Mitmetuumaline protsessor

Mitmetuumaline protsessor on kahe või enama tuumaga protsessor. Igal tuumal on oma täiturmootor, mis suudavad täita antud käske korraga. Tuumi võib vaadata kui mitut protsessorit, aga nad on omavahel ühenduses (võivad olla mitme kiibi peal): nad võivad üksteisega suhelda ja infot vahetada.
Üks kahetuumaline, taktsagedusega 1 GHz protsessor on peaaegu võrdne ühetuumalise protsessoriga, mille taktsagedus on 2 GHz (kehtib sarnase arhitektuuriga protsessorite korral). Kuna mitmetuumalisus on niivõrd efektiivne jõudluse suurendamises, siis tänapäeva nutitelefonide ja tahvelarvutite jaoks arendatakse ka seda tehnoloogiat, sest vajadus kiirema andmete edastuse ja töötluse jaoks järjest kasvab.
Olenevalt protsessori ehitusest
Multitegumtöö.
Mitme tuuma tehnoloogia võimaldab paralleelarvutusi, multitegumtööd (inglise "multitasking"): mitut toimingut tehakse samal ajal või vaheldumisi. Protsessori jaoks tähendab see mitme protsessi jälgimist ja täitmist samal ajal. Mitme tuuma puhul ei pea protsessor jagama täiturmootori ressurssi protsesside vahel, mis võib jõudlusele piirangu panna, vaid ta võib anda igale tuumale oma ülesande. Nii saavad andmed kiiremini töödeldud ja jõudlus on märgatavalt suurem.
Näited.
Lauaarvuti/sülearvutid.
Mitme tuumaga protsessorid ehitatakse tavaliselt nii, et tuuma on paari kaupa, näiteks 2 või 4 tuuma. Nii on neid kergem kiibi peale jaotada ja nende vahel ühendusi luua. On ka kolme tuumaga protsessoreid, näiteks AMD Athlon (II) ja AMD Phenom II X3 protsessorid, millel on isegi mitu seeriat.
2010. aastate alguses domineeris turgu Intel oma uue mikroarhitektuuriga, koodnimega "Nehalem", mis tuli välja aastal 2008. See koosneb i7-, i5- ja i3-sarja protsessoritest. Mõeldud on nii, et jõudluse poolest i3-le järgneb i5 ja siis tuleb i7, aga võimsamate i5-mudelite ja lahjemate i7-mudelite vahe on väga väike, osalt i5 isegi ületab i7-t.
Eelised.
Kuna tänapäevased tehnoloogiad veel limiteerivad protsessorite taktsageduse lõpmatult kõrgele ajamist, siis mitme tuumaga protsessorid tulevad appi jõudluse kasvatamise juures.
Tänu suuremale andmeedastusmahule ja kiirusele on mitmetuumaliste protsessorite korral näiteks failide otsimine, viirusetõrje skaneeringud ja meedia kirjutamine/tõmbamine kiirem kui ühe tuumaga.
Samal pingel ja sagedusel töötava ühetuumalise ja mitmetuumalise vahe on see, et rohkem tuumasid tähendab suurema mahuga andmetöötlust ehk suuremat läbitavust sama ajaga. Kui võtta sama pinge ja sagedusega töötav ühetuumaline ja kahetuumaline protsessor, suudaks kahetuumaline protsessor andmeid töödelda kaks korda kiiremini. Seega rohkemate tuumadega protsessor suudab reaalajas töödelda rohkem andmeid ning sellega tõuseb jõudlus märgatavalt.
On leitud, et tõstes protsessori töösagedust 400 MHz kasvab energiakulu 60% võrra. Seega pannes rohkem protsessorile väiksema töösagedusega rohkem tuumi, oleks energiatarve väiksem, aga jõudlus sama.
Tänu oma energiasäästlikkusele on mitmetuumalisusest kasu kohtades, kus energiakulu minimaalsus on kriitiline, näiteks mobiiltelefonides, sülearvutites ja tahvelarvutites.
Protsessorite tootjad ennustasid, et aastal 2017 on ühel tavakasutaja lauaarvuti protsessoril üle 100 tuuma.
Puudused.
Kuna mitmetuumaline protsessor tähendab peaaegu sama, mis kaks protsessorit, siis pidi ka arvutitel olev tarkvara toetama sellist võimalust, et mitu protsessorit saavad toimetada tarkvaraga paralleelselt. See tähendas seda, et tarkvara oli võimalik lugeda mitme tuuma poole korraga. See probleem oli üheks suureks puuduseks mitmetuumaliste protsessorite algusaegadel. Muidugi tänapäeval pole see enam takistus, kuna kõik tarkvaraarendajad peavad liikuma kaasa muutustega, et olla konkurentsivõimelised.
Mitme tuuma ja suurema andmehulga töötlemisega suureneb ka jõudlus energia järele, mis tähendab voolu tarbe ning eralduva kuumuse kasvu. Et vähendada kuumuse hajumist ühele kohale, peavad tuumad olema piisavalt eraldatud.
Väga palju tuumi ühele kiibile lisada on raske tänu ruumipuudusele. Kuna mikrokiibi, mille peale protsessor on ehitatud, suurust tuleks muuta võimalikult vähe, siis järjest enam tuumi sinna lisada muutub raskemaks, see tähendab üha enam uute mooduste leidmist.
Tänapäeval on kahe- kuni neljatuumalised protsessorid küll tavalised, aga kui minna rohkemate tuumade peale, tõuseb ka hind tasemele, mis käib tavakasutajale üle jõu.
Ajalugu.
Läbi aegade on kaks suuremat protsessorite tootjat AMD ja Intel võidelnud omavahel, kes teeb enne rohkemate tuumadega ja kiiremaid protsessoreid. Samuti on eesmärgiks vähendada voolutarvet ja kuumuse teket protsessorites.
Kokkuvõte.
Mitmetuumalisi protsessoreid tasub eelistada neil, kes vajavad korraliku jõudlusega tavaarvutit, ehk need, kes tegelevad videomontaažiga, mängivad keerukamaid arvutimänge jne, peaksid eelistama mitme tuumaga protsessorit. Kes kasutavad arvutit lihtsalt internetis surfamiseks ja e-kirjade saatmiseks, saaksid hakkama ka ühetuumalise protsessoriga, aga veidi kiirema andmeedastuse saavutamiseks ei tee kahe tuumaga protsessor paha.