Ketika komputer pribadi pertama kali ditemukan, unit pemrosesan pusat (CPU) mereka berdiri sendiri dan hanya memiliki satu inti prosesor. Prosesor itu sendiri adalah intinya; gagasan memiliki prosesor multi-core belum pernah terjadi sebelumnya. Saat ini, tidak jarang sama sekali melihat komputer, telepon, dan perangkat lain dengan banyak inti - memang, hampir semua komputer yang tersedia secara komersial dalam bentuk apa pun memiliki banyak inti. Inti-inti ini berada di unit yang sama, tunggal, CPU, atau Central Processing Unit.
Memiliki banyak core adalah keuntungan besar. Dengan hanya satu inti, komputer hanya dapat bekerja pada satu tugas pada satu waktu, harus menyelesaikan tugas sebelum pindah ke yang lain. Namun, dengan lebih banyak core, komputer dapat mengerjakan beberapa tugas sekaligus, yang sangat berguna bagi mereka yang melakukan banyak tugas.
Sebelum menyelam dengan tepat bagaimana prosesor multi-core bekerja, penting untuk berbicara sedikit tentang latar belakang teknologi pemrosesan, setelah itu kita akan membahas apa yang dilakukan prosesor multi-core.
Beberapa sejarah
Sebelum prosesor dengan banyak inti dibangun, orang-orang dan perusahaan seperti Intel dan AMD mencoba membangun komputer dengan banyak CPU. Apa ini artinya adalah bahwa motherboard dengan lebih dari satu soket CPU diperlukan. Tidak hanya ini lebih mahal, karena perangkat keras fisik yang diperlukan untuk soket CPU lain, tetapi juga meningkatkan latensi karena meningkatnya komunikasi yang diperlukan untuk terjadi antara kedua prosesor. Motherboard harus membagi data antara dua lokasi yang benar-benar terpisah di komputer daripada hanya mengirim semuanya ke prosesor. Jarak fisik sebenarnya berarti bahwa suatu proses lebih lambat. Menempatkan proses ini pada satu chip dengan banyak core tidak hanya berarti jarak tempuh yang lebih sedikit, tetapi juga berarti bahwa core yang berbeda dapat berbagi sumber daya untuk melakukan tugas yang sangat berat. Misalnya, chip Intel Pentium II dan Pentium III keduanya diimplementasikan dalam versi dengan dua prosesor pada satu motherboard.
Setelah beberapa saat, prosesor perlu lebih kuat, sehingga produsen komputer datang dengan konsep hyper-threading. Konsep itu sendiri berasal dari Intel, dan pertama kali disusun pada tahun 2002 pada prosesor server Xeon perusahaan, dan kemudian pada prosesor desktop Pentium 4. Hyper-threading masih digunakan sampai sekarang dalam prosesor, dan bahkan perbedaan utama antara chip i5 Intel dan chip i7-nya. Ini pada dasarnya mengambil keuntungan dari fakta bahwa sering ada sumber daya yang tidak digunakan dalam suatu prosesor, khususnya ketika tugas tidak memerlukan banyak daya pemrosesan, yang dapat digunakan untuk program lain. Sebuah prosesor yang menggunakan hyper-threading pada dasarnya menghadirkan dirinya ke sistem operasi seolah-olah memiliki dua core. Tentu saja, itu tidak benar-benar memiliki dua core, namun untuk dua program yang menggunakan setengah dari daya pemrosesan yang tersedia atau kurang, mungkin ada dua core karena fakta bahwa bersama-sama mereka dapat mengambil keuntungan dari semua kekuatan yang dimiliki oleh prosesor yang ditawarkan. Hyper-threading, bagaimanapun, akan sedikit lebih lambat dari prosesor dengan dua core ketika tidak ada kekuatan pemrosesan yang cukup untuk berbagi antara dua program menggunakan inti.
Anda dapat menemukan video mendalam yang memberikan penjelasan singkat dan lebih rinci tentang hyper-threading di sini.
Multi-Prosesor
Setelah banyak percobaan, CPU dengan banyak core akhirnya dapat dibangun. Ini berarti bahwa satu prosesor tunggal pada dasarnya memiliki lebih dari satu unit pemrosesan. Sebagai contoh, prosesor dual-core memiliki dua unit pemrosesan, quad-core memiliki empat, dan seterusnya.
Jadi mengapa perusahaan mengembangkan prosesor dengan banyak core? Yah, kebutuhan untuk prosesor yang lebih cepat menjadi semakin jelas, namun perkembangan dalam prosesor inti tunggal melambat. Dari 1980-an hingga 2000-an, para insinyur mampu meningkatkan kecepatan pemrosesan dari beberapa megahertz ke beberapa gigahertz. Perusahaan seperti Intel dan AMD melakukan ini dengan mengecilkan ukuran transistor, yang memungkinkan lebih banyak transistor dalam jumlah ruang yang sama, sehingga meningkatkan kinerja.
Karena kenyataan bahwa kecepatan clock prosesor sangat terkait dengan berapa banyak transistor yang dapat ditampung dalam sebuah chip, ketika teknologi penyusutan transistor mulai melambat, pengembangan dalam peningkatan kecepatan prosesor juga mulai melambat. Meskipun ini bukan saat perusahaan pertama kali mengetahui tentang prosesor multi-core, itu adalah ketika mereka mulai bereksperimen dengan prosesor multi-core untuk tujuan komersial. Sementara prosesor multi-core pertama kali dikembangkan pada pertengahan 1980-an, mereka dirancang untuk perusahaan besar, dan tidak benar-benar ditinjau kembali sampai teknologi single-core mulai melambat. Prosesor multi-core pertama dikembangkan oleh Rockwell International, dan merupakan versi dari chip 6501 dengan dua prosesor 6502 pada satu chip (rincian lebih lanjut tersedia di sini di entri Wikipedia ini).
Apa Yang Dilakukan Prosesor Multi-Inti?
Yah, itu semua sangat mudah. Memiliki banyak inti memungkinkan banyak hal dilakukan sekaligus. Misalnya, jika Anda bekerja pada surel, buka peramban Internet, mengerjakan spreadsheet excel, dan mendengarkan musik di iTunes, maka prosesor quad-core dapat mengerjakan semua hal ini sekaligus. Atau, jika pengguna memiliki tugas yang harus diselesaikan segera, itu dapat dibagi menjadi lebih kecil, lebih mudah untuk memproses tugas.
Menggunakan banyak core juga tidak hanya terbatas pada beberapa program. Misalnya, Google Chrome membuat setiap halaman baru dengan proses yang berbeda, yang berarti dapat memanfaatkan banyak inti sekaligus. Beberapa program, bagaimanapun, adalah apa yang disebut single-threaded, yang berarti mereka tidak ditulis untuk dapat menggunakan banyak core dan karena itu tidak dapat melakukannya. Hyper-threading kembali berperan di sini, memungkinkan Chrome untuk mengirim beberapa halaman ke dua "core logis" pada satu inti aktual.
Beriringan dengan prosesor multi-core dan hyper-threading adalah konsep yang disebut multithreading. Multithreading pada dasarnya adalah kemampuan sistem operasi untuk mengambil keuntungan dari banyak core dengan memecah kode menjadi bentuk yang paling mendasar, atau utas, dan mengumpankannya ke core yang berbeda secara bersamaan. Ini, tentu saja, penting dalam multi-prosesor maupun multi-core. Multi-threading sedikit lebih rumit daripada kedengarannya, karena membutuhkan sistem operasi untuk memesan kode dengan benar sehingga program dapat terus berjalan secara efisien.
Sistem operasi sendiri melakukan hal serupa dengan prosesnya sendiri - tidak hanya terbatas pada aplikasi. Proses sistem operasi adalah hal-hal yang selalu dilakukan sistem operasi di latar belakang, tanpa perlu diketahui oleh pengguna. Karena kenyataan bahwa proses ini selalu berlangsung, memiliki hyper-threading dan / atau multiple core dapat sangat membantu, karena membebaskan prosesor untuk dapat bekerja pada hal-hal lain seperti apa yang terjadi di aplikasi.
Bagaimana Prosesor Multi-Core Bekerja?
Pertama, motherboard dan sistem operasi perlu mengenali prosesor dan ada beberapa core. Komputer lama hanya memiliki satu inti, sehingga sistem operasi yang lebih lama mungkin tidak berfungsi dengan baik jika pengguna mencoba menginstalnya di komputer yang lebih baru dengan banyak inti. Windows 95, misalnya, tidak mendukung hyper-threading atau multiple core. Semua sistem operasi terbaru mendukung prosesor multi-core, termasuk Windows 7, 8, 10 yang baru dirilis, dan OS X 10.10 dari Apple.
Pada dasarnya, sistem operasi kemudian memberi tahu motherboard bahwa suatu proses perlu dilakukan. Motherboard kemudian memberi tahu prosesor. Dalam prosesor multi-core, sistem operasi dapat memerintahkan prosesor untuk melakukan banyak hal sekaligus. Intinya, melalui arah sistem operasi, data dipindahkan dari hard drive atau RAM, melalui motherboard, ke prosesor.
Prosesor Multi-Core
Di dalam prosesor, ada beberapa tingkat memori cache yang menyimpan data untuk operasi atau operasi prosesor berikutnya. Tingkat memori cache ini memastikan prosesor tidak perlu melihat terlalu jauh untuk menemukan proses selanjutnya, menghemat banyak waktu. Tingkat pertama dari memori cache adalah cache L1. Jika prosesor tidak dapat menemukan data yang diperlukan untuk proses selanjutnya dalam cache L1, itu terlihat ke cache L2. L2 cache lebih besar dalam memori, tetapi lebih lambat dari cache L1.
Prosesor Inti Tunggal
Jika sebuah prosesor tidak dapat menemukan apa yang dicari dalam cache L2, ia melanjutkan ke L3, dan jika prosesor memilikinya, L4. Setelah itu, akan terlihat di memori utama, atau RAM komputer.
Ada juga berbagai cara di mana prosesor yang berbeda menangani perbedaan cache. Sebagai contoh, beberapa duplikat data pada cache L1 pada cache L2, yang pada dasarnya merupakan cara untuk memastikan bahwa prosesor dapat menemukan apa yang dicari. Ini tentu saja membutuhkan lebih banyak memori dalam cache L2.
Tingkat cache yang berbeda juga ikut berperan dalam prosesor multi-core. Biasanya, setiap inti akan memiliki cache L1 sendiri, tetapi mereka akan berbagi cache L2. Ini berbeda dari jika ada banyak prosesor, karena setiap prosesor memiliki L1, L2 dan cache level lainnya. Dengan beberapa prosesor single-core, berbagi cache tidak mungkin dilakukan. Salah satu keuntungan utama memiliki cache bersama adalah kemampuan untuk menggunakan cache secara maksimal, karena fakta bahwa jika satu core tidak menggunakan cache, yang lain bisa.
Dalam prosesor multi-core, saat mencari data, sebuah inti dapat melihat melalui cache L1 yang unik, dan kemudian akan bercabang ke cache L2 bersama, RAM, dan akhirnya hard drive.
Sangat mungkin bahwa kita akan terus melihat perkembangan lebih banyak core. Kecepatan clock prosesor pasti akan terus menjadi lebih baik, meskipun pada tingkat yang lebih lambat dari sebelumnya. Meskipun sekarang tidak jarang untuk melihat prosesor octa-core dalam hal-hal seperti smartphone, tidak lama kemudian kita bisa melihat prosesor dengan puluhan core.
Menurut Anda, di mana teknologi pemrosesan multi-inti selanjutnya? Beri tahu kami di komentar di bawah, atau dengan memulai utas baru di forum komunitas kami.
