Ядра процессора или что такое smp и с чем его едят

Сколько нужно ядер и потоков современному обывателю?

Как я уже сказал выше, современные ОС падки на ресурсы процессора, поскольку отнимают часть мощностей на собственные службы, интерфейс, красивости и функции защиты в реальном времени. Но при этом пользователь хочет еще и работать с комфортом.

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

  • По-хорошему, для офисной работы будет вполне достаточно 2‑ядерных ЦП, но при этом учитывайте, что одновременно работать с браузером, текстовыми редакторами, почтовым клиентом и проигрывателем, не получится – система попросту не справится. А если использовать топологию 2 ядра/4 потока, то ситуация в корне преображается – рук то больше.
  • Игры требуют уже больше ресурсов. Начнем с того, что современные проекты очень падки на ресурсы чипа. Взять к примеру, ту же GTA V или Watch Dogs 2: они способны выжимать все соки из любого камня, поскольку параллельно отрисовывают сцены игры (скрипты), просчитывают окружение, прорабатывают звук, поведение искусственного интеллекта и не только. И все эти процессы еще нужно синхронизировать надлежащим образом.
  • А если копнуть в задачи типа программирования, рендеринга и профессиональной работы с графики, то видно, что здесь и 4‑ядерные/8‑поточные чипы начинают захлебываться и работают на износ.

p, blockquote 14,0,0,1,0 —>

Ядра центрального процессора

Ядро – это основная составляющая ЦП. Именно здесь производятся все операции и вычисления. Если ядер несколько, то они «общаются» между собой и с другими компонентами системы посредством шины данных. Количество таких «кирпичиков», в зависимости от поставленной задачи, влияет на общую производительность процессора. В целом, чем их больше, тем выше скорость обработки информации, но на деле имеются условия, при которых многоядерные CPU уступают своим менее «упакованным» собратьям.

Физические и логические ядра

Многие процессоры Intel, а с недавнего времени и AMD, способны производить расчеты так, что одно физическое ядро оперирует двумя потоками вычислений. Эти потоки называются логическими ядрами. Например, мы можем увидеть в CPU-Z вот такие характеристики:

Отвечает за это технология Hyper Threading (HT) у Intel или Simultaneous Multithreading (SMT) у AMD

Здесь важно понять, что добавленное логическое ядро будет медленнее физического, то есть полноценный четырехъядерный ЦП мощнее двухъядерного того же поколения с HT или SMT в одних и тех же приложениях

Игры

Игровые приложения построены таким образом, что вместе с видеокартой над расчетом мира трудится и центральный процессор. Чем сложнее физика объектов, чем их больше, тем выше нагрузка, и более мощный «камень» лучше справится с работой. Но не стоит спешить покупать многоядерного монстра, так как игры бывают разные.

Старые проекты, разработанные примерно до 2015 года, в основном не могут загрузить больше 1 – 2 ядер из-за особенностей кода, написанного разработчиками. В этом случае предпочтительнее иметь двухъядерный процессор с высокой частотой, чем восьмиядерный с низкими мегагерцами. Это лишь пример, на практике современные многоядерные ЦП имеют довольно высокую производительность на ядро и в устаревших играх работают хорошо.

Одной из первых игр, код которой способен выполняться на нескольких (4 и более) ядрах, загружая их равномерно, стала GTA 5, выпущенная на ПК в 2015 году. С тех пор большинство проектов можно считать многопоточными. Это значит, что у многоядерного процессора есть шанс не отстать от своего высокочастотного коллеги.

В зависимости от того, насколько хорошо игра способна использовать вычислительные потоки, многоядерность может быть как плюсом, так и минусом. На момент написания данного материала «игровыми» можно считать CPU, имеющие от 4 ядер, лучше с гиперпоточностью (см. выше). Впрочем, тенденция такова, что разработчики все более оптимизируют код под параллельные вычисления, и малоядерные модели скоро безнадежно устареют.

Программы

Здесь все немного проще, чем с играми, так как мы можем подобрать «камень» для работы в конкретной программе или пакете. Рабочие приложения также бывают однопоточными и многопоточными. Первым нужна высокая производительность на ядро, а вторым большое количество вычислительных потоков. Например, с рендерингом видео или 3D сцен лучше справится многоядерный «проц», а Фотошопу необходимо 1 – 2 мощных ядра.

Операционная система

Количество ядер влияет на быстродействие ОС только в том случае, если равняется 1. В остальных случаях системные процессы не нагружают процессор настолько, чтобы были задействованы все ресурсы. Мы сейчас не говорим о вирусах или сбоях, способных «положить на лопатки» любой «камень», а о штатной работе. Впрочем, вместе с системой может быть запущено много фоновых программ, которые также потребляют процессорное время и дополнительные ядра не будут лишними.

Универсальные решения

Сразу отметим, что многозадачных процессоров не бывает. Есть только модели, способные показывать неплохие результаты во всех приложениях. В качестве примера можно привести шестиядерные CPU с высокой частотой i7 8700, Ryzen R5 2600 (1600) или более пожилые аналогичные «камни», но даже они не могут претендовать на универсальность, если вы параллельно с играми активно работаете с видео и 3D или занимаетесь стримингом.

Заключение

Резюмируя все написанное выше, можно сделать следующий вывод: количество ядер процессора — это характеристика, показывающая общую вычислительную мощность, а вот, каким образом она будет использоваться, зависит от приложения. Для игр вполне сгодится четырехъядерная модель, а для высокоресурсных программ лучше выбрать «камень» с большим количеством потоков.

Опишите, что у вас не получилось.
Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

Предисловие

Заблуждений, касающихся работы компьютера, предостаточно. Какие-то очень популярны, какие-то широко известны в узком кругу. Я выбрал парочку особо живучих, поддерживаемых верой тех, кто любит заниматься оптимизацией компьютера. Их опровержение не требует долгих объяснений нюансов работы операционной системы, программ и процессора. Достаточно использовать логику.

Прежде чем приступлю к описанию мифов, напишу несколько тезисов, на которые буду опираться в дальнейшем. Если вы не согласны со мной — подумайте дважды, почему. Может быть, мы с вами живём в параллельных вселенных?

Итак, вот тезисы, которые для меня являются истиной, подкреплённой фактами и знаниями. Надеюсь, после внимательного прочтения вы поймёте, к чему я веду.

2. Возможности операционной системы определяют возможности софта. У прикладных программ и игр, которые мы видим на экране, нет прямого доступа к железу компьютера, они всегда работают через посредника — ОС. Если Windows (и установленные в неё драйвера) чего-то не умеют, то программы до этого «чего-то» не доберутся. Например, для звуковой карты моего старого ноутбука есть несколько версий драйверов. Так получилось, что в одном драйвере можно регулировать усиление звука микрофона, а в другом такой регулировки нет, зато можно включить улучшение звука технологией Dolby Surround. Поэтому, если я хочу послушать музыку, мне приходится ставить драйвер с Dolby Surround. Когда записываю видеоурок, ставлю другой, где микрофон работает гораздо лучше. Увы, ни одна программа не может обойти эти ограничения и дать доступ ко всему сразу, потому что нет драйвера, где есть обе упомянутые функции. Это правило соблюдается всегда. У игр нет прямого доступа к железу, только через посредника

Например, графика часто создаётся с помощью команд DirectX, но в контексте данной статьи это не важно

3. Создатели операционных систем никогда не стремятся намеренно ограничивать производительность компьютера. Иначе будет а-та-та и много исков. Например, Apple наказали штрафом на 5 000 000 евро, когда выяснилось, что ОС старых моделей айфонов снижает производительность со временем. И ещё на 5 миллионов евро за то, что функция замедления работала тайно, без уведомления владельцев устройств. То есть нужно понимать, что если бы в Windows была какая-то функция, без явного уведомления пользователей как-то снижающая скорость вычислений ЦП, отключающая ядра процессора или ограничивающая возможности железа, то об этом бы писали во всех технических (и не только) СМИ. Были бы иски и репутационные потери. Но этого нет и не будет, потому что семейство Windows исследовано вдоль и поперёк, там не осталось спорных моментов.

Надеюсь, вы прочли написанное выше. Мифы оптимизации компьютера, связанные с отключением и включением ядер, о которых я расскажу ниже, как раз построены на неверии в правдивость этих тезисов. Почему-то многие верят в то, что Microsoft не даёт «раскрыться» компьютеру без ковыряния в настройках.

Как включить все ядра

Как включить все ядра

Обладателям мощных ПК с многоядерными процессорами обычно хочется настроить систему на выдачу полной мощности, чтобы получить максимальную производительность, но зачастую они не знают, как это осуществить. В данной статье мы рассмотрим инструкцию как включить все ядра.

Какой результат можно ожидать

Существует довольно распространенное заблуждение, что процессор с несколькими ядрами имеет ту же производительность, как и ПК с несколькими процессорами.

 Для примера можно представить аналогию с загрузкой материала в контейнер для переработки. Подносить продукт могут несколько рабочих вместо одного, если представить, что рабочие это ядра процессора.

Передача и считывание информации происходит быстрее. Инструкция со скриншотами как разогнать процессор здесь.

Настройка ядер в BIOS

Иногда из-за севшей батарейки на материнской плате или по каким-либо другим причинам, происходит сброс параметров БИОСа до установок по умолчанию. В таком случае обычно требуется осуществить проверку и установить параметры вручную. Чтобы это сделать понадобится:

  1. В самом начале загрузки системы периодически нажимать кнопку Del на стационарных компьютерах или «F2»на ноутбуках.
  2. Попав в БИОС, открыть раздел с именем AdvancedClockCalibration.
  3. Далее выставить там значение AllCores (в зависимости от модели материнской платы названия пунктов могут меняться и находиться в других вкладках).
  4. Выйти из БИОСа и сохранить настройки.
  5. После этого перезагрузить ПК.

Включение ядер в утилите конфигурации

Если параметры БИОСа установлены правильно, но ядра все равно не активны, можно попробовать изменить настройки в специальной программе конфигурации Windows. Для этого понадобится:

  1. Открыть строку«Выполнить» из стартового меню или воспользовавшись клавиатурной комбинацией Win+R.
  2. Вписать туда msconfig.
  3. Кликнуть «ОК».
  4. Далее появится окно, в котором нужно перейти в раздел «Загрузка».
  5. После этого нажимаем на ссылку «Дополнительные параметры».
  6. Тут выбираем нужное количество ядер из списка.
  7. Кликаем «ОК».

После произведенных операций перезагружаем систему.

Настройка ядер для определенного процесса

Используя диспетчер задач можно включить требуемое количество ядер для определенной программы. Делается это следующим образом:

  1. Открываем диспетчер при помощи клавиатурной комбинации Ctrl+Shift+Esc или из контекстного меню панели задач.
  2. Далее переходим на вкладку с процессами. Находим нужное нам приложение и кликаем по нему правой кнопкой. (Естественно программа должна быть запущена в этот момент).
  3. В контекстном меню выбираем «Задать соответствие».
  4. В новом окне отмечаем все ядра.
  5. Нажимаем кнопку «ОК».

Настройки энергоснабжения

Иногда из-за параметров электропитания компьютер не использует все ядра процессора. Чаще всего такая ситуация встречается в ноутбуках. Чтобы проверить настройки и установить правильное значение, потребуется сделать следующее:

Более подробную инструкцию по настройке электропитания читайте здесь.

Внимание!Примечание: Для нормальной работы каждого ядра рекомендуется иметь 1 гигабайт свободной оперативной памяти. Если таковой нет, то в некоторых случаях можно получить обратный эффект, и замедлить работу компьютера

Если таковой нет, то в некоторых случаях можно получить обратный эффект, и замедлить работу компьютера.

Как видите, настроить работу процессора на максимальную мощность не составляет особого труда.

Процедура достаточно легкая. Хотите просматривать последние действия сделанные на вашем компьютере вот инструкция

Многоядерность и гиперпоточность

Ядро — это физически обособленная вычислительная единица процессора, способная в один момент времени выполнять одну последовательность команд. Если ядро одно, а последовательностей требуется выполнять несколько, оно быстро переключается между ними, выполняя задачи поочередно.

Поток (применительно к процессору), или виртуальное ядро – результат реализации вычислений, при котором одно физическое ядро способно программно разделять свою производительность и работать над несколькими последовательностями команд одновременно. Простыми словами, ЦП делает вид для операционной системы и программ, что у него больше ядер, чем есть на самом деле. Убедиться в этом можно, открыв диспетчер устройств или другую программу для мониторинга комплектующих.

Гиперпоточность позволяет распараллеливать вычисления более эффективно – если одно виртуальное ядро завершило работу над своей задачей и находится в режиме ожидания, его ресурсы может использовать другое. В случаях, когда гиперпоточность не поддерживается, эти ресурсы простаивают. Таким образом, поддержка виртуальных ядер может ускорить выполнение некоторых задач, хотя, разумеется, она не так хороша, как наличие дополнительных физических, и удвоения производительности ожидать не стоит.

Иллюстрация концепции потоков/виртуальных ядер:

Рассмотрим следующий упрощенный пример: если двухъядерный процессор с двумя потоками работает с четырьмя последовательностями команд одновременно, а производительность одного ядра для одной последовательности избыточна, то общая производительность будет ниже, чем в случае, если на месте такого процессора будет вариант с двумя ядрами, но с четырьмя потоками, поскольку на переключение между задачами тратится дополнительное время, и часть ресурсов иногда простаивает. А вот если вычислительных ресурсов одного потока недостаточно для выполнения одной последовательности, то виртуальные ядра почти не помогут – нужны дополнительные физические.

Распараллеливание нагрузки при помощи технологии Intel Hyper-Threading

Что такое процессор компьютера?

  • Любой персональный компьютер оснащен центральным процессором, который представляет собой отдельную системную плату, отвечающую за исполнение всех операций с данными и обеспечивающую управление всеми периферийными устройствами.
  • Как правило, центральный процессор (ЦП) находится внутри специализированного корпуса из кремния, которой техники называют «кристалл». Среди производителей центральных процессоров крупнейшими компаниями являются фирмы Intel и AMD, которые ведут между собой ожесточенную борьбу за современный рынок компьютерных технологий, без остановки модернизируя и улучшая свою продукцию.
  • Основу центрального процессора составляют транзисторы, резисторы и конденсаторы, чьей приоритетной задачей и является обработка данных. Перечисленные компоненты формируются с помощью наложения друг на друга определенным образом слоев из различных материалов. Расстояние между транзисторами, резисторами и конденсаторами принято измерять в нанометрах (нм) и чем меньше между этими компонентами нанометров, тем больше их поместится на кристалле. Соответственно, чем больше на кристалле располагается транзисторов, тем большей производительностью будет обладать процессор.
  • Однако производительность процессора зависит не только от количества транзисторов на кристалле. Самым важным его параметром является тактовая частота, которая, согласно международным стандартам, измеряется в гигагерцах (ГГц). В процессоре существует специальный генератор, который создает импульсы, распространяемые по всему устройству. Эти импульсы заставляют синхронизироваться между собой различные элементы и служат, своего рода, командами для них. Таким образом, чем чаще генератор посылает импульсы, тем выше тактовая частота процессора. А чем выше тактовая частота, тем более эффективно процессор будет обрабатывать данные.

Производитель

В современных ноутбуках можно встретить процессоры двух основных производителей – AMD или Intel. Им принадлежит около 98% рынка. На остальные 2% приходятся малоизвестные чипсеты с показателями, которые не могут представлять серьезной конкуренции, а также сегментированные модели, например, для военных нужд (российский процессор Байкал).

Бытует мнение, что Intel по многим критериям превосходит AMD, и, как показывает практика — это действительно так. Ноутбуки с чипсетами Intel меньше греются, не так сильно шумят, потребляют меньше энергии, показывают лучшую производительность и многозадачность. Стоит понимать, что это достаточно обобщенное мнение, так как ни один из указанных брендов не ограничивается парой чипсетов, их огромное количество, каждый год появляется новое поколение, в котором насчитывается не менее нескольких десятков новых моделей. Очевидно, что делать единый вывод касательно производителей сложно, так как отдельные модели могут вести себя по-разному.

Следует знать, что процессоры Intel стоят дороже, но их цена оправдана. Некоторые игры ориентированы на работу с чипсетами Интел, а значит, с АМД они просто не запустятся.

Минус компании в том, что подавляющее большинство чипсетов невозможно разогнать, но, с другой стороны, для них это и не нужно. У AMD минусом можно назвать повышенное энергопотребление, а также медленную работу кэш-памяти второго и третьего уровня, но при этом стоят они дешевле. Иногда это важный критерий для покупателя.


Совет! Чтобы купить действительно мощное устройство, то лучше для ноутбука выбрать ЦП от компании Intel. С этим согласны не только продавцы в магазинах, но и специалисты в данной области. Чипсеты AMD прекрасно подойдут для более бюджетных гаджетов и, в зависимости от задач, могут показать себя достойно.

Подробно о линейках чипсетов и их назначении будет рассказано в заключительной части данного текста.

3 основных типа команд

Команда памяти может представлять собой нечто вроде «прочтите значение из адреса памяти 1234 вместо значения А» или «запишите значение Б в адрес памяти 5678». Арифметические команды имеют вид в духе «добавьте значение А к значению Б и сохраните результат в значении В». Инструкции перехода, в свою очередь, похожи на «выполните этот код, если значение В положительное, или выполните другой код, если значение В отрицательное». Зачастую в программах используется цепочка сразу из нескольких вышеупомянутых примеров, из-за чего конечный результат выглядит примерно так: «добавьте значение адреса памяти 1234 к значению адреса памяти 5678 и сохраните его в адресе памяти 4321, если результат положительный, либо в адрес 8765, если результат отрицательный». 

Перед тем, как перейти к выполнению декодированной команды, давайте уделим немного внимания регистрам. 

Регистрами называются немногочисленные, но крайне быстрые фрагменты памяти процессора. У 64-битных процессоров каждый из них вмещает 64 бита, а всего их может быть несколько десятков на одно ядро. Регистры используются для хранения используемых в данный момент значений и их можно считать чем-то вроде кэша нулевого уровня. В приведенных выше примерах команд значения А, Б и В будут сохранены именно в регистре. 

На что влияет количество ядер компьютера, ноутбука?

Многозадачность

Изображение 3. Многозадачность компьютера.

Как уже было сказано чуть выше, количество ядер центрального процессора влияет на его производительность. А именно – на многозадачность. Приведем простой пример:

  • Представьте себя в роли стримера. Кроме того, что Вы должны будете играть в какую-либо компьютерную игру с максимальными графическими настройками, Вам также придется параллельно запускать программу, позволяющую записывать и транслировать Ваш игровой процесс через Интернет в режиме реального времени. К тому же, в процессе всего этого занятия Вам придется пользоваться браузером с двумя и более открытыми вкладками. Ведь в процессе игры Ваши зрители будут оставлять Вам комментарии, которые следует читать и давать на них ответы. В противном случае Вы потеряете свою аудиторию.
  • Не каждый двухъядерный процессор способен обеспечить стабильную работу даже одной только игры. Что уж говорить обо всем выше перечисленном наборе? Чтобы с комфортом вести прямую трансляцию в режиме онлайн, Вам понадобится компьютер, как минимум, с четырехъядерным процессором, чтобы на одну программу приходилось по одному ядру.

Энергопотребление

Тот факт, что чем мощнее компьютер, тем больше он потребляет электроэнергии, не должен быть ни для кого секретом. Компьютеры с многоядерными процессорами потребляют на порядок больше электроэнергии и данная проблема является актуальной только в том случае, если Ваше устройство имеет слабый аккумулятор и не подключено к розетке.

Перегрев

Изображение 4. Влияние ядер процессора на перегрев компьютера.

  • Еще один важный параметр, на который влияет количество ядер – температура процессора и других компонентов компьютера. Как выше уже было сказано, компьютеры с многоядерными процессорами потребляют большое количество энергии и, соответственно, выделяют больше тепла.
  • Например, некоторые центральные процессоры с шестью и более ядрами от производителя AMD способны нагреваться до 40 – 45 градусов по Цельсию даже тогда, когда пользователь не выполняет на компьютере никаких действий. При максимальной нагрузке на ПК, его процессор может разогреться до 70 градусов и выше. При такой температуре может случиться перегрев и компьютер отключится. Хорошо, если вообще не сгорит.

Изображение 5. Измеряем температуру процессора и других комплектующих компьютера программой AIDA64.

Опираясь на все выше сказанное можно прийти к выводу, что при покупке компьютера с многоядерным процессором, крайней важно уделить особое внимание его системе охлаждения. Как правило, мощные ноутбуки оснащены достаточной системой охлаждения
Но, при необходимости можно приобрести специальную подставку, в которую встроено несколько кулеров для дополнительного отвода тепла от девайса и повышения его производительности.

Изображение 6. Дополнительное охлаждение для ноутбука в виде подставки с кулерами.

Со стационарными системными блоками дела обстоят проще. Во-первых, если Вы обнаружите, что Ваш компьютер чрезмерно греется, Вы можете заменить имеющийся у Вас кулер на более мощный или поставить дополнительный. Во-вторых, если и этого окажется мало, можно прибегнуть к старому дедовскому, но при этом эффективному, методу: снимите боковую крышку с системного блока, включите вентилятор и направьте поток воздуха на свое «железо». Отличное охлаждение Вам будет гарантировано. Единственный минус данного способа – шум.

Как включить все ядра в Windows 7 через системные настройки

Внутри системы может быть выставлено определенное число ядер, которое можно задействовать в работу. Даже если у вас по факту восемь ядер ограничение работы на четыре ядра не даст включать остальные четыре.

Чтобы исправить это, на клавиатуре одновременно зажмите клавиши WIN и R.

Сразу же появится окно поиска. В него надо ввести команду “Msconfig” и нажмите “Ок”.

Эта команда вызовет конфигурацию системы. В данном окне вы можете выполнить тонкие настройки запуска системы и автозагрузки. Перейдите в раздел “Загрузка”.

В появившемся окне вы увидите установленное значение ядер на сегодняшний день. Если оно отличается от действительного, то кликните на строку “Число процессоров”.

Из выпадающего списка выберете истинное значение ваших ядер. Нажмите “Ок”. Теперь поправка вступит в силу после перезагрузки компьютера.

Не забывайте, что выполнить такую настройку можно только с административной учетной записи. Если вы находитесь в гостевой, вам придется выйти.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий