらを交換する必要性が低くなります。

Answer 3

フルパワーでは、すべて2GHzで動作するはずです。ただし、100％CPUで実行されるシングルスレッドシングルプロセスプログラムは1つしか使用できないため、これでは16GHzプロセッサを効果的に正確に作成することはできません。それでも、ワークロードが適切に分割されている場合、各コアが独自のキャッシュを取得するなど、8つの2GHzコアは1つの16GHzコアよりも優れている可能性があります。より実用的な観点から、8つの2GHzコアがあるということは、1つのプログラムが100％で実行される場合、システムのクロール速度が低下することはありません（8コアすべてを使用している場合を除く）。

最新のハードウェア（適切なOSサポートを備えている）は、ワークロードが低い場合、通常、電力を節約するためにクロック速度を低下させ、コアをシャットダウンすることに注意してください。後者は今日はそれほど真実ではないかもしれませんが、将来はそうなるでしょう。

Answer 4

Sandy Bridge と Ivy Bridge では、異なるコアを同時に異なる速度で実行することはできません。L3 キャッシュ バスはコアと同じクロック速度で動作するため、同期の問題を回避するには、すべてをその速度で動作させるか停止する必要があります。

ソース: http://www.anandtech.com/show/3922/intels-sandy-bridge-architecture-exposed/4