आपके डिवाइस का सीपीयू हर सेकेंड में लाखों गणना करता है और आपके कंप्यूटर के काम करने के तरीके के लिए जिम्मेदार है। सीपीयू के साथ काम करना अंकगणितीय प्रसंस्करण इकाई (एएलयू) है, जो गणितीय कार्यों के लिए जिम्मेदार है और सीपीयू माइक्रोकोड द्वारा संचालित है।
अब, वह CPU माइक्रोकोड स्थिर नहीं है और इसमें सुधार किया जा सकता है, और ऐसा ही एक सुधार Intel का AVX-512 निर्देश सेट था। हालाँकि, Intel AVX-512 को मारने के लिए तैयार है, इसके सीपीयू से इसकी कार्यक्षमता को अच्छे के लिए हटा रहा है। लेकिन क्यों? इंटेल AVX-512 को क्यों मार रहा है?
एएलयू कैसे काम करता है?
AVX-512 निर्देश सेट को जानने से पहले, यह समझना आवश्यक है कि ALU कैसे काम करता है।
जैसा कि नाम से पता चलता है, अंकगणितीय प्रसंस्करण इकाई का उपयोग गणितीय कार्यों को करने के लिए किया जाता है। इन कार्यों में जोड़, गुणा और फ्लोटिंग-पॉइंट गणना जैसे संचालन शामिल हैं। इन कार्यों को पूरा करने के लिए, ALU एप्लिकेशन-विशिष्ट डिजिटल सर्किटरी का उपयोग करता है, जो CPU के क्लॉक सिग्नल द्वारा संचालित होता है।
इसलिए, सीपीयू की घड़ी की गति उस दर को परिभाषित करती है जिस पर एएलयू में निर्देश संसाधित होते हैं। इसलिए, यदि आपका CPU 5GHz क्लॉक फ़्रीक्वेंसी पर चलता है, तो ALU एक सेकंड में 5 बिलियन निर्देशों को संसाधित कर सकता है। इस कारण से, घड़ी की गति बढ़ने पर CPU प्रदर्शन में सुधार होता है।
उस ने कहा, जैसे-जैसे सीपीयू की घड़ी की गति बढ़ती है, सीपीयू द्वारा उत्पन्न ऊष्मा की मात्रा बढ़ती जाती है। इस कारण से, बिजली उपयोगकर्ता अपने सिस्टम को ओवरक्लॉक करते समय तरल नाइट्रोजन का उपयोग करते हैं। दुर्भाग्य से, उच्च आवृत्तियों पर तापमान में यह वृद्धि सीपीयू निर्माताओं को एक निश्चित सीमा से अधिक घड़ी की आवृत्ति बढ़ाने से रोकती है।
तो एक नई पीढ़ी का प्रोसेसर पुराने पुनरावृत्तियों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन कैसे प्रदान करता है? खैर, सीपीयू निर्माता प्रदर्शन को बढ़ावा देने के लिए समानांतरवाद की अवधारणा का उपयोग करते हैं। यह समानता एक मल्टीकोर आर्किटेक्चर का उपयोग करके प्राप्त की जा सकती है जहां सीपीयू की कम्प्यूटेशनल शक्ति को बेहतर बनाने के लिए कई अलग-अलग प्रोसेसिंग कोर का उपयोग किया जाता है।
प्रदर्शन में सुधार करने का दूसरा तरीका SIMD निर्देश सेट का उपयोग करना है। सरल शब्दों में, एकल निर्देश एकाधिक डेटा निर्देश ALU को विभिन्न डेटा बिंदुओं पर एक ही निर्देश को निष्पादित करने में सक्षम बनाता है। इस प्रकार की समानता सीपीयू के प्रदर्शन में सुधार करती है, और AVX-512 एक SIMD निर्देश है जिसका उपयोग विशिष्ट कार्यों को करते समय CPU के प्रदर्शन को बढ़ावा देने के लिए किया जाता है।
डेटा एएलयू तक कैसे पहुंचता है?
अब जब हमें इस बात की बुनियादी समझ है कि ALU कैसे काम करता है, हमें यह समझने की जरूरत है कि डेटा ALU तक कैसे पहुंचता है।
ALU तक पहुंचने के लिए डेटा को अलग-अलग स्टोरेज सिस्टम से गुजरना पड़ता है। यह डेटा यात्रा एक कंप्यूटिंग सिस्टम की मेमोरी पदानुक्रम पर आधारित है। इस पदानुक्रम का संक्षिप्त विवरण नीचे दिया गया है:
- माध्यमिक स्मृति: एक कंप्यूटिंग डिवाइस पर सेकेंडरी मेमोरी में एक स्थायी स्टोरेज डिवाइस होता है। यह डिवाइस डेटा को स्थायी रूप से स्टोर कर सकता है लेकिन सीपीयू जितना तेज नहीं है। इसके कारण, CPU सेकेंडरी स्टोरेज सिस्टम से सीधे डेटा एक्सेस नहीं कर सकता है।
- प्राथमिक मेमरी: प्राइमरी स्टोरेज सिस्टम में रैंडम एक्सेस मेमोरी (RAM) होती है। यह स्टोरेज सिस्टम सेकेंडरी स्टोरेज सिस्टम से तेज है लेकिन डेटा को स्थायी रूप से स्टोर नहीं कर सकता है। इसलिए, जब आप अपने सिस्टम पर कोई फाइल खोलते हैं, तो वह हार्ड ड्राइव से रैम में चली जाती है। उस ने कहा, सीपीयू के लिए रैम भी पर्याप्त तेज नहीं है।
- कैश मैमोरी: कैश मेमोरी सीपीयू में एम्बेडेड होती है और यह कंप्यूटर पर सबसे तेज मेमोरी सिस्टम है। इस मेमोरी सिस्टम को तीन भागों में बांटा गया है, अर्थात् L1, L2, और L3 कैश. कोई भी डेटा जिसे ALU द्वारा संसाधित करने की आवश्यकता होती है, हार्ड ड्राइव से RAM और फिर कैश मेमोरी में चला जाता है। उस ने कहा, ALU सीधे कैश से डेटा तक नहीं पहुंच सकता है।
- सीपीयू रजिस्टर: कंप्यूटिंग डिवाइस पर सीपीयू रजिस्टर आकार में बहुत छोटा होता है, और कंप्यूटर आर्किटेक्चर के आधार पर, ये रजिस्टर 32 या 64 बिट डेटा रख सकते हैं। एक बार जब डेटा इन रजिस्टरों में चला जाता है, तो ALU इसे एक्सेस कर सकता है और कार्य को हाथ में ले सकता है।
AVX-512 क्या है, और यह कैसे काम करता है?
AVX 512 निर्देश सेट AVX का दूसरा पुनरावृत्ति है और 2013 में इंटेल प्रोसेसर के लिए अपना रास्ता बना लिया। उन्नत वेक्टर एक्सटेंशन के लिए लघु, AVX निर्देश सेट को सबसे पहले Intel के Xeon. में पेश किया गया था फी (नाइट्स लैंडिंग) आर्किटेक्चर और बाद में इसे स्काईलेक-एक्स में इंटेल के सर्वर प्रोसेसर के लिए बनाया गया सीपीयू।
इसके अलावा, AVX-512 निर्देश सेट ने कैनन लेक आर्किटेक्चर के साथ उपभोक्ता-आधारित सिस्टम के लिए अपना रास्ता बना लिया और बाद में आइस लेक और टाइगर लेक आर्किटेक्चर द्वारा समर्थित किया गया।
इस निर्देश सेट का मुख्य लक्ष्य डेटा संपीड़न, छवि प्रसंस्करण और क्रिप्टोग्राफ़िक संगणना से जुड़े कार्यों में तेजी लाना था। पुराने पुनरावृत्तियों की तुलना में दोगुनी गणना शक्ति की पेशकश करते हुए, AVX-512 निर्देश सेट पर्याप्त प्रदर्शन लाभ प्रदान करता है।
तो, इंटेल ने AVX-512 आर्किटेक्चर का उपयोग करके अपने CPU के प्रदर्शन को कैसे दोगुना किया?
ठीक है, जैसा कि पहले बताया गया है, एएलयू केवल सीपीयू के रजिस्टर में मौजूद डेटा तक पहुंच सकता है। उन्नत वेक्टर एक्सटेंशन निर्देश सेट इन रजिस्टरों के आकार को बढ़ाता है।
आकार में इस वृद्धि के कारण, ALU एक ही निर्देश में कई डेटा बिंदुओं को संसाधित कर सकता है, जिससे सिस्टम का प्रदर्शन बढ़ जाता है।
रजिस्टर आकार के संदर्भ में, AVX-512 निर्देश सेट बत्तीस 512-बिट रजिस्टर प्रदान करता है, जो पुराने AVX निर्देश सेट की तुलना में दोगुना है।
इंटेल AVX-512 को क्यों समाप्त कर रहा है?
जैसा कि पहले बताया गया है, AVX-512 निर्देश सेट कई कम्प्यूटेशनल लाभ प्रदान करता है। वास्तव में, TensorFlow जैसे लोकप्रिय पुस्तकालय निर्देश सेट का समर्थन करने वाले CPU पर तेजी से गणना प्रदान करने के लिए निर्देश सेट का उपयोग करते हैं।
तो, इंटेल अपने हालिया एल्डर लेक प्रोसेसर पर AVX-512 को अक्षम क्यों कर रहा है?
खैर, एल्डर लेक प्रोसेसर इंटेल द्वारा निर्मित पुराने के विपरीत हैं। जबकि पुराने सिस्टम एक ही आर्किटेक्चर पर चलने वाले कोर का इस्तेमाल करते थे, एल्डर लेक प्रोसेसर दो अलग-अलग कोर का उपयोग करते हैं। एल्डर लेक सीपीयू में इन कोर के रूप में जाना जाता है पी और ई-कोर और विभिन्न आर्किटेक्चर द्वारा संचालित हैं।
जबकि पी-कोर गोल्डन कोव माइक्रोआर्किटेक्चर का उपयोग करते हैं, ई-कोर ग्रेसमोंट माइक्रोआर्किटेक्चर का उपयोग करते हैं। आर्किटेक्चर में यह अंतर शेड्यूलर को सही ढंग से काम करने से रोकता है जब विशेष निर्देश एक आर्किटेक्चर पर चल सकते हैं लेकिन दूसरे पर नहीं।
एल्डर लेक प्रोसेसर के मामले में, एवीएक्स -512 निर्देश सेट एक ऐसा उदाहरण है, क्योंकि पी-कोर में निर्देश को संसाधित करने के लिए हार्डवेयर है, लेकिन ई-कोर नहीं है।
इस कारण से, एल्डर लेक सीपीयू AVX-512 निर्देश सेट का समर्थन नहीं करते हैं।
उस ने कहा, AVX-512 निर्देश कुछ एल्डर लेक सीपीयू पर चल सकता है 'जहां इंटेल ने उन्हें शारीरिक रूप से बंद नहीं किया है। ऐसा करने के लिए, उपयोगकर्ताओं को BIOS के दौरान ई-कोर को अक्षम करना होगा।
क्या उपभोक्ता चिपसेट पर AVX-512 की आवश्यकता है?
AVX-512 निर्देश सेट अपने प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए CPU के रजिस्टर के आकार को बढ़ाता है। प्रदर्शन में यह वृद्धि सीपीयू को तेजी से संख्या कम करने में सक्षम बनाती है, जिससे उपयोगकर्ता तेज गति से वीडियो/ऑडियो संपीड़न एल्गोरिदम चला सकते हैं।
उस ने कहा, प्रदर्शन में यह वृद्धि केवल तभी देखी जा सकती है जब किसी प्रोग्राम में परिभाषित निर्देश AVX-512 निर्देश सेट पर चलने के लिए अनुकूलित किया गया हो।
इस कारण से, AVX-512 जैसे निर्देश सेट आर्किटेक्चर सर्वर वर्कलोड के लिए अधिक उपयुक्त हैं, और उपभोक्ता-ग्रेड चिपसेट AVX-512 जैसे जटिल निर्देश सेट के बिना काम कर सकते हैं।