Математический сопроцессор — сопроцессор для расширения командного множества центрального процессора и обеспечивающий его функциональностью модуля операций с плавающей запятой, для процессоров, не имеющих интегрированного модуля.
Сопроцессор является независимым процессором, и как таковой может работать с любой тактовой частотой не превышающей допустимую. Решение о скорости работы сопроцессора принимается разработчиком платы. Как узнать, насколько быстрый сопроцессор вам нужен? Следует сопоставить быстродействие процессора с быстродействием сопроцессора.
Модуль операций с плавающей запятой (или с плавающей точкой)— часть процессора для выполнения широкого спектра математических операций над вещественными числами.
Простым «целочисленным» процессорам для работы с вещественными числами и математическими операциями требуются соответствующие процедуры поддержки и время для их выполнения. Модуль операций с плавающей запятой поддерживает работу с ними на уровне примитивов — загрузка, выгрузка вещественного числа (в/из специализированных регистров) или математическая операция над ними выполняется одной командой, за счёт этого достигается значительное ускорение таких операций.
Математический сопроцессор не является обязательным элементом персонального компьютера. От него, в принципе, можно отказаться. Так раньше и поступали из соображений экономии.
Однако, при решении задач, которые требовали выполнения большого количества математических вычислений, например, при научных или инженерных расчетах, остро встал вопрос о повышении производительности компьютера.
Для этого решили использовать дополнительный специальный процессор, который "настроен" на выполнение математических операций и реализует их во много раз быстрее, чем центральный процессор. Таким образом, была получена возможность наращивать производительность центрального процессора за счет специального модуля - математического сопроцессора.
Не в пример центральному процессору, математический сопроцессор не держит под управлением основную массу цепей компьютера. Наоборот, вся деятельность математического сопроцессора определяется центральным процессором, который может посылать математическому сопроцессору команды на выполнение программ и формирование результатов. В обычном режиме центральный процессор выполняет все функции компьютера. И лишь, когда встречается задача, с которой лучше справится математический сопроцессор, ему выдаются данные и команды, а центральный процессор ожидает результаты. К таким задачам относятся, например, математические операции между вещественными числами (операции между числами с плавающей запятой), где числа представлены мантиссой и ординатой (десятичная степень числа, определяющая положение десятичной запятой).
Если раньше, в компьютерах первых поколений (i80386, i80486) модуль математического сопроцессора устанавливался на материнскую плату в виде отдельного чипа, то в современных компьютерах использование математического сопроцессора, как отдельного чипа, не требуется, поскольку он уже встроен в центральный процессор.
Преимущества, которые вы получаете от использования математического сопроцессора, зависят от того, какие задачи решаются на вашем компьютере.
Согласно данным компании INTEL, математический сопроцессор может уменьшить время выполнения математических операций, таких, как умножение, деление и возведение в степень, на 80 процентов и более. Скорость выполнения простых математических операций, таких, как сложение и вычитание, не изменяется.
С практической точки зрения, производительность персонального компьютера, касающаяся подготовки текстов и ведения базы данных (функций, не требующих сложных математических расчетов), не может быть улучшена математическим сопроцессором. Однако, вы получите ощутимый прирост производительности при проведении научных и инженерных расчетов, обработке статистических данных, а также при работе с графикой, так как последняя требует интенсивных математических расчетов.
Hyper-threading
Hyper-threading (англ. Hyper-threading — Гиперпоточность, официальное название Hyper-Threading Technology (HTT)) — торговая марка компании Intel для разработанной ею реализации технологии «одновременной мультипоточности» (англ. Simultaneous multithreading) в процессорах на микроархитектуре NetBurst. Расширенная форма суперпоточности (англ. Super-threading), впервые появившаяся в процессорах Intel Xeon и позднее добавленная в процессоры Pentium 4.
Эта технология увеличивает производительность процессора при определённых рабочих нагрузках путём предоставления «полезной работы» (англ. useful work) исполнительным устройствам (англ. execution units), которые иначе будут бездействовать; к примеру, в случаях кэш-промаха. Процессоры Pentium 4 (с одним физическим ядром) с включённым Hyper-threading операционная система определяет как два разных процессора вместо одного.
В процессорах Core 2 Duo поддержка технологии Hyper-threading не была реализована. В процессорах Core i7 снова используется Hyper-threading, при этом каждое физическое ядро процессора определяется операционной системой как два логических. Также эта технология присутствует в мобильных процессорах Core i3, и даже в некоторых процессорах серии Atom.
Принцип работы
В процессорах с использованием этой технологии каждый физический процессор может хранить состояние сразу двух потоков, что для операционной системы выглядит как наличие двух логических процессоров (англ. Logical processor). Физически у каждого из логических процессоров есть свой набор регистров и контроллер прерываний (APIC), а остальные элементы процессора являются общими. Когда при исполнении потока одним из логических процессоров возникает пауза (в результате кэш-промаха, ошибки предсказания ветвлений, ожидания результата предыдущей инструкции), то управление передаётся потоку в другом логическом процессоре. Таким образом, пока один процесс ждёт, например, данные из памяти, вычислительные ресурсы физического процессора используются для обработки другого процесса.
Производительность
Были представлены следующие преимущества Hyper-threading: улучшенная поддержка многопоточного кода, позволяющая запускать потоки одновременно; улучшенная реакция и время отклика; увеличенное количество пользователей, которое может поддерживать сервер.
По словам Intel, первая реализация потребовала всего 5-процентного увеличения площади кристалла, но позволяла увеличить производительность на 15—30 %.
Intel утверждает, что прибавка к скорости составляет 30 % по сравнению с идентичным процессорами Pentium 4 без технологии «Simultaneous multithreading». Однако прибавка к производительности изменяется от приложения к приложению: некоторые программы вообще несколько замедляются при включённой технологии Hyper-threading. Это, в первую очередь, связано с «системой повторения» (англ. replay) процессоров Pentium 4, занимающей необходимые вычислительные ресурсы, отчего и начинают «голодать» другие потоки.
Список использованной литературы
1. Википедия: [Электронный ресурс]. – режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Hyper-threading
2. Сore-2: [Электронный ресурс]. – режим доступа: https://www.core-2.ru/FAQ/Chto-takoe-Hyper-Threading
3. novikov: [Электронный ресурс]. – режим доступа: https://novikov.ua/bnews/2007/07/20/5945/
4. 3dnews: [Электронный ресурс]. – режим доступа: https://www.3dnews.ru/cpu/hyper-treading
5. ezpc: [Электронный ресурс]. – режим доступа: https://ezpc.ru/cpu2.shtml
6. openclass: [Электронный ресурс]. – режим доступа: https://www.openclass.ru/wiki-pages/27309
7. 64zs: [Электронный ресурс]. – режим доступа: https://64zs.com/blogs/computers/2514/
8. osp: [Электронный ресурс]. – режим доступа: https://www.osp.ru/os/2005/10/380433/
9. intuit: [Электронный ресурс]. – режим доступа: https://www.intuit.ru/department/hardware/mcoreproc/