Что такое ядра процессора, как их выбрать для разных задач и на что они влияют
Вы когда-нибудь задумывались о том, как построены современные процессоры, что такое ядра и на что они влияют? Почему процессор может выполнять сразу несколько операций, что такое многопоточность и как это все работает? Как ЦП позволяет обрабатывать компьютеру одновременно большое количество данных. Итак, давайте разбираться в архитектуре данного устройства.
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ:
Общее понятие архитектуры процессора ПК
Под понятием архитектуры процессора подразумеваются важные с точки зрения построения и функциональности особенности чипа, которые связаны как с его программной моделью, так и с физической конструкцией.
Архитектура набора команд (ISA) – это набор инструкций процессора и других его функций (например, система и нумерация регистров или режимы адресации памяти), имеющих программную часть ядра, которые не зависят от внутренней реализации.
В свою очередь, физическое построение системы называется микроархитектурой (uarch). Это детальная реализация программной модели, которая связана с фактическим выполнением операций. Микроархитектура представляет собой конфигурацию, определяющую отдельные элементы, например, логические блоки, а также связи между ними.
Стоит отметить, что ЦП, выполняющие одинаковую программную модель, могут значительно отличаться друг от друга микроархитектурой – например, устройства от фирм AMD и Intel. Современные чипы имеют идентичную программную архитектуру x86, но абсолютно разную микроархитектуру.
Роль количества ядер, их влияние на производительность
Первоначально ЦП имели только одно ядро. Однако на рубеже XX и XXI веков инженеры пришли к выводу, что стоит увеличить их количество. Это должно было позволить получить более высокую вычислительную мощность, а также позволить обрабатывать несколько задач одновременно.
Но для начала стоит разобраться с главным мифом. Принято считать, что чем больше ядер у процессора, тем больше мощности он будет предлагать. Но на практике все не так просто. Реальное влияние на производительность оказывают и другие факторы – например, тактовая частота, объем кэша, архитектура, количество потоков.
Например, если первый ЦП имеет 2 ядра 4 потока, а второй 4 ядра 4 потока, то разница в производительности будет небольшая. Однако если сравнить первый чип с 4-ядерным 8-поточным, то в данном случае производительность возрастет на 50 %.
Что такое потоки и на что влияет их количество
Потоки – это виртуальный компонент или код, который разделяет физическое ядро процессора на несколько ядер. Одно ядро имеет до 2 потоков.
Например, если процессор двухъядерный, то он будет иметь 4 потока, а если восьмиядерный – 16 потоков.
Поток создается активным процессом. Каждый раз, когда открывается приложение, оно само создает поток, который будет обрабатывать задачи этого конкретного приложения. Поэтому, чем больше приложений будет открыто, тем больше потоков будет создано.
Потоки создаются операционной системой для выполнения задачи конкретного приложения. Они управляются планировщиком, который является стандартной частью каждой ОС.
Существует один поток (код того ядра, выполняющий вычисления, также известный как основной поток) на ядре, который, когда получает информацию от пользователя, создает другой поток и выделяет ему задачу. Аналогично, если он получает другую инструкцию, он формирует второй поток и выделяет ему задачу, создавая таким образом многопоточность.
Потоки стали жизненно важной частью вычислительной мощности, поскольку они позволяют выполнять несколько задач одновременно. Это повышает производительность компьютера, а также позволяет сделать его способным к многозадачности. Благодаря этой технологии становится возможно просматривать веб-страницы, слушать музыку и скачивать файлы в фоновом режиме одновременно.
Рекомендации по выбору процессора
При выборе ЦП некоторые характеристики будут важнее других – это зависит от предпочтений пользователя.
Для офиса
Для большинства офисных компьютеров подойдут двух- или четырехъядерные процессоры. Однако если вычислительные потребности более интенсивны, например, при программировании и графическом дизайне, для начала стоит выяснить, сколько ядер потребуется для используемого программного обеспечения.
Частота является еще одним фактором, который следует принимать во внимание. Хотя частота – это не единственное, что определяет скорость, она оказывает существенное влияние. Используемое программное обеспечение будет влиять на скорость. Например, при регулярном использовании Adobe CS 6, лучше всего подойдет процессор со скоростью не менее 2 ГГц.
Для инженерных задач
Как правило, компьютеры для инженерных задач обязаны обрабатывать много информации за короткий промежуток времени.
При покупке ЦП для такого компьютера важен многоядерный процессор. В идеале нужно искать такой чип, который предлагает гиперпоточность. Это обеспечит большую вычислительную мощность.
Для работы с графикой
При работе с графикой требования к процессору отличаются. Для обработки 2D графики – подойдут бюджетные варианты, 2 или 4 ядра с тактовой частотой 2,4 ГГц вполне справятся с задачей.
Для работы с 3D графикой лучше всего выбирать 4 или 6-ядерные чипы, с тактовой частотой 3 ГГц и выше, а также с поддержкой многопоточности.
Для игрового ПК
Потребности геймеров специфичны, когда дело доходит до вычислительной мощности компьютера.
Первое, что нужно учитывать – это количество ядер. В дополнение к числу ядер, геймерам также важно учитывать тактовую частоту. Для современных игр потребуется частота 3,8 ГГц или выше.
Еще стоит обратить внимание на тепловыделение. Нынешние игры довольно требовательные, поэтому процессор быстро нагревается. У системного блока должна быть качественная система охлаждения, которая поможет адекватно удовлетворить потребности устройства, чтобы компоненты не перегревались.
Для стриминга
Выбор ЦП для стриминга зависит от сборки самого ПК.
Для профессионального стриминга понадобится ЦП с 6, 8, 16 ядрами и тактовой частотой 4 ГГц и выше. Тут выбор будет завесить от купленной видеокарты и нужного разрешения для стрима.
Нет ответа на главный вопрос заголовка. Что такое ядро? И тема сисек не раскрыта)
только нужно уведомить пользователей, что ядра "сами могут" обрабатывать несколько команд параллельно, а чтобы работала "многопоточность", код задачи должен быть скомпилирован соотв. образом. а вот это последнее, делают не все разработчики.
то есть, много-ядерность полезнее многопоточности (в принципе, многопоточность - это "быстрый" ответ от Интел для АМД, которая первой внедрила многоядерность. быстрый не значит "правильный)
Подтверждаю - Сам лично покупал сопроцессор для Intel 386-ого , и было реальное прибавление в скорости всей "машины".Я скажу , что я точно стоял ( т.е.был ) за становлением компьютерной оснащенности Всея Руси...
если рассматривать работу кода на 80-м процессоре от 80-х годов, то там код выполняется последовательно от адреса к адресу. Но в современных процессорах они заняли свою микро-управляющую нишу обслуживания другого кода вместе с умножением и делением и пр.математикой на аппаратном уровне. Каждый подобный уровень от базовой авторской программы принимает на себя отдельную временную нагрузку текущей задачи, то бишь микро-поток. Далее по ходу выполнения программного кода встречаются запрограммированные задачные ловушки которые принимают эти задачи с текущими данными, которыми управляет тамошний диспетчер и по заверении каждой передаёт её данные куда-то в автомат обработки. Таким образом образуются потоки процессов более высокого уровня. Их может быть любое количество. Но аппаратно реализуется их столько, сколько выдерживает технология микро-чипов в реальном режиме работы в ПК по конечному числу ядер в процессоре того или иного поколения. Как-так, если прав, благодарю за внимание.
Ещё одни раскрыватели видеокарт
да полный бред.ядра влияют только для выполнения каких то задач. чтоб не тратить время для например умножения. но только при условии обращения самой программы к ядру. процессор выполняет программу по порядку и не может перепрыгнуть исполнение кода программы. то что Вы называете потоком это многозадачность. исполнение одного кода и переходом по вектору прерывания использования другой программы.возьмите пенек с его частотой и частотой работы памяти он тоже может выполнять несколько программ одновременно. я специально на 486 машину покупал математический сопроцессор чтоб поднять время выполнения программ.не знаешь не стоит писать.....
На 486 не было сопроцессора. Они ставились на 386 и 286 машины
Вы не правы. В архитектуре 80486 встроенный математический сопроцессор был в процессорах 486DX(2)(4), а в процессорах 486SX математического сопроцессора не было, для них был отдельный сопроцессор 487SX.