Ядра чи потоки: з’ясовуємо що важливіше для процесора

У специфікації кожного процесора обов’язково є інформація про кількість ядер і потоків. Правила «що більше, тим краще», у цій ситуації ніхто не скасовував, але давайте з’ясуємо, в яких завданнях віртуальні ядра здатні дати відчутний приріст продуктивності, а в яких залишаться марними.

Навіщо процесору кілька ядер?

Процесор – це обчислювальний центр будь-якого комп’ютера, планшета, смартфона та навіть ігрової консолі. Саме процесор приймає команди користувача, що вводяться в різних програмах і програмах, обробляє їх і розподіляє завдання між іншими вузлами системи – відеокартою , оперативною пам’яттю, твердотілим диском.

Саме тому процесор – це мозковий центр кожного комп’ютера, який відповідає за його обчислювальні здібності та швидкість роботи.

Перші процесори були єдиними пристроями, які приймали команди та виконували їх у суворій черговості. Одне ядро ​​дозволяло вибирати процесор для придбання лише за показниками частоти. А дефіцит продуктивності спочатку компенсували створенням дво- і багатопроцесорних змін. У таких збірках команди користувача на введення обробляв перший процесор, інші операції по можливості рівномірно розподілялися між іншими. Для складання таких систем використовувалися двопроцесорні плати чи конфігурації на кілька сокетів.

Наступним кроком виробники створили багатоядерну архітектуру, що дозволяє на площі, здавалося б, невеликого мікрочіпа розміщувати кілька обчислювальних центрів, які, по суті, були самостійними процесорами. Так у продажу з’явилися дво-, чотири- та восьмиядерні пристрої, які обробляли відразу кілька потоків інформації.

Пізніше корпорація Intel у лінійці процесорів Pentium запровадила технічну можливість виконання одним ядром двох команд за такт, що стало початком нової доби у комп’ютерних технологіях – гіперпотоковість процесорів. Зараз фахівці компанії активно працюють над новою технологією реалізації чотирьох потоків на одному ядрі, і вже найближчим часом подібні процесори будуть представлені публіці.

Чим відрізняються ядра та потоки

Ядро – це самостійний обчислювальний блок в архітектурі процесора, здатний виконувати лінійну послідовність завдань за певний час. Якщо навантажити одне ядро ​​декількома послідовностями завдань, воно буде поперемінно перемикатися між ними, обробляючи по одній задачі з кожного потоку. У масштабах системи це призводить до уповільнення роботи програм та сервісів.

Потік – це програмно виділена область у фізичному ядрі процесора. Така віртуальна реалізація дозволяє розділяти ресурси ядра та працювати паралельно з двома різними послідовностями команд. Таким чином, операційна система сприймає потік, як окремий обчислювальний центр, отже, ресурс ядра використовується більш раціонально, і швидкість обчислень збільшується.

Чи варто очікувати на подвоєння продуктивності?

Віртуальний поділ обчислювальної потужності процесора на потоки називається гіперпоточністю. Насправді це фізичне збільшення кількості ядер, отже, і обчислювальний потенціал процесора залишається незмінним.

Гіперпоточність – це інструмент, що дозволяє процесору оперативніше виконувати команди операційної системи та розподіляти обчислювальний ресурс.

Таким чином, подвоєна кількість потоків по відношенню до ядра здатна підвищити ефективність процесора за рахунок одночасного виконання декількох завдань кожним ядром. Але приріст навіть за запевненнями лідера ринку у виробництві процесорів Intel перебуватиме в межах 30%.

А ось про збільшення енергоспоживання та надмірне нагрівання хвилюватися не варто. Оскільки віртуальний поділ виконано з виробництва, то компанією прораховані всі робочі параметри, такі як потужність і TDP, зазначені у специфікації.

Що вибирати: ядра чи потоки?

Оскільки ядра – це фізичні «мозкові центри», що займаються обчисленнями, то загальну продуктивність центрального процесора відповідають саме вони. Тому кількістю ядер, та й ще частотою процесора визначається його продуктивність.

Але й кількість потоків також заслуговує на увагу. Розберемо з прикладу:

Двоядерний процесор з двома потоками навантажується операційною системою чотирма паралельними послідовностями команд, наприклад, від відкритих ігор та програм. Команди так і залишаться у чотирьох «чергах», і ядра поперемінно будуть проводити обчислення з кожної. При цьому продуктивність ядра найчастіше надмірна для обробки однієї команди. Тому частина обчислювального потенціалу ядра, а отже, і процесора залишиться в резерві.

Якщо взяти аналогічний процесор з двома ядрами, але вже на чотири потоки, то всі чотири черги будуть задіяні одночасно, по максимуму завантажуючи ядра. Отже, завдання буде вирішено швидше, а простою обчислювальних потужностей вдасться уникнути.

На практиці це дає можливість одночасно запускати кілька програм: працювати з документами, слухати музику, спілкуватися в месенджерах і виконувати пошук у браузері. При цьому програми працюватимуть ефективно, швидко, без гальмування та зависання.

У виробничих масштабах для комплектації робочих станцій чи серверів також слід віддати перевагу більшій кількості потоків при рівних числах ядер. За винятком особливих випадків, таких як робота з 1С, коли вирішальну роль грає тактова частота, та інших програм, активно використовують TCP/IP стек. У цих випадках розпаралелювання викликає суттєву затримку при обробці пакетів.

Таким чином, чим більше ядер буде в процесорі, тим вища його продуктивність та швидкість виконання різних завдань. А подвоєна кількість потоків дозволяє підвищити ефективність процесора та задіяти його технічний потенціал на повну.

На закінчення цікаве відео від компанії Intel про те, як вони створюють мікрочіпи.

Обожнюю технології в сучасному світі. Хоча частенько і замислююся над тим, як далеко вони нас заведуть. Не те, щоб я прям і знаюся на ядрах, пікселях, коллайдерах і інших парсеках. Просто приходжу в захват від того, що може в творчому пориві вигадати людський розум.

Ядра или потоки: что важнее для процессора?

В описании современных процессоров указаны количества ядер и потоков. Что обозначают эти цифры, на какие показатели следует ориентироваться при покупке процессора?

В спецификации каждого процессора обязательно присутствует информация о количестве ядер и потоков. Правила «чем больше, тем лучше», в этой ситуации никто не отменял, но давайте выясним, в каких задачах виртуальные ядра способны дать ощутимый прирост производительности, а в каких останутся бесполезными.

Зачем процессору несколько ядер?

Процессоры (CPU) – это вычислительный центр любого сервера, компьютера, планшета, смартфона и даже игровой консоли. Именно он принимает команды пользователя, вводимые в различных приложениях и программах, обрабатывает их и распределяет задачи между другими узлами системы – видеокартой, оперативной памятью, жестким или твердотельным диском.

Вот поэтому процессор – это мозговой центр любого сервера и платформы, отвечающий за его вычислительные способности и скорость работы.

Первые CPU были едиными устройствами, которые принимали команды и выполняли их в строгой очередности. Одно ядро позволяло выбирать процессор при покупке только по показателям частоты. А недостаток производительности на первых порах компенсировали созданием двух- и многопроцессорных конфигураций.

В таких сборках команды пользователя на ввод обрабатывал первый процессор, а остальные операции по возможности равномерно распределялись между остальными. Для сборки таких систем использовались материнские платы на 2 CPU или двухпроцессорные платы (конфигурации на несколько сокетов).

Следующим шагом производители создали многоядерную архитектуру, позволяющую на площади, казалось бы, небольшого микрочипа размещать несколько вычислительных центров, которые по сути являлись самостоятельными процессорами. Так в продаже появились двух-, четырех- и восьмиядерные устройства, которые обрабатывали сразу несколько потоков информации.

Позже американская корпорация Intel в линейке CPU Pentium внедрила техническую возможность выполнения одним ядром двух команд за такт, что стало началом новой эпохи в компьютерных технологиях – гиперпоточности процессоров. А сейчас специалисты компании активно работают над новой технологией реализации четырех потоков на одном ядре, и уже в ближайшее время подобные процессоры будут представлены публике.

Чем отличаются ядра и потоки

Ядро – это самостоятельный вычислительный блок в архитектуре процессора, способный выполнять линейную последовательность задач за определенный период времени. Если нагрузить одно ядро несколькими последовательностями задач, то оно будет попеременно переключаться между ними, обрабатывая по одной задаче из каждого потока. В масштабах системы это приводит к замедлению работы программ и сервисов.

Поток – это программно выделенная область в физическом ядре процессора. Такая виртуальная реализация позволяет разделять ресурсы ядра и работать параллельно с двумя разными последовательностями команд. Таким образом операционная система воспринимает поток, как отдельный вычислительный центр, следовательно, ресурс ядра используется более рационально, и скорость вычислений увеличивается.

Стоит ли ожидать удвоения производительности?

Виртуальное разделение вычислительной мощности процессора на потоки называется гиперпоточностью. На практике это не физическое увеличение количества ядер, следовательно, и вычислительный потенциал процессора остается постоянным.

Гиперпоточность – это инструмент, позволяющий процессору более оперативно выполнять команды операционной системы компьютера и распределять вычислительный ресурс.

Таким образом, удвоенное количество потоков по отношению к ядрам способно повысить эффективность процессора за счет одновременного выполнения нескольких задач каждым ядром. Но прирост, даже по заверениям одного из лидеров рынка в производстве процессоров Intel будет находиться в пределах 30%.

А вот об увеличении энергопотребления и чрезмерном нагреве волноваться не стоит. Так как виртуальное разделение выполнено на производстве, то компанией просчитаны все рабочие параметры, такие как мощность и TDP, указанные в спецификации.

Что выбирать: ядра или потоки?

Поскольку ядра – это физические «мозговые центры», занимающиеся вычислениями, то за общую производительность центрального процессора (ЦП) отвечают именно они. Поэтому количеством ядер, ну и еще частотой ЦП определяется его производительность.

Но и количество потоков также заслуживает внимания. Разберем на примере:

Двухъядерный CPU с двумя потокам нагружается операционной системой четырьмя параллельными последовательностями команд, например, от запущенных игр и программ. Команды так и останутся в четырех «очередях», и ядра будут попеременно производить вычисления из каждой. При этом производительность ядра зачастую избыточна для обработки одной команды. Поэтому часть вычислительного потенциала ядра, а значит и процессора останется в резерве.

Если же взять аналогичный процессор с двумя ядрами, но уже на четыре потока, то все четыре очереди будут задействованы одновременно, по максимуму загружая ядра. Следовательно, задачи будут решены быстрее, а простоя вычислительных мощностей удастся избежать.

На практике это дает нам возможность одновременно запускать несколько программ: работать с документами, слушать музыку, общаться в мессенджерах и выполнять поиск в браузере. При этом программы будут работать эффективно, быстро, без торможений и зависаний.

В производственных масштабах для комплектации рабочих станций или серверов также следует отдать предпочтение большему количеству потоков при равных числах ядер. За исключением особых случаев, таких как работа с 1С, когда решающую роль играет тактовая частота, и ряда других приложений, активно использующих TCP/IP стек. В этих случаях распараллеливание вызывает существенную задержку при обработке пакетов.

Таким образом, чем больше ядер будет в процессоре, тем выше его производительность и скорость выполнения различных задач. А удвоенное количество потоков позволяет повысить эффективность процессора и задействовать его технический потенциал на полную.

Заключение

Производительность процессора — это комплексная характеристика, зависящая не только от количества ядер, но и от способности ЦП эффективно распределять и обрабатывать данные. Современные технологии, такие как технология hyper threading от Intel, позволяют процессорам с меньшим количеством физических ядер увеличивать свою эффективность за счет создания виртуальных потоков, что особенно важно в задачах, требующих одновременной обработки большого количества данных.

Важно понимать, что наряду с количеством ядер и потоков, высокая тактовая частота также играет ключевую роль в определении общей производительности CPU. Процессоры, которые предлагают высокую тактовую частоту в сочетании с продвинутыми многоядерными архитектурами, как правило, обеспечивают лучшую производительность в широком спектре задач, которые включают как однопоточные, так и многопоточные приложения.

Выбирая между ядрами и потоками, важно рассматривать характеристики ЦП в контексте конкретных задач, которые вы планируете на нем выполнять. Процессоры линейки Intel Core, например, предлагают широкий диапазон конфигураций, оптимизированных как для игр, так и для профессионального использования, благодаря сочетанию мощных многоядерных архитектур и технологий, таких как hyper threading.

В итоге, при выборе между многоядерным процессоре и процессора, которая поддерживает технологии виртуализации потоков, рекомендуется учитывать специфику ваших приложений и рабочих нагрузок. Обе технологии имеют свои преимущества, и оптимальный выбор зависит от требований к производительности и обработке данных в ваших конкретных задачах.

Вопросы и ответы

Сколько ядер нужно для современных игр?

Большинство современных игр оптимизированы для работы минимум на 4 ядра. Однако для игр последнего поколения и максимальных настроек графики рекомендуется иметь процессор с 6-8 ядрами.

Улучшит ли добавление потоков производительность всех приложений?

Добавление потоков улучшает производительность в многозадачных средах и приложениях, оптимизированных для работы с несколькими потоками. Однако для программ, не поддерживающих многопоточность, увеличение числа потоков не даст заметного прироста производительности.

В чем разница между физическими и виртуальными ядрами?

Физическое ядро — это реальный вычислительный блок процессора. Виртуальное ядро (или поток) создаётся за счёт технологии гиперпоточности, позволяя одному физическому ядру обрабатывать несколько потоков данных одновременно, что улучшает многозадачность.

Как количество ядер и потоков влияет на потребление энергии и тепловыделение?

Увеличение количества ядер и потоков может привести к повышению потребления энергии и тепловыделения, но современные технологии производства и управления энергопотреблением способны минимизировать эти эффекты.

Могу ли я увеличить количество потоков на своём процессоре?

Количество потоков определяется архитектурой процессора и не может быть изменено программно. Выбор процессора с большим количеством потоков — это вопрос покупки соответствующего оборудования.

  • Все посты
  • HDD диски (51)
  • KVM-оборудование (2)
  • Powerline-адаптеры (2)
  • SSD диски (106)
  • USB-носители (4)
  • USB-хабы (3)
  • Батареи к ИБП (4)
  • Безопасность (3)
  • Беспроводные USB адаптеры (2)
  • Беспроводные роутеры (26)
  • Блоки питания (15)
  • Бумага (1)
  • Веб-камеры (2)
  • Вентиляторы корпусные (4)
  • Видеокарты (56)
  • Видеонаблюдение (7)
  • Внешние диски (4)
  • Гарнитуры (2)
  • Графические планшеты (2)
  • Дисковые полки (5)
  • Док-станции (1)
  • Звуковые карты (4)
  • ИБП (27)
  • Инструменты (1)
  • Кабели и патч-корды (10)
  • Картриджи (1)
  • Карты памяти (7)
  • Клавиатуры (8)
  • Колонки (3)
  • Коммутаторы (19)
  • Комплекты (клавиатура и мышь) (2)
  • Компьютерная периферия (2)
  • Компьютерные кресла (2)
  • Компьютеры (56)
  • Контроллеры и адаптеры (11)
  • Корпусы (15)
  • Ленточные носители (3)
  • Маршрутизаторы (2)
  • Материнские платы (23)
  • Модули памяти (23)
  • Мониторы (44)
  • Моноблоки (8)
  • МФУ (6)
  • Мыши (9)
  • Ноутбуки (44)
  • Общая справка (105)
  • Оптические приводы (2)
  • Охлаждение процессорное (17)
  • Панели (1)
  • Планшеты (3)
  • Плоттеры (1)
  • Портативные аккумуляторы (1)
  • Принтеры (7)
  • Программное обеспечение (85)
  • Процессоры (56)
  • Рабочие станции (8)
  • Распределение питания (2)
  • Ретрансляторы Wi-Fi (3)
  • Серверы (91)
  • Сетевые карты (5)
  • Сетевые фильтры (2)
  • Сканеры (2)
  • СХД (15)
  • Телевизоры (1)
  • Телекоммуникационные шкафы (9)
  • Телефония (4)
  • Тонкие клиенты (2)
  • Трансиверы (5)
  • Умный дом (2)

Также вас может заинтересовать

Скільки ядер в процесорі?

Комп’ютери для багатьох людей є “темним лісом”, тому, дуже часто комп’ютерні терміни ставлять таких користувачів в глухий кут. Наприклад, мало хто розуміє, навіщо потрібні ядра в процесорі, а також те, що не завжди їх кількість говорить про швидкість процесорів. Сьогодні ми поговоримо про те, як дізнатися, скільки ядер в процесорі і навіщо вони взагалі потрібні.

Як було раніше?

Спочатку ядро в процесорах було одне й поняття таке не було широко поширене в масах. Знали що це лише гіки, та виробники цих самих процесорів. “Атлон” були “Атлон”, а “Пентіуми” просто “Пентіум”. Тоді ж і не було плутанини між такими характеристиками, як частота процесора і кількість ядер. Тому з упевненістю можна сказати, що всі старі комп’ютери мають одне ядро. Іншими словами: тим, хто хоче знати, скільки ядер в процесорі, який у нього є, і людина точно знає, що у нього старенький “Пентіум”, то з великою впевненістю можна сказати – ядро одне.

Прогрес

Але все змінюється і свого часу неймовірним прогресом стали двоядерні процесори. Всі, хто хотів мати самий потужний процесор, брали саме двоядерні, а коли минуло ще трохи часу одноядерні процесори канули в лету. Зараз їх вже не зустріти, а два ядра в центральному процесорі зустрічаються найчастіше. Слідом за двома ядрами з’явилося і чотири. Є у продажу і шестиядерні процесори. Вісім ядер ж мають поки що лише серверні моделі, призначені для складних обчислень і володіють хорошою системою охолодження.

Міфи про ядрах

Люди, які мало розбираються в комп’ютерах, часто здійснюють найпоширенішу помилку, плутаючи кількість ядер і частоту процесора. Багато хто думає, що чим більше ядер, тим швидше буде працювати їхній комп’ютер. Частково це дійсно так, але багато недобросовісні продавці користуються тим, що процесор з великою кількістю ядер може володіти меншою частотою, ніж його менш ядерний побратим.

Спочатку потрібно зрозуміти, що таке частота. Частота – це кількість операцій в секунду, які може обробити процесор. Чим вона більша, тим швидше процесор обробляє дані. Велика частота і працездатність процесора сильніше нагрівають його, тому йому стає необхідна більш досконала система охолодження.

Ядра виконують кілька функцій. По-перше, вони роблять меншим виділення тепла. Зазвичай процесор, особливо в чотириядерних моделях, використовує не всі ядра, і як тільки одне з них нагрівається, він просто переключається на інше. Зменшення тепловиділення дозволяє підняти частоту процесора без більш потужних вентиляторів, мідних радіаторів і водяних систем охолодження. По-друге, ядра дозволяють оптимізувати обробку інформації, оскільки багатоядерність може пропускати одночасно кілька потоків даних. Головною проблемою, з якою можна зіткнутися, це невміння програм відправляти дані в кілька ядер. Тому, часто шестиядерний комп’ютер буде не швидше двох або чотириядерного. Програма просто буде нездатна працювати з такою кількістю ядер. Найоптимальнішим варіантом для дому зараз є процесори, в яких не більше чотирьох ядер.

Тому при покупці процесорів в магазинах, дивіться спочатку на частоту, але знову ж таки, якщо побачите в назві, що в процесорі фантастичні 9600 Мгц, то цифру треба ділити на кількість ядер. Так виробники і магазини заманюють покупців до купівлі.

Дізнаємося кількість ядер процесора

Дізнатися кількість ядер в комп’ютері можна багатьма способами. Найпростіший з них це дізнатися назву процесора і вбити його назву в пошуковик. Серед характеристик обов’язково буде і кількість ядер.

Також, якщо ви знаєте назву процесора, то виробники зазвичай вказують на кількість ядер в абревіатурах. Для AMD характерні добавки X2, X4, X6, а Intel додає до своїх процесорам слова Duo, що значить про те, що ядер два, або Quad, з чого випливає, що в цьому процесорі їх чотири.

Ще одним нескладним способом є виклик диспетчера задач операційної системи за допомогою заповітних кнопок “CTRL + ALT + DEL”, де у вкладці “Швидкодія” буде рівно стільки віконець, скільки ядер у вашому процесорі. Правда тут є один момент: багато процесори мають підтримку віртуальних ядер, тому ви можете побачити і вісім і шість віконець, а ядер буде менше.

Самим точним способом буде використання спеціалізованих програм, які покажуть всю інформацію про ваш процесорі. Якщо ви не довіряєте диспетчеру завдань, то пошукайте в Інтернеті спеціальні програми. Таких програм безліч і всі, в більшості своїй, досить зручні і прості. Одна з них називається “Everest”.

Ось ми і розповіли вам, як самостійно дізнатися кількість ядер процесора. Пам’ятайте, що ядра – це не панацея для швидкодії. І у процесора ще багато характеристик, які дозволять зробити його дешевше, при зовні принадну пропозицію.