Скольки ядерные процессоры существуют. Нужна ли многоядерность? Нужны ли многоядерные процессоры? Повседневная резонность
Многоядерные процессоры представляют собой центральные процессоры, в которых содержится более двух вычислительных ядер. Такие ядра могут находиться как в одном корпусе, так и на одном процессорном кристалле.
Что такое многоядерный процессор?
Чаще всего под многоядерными процессорами понимают центральные процессоры, в которых несколько вычислительных ядер интегрированы в одну микросхему (то есть они расположены на одном кристалле кремния).
Лучше ли иметь больше ядер с более быстрой скоростью обработки?
Это те вопросы, на которые мы ответим сегодня. Процессоры прошли долгий путь с момента их скромного начала. У нас больше ядер и более быстрая тактовая частота, чем когда-либо. Тактовая частота, многоядерные, гиперпотоковые, двухпроцессорные системы. Есть много чего взять, к счастью, мы собираемся сломать его так, чтобы все могли понять. Надеемся, это поможет вам решить, какой процессор подходит для вашей системы.
Чем выше тактовая частота, тем быстрее машина пойдет. Многоядерные процессоры стали популярными, поскольку становится все труднее увеличивать тактовую частоту на одноядерных процессорах из-за технологических ограничений. Ядро - это единый процессор, многоядерные процессоры имеют несколько процессоров.
Обычно тактовая частота в многоядерных процессорах намеренно занижается. Это делают для того, чтобы сократить энергопотребление, сохранив при этом требуемую производительность процессора. Каждое ядро при этом представляет собой полноценный микропроцессор, для которого характерны черты всех современных процессоров - он использует многоуровневый кэш, поддерживает внеочередное исполнение кода и векторные команды.
Таким образом, мы говорили о многоядерных процессорах и многопроцессорных процессорах и о том, как они могут помочь вашим приложениям работать быстрее, поэтому в них многопоточность и гиперпоточность. Многопоточность - это возможность использования приложения или операционной системы несколько ядер для обработки.
Что такое многоядерный процессор
Так что, если ваше приложение не поддерживает многопоточность? Однако, если ваши приложения, по какой-то причине, не поддерживают многопоточность, вам все равно будет лучше с максимально возможным количеством ядер. Когда ваши приложения поддерживают только один поток, они получат целое ядро для себя, вместо того, чтобы делиться ядрами, как в одной основной системе.
Hyper-threading
Ядра в многоядерных процессорах могут поддерживать технологию SMT, позволяющую исполнять несколько потоков вычислений и создавать на основе каждого ядра несколько логических процессоров. На процессорах, которые выпускает компания Intel, такая технология называется «Hyper-threading». Благодаря ей можно удваивать число логических процессоров по сравнению с числом физических чипов. В микропроцессорах, поддерживающих эту технологию, каждый физический процессор способен сохранять состояние двух потоков одновременно. Для операционной системы это будет выглядеть, как наличие двух логических процессоров. Если в работе одного из них возникает пауза (например, он ждет получения данных из памяти), другой логический процессор приступает к выполнению собственного потока.
Так что больше ядер - это хорошо, многопоточная поддержка еще лучше. Гиперпоточность особенно полезна, когда приложения хорошо оптимизированы для многопоточности. Итак, теперь вы понимаете преимущества более высокой тактовой частоты и повышения производительности, которое может предложить больше ядер. Вы идете на процессор с более низкой тактовой частотой, но больше ядер? Или один с меньшим сердечником, но с более высокой тактовой частотой? Прежде всего, если это возможно, вы хотите пойти на тот, у которого самая высокая тактовая частота и максимальное количество ядер.
Виды многоядерных процессоров
Многоядерные процессоры подразделяются на несколько видов. Они могут поддерживать использование общей кэш-памяти, а могут не поддерживать. Связь между ядрами реализуется на принципах использования разделяемой шины, сети на каналах точка-точка, сети с коммутатором или использования общего кэша.
Результаты тестирования: Intel - быстрее, AMD - выгоднее
Из-за бюджетов, однако, это не всегда возможно, и обычно обычно происходит обмен между ядрами и тактовой частотой. Больше ядер, более низкая тактовая частота. Минусы Более низкая производительность с одной резьбой, чем процессор с более высокой тактовой частотой. Меньше ядер, более высокая тактовая частота.
Меньше ядер для разделения между приложениями Не так сильно, как многопоточная производительность.
- Плюсы Лучшая однопоточная производительность.
- Более низкая стоимость.
Принцип работы
Большинство современных многоядерных процессоров работает по следующей схеме. Если запущенное приложение поддерживает многопоточность, оно может заставлять процессор выполнять несколько заданий одновременно. Например, если в компьютере используется 4-ядерный процессор с тактовой частотой 1.8 ГГц, программа может «загрузить» работой сразу все четыре ядра, при этом суммарная частота процессора будет составлять 7.2 ГГц. Если запущено сразу несколько программ, каждая из них может использовать часть ядер процессора, что тоже приводит к росту производительности компьютера.
Некоторое существующее программное обеспечение может использовать только два из них, что снижает потенциальную производительность на огромные 50 процентов, в то время как более старое программное обеспечение может использовать только одно ядро, что снижает потенциальную производительность до 25 процентов от общего числа доступных.
Преимущества многоядерных процессоров
Поставив два процессорных ядра в один кусок кремния, производители могли обеспечить значительно более высокую производительность, чем один процессор, даже если - закрывая их и запуская их при более низких напряжениях, так что они не запускали более горячее, чем одноядерное. К сожалению, как и в случае с множеством новых аппаратных улучшений, многим программным средствам удалось пройти долгий путь, прежде чем он сможет воспользоваться таким количеством ядер.
Многие операционные системы поддерживают многопоточность, поэтому использование многоядерных процессоров позволяет ускорить работу компьютера даже в случае приложений, которые многопоточность не поддерживают. Если рассматривать работу только одного приложения, то использование многоядерных процессоров будет оправданным лишь в том случае, если это приложение оптимизировано под многопоточность. В противном случае, скорость работы многоядерного процессора не будет отличаться от скорости работы обычного процессора, а иногда он будет работать даже медленнее.
Это интересно: экспериментальные многоядерные чипы
Определение того, сколько дополнительной производительности вы получите от конкретного программного приложения с четырьмя или более ядрами, потребует некоторого контрольного тестирования, но, к счастью, гораздо легче определить, использует ли конкретное приложение все доступные ядра.
Многопоточные приложения
Способ многопроцессорной обработки заключается в том, что приложения делятся на «потоки». Даже с одним процессором в этом программном подходе есть огромные преимущества. Поскольку обработка звука на сегодняшний день является наиболее значительным накладным расходами для любого музыкального приложения, этот подход привел к типичному улучшению производительности всего лишь от 20 до 30 процентов для двухъядерного процессора над одноядерным процессором, работающим с одинаковой тактовой частотой.
Давно канули в лету времена, когда можно было услышать от друга: «Ого, у тебя двухъядерный процессор?!». Количество ядер современных процессоров увеличивается с феноменальной скоростью. Уже можно купить за небольшие деньги и двух -, и трёх -, и четырёхъядерный процессор. Немного увеличив бюджет, можно легко купить шестиядерный или восьмиядерный процессор. Но лидирующие позиции всё равно занимают более привычные двухъядерные и четырёхъядерные процессоры. Тут при покупке возникает вопрос: какой выбрать - с двумя или же с четырьмя ядрами? На первый взгляд, ответ очевиден - где ядер больше, тот и мощнее. Но здесь всё не так просто.
Это означает добавленный код и сложность, а также объясняет, почему некоторые аудиопрограммы действительно извлекают выгоду из четырех или более ядер, в то время как некоторые не делают этого. Несмотря на возможности, даже сегодня многие основные офисные приложения и игры на самом деле не оптимизированы для нескольких процессоров, а некоторые разработчики не могут переписывать свои приложения для поддержки более двух ядер, поскольку отладка приложения, которое может запускать несколько потоков параллельно, гораздо сложнее, чем одно, в котором все происходит в одной очереди задач.
Безусловно, количество ядер должно увеличивать скорость работы. Но часто бывает так, что программа или операционная система просто не способны использовать все возможности четырёхъядерного процессора. Так же четырёхъядерный процессор может оказаться абсолютно бесполезным, если у Вас, например, мало оперативной памяти, медленный жёсткий диск или не очень хорошая материнская плата. Тогда толку от двух дополнительных ядер не будет - они будут попросту простаивать.
Из тех приложений, которые были оптимизированы для нескольких процессоров, большинство из них по-прежнему могут использовать только два процессора, поэтому вы получите только лучшую производительность от двухъядерного или двух одноядерного компьютера. Если, например, вы запустить игру, которая может использовать только два ядра на четырехъядерной машине, она сможет получить доступ только до 50 процентов доступной вычислительной мощности.
Самый низкий приоритет почти всегда предоставляется пользовательскому интерфейсу, поэтому обновление экрана может зависнуть на одноядерном компьютере, когда вы запускаете множество программных модулей реального времени. Разработчики рассказали мне, что, хотя большинство инструментов и плагинов работают как несколько потоков, они не контролируют, как они распределяются между доступными ядрами. Вы можете легко подтвердить это для своих приложений с помощью диспетчера задач и систематически добавлять ряд требуемых подключаемых модулей на одну и ту же звуковую дорожку.
Также всё зависит от того, для каких целей Вы используете компьютер. Если Вы просто печатаете тексты, слушаете музыку, смотрите фильмы, играете в игры, не требующие особой мощности компьютера, или время от времени заходите в интернет проверить почту - больше двух ядер Вам и не нужно. Двухъядерный процессор отлично подойдёт и для офисного компьютера. Если же Вы, например, заядлый геймер, любящий мощные игры - то Вам стоит купить четырехъядерный. Однако, не забудьте про вышесказанное: играть с маломощной видеокартой или маленькой оперативной памятью, используя четыре ядра - деньги на ветер, так как эти ядра ничем не помогут Вам.
Если вы используете несколько ядер, это имеет определенные последствия. Поскольку наш синтезатор является единственной задачей, на четырехъядерном процессоре он может потреблять максимум 25 процентов от всей доступной мощности обработки, т.е. максимально доступный из одно ядро. Поэтому, если вы обнаружите, что «максимизируете» одно ядро, например, запуская множество инструментов на разных дорожках, все связаны с одним мультисимметричным программным сэмплером, запускают другой экземпляр и запускают некоторые из ваших инструментов из это вместо этого.
И ещё кое-что. Многие до сих пор полагают, что, если ядер в два раза больше, то и процессор будет работать в два раза быстрее. Это ошибочное мнение, так как прирост скорости будет меньше. Также четырёхъядерный процессор потребляет больше электроэнергии, соответственно, больше греется, а, значит, нужен более мощный кулер, от чего может увеличиться шумность компьютера. Хотя это, конечно, не так уж и важно.
При измерении многоядерных характеристик аудиоприложений важно поэтому выбрать подходящий тестовый тест, который позволит приложениям наилучшим образом распределять нагрузку на процессор как можно более равномерно. Для барабанщиков и вокалистов, которые контролируют свои собственные живые выступления в наушниках, Святой Грааль должен запустить систему, которая работает с едва заметной задержкой. Многие были бы счастливы с использованием размера буфера 64 сэмплов, что означало бы полную реальную задержку для аудиоконтроля с плагинами чуть менее 5 мс или около 5 мс для воспроизведения мягких синтезаторов.
Конечно, в наше время покупка двухъядерного процессора может стать недальновидным действием, так как, зачастую, добавив немного денег, можно взять и четырёх ядерный. Четыре ядра - покупка с запасом на будущее, так как не исключено, что двухъядерные процессоры через несколько лет выйдут из использования. А на данном этапе точный ответ дать нельзя - всё зависит от предназначения Вашего компьютера. В общем, выбор, как всегда, за пользователем.
Если вы все еще считаете это неприемлемо высоким и предпочитаете не полагаться на решения мониторинга «с нулевой задержкой», буферы с 32 образцами будут предлагать полную задержку аудиоконтроля около 5 мс, опять же с частотой дискретизации 1 кГц. В некоторых тестах на этих очень низких задержках, когда у них было много плагинов и инструментов, единственная четырехъядерная машина была единственной, успешно завершившей их, что сделало ее нынешним королем для низкой латентности.
Если вы счастливы использовать более высокий размер буфера, из 128 образцов или выше, вы, вероятно, сможете запускать значительно больше плагинов и мягких синтезаторов, используя два четырехъядерных процессора, чем один. Те, кто участвует в большом количестве записей, которые хотят контролировать «в реальном времени», могут, таким образом, предпочесть один четырехъядерный процессор, в то время как другие, которые полагаются главным образом на образцы и мягкие синтезаторы, могут получить еще больше миль от двойной четырехъядерной системы.
