мини|190п|Дијаграм генеричког двојезгарног процесора, са CPU-локалним кеш нивоом 1, и дељеним, на чипу кеш нивоа 2. мини|150п|Intel Core 2 Duo E6750 двојезгарни процесор. мини|150п|AMD Athlon X2 6400+ двојезгарни процесор.
Вишејезгарни процесор је једна рачунарска компонента са две или више независних стварних централних процесорских јединица (названих “језгра”), а те јединице читају и извршавају програмске инструкције. Инструкције су обичне CPU инструкције као сабирање, покретање података и гранање, али вишејезгарни процесори могу да извршавају више инструкција у исто време, повећањем укупне брзине за програме који подлежу паралелном рачунању. Произвођачи обично интегришу језгра на једно интегрисано коло (познато као вишепроцесорски чип или CMP), или на више чипова унутар једног паковања чипа.
Процесори су се првобитно развили само са једним језгром. Двојезгарни (Dual-core) процесор има два језгра (нпр. AMD Phenom II X2, Intel Core Duo), quad-core процесор садржи четири језгра (нпр. AMD Phenom II X4, Intel-ов quad-core процесор, види i5 и i7 на Intel Core), 6- core процесор садржи шест језгара (нпр. AMD Phenom II X6, Intel Core i7 Extreme Edition 980X), 8-core процесор садржи осам језгара (нпр. Intel Xeon E7-2820, AMD FX-8350), 10-core садржи десет језгара (нпр. Intel Xeon E7-2850), 12-core процесор садржи дванаест језгара. Вишејезгарни процесор имплементира мултипроцесовање на једном физичком паковању. Дизајнери могу упарити језгра у вишејезгарни уређај чврсто или лабаво. На пример, језгра могу или не могу делити кеш, и они могу да имплементирају преношење поруке или дељење меморије унутар језгара комуникационих метода. Заједничка мрежа топологије која повезује језгара укључује магистралу, прстен, дводимензионалну мрежу и crossbar. Хомогени вишејезгарни системи укључују само идентична језгра, хетерогени вишејезгарни системи имају језгра која нису идентична. Као и код једно-процесорског система, језгра у вишејезгарним системима могу имплементирати архитектуру такву као суперскаларну, VLIW, векторску обраду, SIMD или вишенитно.
Вишејезгарни процесори имају широку употребу у многим областима примене, укључујући општу намену, уграђеност, мреже, дигиталну обрада сигнала (DSP) и графику.
Побољшање перформанси добијено коришћењем вишејезгарног процесора доста зависи од коришћених алгоритама софтвера и њихове имплементације. Посебно, могући добици су ограничени од делова софтвера који се могу извршавати паралелно истовремено на више језгара; овај ефекат се описује помоћу Amdahl-овог закона. У најбољем случају, такозвани паралелни неометани проблеми могу реализовати факторе убрзања близу бројних језгара, али још више ако је проблем довољно подељен да може стати у сваки кешов кеш, чиме се избегава коришћење много спорије главне меморије. Већина апликација, међутим, неће се значајно убрзати сем ако програмер уложи довољну количину напора у поновно рефакторисање проблема. Паралелизација софтвера је значајна тема у току истраживања.
Терминологија Број језгараУобичајено име1single-core2dual-core3tri-coretriple-core4quad-core5penta-core6hexa-core7hepta-core8octa-core,octo-core9nona-core10deca-core11hendeca-core12dodeca-core13trideca-core14tetradeca-core15pentadeca-core16hexadeca-core17heptadeca-core18octadeca-core19enneadeca-core20icosa-core
Термин вишејезгарни или двојезгарни углавном се односи на неку врсту централне процесорске јединице (CPU), али се понекад такође примењује и на процесоре дигиталних сигнала (DSP) и систем-на-чипу (SoC). Термин се обично користи само да упути на вишејезгарне микропроцесоре који су произведени на истом чипу интегрисаног кола; одвојени микропроцесорски чипови на истом пакету се обично називају другим именом, као више-чиповни модули. Овај чланак користи термине “вишејезгарни” и “двојезгарни” за CPU производњу на истом интегрисаном колу, осим ако није другачије речено.
За разлику од вишејезгарних система, термин multi-CPU се односи на више физички раздвојених процесорских јединица (које често садрже посебна кола да олакшају међусобну комуникацију).
Термини many-core и massively multi-core се понекад користе да се опише вишејезгарна архитектура са посебно великим бројем језгара (десетине или стотине).
Неки системи користе доста меких микропроцесорских језгара постављених на један FPGA. Свако “језгро” може се сматрати као "semiconductor intellectual property core" (полупроводничка интелектуална својина језгра) као и CPU језгро.
Развој Док се технологија производње побољшава, смањење величина индивидуалних капија, физичка ограничења микроуређаја базираних на полупроводницима су постала важна дизајнерска брига. Ова физичка ограничења могу проузроковати значајно расипање топлоте и проблема у синхронизацији података. Разне друге методе се користе за побољшање CPU перформанси. Неки instruction-level parallelism (ILP) (инструкциони нивои паралелизма) као суперскаларни pipeline је погодан за многе апликације, али није ефикасан за оне које садрже код тежак-за-предвиђање. Многим апликацијама више одговара метод паралелизма на нивоу нити (TLP), и више независних CPU се обично користи за убрзање система. Комбинација повећаног расположивог простора (због префињених процеса производње) и повећана потражња за TLP довела је до развоја вишејезгарних процесора.
Комерцијални подстицаји Неколико пословних мотива довело је до развоја двојезгарне архитектуре. Деценијама, било је могуће повећавати перформансе процесора помоћу смањења простора између интегрисаних кола, који је оборио цену по урађају на IC. Алтернативно, за исту површину кола, могло је више транзистора да се употреби у дизајну, што је повећало функционалност, посебно за CISC архитектуру. Такт је такође порастао за редове величине у деценијама крајем 20. века, од неколико мегахерца и 1980. године на неколико гигахерца и раним 2000-им годинама.
Док се вредност брзине генератора такта побољшавала успорено, повећавала се употреба паралелног израчунавања у облику вишејезгарних процесора који су тежили да побољшају укупне перформансе обраде. Више језгара се користило на истом CPU чипу, који онда може да доведе до боље продаје CPU чипова са два или више језгара. Intel је произвео процесор са 48 језгара за истраживање у облаку; свако језгро је имало Х86 архитектуру. Intel је оптеретио Linux на свако језгро.
Технички фактори Пошто су произвођачи рачунара дуго имплементирали симетричан мултипроцесорски (SMP) дизајн коришћењем дискретних процесора, питања у вези имплементирања вишејезгарне архитектуре и њеног подржавања са софтвером су добро позната.
Додатно: Употреба доказаних процесорских језгара без промена архитектуре значајно смањују дизајнерски ризик. За процесоре опште намене, велики део мотивације за вишејезгарни процесор долази из веома смањеног добитка у перформансама процесора са повећањем радне фреквенце. То је због три основна фактора: #Меморијски зид; повећање у разлици перформанси између процесора и меморије. Овај ефекат гура величине кеша у ред да би се маскирала латенција меморије. Ово помаже само у мери да меморијски опсег није уско грло у перформансама. #ILP wall; повећање тешкоће проналажења довољних паралелизама у једном инструкцијском стриму да задржи високо-перформансни једнојезгарни процесор заузетим. #power wall; тренд трошења експоненцијалног повећања снаге са сваким факторијалним повећањем радне фреквенције. Ово повећање може се постићи “сужавањем” процесора коришћењем мањих трагова за исту логику. Роwer wall представља производњу, системски дизајн и развојни проблеми који нису били у светлу мањег добитка у перформансама због меморијског зида и ILP wall.
Да бу наставили испоруку редовног побољшања перформансама за процесоре опште намене, произвођачи као што су Intel and AMD окренули су се ка вишејезгарном дизајну, жртвујући мању цену производње за веће перформансе у неким апликацијама и системима. Вишејезгарна архитектура су развијена, али се развијају и алтернативе. Посебно јак кандидат који ће завладати тржиштем имаће интегрисане периферијске функције на чип.
Предност Близина више CPU језгара на истом чипу дозвољава да кеш кохеренција кола ради на много већем генераторском такту него што је могуће ако сигнали путују ван чипа. Комбинујући еквивалентне процесоре на једном чипу значајно побољшавамо перформансе кеш snoop (алтернатива: магистрални snooping) операција. Једноставно речено, ово значи да сигнал између различитих процесора прелазе мању раздаљину, па се зато сигнали мање деградирају. Ови сигнали високог квалитета омогућавају слање више података у датом временском периоду, пошто индивидуални сигнали могу бити краћи и не морају да се често понављају.
Претпостављајући да чип може стати у једно паковање, физички, вишејезгарни процесорски дизајни захтевају много мање простора за плоче са штампаним колом (PCB) него SMP дизајни са више чипова. Такође, двојезгарни процесор троши мање енергије него два упарена једнојезгарна процесора, углавном због смањене енергије која се захтева за довођење сигнала са споља на чип. Шта више, језгра деле нека кола, као L2 кеш и интерфејс на спољној страни магистрале (front side bus - FSB). У погледу конкурентних технологија за расположиви силицијум на чипу, вишепроцесорски дизајн може да користи доказане CPU језгарне библиотеке дизајна и производњу уређаја са мањим ризиком од грешке дизајна него смишљање новог ширег језгарног дизајна. Такође, додавање кеша има мању зараду.
Вишејезгарни чипови омогућавају веће перформансе са мањом енергијом. Ово може бити важан фактор за мобилне уређаје који раде на батерије. Пошто свако језгро у вишејезгарном је генерално енергетски ефикасније, чип постаје ефикаснији него ако има једно велико монолитно језгро. Ово омогућава веће перформансе са мање енергије. Изазов писања паралелног кода јасно поништава ову погодност.
Недостаци Максимизирање коришћења компјутерског ресурса омогућено са вишејезгарним процесором захтева подешавање и у подршци оперативног система (ОС) и у постојећима апликационим софтверима. Такође, могућност вишејезгарног процесора да повећа перформансе апликација зависи од коришћења више нити унутар апликације. Ситуација се побољшава: на пример Valve Corporation's Source engine нуди вишејезгарну подршку,,Multi-core in the Source EngineAMD: dual-core not for gamers... yet а Crytek се развио сличну технологију за CryEngine 2 који покреће њихову игру, Crysis. Emergent Game Technologies' Gamebryo engine укључује њихову Floodgate технологију, која поједностављује вишејезгарно развијање за играчке платформе. Додатно, Apple Inc.'s OS X, почиње са Mac OS X Snow Leopard, и iOS почиње са iOS 4, имају уграђену вишејезгарну инсталацију названу Grand Central Dispatch.