Для чего нужны ядра в процессоре компьютера. Что такое центральный процессор

Многие люди при покупке процессора стараются выбрать что-нибудь покруче, с несколькими ядрами и большой тактовой частотой. Но при этом мало кто знает, на что влияет количество ядер процессора в действительности. Почему, например, обычный и простенький двухъядерник может оказаться быстрее четырехядерника или тот же "проц" с 4 ядрами будет быстрее "проца" с 8 ядрами. Это довольно интересная тема, в которой определенно стоит разобраться более детально.

Вступление

Прежде чем начать разбираться, на что влияет количество ядер процессора, хотелось бы сделать небольшое отступление. Еще несколько лет назад разработчики ЦП были уверены в том, что технологии производства, которые так стремительно развиваются, позволят выпускать "камни" с тактовыми частотами до 10 Ггц, что позволит пользователям забыть о проблемах с плохой производительностью. Однако успех достигнут не был.

Как бы ни развивался техпроцесс, что "Интел", что "АМД" уперлись в чисто физические ограничения, которые попросту не позволяли выпускать "процы" с тактовой частотой до 10 Ггц. Тогда и было принято решение сфокусироваться не на частотах, а на количестве ядер. Таким образом, началась новая гонка по производству более мощных и производительных процессорных "кристаллов", которая продолжается и по сей день, но уже не столь активно, как это было на первых порах.

Процессоры Intel и AMD

На сегодняшний день "Интел" и "АМД" являются прямыми конкурентами на рынке процессоров. Если посмотреть на выручку и продажи, то явное преимущество будет на стороне "синих", хотя в последнее время "красные" стараются не отставать. У обоих компаний имеется хороший ассортимент готовых решений на все случаи жизни - от простого процессора с 1-2 ядрами до настоящих монстров, у которых количество ядер переваливает за 8. Обычно подобные "камни" используются на специальных рабочих "компах", которые имеют узкую направленность.

Intel

Итак, на сегодняшний день у компании Intel успехом пользуются 5 видов процессоров: Celeron, Pentium, и i7. Каждый из этих "камней" имеет разное количество ядер и предназначенные для разных задач. Например, Celeron имеет всего 2 ядра и используется в основном на офисных и домашних компьютерах. Pentium, или, как его еще называют, "пенек", также используется в дому, но уже имеет гораздо лучшую производительность, в первую очередь за счет технологии Hyper-Threading, которая "добавляет" физическим двум ядрам еще два виртуальных ядра, которые называют потоками. Таким образом, двухъядерный "проц" работает как самый бюджетный четырехъядерник, хотя это не совсем корректно сказано, но основная суть именно в этом.

Что же касается линейки Core, то тут примерно схожая ситуация. Младшая модель с цифрой 3 имеет 2 ядра и 2 потока. Линейка постарше - Core i5 - имеет уже полноценные 4 или 6 ядер, но лишена функции Hyper-Threading и дополнительных потоков не имеет, кроме как 4-6 стандартных. Ну и последнее - core i7 - это топовые процессоры, которые, как правило, имеют от 4 до 6 ядер и в два раза больше потоков, т. е., например, 4 ядра и 8 потоков или 6 ядер и 12 потоков.

AMD

Теперь стоит сказать про AMD. Список "камушков" от данной компании огромен, смысла перечислять все нет, поскольку большинство из моделей уже попросту устарели. Стоит, пожалуй, отметить новое поколение, которое в некотором смысле "копирует" "Интел" - Ryzen. В данной линейке также присутствуют модели с номерами 3, 5 и 7. Главное отличие от "синих" у Ryzen заключается в том, что самая младшая модель уже сразу предоставляет полноценные 4 ядра, а у старшей их не 6, а целых восемь. Кроме этого, и количество потоков меняется. Ryzen 3 - 4 потока, Ryzen 5 - 8-12 (в зависимости от кол-ва ядер - 4 или 6) и Ryzen 7 - 16 потоков.

Стоит упомянуть и о еще одной линейке "красных" - FX, которая появилась в 2012 году, и, по сути, данная платформа уже считается устаревшей, но благодаря тому, что сейчас все больше и больше программ и игр начинает поддерживать многопоточность, линейка Vishera вновь обрела популярность, которая наряду с низкими ценами только растет.

Ну а что касается споров касательно частоты процессора и количества ядер, то, по сути, правильнее смотреть в сторону второго, поскольку с тактовыми частотами уже давно все определились, и даже топовые модели от "Интел" работают на номинальных 2. 7, 2. 8, 3 Ггц. Помимо этого, частоту всегда можно поднять при помощи оверклокинга, но в случае с двухъядерником это не даст особого эффекта.

Как узнать сколько ядер

Если кто-то не знает, как определить количество ядер процессора, то сделать это можно легко и просто даже без скачивания и установки отдельных специальных программ. Достаточно лишь зайти в "Диспетчер устройств" и нажать на маленькую стрелочку рядом с пунктом "Процессоры".

Получить более подробную информацию о том, какие технологии поддерживает ваш "камень", какая у него тактовая частота, номер его ревизии и многое другое можно при помощи специальной и маленькой программки CPU-Z. Скачать ее можно бесплатно на официальном сайте. Есть версия, которая не требует установки.

Преимущество двух ядер

В чем может быть преимущество двухъядерного процессора? Много в чем, например, в играх или приложениях, при разработке которых основным приоритетом была однопоточная работа. Взять хотя бы для примера игру Wold of Tanks. Самые обычные двухъядерники типа Pentium или Celeron будут выдавать вполне приличный результат по производительности, в то время как какой-нибудь FX от AMD или INTEL Core задействуют гораздо больше своих возможностей, а итог будет примерно таким же.

Чем лучше 4 ядра

Чем 4 ядра могут быть лучше двух? Лучшей производительностью. Четырехъядерные "камни" рассчитаны уже на более серьезную работу, где простые "пеньки" или "селероны" попросту не справятся. Отличным примером тут послужит любая программа по работе с 3D-графикой, например 3Ds Max или Cinema4D.

Во время процесса рендеринга данные программы задействуют максимум ресурсов компьютера, включая оперативную память и процессор. Двухъядерные ЦП будут очень сильно отставать по времени обработки рендера, и чем сложнее будет сцена, тем больше времени им потребуется. А вот процессоры с четырьмя ядрами справятся с данной задачей гораздо быстрее, поскольку им на помощь придут еще и дополнительные потоки.

Конечно, можно взять и какой-нибудь бюджетный "процик" из семейства Core i3, например, модель 6100, но 2 ядра и 2 дополнительных потока все равно будут уступать полноценному четырехядернику.

6 и 8 ядер

Ну и последний сегмент многоядерников - процессоры с шестью и восемью ядрами. Их основное предназначение, в принципе, точно такое же, как и у ЦП выше, только вот нужны они там, где обычные "четверки" не справляются. Кроме этого, на базе "камней" с 6 и 8 ядрами строят полноценные профильные компьютеры, которые будут "заточены" под определенную деятельность, например, монтаж видео, 3Д-программы для моделирования, рендеринг готовых тяжелых сцен с большим количеством полигонов и объектов и т. д.

Помимо этого, такие многоядерники очень хорошо себя показывают в работе с архиваторами или в приложениях, где нужны хорошие вычислительные возможности. В играх, которые оптимизированы под многопоточность, равных таких процессорам нет.

На что влияет количество ядер процессора

Итак, на что же еще может влиять количество ядер? В первую очередь на повышение энергопотребления. Да, как бы это ни прозвучало удивительно, но это так и есть. Особо переживать не стоит, потому как в повседневной жизни данная проблема, если можно так выразиться, заметна не будет.

Второе - это нагрев. Чем больше ядер, тем лучше нужна система охлаждения. Поможет измерить температуру процессора программа, которая называется AIDA64. При запуске нужно нажать на "Компьютер", а затем выбрать "Датчики". Следить за температурой процессора нужно, потому как если он будет постоянно перегреваться или работать на слишком высоких температурах, то через какое-то время он просто сгорит.

Двухъядерники незнакомы с такой проблемой, потому как не обладают слишком высокой производительностью и тепловыделением соответственно, а вот многоядерники - да. Самыми "горячими" считаются камни от AMD, особенно серии FX. Например, возьмем модель FX-6300. Температура процессора в программе AIDA64 находится в отметке около 40 градусов и это в режиме простоя. При нагрузке цифра будет расти и если случится перегрев, то комп выключится. Так что, покупая многоядерник, нужно не забывать о кулере.

На что влияет количество ядер процессора еще? На многозадачность. Двухъядерные"процы" не смогут обеспечить стабильную производительность при работе в двух, трех и более программ одновременно. Самый простой пример - стримеры в интернете. Помимо того, что они играют в какую-нибудь игру на высоких настройках, у них параллельно запущена программа, которая позволяет транслировать игровой процесс в интернет в режиме онлайн, работает и интернет-браузер с несколькими открытыми страницами, где игрок, как правило, читает комментарии смотрящих его людей и следит за прочей информацией. Обеспечить должную стабильность может даже далеко не каждый многоядерник, не говоря уже о двух- и одноядерных процессорах.

Также стоит сказать пару слов о том, что у многоядерных процессоров есть очень полезная вещь, которая называется "Кеш третьего уровня L3". Этот кеш имеет определенный объем памяти, в который постоянно записывается различная информация о запущенных программах, выполненных действиях и т. д. Нужно это все для того, чтобы увеличить скорость работы компьютера и его быстродействие. Например, если человек часто пользуется фотошопом, то эта информация сохранится в памяти каша, и время на запуск и открытие программы значительно сократиться.

Подведение итогов

Подводя итог разговора о том, на что влияет количество ядер процессора, можно прийти к одному простому выводу: если нужна хорошая производительность, быстродействие, многозадачность, работа в тяжелых приложениях, возможность комфортно играть в современные игры и т. д., то ваш выбор - процессор с четырьмя ядрами и больше. Если же нужен простенький "комп" для офиса или домашнего пользования, который будет использоваться по минимуму, то 2 ядра - это то что нужно. В любом случае, выбирая процессор, в первую очередь нужно проанализировать все свои потребности и задачи, и только после этого рассматривать какие-либо варианты.

Процессор является одним из основных и важных компонентов современных ПК, ноутбуков, нетбуков и планшетов предназначенных для выполнения задач, полученных от различных программ. Совсем недавно при выборе процессора покупатели сначала обращали внимание на производителя и тактовую частоту. Эта ситуация не изменилась и в настоящее время, однако помимо выбора одного из двух мировых брендов AMD и Intel, вам стоит обратить внимание и на другие не менее важные показатели процессоров. Итак, давайте попытаемся ответить на такой важный вопрос – ?

При выборе процессора , необходимо рассмотреть следующие основные технические характеристики: тактовая частота, кэш, количество ядер, тепловыделение, сокет, частота шины и технический процесс.

Технические характеристики

Тактовая частота

Важный показатель, определяющий число операций, которые производятся процессором в единицу времени (за 1 секунду). Тактовая частота измеряется в ГГц (гигагерцы). Например, процессор с частотой в 1,8 ГГц способен обработать 1 миллиард и 800 миллионов операций в 1 секунду. Это значит, чем выше частота, тем мощнее процессор вы получите. Поэтому советуем при выборе в первую очередь ориентироваться на данную характеристику.

Кэш-память

Кэш является еще одной важной технической характеристикой процессора, определяющая скорость, с которой микропроцессор обращается к ОЗУ. Кэш-память помогает улучшать производительность процессора, благодаря быстрой обработке необходимых данных, загружаемых из кэша, а не из оперативной памяти компьютера.

Кэш-память может иметь три уровня:

1. Первый уровень (L1). Это самый начальный уровень кэша, который имеет небольшой объем, но высокую скорость. Размер кэш-памяти может составлять 8 – 128 Кб.
2. Второй уровень (L2). Это средний уровень кэша, более объемный и менее скоростной. Размер кэша составляет 128 Кб – 12,28 Мб.
3. Третий уровень (L3). Это последний уровень кэша, наиболее медленный и объемный. Размер такой памяти составляет 0 Кб – 16,38 Мб. Третий уровень кэша может содержаться только в определенных моделях процессоров, а может и вовсе отсутствовать.

Количество ядер

Несмотря на количество ядер, некоторые программы работают быстрее с обычным процессором. Если развитие тактовой частоты имеет определенные рамки, то увеличение количества ядер процессора происходит постоянно. Что определяет количество ядер в процессоре? Оно влияет на быстродействие ПК в целом, иными словами, показывает, какое количество программ может работать одновременно в определенный промежуток времени. Однако стоит помнить, что некоторые программы могут быть ориентированы только на конкретное количество ядер, а это значит, что если процессор имеет 2 ядра, а программа использует только 1 ядро, тогда другое ядро задействовано не будет. Если вы используете ПК, ноутбук , нетбук, а также для работы, учебы, а также для выхода в интернет, в таком случае 2-х ядерного процессора вполне достаточно. Если вы планируете устанавливать на компьютер игры или обрабатывать объемные видео- и фотофайлы, в таком случае выбирайте 4-х ядерные и выше процессоры.
Выбирайте процессоры, которые построены на современных ядрах. Они более оптимизированы и поэтому работают быстрее. Кроме того они не нагреваются и обладают другими плюсами.

Тепловыделение

Параметр тепловыделения определяет уровень нагрева процессора в рабочем состоянии, а также необходимую систему охлаждения. Единицы измерения тепловыделения – Вт (ваты). Показатель тепловыделения может составить от 10 до 160 Вт.

Сокет

Это небольшой разъем, предназначенный для монтажа процессора в материнской плате. Поэтому при выборе процессора , ориентируйтесь на этот параметр. Он должен быть идентичным сокету материнской платы.

Частота шины

Это показатель скорости, определяющий быстроту обмена информации с видеоускорителем, оперативной памятью и периферийным оборудованием. Кроме того вы должны учитывать пропускную способность, которая влияет на скорость. Единицы измерения частоты шины — ГГц (гигагерцы).

Технический процесс

Данный параметр показывает габариты элементов-полупроводников, которые входят в состав внутренних схем процессора. Чем менее габаритные транзисторные соединения используются в схемах, тем мощнее процессор вы получите. К сожалению, данная характеристика не маркируется в прайсовых листах для рядовых потребителей, поэтому ее следует уточнять отдельно у продавца-консультанта.

При выборе процессора стоит учитывать не только основные технические характеристики, предложенные производителями, но и результаты тестов, проводимых независимыми экспертами. Например, одинаковые процессоры могут выдавать разные результаты тестирования, с применением различных типов нагрузок при работе с одинаковыми программами.

Чтобы определить, какой процессор станет лучшим вариантом именно для вас, стоит решить для каких целей он будет использован.

Процессоры для рабочих домашних и офисных ПК, ноутбуков и нетбуков должны быть оснащены 2-мя ядрами, а также иметь высокую тактовую частоту. Для геймерских ПК стоит выбирать процессоры, имеющие самую современную архитектуру, высокопроизводительный объем кэша, хорошую тактовую частоту и большое количество ядер.

Мы искренне надеемся, что изложенная нами информация о том, , поможет вам определиться с правильной покупкой!

Статья постоянно обновляется. Последнее обновление 10.10.2013 р.

На данный момент рынок процессоров развивается настолько динамично, что уследить за всеми новинками и угнаться за прогрессом просто невозможно.
Но нам особо это и не нужно.
Нам, для того, чтобы купить процессор, достаточно знать для чего нужен будет компьютер, какие задачи он будет выполнять, и какую сумму денег мы готовы потратить.

На сегодняшний день заслуженными лидерами рынка процессоров являются две крупнейшие компании Intel и AMD .
Они предлагают широчайший выбор моделей любой ценовой категории. И от такого выбора процессоров разбегаются глаза.
А мы попробуем помочь Вам в этом разобраться, чтоб Вы смогли выбрать и купить производительный процессор и за нормальные деньги.

Начнём с того, что основными показателями производительности у процессора являются:

1) Архитектура процессора. Ведь новая архитектура будет всегда производительней чем предыдущая (несмотря на одинаковую частоту) .
2) Рабочая частота. Чем выше частота процессора тем он производительнее.
3) размер кэш-памяти второго и третьего уровней (L2 и L3);

Ну, а второстепенными показателями:
4) ;
5) технологический процесс;
6) набор инструкций;
и др.

Хотя сейчас находчивые консультанты в магазинах стараются больше акцентировать внимание на количестве ядер, напрямую связывая количество ядер со скоростью обработки данных и производительностью самого компьютера.

Количество ядер?

На сегодняшний день в продаже уже имеются восьми-, шести-, четырёх-, двух- и одноядерные процессоры от AMD , а также шести-, четырёх-, двух-, одноядерные от INTEL .
Но для сегодняшних программ и нужд домашнего геймера вполне достаточно двух- или четырёхъядерного процессора, работающего на высокой частоте.
Процессор с большим количеством ядер (6-8), понадобится лишь для программ кодирования видео и аудио контента, рендеринга изображений и архиваторов.

На данный момент оптимизация в игровой индустрии идет, в основном, на двухъядерные процессоры, только самое новое ПО и игры будут разрабатываться под многопоточные вычисления. Так что если Вы покупаете процессор для игр, то высокочастотный двухъядерный процессор окажется быстрее, чем низкочастотный, но трех- или четырехядерный процессор.

Внимание! У Вас нет прав для просмотра скрытого текста.

И выяснилось, что пока игрокам можно остановиться на современном двухъядерном процессоре, выбрав для себя решение с подходящим соотношением производительности и цены.
При этом стоит учитывать, что чипы Intel к тому же обладают технологией HyperThreading, позволяющей исполнять на каждом ядре две параллельные задачи. Операционная система видит 2х ядерные процессоры как четырёхядерные, а 4-х ядерные как восьмиядерные.
Процессоры с большим количеством ядер могут быть востребованы, в основном, в профессиональных приложениях и кодировании видео.
Восемь/шесть ядер пока не способна полностью загрузить ни одна игра.

Немного подытожим по ядрам.

Для офисного компьютера с головой хватит двухъядерного процессора нижнего ценового диапазона.
Типа Pentium, Celeron от Intel или A4, AthlonII X2 от AMD.

Для домашнего геймерского компьютера можно купить двухъядерный процессор Intel повышенной частоты или четырёхъядерный процессор от AMD.
Типа Core i3, Core i5 частотой от 3 ГГц Intel или A8, A10, Phenom™ II X4 с частотой от 3 ГГц AMD.

Ну, и для "заряженной" рабочей станции или геймерской системы hi-end понадобится хороший четырёхъядерный процессор нового поколения.
Типа Core i5, Core i7 от Intel, так как процессоры AMD очень редко используются в высокопроизводительных машинах.

О процессорах Core i3, Core i5 и Core i7 читаем в статьe:

Производительность процессора?

Как было указано выше, важным параметром является архитектура , на которой основан/выполнен процессор. Чем новее архитектура, тем "шустрее" показывает себя процессор в приложениях и играх. Так как любая последующая архитектура, что Intel, что AMD, будет всегда производительнее предыдущей.
На данный момент актуальны процессоры семейства Haswell (4-ое поколение) и Ivy Bridge (3-е поколение), а также процессоры архитектуры Piledriver семейства Richland, Trinity от AMD .

Также производительность процессора зависит от его рабочей частоты . Чем выше рабочая частота, тем производительней процессор. Актуальная рабочая частота ядер, на данный момент, от 3ГГц и выше.
Но при сравнении между собой процессоров AMD и INTEL при одинаковой тактовой частоте, не означает что они равны по производительности.
Особенности архитектуры позволяют процессорам INTEL показывать более высокую продуктивность даже с меньшей частотой, чем у конкурента.

Примечание: нельзя просто приплюсовать частоту двух ядер. Определяется, как два ядра по XX ГГц.

Ещё одним параметром производительности является размер, объём, сверхбыстрой кэш-памяти второго и третьего уровней L2 и L3 .
Это память с большой скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, которые обрабатывает процессор.
Чем больше объём кэш памяти, тем выше производительность.

Примечание: Core 2 Duo, Core 2 Quad имеют только L2, Core i5, Core i7 имеют L2+L3, процессоры AMD Athlon™ II X2 имеют только L2, Phenom™ II X4 имеют L2+L3.

У более ранних Core 2 показателем была частота шины FSB процессора. Частота шины, через которую процессор обменивается данными с оперативной памятью.
Чем выше частота FSB шины, тем выше производительность процессора.

Примечание: процессоры Core i3, Core i5 и Core i7 от компании Intel не имеют системной шины FSB, также как и в последних процессорах AMD, передача данных между памятью и процессором происходит напрямую.
Такой метод передачи данных значительно увеличил производительность.
У процессоров семейства Core i7 LGA1366 тоже нет шины FSB, а есть высокоскоростная шина QPI.

Технологический процесс (проектная норма процессора) определяет в первую очередь структурный размер тех элементов, из которых состоит процессор.
В частности, от технологического процесса производства зависит тепловыделение и энергопотребление современных процессоров.
Чем меньше эта величина (технологический процесс), тем меньше тепла выделяет процессор и меньше потребляет энергии.
Более ранние процессоры Core 2 были выполнены по 45- 65-нанометровой технологиям. Более новые Haswell и Ivy Bridge Corei3, Corei5, Core i7 четвёртого и третьего поколения по 22-нм, Sandy Bridge® Corei3, Corei5, Core i7 второго поколения от Intel и Bulldozer от AMD выполнены по технологии 32 нм.

Набор инструкций - это набор допустимых для процессора управляющих кодов и способов адресации данных. Система таких команд жестко связана с конкретным типом процессора.
Чем шире набор инструкций у процессора, тем лучше и быстрее обрабатываются данные.

Боксовая комплектация (BOX) или трей (Tray/ОЕМ)?

Боксовая (BOX) комплектация представляет собой комплект:
- сам процессор;
- кулер с нанесённой термопастой (радиатор+вентилятор);
- инструкция и документация.

Отличительной особенностью BOX-комплектации является расширенная гарантия на процессор - 3 года.
BOX-процессоры лучше брать для офисных и домашних мультимедийных систем, в которых не планируется смена охлаждения на более эффективное.
Но BOX-процессоры стоят немного дороже, чем такие же TRAY.

Трей-процессор (Tray/OEM) представляет собой только процессор. Нет кулера и документов.

В отличии от BOX гарантия на Tray-процессор всего лишь 1 год.
Tray/OEM процессоры используют фирмы-сборщики готовых брендовых компьютеров. А также энтузиасты геймеры-оверклокеры, которым не принципиальны гарантия (после разгона гарантия с изделия снимается) и родное охлаждение, т.к. на процессор сразу устанавливается более эффективное.
Tray-процессоры стоят немного дешевле.

Intel или AMD?

На эту тему всегда шли ожесточенный споры на форумах и конференциях. Вообще, эта тема является вечной. Сторонники Intel будут утверждать, что эти процессоры во всех отношениях лучше, чем у конкурента. И наоборот. Сам же я являюсь приверженцем Intel.

Если сравнить одинаковые по частоте и количеству ядер процессоры двух этих компаний, то процессоры Intel будут более производительнее. Однако в ценовом диапазоне преимущество у AMD.

Если вы собираете себе бюджетную систему на минимальные финансы, то процессоры AMD - ваш выбор. Если же у вас будет игровая или производительная вычислительная система, то выбор стоит сделать в пользу Intel.

Есть ещё один момент, материнские платы для процессоров Intel также стоят дороже, а платформа AMD соответственно дешевле. Выбирая процессор для своего ПК, нужно определится с начальными приоритетами, собрать недорогую систему на AMD или более производительную, но подороже на базе Intel.

В ассортименте каждой компании есть много моделей процессоров, начиная от бюджетных, например, Celeron у Intel и Sempron/Duron у AMD, до топовых Core i7 у Intel, A10 у AMD.

В разных приложениях результаты довольно различны, так в некоторых победу одерживают процессоры AMD, в других - Intel, поэтому выбор всегда остается за пользователем.

Просто у AMD есть одно неоспоримое преимущество - это цена. И один недостаток - процессоры от AMD не столь конструктивно надёжны и немного горячее.

У Intel тоже есть преимущество - процессоры более конструктивно надёжны и стабильны, а также менее горячие. Недостаток - цена выше, чем у конкурента.

Судя по нынешним тестам игровая производительность процессоров между INTEL и AMD имеет такой вид:

Подведём итоги:

Значит, чтобы купить максимально производительный игровой процессор для компьютера, нужно выбрать процессор с:
1) наиболее новой архитектурой;
2) максимальной частотой ядра (желательно от 3 ГГц и выше);
3) максимальным размером кэша L2/L3;
4) большим набором доступных инструкций;
5) минимальным технологическим процессом изготовления.

После прочтения этой статьи, я думаю, каждый сможет определится с тем, какой процессор купить ему для своего компьютера.
Купить процессоры за большие деньги можно всегда, но если на компьютере будут выполняться только бытовые задачи, не требующие большой вычислительной мощности - деньги будут потрачены впустую.

…в процессе развития количество ядер будет становиться всё больше и больше.

(Разработчики Intel )

Ещё core , да ещё core , да ещё много, много core !..

…Ещё совсем недавно мы не слышали и не ведали о многоядерных процессорах, а сегодня они агрессивно вытесняют одноядерные. Начался бум многоядерных процессоров, который пока – слегка! – сдерживают их сравнительно высокие цены. Но никто уже не сомневается, что будущее – именно за многоядерными процессорами!..

Что такое ядро процессора

В центре современного центрального микропроцессора (CPU – сокр. от англ. central processing unit – центральное вычислительное устройство) находится ядро (core ) – кристалл кремния площадью примерно один квадратный сантиметр, на котором посредством микроскопических логических элементов реализована принципиальная схема процессора, так называемая архитектура (chip architecture ).

Ядро связано с остальной частью чипа (называемой «упаковка», CPU Package ) по технологии «флип-чип» (flip-chip , flip-chip bonding – перевернутое ядро, крепление методом перевернутого кристалла). Эта технология получила такое название, потому что обращённая наружу – видимая – часть ядра на самом деле является его «дном», – чтобы обеспечить прямой контакт с радиатором кулера для лучшей теплоотдачи. С обратной (невидимой) стороны находится сам «интерфейс» – соединение кристалла и упаковки. Соединение ядра процессора с упаковкой выполнено с помощью столбиковых выводов (Solder Bumps ).

Ядро расположено на текстолитовой основе, по которой проходят контактные дорожки к «ножкам» (контактным площадкам), залито термическим интерфейсом и закрыто защитной металлической крышкой.

Первый (естественно, одноядерный!) микропроцессор Intel 4004 был представлен 15 ноября 1971 г. корпорацией Intel. Он содержал 2300 транзисторов, работал на тактовой частоте 108 кГц и стоил $300.

Требования к вычислительной мощности центрального микропроцессора постоянно росли и продолжают расти. Но если раньше производителям процессоров приходилось постоянно подстраиваться под текущие насущные (вечно растущие!) запросы пользователей , то теперь чипмейкеры идут с бо-о-о-льшим опережением!

Долгое время повышение производительности традиционных одноядерных процессоров в основном происходило за счет последовательного увеличения тактовой частоты (около 80% производительности процессора определяла именно тактовая частота) с одновременным увеличением количества транзисторов на одном кристалле. Однако дальнейшее повышение тактовой частоты (при тактовой частоте более 3,8 ГГц чипы попросту перегреваются!) упирается в ряд фундаментальных физических барьеров (поскольку технологический процесс почти вплотную приблизился к размерам атома: сегодня процессоры выпускаются по 45-нм технологии, а размеры атома кремния – приблизительно 0,543 нм):

Во-первых, с уменьшением размеров кристалла и с повышением тактовой частоты возрастает ток утечки транзисторов. Это ведет к повышению потребляемой мощности и увеличению выброса тепла;

Во-вторых, преимущества более высокой тактовой частоты частично сводятся на нет из-за задержек при обращении к памяти, так как время доступа к памяти не соответствует возрастающим тактовым частотам;

В-третьих, для некоторых приложений традиционные последовательные архитектуры становятся неэффективными с возрастанием тактовой частоты из-за так называемого «фон-неймановского узкого места» – ограничения производительности в результате последовательного потока вычислений. При этом возрастают резистивно-емкостные задержки передачи сигналов, что является дополнительным узким местом, связанным с повышением тактовой частоты.

Применение многопроцессорных систем также не получило широкого распространения, так как требует сложных и дорогостоящих многопроцессорных материнских плат. Поэтому было решено добиваться дальнейшего повышения производительности микропроцессоров другими средствами. Самым эффективным направлением была признана концепция многопоточности , зародившаяся в мире суперкомпьютеров, – это одновременная параллельная обработка нескольких потоков команд.

Так в недрах компании Intel родилась Hyper-Threading Technology (HTT ) – технология сверхпоточной обработки данных, которая позволяет процессору выполнять в одноядерном процессоре параллельно до четырех программных потоков одновременно. Hyper-threading значительно повышает эффективность выполнения ресурсоемких приложений (например, связанных с аудио- и видеоредактированием, 3D -моделированием), а также работу ОС в многозадачном режиме.

Процессор Pentium 4 с включенным Hyper-threading имеет одно физическое ядро, которое разделено на два логических , поэтому операционная система определяет его, как два разных процессора (вместо одного).

Hyper-threading фактически стала трамплином к созданию процессоров с двумя физическими ядрами на одном кристалле. В 2-ядерном чипе параллельно работают два ядра (два процессора!), которые при меньшей тактовой частоте обеспечивают бо льшую производительность, поскольку параллельно (одновременно!) выполняются два независимых потока инструкций.

Способность процессора выполнять одновременно несколько программных потоков называется параллелизмом на уровне потоков (TLP – thread-level parallelism ). Необходимость в TLP зависит от конкретной ситуации (в некоторых случаях она просто бесполезна!).

Основные проблемы создания процессоров

Каждое ядро процессора должно быть независимым, – с независимым энергопотреблением и управляемой мощностью;

Рынок программного обеспечения должен быть обеспечен программами, способными эффективно разбивать алгоритм ветвления команд на четное (для процессоров с четным количеством ядер) или на нечётное (для процессоров с нечётным количеством ядер) количество потоков;

…

По сообщению пресс-службы AMD , на сегодня рынок 4-ядерных процессоров составляет не более 2% от общего объема. Очевидно, что для современного покупателя приобретение 4-ядерного процессора для домашних нужд пока почти не имеет смысла по многим причинам. Во-первых, на сегодня практически нет программ, способных эффективно использовать преимущества 4-х одновременно работающих потоков; во-вторых, производители позиционируют 4-ядерные процессоры, как Hi-End -решения, добавляя к оснастке самые современные видеокарты и объемные жесткие диски, – а это в конечном счете ещё больше увеличивает стоимость и без того недешёвых …

Разработчики Intel говорят: «…в процессе развития количество ядер будет становиться всё больше и больше…».

Что ждёт нас в будущем

В корпорации Intel уже говорят не о «Мультиядерности» (Multi-Core ) процессоров, как это делается в отношении 2-, 4-, 8-, 16- или даже 32-ядерных решений, а о «Многоядерности» (Many-Core ), подразумевая совершенно новую архитектурную макроструктуру чипа, сравнимую (но не схожую) с архитектурой процессора Cell .

Структура такого Many-Core -чипа подразумевает работу с тем же набором инструкций, но с помощью мощного центрального ядра или нескольких мощных CPU , «окруженных» множеством вспомогательных ядер, что поможет более эффективно обрабатывать сложные мультимедийные приложения в многопоточном режиме. Кроме ядер «общего назначения», процессоры Intel будут обладать также специализированными ядрами для выполнения различных классов задач – таких, как графика, алгоритмы распознавания речи, обработка коммуникационных протоколов.

Именно такую архитектуру представил Джастин Раттнер (Justin R. Rattner ), руководитель сектора Corporate Technology Group Intel , на пресс-конференции в Токио. По его словам, таких вспомогательных ядер в новом многоядерном процессоре может насчитываться несколько дюжин. В отличие от ориентации на большие, энергоемкие вычислительные ядра с большой теплоотдачей, многоядерные кристаллы Intel будут активизировать только те ядра, которые необходимы для выполнения текущей задачи, тогда как остальные ядра будут отключены. Это позволит кристаллу потреблять ровно столько электроэнергии, сколько нужно в данный момент времени.

В июле 2008 г. корпорация Intel сообщила, что рассматривает возможность интеграции в один процессор нескольких десятков и даже тысяч вычислительных ядер. Ведущий инженер компании Энвар Галум (Anwar Ghuloum ) написал в своем блоге: «В конечном счете, я рекомендую воспользоваться следующим моим советом… разработчики уже сейчас должны начать думать о десятках, сотнях и тысячах ядер». По его словам, в настоящий момент Intel изучает технологии, которые смогли бы масштабировать вычисления «на то количество ядер, которые мы пока не продаём».

По мнению Галума, в конечном счете успех многоядерных систем будет зависеть от разработчиков, которым, вероятно, придется изменить языки программирования и переписать все существующие библиотеки.

В наше время принято считать, что двухъядерный процессор – это удел бюджетных компьютеров. «Настоящий» CPU начинается с 4-х ядер. Долгое время этого действительно было достаточно, и многочисленное ПО с успехом использовало все предоставляемые ресурсы. Сейчас же вполне обычными стали 6-ядерные процессоры и далее более «ядреные». Насколько актуально увеличение многопоточности в играх? Ресурс uk.hardware.info провел тестирование с целью определить, сколько ядер нужно для игр, где предел разумности наращивания этих вычислительных блоков при выборе процессора и, соответственно, трат на отнюдь не дешевые «камни». Предлагаю вольный перевод этого тестирования.

Цель проверки и участники

Цель – определить, сколько денег готовить для покупки процессора, о котором можно будет не беспокоиться, что он станет узким местом в собираемой игровой системе. Естественно, это тестирование интересно для того, чей бюджет, выделенный для приобретения комплектующих, небезграничен, и хочется наиболее эффективно вложить каждый рубль в гигагерцы (гигабайты и т. п.).

Попутно попытаемся решить, во что инвестировать лучше всего, в дополнительные ядра процессора, или в более быстродействующую видеокарту, или же купить . Важно понять, насколько та или иная игра способна работать с несколькими ядрами и насколько увеличивается быстродействие (если увеличивается вообще) c ростом их количества.

Для тестирования был собран следующий стенд:

• Процессор — Intel Core i9 7900X Skylake-X 10-core CPU @ 4.5 ГГц.
• Материнская плата — ASUS Strix X299-XE Gaming.

Также проверки проводились с использованием процессора AMD, для чего был собран следующий стенд:

• Процессор – AMD Ryzen 7 2700X на штатных частотах и с использованием всех доступных ядер.
• Материнская плата — Asus Crosshair VII Hero WiFi.
• Память — G.Skill Trident Z 32 ГБ DDR4-3200 CL14.
• Видеокарта — NVidia GeForce GTX 1080 Ti.
• Накопитель — 2x SSD Samsung 840 Evo 1ТБ.
• ОС — Windows 10 64-bit (1803 Update).

Выбранный процессор Intel позволяет отключать ядра и потоки для имитации CPU с разной конфигурацией вычислительных блоков.

Тестирование осуществлялось в нескольких разрешениях экрана: FullHD, WQHD и Ultra HD при средних и ультра настройках графики. Забегая немного вперед, в высоких разрешениях «бутылочным» горлышком становилась видеокарта, что снижает ценность проверки процессоров, но все же кое-какую информацию к размышлению дает.

Результаты тестирования

Assassin’s Creed Origins (DX11)

Игра хорошо масштабируется, но только до определенного предела.

Двухъядерный процессор явно уже не годится, т. к. существенно снижает быстродействие, а оптимальным оказывается наличие 4-х ядер, причем в конфигурации с 8-ю потоками, либо же процессор с 6-ю ядрами без HyperThreading. Дальнейшее увеличение ядер если и приносит результат, то уже не столь существенный.

Call of Duty: WW2 (DX11)

Игра, мягко говоря, не очень в курсе с тем, что делать с увеличением количества ядер.

Разница, хотя и весьма небольшая, наблюдается разве что при разрешении FullHD при средних настройках. С увеличением качества картинки минимальный разброс результатов вполне можно списать на погрешности измерения.

Destiny 2 (DX11)

Этой игре нужен процессор с 4-мя ядрами, как минимум. Впрочем, большее их количество оказывается невостребованным. Справедливости ради надо сказать, что это верно для невысоких разрешений (не более FullHD) и для средне-высоких настроек графики.

С возрастанием нагрузки на видеокарту роль процессора в быстродействии снижается, и разницы между самым «хилым» двухъядерником и топовым CPU сводится к нулю.

F1 2017 (DX11)

Здесь похожее поведение, что и в прошлой игре.

Двухъядерник заметно снижает производительность, но, опять-таки, при не самых высоких разрешениях. Начиная с ультра настроек в 1440p разница между «камнями» минимальна. Впрочем, несколько выделяется 10-ядерник в некоторых режимах. Да и Ryzen очень хорошо себя чувствует именно при высокой нагрузке.

Far Cry 5 (DX11)

Еще одна игра, которая равнодушна к количеству ядер у процессора.

При высоких разрешениях чуть выделяются CPU в конфигурации 6C/12T и 10C/20T, но, право, увеличение FPS настолько незначительно, что это не оправдывает переплату за эти ядра.

Final Fantasy XV (DX11)

Можно сказать с уверенностью, что двухъядерный процессор — «тормоз» для этой игры в разрешениях FullHD и 1440p.

Впрочем, и к варианту с 4-мя ядрами и без HyperThreading могут быть претензии. Все что выше – показывает очень близкие результаты. AMD Ryzen хорош во всех режимах.

Fortnite (DX11)

Единственное заметное различие – при разрешении FullHD и средних настройках качества изображения. Отстали двухъядерный Intel и, как ни странно, у AMD результаты ниже примерно на 15%. Остальная группа «товарищей» держится очень сплоченно. При увеличении нагрузки на графический процессор разница между CPU нивелируется.

Ghost Recon: Wildlands (DX11)

Еще одно подтверждение, что два ядра по нашим временам уже мало.

В условиях, когда видеокарта еще не загружена «под завязку», недостаток вычислительных блоков проявляется заметно.

Можно заметить, что во всех режимах 6-ядерники уступают 4-ядерникам, причем наличие двух дополнительных «железных» ядер уступает четырем потокам HyperThreading. Справедливости ради, речь идет о разнице в 1-2 FPS, и этим вполне можно пренебречь.

Middle Earth: Shadow of War (DX11)

Опять привычная уже картина – при невысокой нагрузке на видеокарту, двухъядерник отстает.

Начиная с конфигурации 4С/4Т разницы между процессорами практически никакой.

Need for Speed: Payback (DX11)

Движок Frostbite, на котором построена эта игра, знает, как распоряжаться предоставляемыми ресурсами.

Правда, наиболее заметный прирост происходит при переходе с 2-х на 4 ядра, причем, желательно, чтобы был еще и HyperThreading. Либо 6 ядер в любой конфигурации.

PlayerUnknown’s Battlegrounds (DX11)

Хорошо чувствуют себя процессоры с 4-мя ядрами и выше.

Двухъядерник уступает в большинстве вариантов. Причем, наибольший эффект достигается при наличии 6-ти ядер.

Prey (DX11)

Игра плохо масштабируется по ядрам.

Разве что на максимальных настройках в FullHD процессоры выстраиваются в соответствии с иерархией. А в 4K двухъядерник позволяет получить то же количество FPS, что и десятиядерник. Причем, заметно явное благоволение к наличию HyperThreading, хотя эффект от его использования исчисляется несколькими FPS.

В низких разрешениях хуже всего проявляет себя AMD, уступая всем и заметно. Правда, чем выше разрешение и настройки графики, тем оправданнее использование именно этого «камня».

Total War: Warhammer (DX11)

Игра хорошо относится к наличию у процессора 6 ядер.

В большинстве случаев это оказывается оптимальным вариантом.

The Witcher 3 (DX11)

«Ведьмак» слабо реагирует на многоядерность.

Практически все преимущество дает переход с 2-х на 4 ядра. Да и то, проявляется это при FullHD и средних настройках графики.

Battlefield 1 (DX12)

Движок Frostbite хорошо масштабируется вплоть до 6 ядер и 12 потоков.

Дальнейшее увеличение «крутизны» процессора уже никак не сказывается. Оптимальным выбором оказываются именно шестиядерники, или, в крайнем случае, четырехъядерник, но обязательно с HyperThreading «на борту».

Неплохо выглядит AMD Ryzen, хотя и проигрывая в разрешении FullHD, но в 1440p показывает практически те же результаты, в то время как Intel «опускается» до уровня AMD.

Forza Motorsport 7 (DX12)

Игра также хорошо масштабируется, и наличие 8 потоков или 6 ядер – оптимальная конфигурация для Forza Motorsport 7. Все, что ниже – будет являться «узким местом» в системе.

The Division (DX12)

Двух ядер для этой игры мало.

Нужно хотя бы вдвое больше, и желательно с HyperThreading. Дальнейшее увеличение многоядерности прибавления FPS не приносит. И опять, наличие 8 потоков или 6 «железных» ядер – самый оптимальный вариант.

Wolfenstein 2: The New Colossus (Vulkan)

Игра, использующая собственный движок и собственное же APi, больше всего нагружает видеокарту, а какой используется процессор – это уже не столь важно. Небольшое увеличение FPS при наличии 6 ядер наблюдается, но разница укладывается в несколько процентов.

Заключение. Многоядерность – так сколько ядер нужно для игр?

Как показало тестирование, наиболее «ядерозависимыми» являются игры Forza Motorsport 7, Assassin’s Creed: Origins, Battlefield 1 и Need For Speed Payback. Естественно, речь идет, за редким исключением, о разрешениях FullHD и не самых высоких настройках графики.

Разница в производительности между двухъядерником и 10-ядерником может доходить до двукратной. Использование 4-х ядер снижает этот гандикап вдвое, доводя до 50%, а наличие HyperThreading сводит притягательность топовых «камней» почти на нет. В ряде случаев заметна разница при наличии удвоенного числа потоков по отношению к ядрам.

С ростом разрешения экрана в подавляющем большинстве случаев разницы между CPU нет, т. к. в данном случае основная нагрузка ложится на видеопроцессор.

Если говорить о привлекательности с точки зрения показываемой процессорами производительности, то ситуация во многом зависит от того, в каком разрешении запускаются игры.

• 1080p (FullHD). При средних настройках графики оптимальным выбором являются процессоры начиная с 4C/8T до 6C/12T. Невысокая загрузка видеокарты, особенно топовой, выявляет недостаток производительности двухъядерного процессора. При переходе же на ультра настройки, разница между CPU сокращается. AMD Ryzen показывает результаты на уровне интеловского 4C/8T.
• 1440p. Здесь больше сказывается производительность видеокарты, нежели процессора, что отражается в небольшой разнице между процессорами. Даже двухъядерник уступает от силы 7-8%, и то при средних настройках графики переход к «ультре» снижает процессорозависимость. Очень привлекательным становится AMD.
• 2160p. Все зависит от возможностей видеокарты. Преимущества того или иного CPU исчисляются долями процента, максимум – 1-2%, чем вполне можно пренебречь. Преимуществ у мощного, и дорогого, 10-ядерного CPU перед более доступным 4-ядерным практически нет.

Если переходить к выбору CPU, то, строго говоря, даже такие бюджетные решения, как Intel Pentium G4560, Pentium G5400 и сходные с ними вполне справляются со своей задачей. И все же не стоит обольщаться. Более мощные процессоры позволят получить больше кадров в минуту, обеспечить отсутствие или сведение к минимуму «проседания» FPS за счет более высоких вычислительных возможностей. Время двухъядерников уходит.

Сложно представить ситуацию, когда к топовой видеокарте (а, скорее всего, и к не самой дешевой материнке, памяти и т. п.) в компанию приобретается бюджетный CPU. Раскрыть возможности видеокарты не удастся. Разве что на высоких разрешениях.

А вот вариант с 4C/12T или 6C/6T выглядит уже гораздо более привлекательным. Причем, вариант 6C/12T более-менее заметных преимуществ не дает. Наличие же 10 и более ядер для игр никакого значения не имеет.

При переходе к высоким разрешениям внимание должно переключаться не столько на процессор, сколько на возможности и класс видеокарты. Именно она становится ограничителем в достижении больших значений FPS и высоких настроек графики.

Что же касается многоядерности, то тут возникает несколько другая ситуация. Если все же FullHD для вас мало, то, учитывая невысокое масштабирование игр по ядрам, лучше отдать предпочтение более высокой частоте их работы, нежели количеству, но с меньшим количеством МГц. А если еще и будет возможность разогнать такой процессор, то тогда совсем все хорошо.

Если рассматривать вопрос, что лучше, процессор с HyperThreading или без, то, если судить по результатам тестирования, CPU c 4С/8Т практически соответствует 6С/6Т, хотя последний чуть лучше в низких разрешениях. Ну а если брать комбинацию 6С/12Т, то получаем практически идеальный вариант, который позволит получить максимальное количество FPS, и при этом можно не бояться появления каких-либо «провалов» при большой нагрузке.

Это все ситуация на сегодняшний день. А что будет завтра, с выходом новых игр или новых их версий? Было бы неплохо знать, насколько разработчики уделяют времени масштабированию игровых движков, но сие знание тайное, и как-то не особо афишируемое. На данный момент это явно не в главных приоритетах у создателей игр.

С одной стороны, использование 4-х ядер/потоков в подавляющем большинстве случаев гарантирует максимальную или близкую к таковой производительность в разрешениях не более FullHD. Посему и заниматься распараллеливанием вычислений надобности нет.

Что же касается перехода на 2К, 4К и выше, тут понадобятся уже более серьезные вычислительные мощности, но возникает другая проблема – существующие видеопроцессоры пока что с трудом «переваривают» такую нагрузку, а посему, и заниматься масштабированием на несколько ядер необходимости нет, т. к. 4-6 вполне справляются с тем, чтобы загрузить видеокарту «по ватерлинию».

Вот выйдет новое поколение графических чипов (ожидаемое в скором времени NVidia 11-го поколения), тогда и посмотрим.

И все это приводит к следующему. Даже для топовой, или предтоповой, игровой системы лучшим выбором является процессор минимум с 4-мя ядрами и 8-ю потоками, или же вариант с 6-ю ядрами. Идеальный вариант, если у них еще будет разгонный потенциал.

Это, кстати, оптимально и по цене, ибо такие «камни» вполне доступны. Например,6-ядерный Intel Core i5 8600K обойдется примерно в 18000 руб., вариант с HyperThreading в виде Intel Core i7 8700K уже тысяч на 6 дороже. Кстати, 4-ядерный 8-поточный i7 7700K идет примерно в ту же цену. Чуть дешевле, примерно на 1000 руб., AMD Ryzen 7 2700X.

Для примера, самый дешевый 10-ядерный Intel Core i9 7900X, который может дать дополнительные несколько FPS, обойдется минимум вдвое дороже, чем i7 8700K. Не забудем, что это уже совсем другой уровень, и материнская плата понадобится уже совсем другая, с сокетом 2066.

Так что, многоядерность – это неплохо, но и про мегагерцы забывать не стоит, игры их любят. Хороших и быстрых процессоров, высоких FPS и победы над врагами!