सीपीयू कोर, मल्टी-कोर, थ्रेड, कोर बनाम थ्रेड्स, हाइपर-थ्रेडिंग

समवर्ती या एकल कोर क्या है?

In Operaसिस्टम में, समवर्तीता को एक सिस्टम की दो या अधिक प्रोग्रामों को अतिव्यापी समय चरणों में चलाने की क्षमता के रूप में परिभाषित किया जाता है।

समवर्ती या एकल कोर
समय स्लाइसिंग के साथ समवर्ती निष्पादन

जैसा कि आप देख सकते हैं, किसी भी समय, निष्पादन में केवल एक ही प्रक्रिया होती है। इसलिए, समवर्तीता वास्तविक समानांतर निष्पादन का केवल एक सामान्यीकृत अनुमान है। इस तरह की स्थिति एकल-कोर प्रोसेसर वाले सिस्टम में पाई जा सकती है।

समानांतर निष्पादन या (मल्टी-कोर) क्या है?

समानांतर निष्पादन में, किसी प्रक्रिया द्वारा निष्पादित किए जाने वाले कार्यों को उप-भागों में विभाजित कर दिया जाता है, तथा कई सीपीयू (या कई कोर) प्रत्येक उप-कार्य को ठीक उसी समय पर संसाधित करते हैं।

समानांतर निष्पादन
समानांतर निष्पादन

जैसा कि आप देख सकते हैं, किसी भी समय, सभी प्रक्रियाएँ निष्पादन में होती हैं। वास्तव में, यह एक प्रक्रिया के उप-कार्य हैं जो समानांतर रूप से निष्पादित होते हैं, लेकिन बेहतर समझ के लिए, आप उन्हें प्रक्रियाओं के रूप में देख सकते हैं।

इसलिए, समानांतरता ही वह वास्तविक तरीका है जिसके ज़रिए एक ही समय में कई कार्यों को संसाधित किया जा सकता है। इस प्रकार की स्थिति मल्टीकोर प्रोसेसर वाले सिस्टम में पाई जा सकती है, जिसमें लगभग सभी आधुनिक, वाणिज्यिक प्रोसेसर शामिल हैं।

प्रमुख अंतर

  • कोर एक समय में संपन्न किये जाने वाले कार्य की मात्रा को बढ़ाते हैं, जबकि थ्रेड्स थ्रूपुट और कम्प्यूटेशनल गति में सुधार करते हैं।
  • कोर एक वास्तविक हार्डवेयर घटक है जबकि थ्रेड एक आभासी घटक है जो कार्यों का प्रबंधन करता है।
  • कोर कंटेंट स्विचिंग का उपयोग करते हैं जबकि थ्रेड्स अनेक प्रक्रियाओं के संचालन के लिए अनेक CPU का उपयोग करते हैं।
  • कोर को केवल एक सिग्नल प्रोसेस इकाई की आवश्यकता होती है जबकि थ्रेड को अनेक प्रोसेसिंग इकाइयों की आवश्यकता होती है।

धागा क्या है?

थ्रेड समवर्ती प्रोग्रामिंग पर निष्पादन की एक इकाई है। मल्टीथ्रेडिंग एक ऐसी तकनीक है जो CPU को एक ही समय में एक प्रक्रिया के कई कार्यों को निष्पादित करने की अनुमति देती है। ये थ्रेड अपने संसाधनों को साझा करते हुए व्यक्तिगत रूप से निष्पादित कर सकते हैं।

मल्टीथ्रेडिंग क्या है?

मल्टीथ्रेडिंग एक सामान्य कार्य है जो एक ऑपरेटिंग सिस्टम के भीतर निष्पादन के कई थ्रेड चलाता है। इसमें कई सिस्टम प्रक्रियाएँ शामिल हो सकती हैं।

मल्टीथ्रेडिंग कैसे काम करता है?

उदाहरण के लिए, अधिकांश आधुनिक CPU मल्टीथ्रेडिंग का समर्थन करते हैं। आपके स्मार्टफ़ोन पर एक साधारण ऐप आपको इसका लाइव डेमो दे सकता है।

जब आप कोई ऐसा ऐप खोलते हैं जिसके लिए इंटरनेट से कुछ डेटा लाने की आवश्यकता होती है, तो ऐप का कंटेंट एरिया एक स्पिनर द्वारा बदल दिया जाता है। यह तब तक घूमता रहेगा जब तक डेटा लाया और प्रदर्शित नहीं हो जाता।

पृष्ठभूमि में दो धागे हैं:

  • एक नेटवर्क से डेटा प्राप्त करना, और
  • एक GUI प्रस्तुत करता है जो स्पिनर प्रदर्शित करता है

ये दोनों धागे एक के बाद एक निष्पादित होते हैं जिससे समवर्ती निष्पादन का भ्रम पैदा होता है।

सीपीयू कोर क्या है?

सीपीयू कोर किसी चीज़ का वह हिस्सा होता है जो उसके अस्तित्व या चरित्र के लिए केंद्रीय होता है। उसी तरह कंप्यूटर सिस्टम में भी सीपीयू को कोर कहा जाता है।

मूलतः कोर प्रोसेसर दो प्रकार के होते हैं:

  1. सिंगल-कोर प्रोसेसर
  2. मल्टी-कोर प्रोसेसर

सिंगल कोर के साथ मुख्य मुद्दा क्या है?

सिंगल कोर के साथ मुख्यतः दो मुद्दे हैं।

  • कार्यों को तेजी से निष्पादित करने के लिए, आपको घड़ी का समय बढ़ाने की आवश्यकता है।
  • क्लॉक टाइम बढ़ाने से बिजली की खपत और गर्मी का क्षय अत्यधिक उच्च स्तर तक बढ़ जाता है, जिससे प्रोसेसर अकुशल हो जाता है।

मल्टी-कोर द्वारा प्रदान किया गया समाधान:

  • एक ही डाई पर दो या अधिक कोर बनाने से प्रसंस्करण शक्ति बढ़ती है, साथ ही क्लॉक स्पीड भी कुशल स्तर पर बनी रहती है।
  • दो कोर वाला प्रोसेसर एक कुशल गति से चलने पर निर्देशों को सिंगल-कोर प्रोसेसर के समान गति से प्रोसेस कर सकता है। इसकी क्लॉक स्पीड दोगुनी है, फिर भी मल्टीकोर प्रक्रिया कम ऊर्जा की खपत करती है।

मल्टी-कोर प्रोसेसर के लाभ

मल्टीकोर प्रोसेसर के कुछ फायदे इस प्रकार हैं:

  • प्रति विकल्प अधिक ट्रांजिस्टर
  • छोटे कनेक्शन
  • कम धारिता
  • एक छोटा सर्किट तेज़ गति से काम कर सकता है

कोर बनाम थ्रेड्स के बीच अंतर

पैरामीटर्स मूल थ्रेड्स
परिभाषा सीपीयू कोर का मतलब वास्तविक हार्डवेयर घटक है। थ्रेड्स वर्चुअल घटक को संदर्भित करता है जो कार्यों का प्रबंधन करता है।
प्रक्रिया CPU को एक थ्रेड से कार्य दिए जाते हैं। इसलिए, यह दूसरे थ्रेड तक तभी पहुंचता है जब पहले थ्रेड द्वारा भेजी गई जानकारी विश्वसनीय नहीं होती। सीपीयू किस प्रकार एकाधिक थ्रेड्स के साथ इंटरैक्ट करता है, इसके कई अलग-अलग रूप हैं।
कार्यान्वयन इंटरलीविंग ऑपरेशन के माध्यम से प्राप्त किया गया एकाधिक CPU का उपयोग करके प्रदर्शन किया गया
लाभ एक समय में पूरे किये जाने वाले कार्य की मात्रा बढ़ाएँ। थ्रूपुट में सुधार, कम्प्यूटेशनल गति में वृद्धि।
उपयोग करना कोर कंटेंट स्विचिंग का उपयोग करता है अनेक प्रक्रियाओं के संचालन के लिए एकाधिक CPU का उपयोग करता है।
आवश्यक प्रसंस्करण इकाइयाँ केवल सिग्नल प्रक्रिया इकाई की आवश्यकता है. एकाधिक प्रसंस्करण इकाइयों की आवश्यकता है.
उदाहरण एक ही समय में एकाधिक अनुप्रयोग चलाना. क्लस्टर पर वेब क्रॉलर चलाना.

हाइपर-थ्रेडिंग क्या है?

हाइपर-थ्रेडिंग इंटेल का पहला प्रयास था, जो अंतिम उपयोगकर्ता के पीसी में समानांतर कम्प्यूटेशन लाने के लिए था। इसका पहली बार 4 में पेंटियम 2002 के साथ डेस्कटॉप सीपीयू पर इस्तेमाल किया गया था।

उस समय पेंटियम 4 में केवल एक ही सीपीयू कोर था। इसलिए, यह केवल एक ही कार्य करता है और किसी भी प्रकार के कई ऑपरेशन करने में विफल रहता है।

हाइपर-थ्रेडिंग वाला एक सिंगल CPU ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए दो लॉजिकल CPU के रूप में दिखाई देता है। इस मामले में, CPU एकल होता है, लेकिन OS प्रत्येक कोर के लिए दो CPU पर विचार करता है, और CPU हार्डवेयर में प्रत्येक CPU कोर के लिए निष्पादन संसाधनों का एक ही सेट होता है।

इसलिए, CPU यह मान लेता है कि उसके पास वास्तविक कोर से अधिक कोर हैं, और ऑपरेटिंग सिस्टम प्रत्येक CPU कोर के लिए दो CPU मान लेता है।

सारांश

  • थ्रेड समवर्ती प्रोग्रामिंग पर निष्पादन की एक इकाई है।
  • मल्टीथ्रेडिंग एक सामान्य कार्य को संदर्भित करता है जो एक ऑपरेटिंग सिस्टम के भीतर निष्पादन के कई थ्रेड चलाता है
  • आज कई आधुनिक CPU मल्टीथ्रेडिंग का समर्थन करते हैं
  • हाइपर-थ्रेडिंग, अंतिम उपयोगकर्ता के पीसी तक समानांतर कम्प्यूटिंग लाने का इंटेल का पहला प्रयास था।
  • सीपीयू कोर उसके अस्तित्व या चरित्र के लिए केंद्रीय चीज का हिस्सा है
  • में, Operaसिस्टम समवर्तीता को एक सिस्टम की दो या दो से अधिक प्रोग्रामों को ओवरलैपिंग समय चरणों में चलाने की क्षमता के रूप में परिभाषित किया जाता है।
  • समानांतर निष्पादन में, किसी प्रक्रिया द्वारा निष्पादित किये जाने वाले कार्यों को उप-भागों में विभाजित कर दिया जाता है।
  • सिंगल-कोर प्रोसेसर का मुख्य मुद्दा यह है कि कार्यों को तेजी से निष्पादित करने के लिए, आपको घड़ी का समय बढ़ाने की आवश्यकता होती है।
  • मल्टीकोर एक ही डाइ पर दो या अधिक कोर बनाकर इस समस्या का समाधान करता है, जिससे प्रसंस्करण शक्ति बढ़ जाती है, तथा यह क्लॉक स्पीड को भी कुशल स्तर पर बनाए रखता है।
  • मल्टीकोर सिस्टम का सबसे बड़ा लाभ यह है कि यह आपको प्रति विकल्प अधिक ट्रांजिस्टर बनाने में मदद करता है
  • सीपीयू कोर का तात्पर्य वास्तविक हार्डवेयर घटक से है जबकि थ्रेड्स का तात्पर्य वर्चुअल घटक से है जो कार्यों का प्रबंधन करता है।