مقایسه پردازنده های Dual Core و Quad Core ؛ آیا تعداد هسته بیشتر همیشه بهتر است؟

هدف از مقایسه پردازنده های Dual Core و Quad Core فهم بهتر انواع پردازنده های کامپیوتر و تفاوت های میان آن‌ها است. شناخت آن‌ها، حین خرید یک سیستم جدید کمک بسیاری خواهد کرد.

حین خرید یک لپ تاپ و یا جمع کردن یک سیستم دسکتاپ جدید، به احتمال بسیار زیاد پیش از هر مشخصه سخت افزاری دیگر به سراغ پردازنده آن می‌روید. اصطلاحات مختلفی درباره پردازنده‌های گوناگون وجود دارند که اغلب بر اساس تعداد هسته‌های آن‌ها تعیین می‌شوند. ممکن است حین خرید با عبارت‌هایی همچون Dual-Core ،Quad-Core ،Hexa-Core و یا Octo-Core مواجه شده و برای انتخاب از میان آن‌ها سر در گم شده باشید.

در این مطلب، به مقایسه پردازنده های Dual Core و Quad Core برای کامیپوترها می‌پردازیم. مبحث پردازنده‌های موبایل کاملا جدا بوده و باید آن‌ها را در یک مطلب دیگر مورد بررسی قرار دهیم.

مقایسه پردازنده های Dual Core و Quad Core به زبان ساده

• همیشه فقط یک تراشه پردازنده وجود دارد. حال این تراشه (چیپست) ممکن است یک، دو، چهار، شش، هشت و یا تعداد بیشتری هسته داشته باشد.
• در حال حاضر، بهترین پردازنده موجود، مدل Core i9-7980XE پردازنده‌های جدید اینتل Core i9 است که هجده هسته واقعی داشته و حدود یک ماه از زمان معرفی آن می‌گذرد. چنین پردازنده‌های دارای تعداد هسته زیاد، برای اجرای بازی‌های کامپیوتری مناسب هستند.
• هر هسته در واقع بخشی از یک تراشه است که یکی از چند عملیات پردازش بر عهده آن قرار دارد. از نظر تئوری، هر هسته را باید یک پردازنده جداگانه برای خود (واحد پردازش مرکزی – CPU) دانست.

سرعت

به نظر می‌رسد وجود تعداد هسته‌های بیشتر همیشه به معنی سریعتر بودن پردازنده است. اگرچه این عقیده اشتباهی نیست، اما در تمامی سناریوها صدق نمی‌کند. داشتن تعداد هسته‌های بیشتر در پردازنده زمانی به سرعت عملکرد بیشتر ختم می‌شود که نرم افزار در حال اجرا، تقسیم اعمال میان هسته‌های مختلف را بلد باشد. متاسفانه تمامی نرم افزارها قادر به توزیع وظایف بین هسته‌ها نیستند. پس ممکن است حین استفاده از یک پردازنده 18 هسته‌ای عملا تعداد زیادی از هسته‌های آن مورد استفاده قرار نگیرند.

سرعت هر یک از هسته‌های پردازنده نیز فاکتوری بسیار مهم و تاثیرگذار در مجموع عملکرد پردازشی است. مقایسه پردازنده های Dual Core و Quad Core نشان می‌دهد یک پردازنده دو هسته‌ای جدید که هر هسته آن سرعت بیشتری دارد، در مجموع عملکرد بهتری در مقایسه با یک پردازنده چهار هسته‌ای قدیمی و دارای سرعت پایین به ازای هر هسته دارد.

مصرف انرژی

یک دلیل دیگر وجود دارد که نشان می‌دهد داشتن هسته‌های بیشتر، همیشه به معنی بهتر بودن پردازنده نیست. با افزایش تعداد هسته‌ها، میزان مصرف انرژی پردازنده نیز افزایش پیدا می‌کند، چرا که با روشن کامپیوتر انرژی به تمامی بخش‌های تشکیل‌دهنده آن منتقل می‌شود. این موضوع می‌تواند یک فاکتور تعیین‌کننده حین انتخاب یک لپ تاپ باشد. شرکت‌های سازنده انواع تراشه‌ها، همواره تلاش می‌کنند میزان مصرف انرژی محصولات خود را کاهش داده و آن‌ها را از این نظر بیشتر بهینه کنند.

گرما

یکی دیگر از تفاوت های پردازنده های کامپیوتر میزان گرمایی است که تولید می‌کنند. اگرچه تنها عامل گرم شدن یک پردازنده تعدد هسته‌های آن نبوده و فاکتورهای زیادی در اینجا نیز دخیل هستند، اما بر اساس یک قانون کلی، هر چه تعداد هسته‌ها بیشتر باشند گرمای بیشتری تولید خواهد شد. به خاطر همین گرمای اضافی، عملکرد پردازشی شدیدا تحت تاثیر قرار می‌گیرد. پس وقتی شرکت‌ها تراشه‌هایی با تعداد هسته زیاد می‌سازند باید به دنبال راهکاری تازه به منظور خنک کردن آن باشند.

قیمت

قیمت پردازنده‌های متشکل از هسته‌های زیاد همیشه بیشتر نیست. معماری به کار رفته برای بنا کردن پردازنده، سرعت هر هسته و بسیاری دیگر از فاکتورها نقش مهمی در تعیین قیمت یک محصول دارند. اما اگر در دو پردازنده، تمامی فاکتورها همچون سرعت و معماری یکسان باشند، مطمئنا مدل دارای تعداد هسته بیشتر، قیمت بیشتری نیز خواهد داشت.

اهمیت نرم افزار

مقایسه پردازنده‌ های کامپیوتری به این سبک، به هیچ عنوان مورد علاقه شرکت‌های سازنده نیست! آن‌ها پردازنده‌های دارای هسته‌های زیاد را به عنوان محصولاتی قدرتمند به کاربران نمایش می‌دهند، حال آنکه فاکتورهای بسیار مهم دیگری برای افزایش عملکرد وجود دارند. مهم نیست پردازنده شما از چند هسته تشکیل شده است، بلکه آنچه اهمیت دارد، نحوه تقسیم کار توسط نرم افزاری است که اجرا کرده‌اید.

توسعه‌دهندگان باید به صورت ویژه نرم افزارهای خود را به نحوی ایجاد کنند که تمامی هسته‌ها به کار گرفته شوند. متاسفانه نرم افزارهای این‌چنینی زیادی در حال حاضر وجود ندارند.

حتی در صورت توسعه برنامه به منظور بهره‌بری از تمامی امکانات موجود، نوع نرم افزار و نحوه‌ای که این کار را انجام می‌دهد بر روی عملکرد کلی تاثیر می‌گذارد. به عنوان نمونه‌ای از نرم افزارهایی که از این معماری چند رشته‌ای پشتیبانی می‌کنند می‌توان به مرورگر وب گوگل کروم و نرم افزار ویرایش ویدیو Adobe Premier Pro اشاره کرد.

نرم افزار Adobe Premier Pro، به هر هسته بخشی از عملیات ویرایش ویدیو را می‌سپارد. از آنجایی که ویرایش ویدیو یک فرآیند چند لایه‌ای است، مزیت استفاده از چند هسته در اینجا کاملا قابل درک است، چرا که هر بخش می‌تواند گوشه‌ای از کار را بر عهده بگیرد.

گوگل کروم نیز به همین روش به هسته‌های پردازنده آموزش می‌دهد تا تب‌های مختلف را پردازش کنند. برخلاف ویرایش ویدیو که یک فرآیند پیوسته است، در اینجا بعد از باز کردن یک صفحه وب، با یک محیط استاتیک (ثابت) مواجه هستیم که دیگر نیازی به پردازش بیشتر ندارد. از این به بعد بیشتر فرآیندها مربوط به ذخیره‌سازی و قرار دادن اطلاعات بر روی رم هستند

پس اگرچه ممکن است یک هسته برای پردازش اعمال اجرا شده در پس‌زمینه مورد استفاده قرار بگیرد، اما فشار آن‌چنانی بر روی آن وجود ندارد. گوگل کروم به عنوان یک نمونه از نرم افزارهایی است که ممکن است با وجود توانایی برای تقسیم وظایف بین هسته‌ها، به معنی واقعی عملکرد را افزایش ندهد.

دو برابر نشدن سرعت با دو برابر کردن هسته

شرایطی را در نظر بگیریم که از نرم افزاری مناسب استفاده می‌کنیم. آیا پردازنده های Dual Core و Quad Core در دو سیستم کامپیوتری متفاوت، که دیگر اجزای سخت افزاری آن‌ها کاملا یکسان است، تفاوت فاحشی از نظر عملکرد خواهند داشت؟ آیا لزوما مدل دارای چهار هسته، دو برابر سریعتر از پردازنده دو هسته‌ای خواهد بود؟

افزایش تعداد هسته‌های پردازنده، مشکل عدم توانایی برای تقسیم نرم افزاری صحیح را حل نمی‌کند. تقسیم کار به شیوه صحیح، به معنی اختصاص دادن یک عملیات به مناسب‌ترین هسته برای آن است تا به این ترتیب از حداکثر توان پردازنده استفاده شود. اما متاسفانه در واقعیت چنین چیزی رخ نمی‌دهد.

در عمل و در بیشتر نرم افزارهای پشتیبانی‌کننده از معماری چند هسته‌ای، وظایف به ترتیب و یا به صورت بهم ریخته تقسیم می‌شوند. به عنوان نمونه، وضعیتی را در نظر بگیرید که سه عملیات مختلف باید برای تکمیل یک پردازش انجام شوند و در کل پنج پردازش به این شکل وجود دارند.

نرم افزار به نخستین هسته پردازنده دستور می‌دهد تحلیل اولین عملیات پردازش اول را انجام دهد. هسته‌های دوم و سوم نیز به ترتیب کار تحلیل دومین و سومین عملیات پردازش اول را بر عهده می‌گیرند. از آنجایی که هسته چهارم بیکار می‌ماند، باید کار تحلیل نخستین عملیات دومین پردازش را انجام دهد.

اگر سومین عملیات، طولانی‌ترین و سخت‌ترین مورد باشد، از نظر عقلانی نرم افزار باید آن را بین هسته‌های سوم و چهارم تقسیم کند، اما در عمل چنین اتفاقی نمی‌افتد. در عوض، اگرچه ممکن است بعد از گذشت مدت زمانی کوتاه هسته‌های اول و دوم کار خود را به پایان برسانند، اما برای تکمیل پردازش نخست، باید تا زمان اتمام تحلیل سومین عملیات آن منتظر ماند. در انتها باید نتیجه هر سه عملیات با یکدیگر ادغام شوند.

این موضوع مجددا نشان می‌دهد نباید حین مقایسه پردازنده های Dual Core و Quad Core ، مدل دارای هسته‌های بیشتر را برتر بنامیم، چرا که اغلب نرم افزارها هنوز به منظور بهره‌بری حداکثری از توانایی پردازنده‌های این‌چنینی توسعه پیدا نکرده‌اند. پس دو برابر شدن تعداد هسته مستقیما به معنی دو برابر شدن سرعت تحلیل پردازش‌ها نیست.

کاربرد تعداد هسته‌های بیشتر

اهمیت تعداد هسته پردازنده را نباید به طور کل فراموش کرد، اما هیچ‌وقت نباید بر اساس اعداد و ارقام تصمیم گرفت. برای خرید یک لپ تاپ یا جمع کردن قطعه برای سر هم کردن یک کامپیوتری رومیزی، مهمترین چیز در نظر گرفتن نیاز پردازشی خود است. اما با توجه به تحلیل کاملی که در بالا داشتیم، تعداد هسته سی پی یو بیشتر چه زمانی کاربرد دارد؟

اجرای بازی

اگر واقعا یک گیمر هستید، بهتر است حین خرید کامپیوتر رومیزی یا لپ تاپ حتما تعداد هسته بیشتر پردازنده را تبدیل به یکی از مهمترین فاکتورهای خود کنید. برخلاف نرم افزارها، بیشتر بازی‌هایی که امروز توسط بزرگترین کمپانی‌ها توسعه پیدا می‌کنند قادر به پشتیبانی از معماری چند رشته‌ای (چند هسته‌ای) هستند.

گیمرهای حرفه‌ای می‌دانند برای خرید یک سیستم کامپیوتری مخصوص بازی، باید بر روی کارت گرافیک سرمایه‌گذاری کنند، چرا که بیشتر بار پردازشی بازی‌های ویدیویی بر دوش این سخت افزار قرار دارد. اما بعد از آن، باید به بهره‌ بردن از مزایای یک پردازنده چند هسته‌ای فکر کرد.

ویرایش ویدیو یا صوت

برای آن دسته از کاربرانی که ادیتور شناخته شده و با نرم افزارهای ویرایش ویدیو و یا موسیقی سر و کار دارند، پردازنده دارای چند هسته پرسود خواهد بود. همچون بازی‌های ویدیویی، بیشتر نرم افزارهای توسعه یافته به این منظور نیز با قابلیت پشتیبانی از معماری چند هسته‌ای توسعه پیدا کرده‌اند.

فتوشاپ و طراحی

برخلاف دو دسته از کاربران یاد شده در بالا، اگر کار شما طراحی بوده و از نرم افزارهایی همچون فتوشاپ استفاده می‌کنید، سرعت بالاتر هسته و همچنین حافظه کش بیشتر پردازنده، فاکتورهای مهمتری در مقایسه با تعداد هسته هستند. مهمترین نرم افزارهای طراحی مثل فتوشاپ، فقط از معماری تک رشته‌ای پشتیبانی می‌کنند.

مرور وب

همانطور که در مثال مرورگر کروم به آن اشاره کردیم، با مقایسه پردازنده های Dual Core و Quad Core حین مرور وب، تفاوتی مشاهده نمی‌کنیم. اگرچه اکثر مرورگرهای امروزی از معماری چند هسته‌ای پشتیبانی می‌کنند، اما تعداد هسته‌های بیشتر زمانی به کار می‌آیند که تب‌های اجرا شده در پس‌زمینه، نیاز پردازشی بیشتری داشته باشند.

کار اداری

اکثر نرم افزارهای اداری تنها از معماری تک هسته‌ای پشتیبانی می‌کنند، علاوه بر اینکه این برنامه‌ها معمولا نیازی به تحلیل داده به صورت پیچیده ندارند. پس داشتن یک پردازنده چهار هسته‌ای تفاوتی از نظر سرعت نخواهد داشت.

نتیجه گیری

نمی‌توان گفت پردازنده های Dual Core و Quad Core تفاوت آن‌چنان زیادی با یکدیگر ندارند و بدون شک، وجود تعداد هسته بیشتر به معنی افزایش عملکرد خواهد بود. اما نمی‌توان گفت به نسبت افزایش تعداد هسته، سرعت هم به همان اندازه افزایش پیدا می‌کند و به عنوان نمونه، یک پردازنده چهار هسته‌ای دو برابر سریعتر از یک پردازنده دو هسته‌ای است. اگر جزو کاربرانی هستید که معمولا چند کار را به صورت همزمان انجام می‌دهید، مطمئنا از منافع تعداد هسته‌های بیشتر بهره خواهید برد.

اما فراموش نکنید عملکرد کامپیوتر به فاکتورهای زیادی بستگی دارد که پردازنده و در ادامه تعداد هسته‌‌های آن، بخشی از این فاکتورها هستند. پس بعد از تغییر پردازنده دو هسته‌ای خود به یک پردازنده چهار هسته‌ای، انتظار مشاهده معجزه در سرعت کامپیوتر را نداشته باشید.