Первый четырехъядерный процессор. Multi-Core vs. Many-Core, или Зачем нужны многоядерные микропроцессоры? Многоядерные процессоры в мобильных телефонах и планшетах

04.05.2019

01.02.2013

Споры о необходимости многоядерных процессоров давно улеглись. Но вопрос востребованности большого количества ядер все еще насущен. Ведь значительная часть приложений, в том числе игр, до сих пор не умеет использовать большое количество параллельных. В этом тесте мы решили выяснить, как влияет количество ядер в процессоре на игровую производительность.

С появлением многоядерных процессоров ситуация с их выбором осложнилась, ведь кроме привычного показателя производительности, коим всегда была тактовая частота, добавился и еще один – количество ядер. Их Intel и AMD начали наращивать стремительно, но потом успокоились, хотя аналитики прогнозировали дальнейшее количество ядер. Фактически, в данный момент максимальным количеством ядер можно считать четыре. И не нужно кивать в сторону процессоров AMD FX, которые сам производитель называет “восьмиядерными”. По факту, они также имеют четыре ядра, если не учитывать удвоенное количество блоков ALU. Просто ядра AMD называет модулями. По общему мнению, это количество ядер и является оптимальным для игр.

Но общее мнение не всегда отражает реальное положение дел. А по факту, многие игры до сих пор не умеют использовать больше двух ядер. И вовсе не потому, что программисты, в компаниях которые их создали, не ратуют за многоядерность, а просто потому, что большинству игровых проектов большая вычислительная мощь не нужна. Причем это относится как к достаточно скромным играм, так и ко многим блокбастерам. Особенно четко данная тенденция стала прослеживаться с появлением DirectX 11. Последний API от Microsoft принес значительное количество изменений связанных с распределением нагрузки, в результате чего значительная часть работы по предварительному обсчету данных и их подготовке перешла от центрального процессора к видеокарте. Нагрузка на графическую подсистему возросла, а вот на CPU наоборот упала.

Эту информацию недооценили многие покупатели, продолжая искать для игрового компьютера самый мощный процессор, кивая на многочисленные игровые тесты, в которых процессоры демонстрируют огромную разницу в производительности. И большинство не задумывается о том, что для игровых тестов процессоров выбираются особые настройки, которые должны выявить разницу в производительности разных моделей, и продемонстрировать ее максимально явно. В реальной жизни такие настройки никто не использует, тем, более имея достаточно производительную систему. Ведь, согласитесь, довольно глупо играть в разрешении 1280 на 720 и минимальных настройках графики в новый шедевр, имея отменную видеокарту вроде Radeon HD 7970, или GeForce GTX 680.

Чтобы адекватно оценить разницу в производительности, которую демонстрируют процессоры с разным количеством ядер, причем в максимально приближенных к реальности условиях, мы пошли другим путем. В наш традиционный тестовый стенд, оснащенный процессором Core i7-2700K, мы установили мощную видеокарту Radeon HD 7950, и прогнали тесты в гораздо более приближенных к реальным режимам настройках. То есть в разрешении Full HD, на максимальных настройках, и с активированной анизотропной фильтрацией. Единственное от чего отказались, так это от сглаживания, которое очень сильно повышает нагрузку на видеокарту, еще больше нивелируя разницу в производительности процессоров.

А процессоров в тесте сразу четыре. Хотя физически это все тот же Core i7 на ядре Sandy Bridge, но мы будем использовать его с одним, двумя, тремя, и четырьмя активными ядрами, и оценивать влияние их количества на производительность. Для того, чтобы результаты были более четными, мы отключили HyperThreading, который может оказывать влияние на результаты, улучшая ситуацию для конфигураций имеющих меньшее количество ядер. Также был отключен автоматический разгон, а частота процессора зафиксирована на уровне 3,5 гигагерца, которая является для него стандартной.

Для тестирования мы используем пять игр из нашего постоянного набора для тестов видеокарт. Это Metro 2033, Crysis 2, Battlefield 3, F1 2011, и ArmA 2. Четыре из них будут протестированы в поддерживаемом ими режиме DirectX 11. А ArmA 2, которая не поддерживает самый новый API выступит в качестве контрольного образца. На основе поведения этой игры мы будем делать выводы о влиянии количества ядер в процессоре на игры, работающие через DirectX 10, который (равно как и предыдущие) значительно больше нагружает центральный процессор. Кроме того, среди фанатов ArmA 2 ходят легенда о том, что данная игра является одной из самых процессорозависимых. Проверим.

Перед тем как переходить к тестам, оговоримся, что наш тест будет полезен только обладателям, или тем, кто планирует купить процессор Intel Core пары последних поколений. То есть на ядрах Sandy Bridge и Ivy Bridge. Так как в силу высокой эффективности этих процессоров, они могут в значительной степени компенсировать меньшее количество ядер, относительно менее эффективных процессоров, вроде AMD Athlon/Phenom, и Core 2 Duo/Core 2 Quad. Для таких процессоров зависимость от количества ядер может быть более выраженной. В то же время нужно помнить и о влиянии частоты процессора на производительность, независимо от количества ядер, и вносить поправку те результаты, которые продемонстрирует наш подопытный. Все точки над “i” вроде расставлены, можно переходить к исследованию результатов тестов.

Первым в бой традиционно отправляется синтетический пакет 3DMark 11. Синтетика вообще очень чувствительна к производительности компонентов, и наверняка хорошо отреагировала бы на изменение количества ядер, если бы нашей целью было бы исследование чистой производительности с помощью теста физики. Но нас интересует графический тест, и в нем результаты оказались отнюдь не самыми ожидаемыми. Как видно на графике, разница между 2,3 и 4 ядрами оказалась фактически нулевой, в пределах погрешности. И только когда активным осталось только одно (!) ядро, 3DMark хоть как-то отреагировал на снижение количества вычислительных ресурсов. Но отреагировал очень вяло. Как видно, нагрузка на процессор в графическом тесте пакета столь мала, что с ней отлично справляется всего одно быстрое и эффективное ядро Sandy Bridge. Фактически в данном тесте больше двух ядер не нужно, а потому быстрый Pentium здесь покажет не худшие результаты, чем Core i5 и Core i7, которые стоят в разы дороже.

Metro 2033

Одна из самых тяжелых и красивых игр для PC, весьма бодро “идет” на видеокарте Radeon HD 7950. А вот к количеству ядер относится весьма скептически. Разница между 2,3 и 4 ядрами достаточно скромная, хотя и более выраженная, чем в 3DMark. А вот при одном активном ядре видна заметная просадка, хотя стоит признать, что и на одном ядре играть можно, пусть и претерпевая некоторые неприятные подергивания, так как минимальный фреймрейт также снизился. Зато двуядерника Metro 2033 хватит за глаза, и только перфекционистам можно порекомендовать приобретать четырехядерник, так как он даст в среднем, лишь на один с небольшим кадр в секунду больше. Pentium вновь выглядит неплохим игровым процессором. Не говоря уже про работающие на более высоких частотах Core i3.

Crysis 2

Мы уже начали предполагать, что и дальше все пойдет по той же схеме, но, как оказалось, у Crysis 2 свой взгляд на количество ядер и их использование. Как видно по графику, CryEngine 3, вполне адекватно реагирует на прибавление количества вычислительных ядер процессора. И даже четыре ядра он знает куда применить. Но с другой стороны, и два ядра выдают вполне приемлемый результат, обеспечивая плавную картинку и отсутствие подергиваний. Да и на одном ядре можно играть, но уже не так комфортно, все же потеряв среднем 24 кадров в секунду весьма ощутима. К тому же если это одно ядро будет меньше частоты (у нас, напоминаем, 3,5 гигагерца), то результат может быть еще хуже. В принципе, как и в предыдущих тестах, вновь отметим, что двух быстрых ядер для Crysis 2 будет вполне достаточно, несмотря на то, что и три и четыре ядра обеспечат небольшой прирост.

Battlefield 3

Гениальнейшая графическая часть, судя по результатам теста, абсолютно независима от количества ядер. График для двух, трех, и четырех ядер практически линеен, и вновь укладывается в пределы погрешности. Как видно, больше двух ядер Battlefield 3 не использует. Но и меньше тоже. При одном активном ядре игра пыталась запуститься, но это ей не удавалось, так что результата данного теста просто нет. Видимо, движок игры в обязательном порядке требует как минимум двух потоков, которые одноядерный процессор предоставить не может. Вывод вновь безрадостный для обладателей мощных четырехядерников – в этой игре они совсем не у дел. Ту же производительность обеспечит процессор с двумя ядрами. Скорее всего, данная игра будет более адекватно реагировать на изменение тактовой частоты, что мы постараемся проверить в будущем. Пока же констатируем, что Core i3 здесь будет лучшим выбором.

Гоночный симулятор, которому приходится просчитывать множество физических данных, в отличие от шутеров должен демонстрировать гораздо более яркую зависимость от количества ядер. И F1 2011 не подвела. Вот где 4 ядра используются на полную катушку, а отключение каждого ядра дает реальный эффект. Отключение всего одного ядра уже уменьшает фреймрейт в два раза! С двумя активными ядрами ситуация еще более усугубляется. А с одним ядром… и вовсе не поиграешь, потому что игра просто отказывается запускаться, сообщая о том, что конфигурация компьютера не отвечает минимальным системным требованиям. Хотя, опять же можно отметить, что и двух ядер будет достаточно для вполне комфортной игры, но в данном случае мы можем признать полностью обоснованными использование четырехядерных Core i5 и Core i7.

Контрольный пациент, в лице ArmA 2 также очень позитивно оценивал прибавление новых ядер. На одном ядре игра, конечно, запускается, но впечатления от нее не самые положительные – бесконечные тормоза не позволяют играть. С двумя ядрами ситуация становится куда лучше – ArmA 2 идет вполне гладко. Ну а три или четыре ядра делают ситуацию практически идеальной, хотя разница в производительности между ними не очень заметна. По данному факту можно сделать вывод, что для ArmA 2 будет идеальным использование Core i5 или Core i7, но вполне достойную производительность обеспечат быстрые двуядерники, вроде Pentium или Core i3.

Выводы

Подводить итоги, и как-то суммировать результаты тестов довольно сложно. Но попробуем. Прежде всего, нужно отметить, что четырехядерники вовсе не бесполезны, и в некоторых играх они имеют значительное преимущество перед процессорами располагающими лишь двумя ядрами. Но многие игры, среди которых и такие хиты, как Battlefield 3, до сих пор вполне довольствуются двухядерниками, и совершенно спокойно относятся к появлению третьего и четвертого ядра. Заранее предсказать, как та или иная игра покажет себя в работе с разным количеством процессорных ядер предсказать практически невозможно, хотя, некоторые общие черты все же есть. В частности, в использование вычислительной мощности процессора в значительной мере зависит от жанра игры. Шутерам не требуются значительные вычислительные ресурсы процессора, в то время как разнообразные симуляторы, а также стратегии, которым нужно обсчитывать большие объемы данных связанных с проработкой физических аспектов игры, или интеллекта множества персонажей, гораздо более требовательны к процессору.

С другой стороны, все игры в нашем тесте показали вполне приемлемый результат даже на двух ядрах. То есть, если вы не гонитесь за рекордами и хотите просто комфортно играть, то вам будет вполне достаточно быстрого двуядерника, такого как, например Core i3, или даже Pentium. При этом вы не будете чувствовать никаких сложностей в 99 процентах игр, ведь пользователю совершенно не критично, выдает игра 40 кадров в секунду, или 200. Тем не менее, в будущем ситуация может измениться, и после появления нового поколения консолей

Наверное, каждый пользователь мало знакомый с компьютером сталкивался с кучей непонятных ему характеристик при выборе центрального процессора: техпроцесс, кэш, сокет; обращался за советом к друзьям и знакомым, компетентным в вопросе компьютерного железа. Давайте разберемся в многообразии всевозможных параметров, потому как процессор – это важнейшая часть вашего ПК, а понимание его характеристик подарит вам уверенность при покупке и дальнейшем использовании.

Центральный процессор

Процессор персонального компьютера представляет собой микросхему, которая отвечает за выполнение любых операций с данными и управляет периферийными устройствами. Он содержится в специальном кремниевом корпусе, называемом кристаллом. Для краткого обозначения используют аббревиатуру — ЦП (центральный процессор) или CPU (от англ. Central Processing Unit – центральное обрабатывающее устройство). На современном рынке компьютерных комплектующих присутствуют две конкурирующие корпорации, Intel и AMD , которые беспрестанно участвуют в гонке за производительность новых процессоров, постоянно совершенствуя технологический процесс.

Техпроцесс

Техпроцесс — это размер, используемый при производстве процессоров. Он определяет величину транзистора, единицей измерения которого является нм (нанометр). Транзисторы, в свою очередь, составляют внутреннюю основу ЦП. Суть заключается в том, что постоянное совершенствование методики изготовления позволяет уменьшать размер этих компонентов. В результате на кристалле процессора их размещается гораздо больше. Это способствует улучшению характеристик CPU, поэтому в его параметрах всегда указывают используемый техпроцесс. Например, Intel Core i5-760 выполнен по техпроцессу 45 нм, а Intel Core i5-2500K по 32 нм, исходя из этой информации, можно судить о том, насколько процессор современен и превосходит по производительности своего предшественника, но при выборе необходимо учитывать и ряд других параметров.

Архитектура

Также процессорам свойственно такая характеристика, как архитектура - набор свойств, присущий целому семейству процессоров, как правило, выпускаемому в течение многих лет. Говоря другими словами, архитектура – это их организация или внутренняя конструкция ЦП.

Количество ядер

Ядро – самый главный элемент центрального процессора. Оно представляет собой часть процессора, способное выполнять один поток команд. Ядра отличаются по размеру кэш памяти, частоте шины, технологии изготовления и т. д. Производители с каждым последующим техпроцессом присваивают им новые имена (к примеру, ядро процессора AMD – Zambezi, а Intel – Lynnfield). С развитием технологий производства процессоров появилась возможность размещать в одном корпусе более одного ядра, что значительно увеличивает производительность CPU и помогает выполнять несколько задач одновременно, а также использовать несколько ядер в работе программ. Многоядерные процессоры смогут быстрее справиться с архивацией, декодированием видео, работой современных видеоигр и т.д. Например, линейки процессоров Core 2 Duo и Core 2 Quad от Intel, в которых используются двухъядерные и четырехъядерные ЦП, соответственно. На данный момент массово доступны процессоры с 2, 3, 4 и 6 ядрами. Их большее количество используется в серверных решениях и не требуется рядовому пользователю ПК.

Частота

Помимо количества ядер на производительность влияет тактовая частота . Значение этой характеристики отражает производительность CPU в количестве тактов (операций) в секунду. Еще одной немаловажной характеристикой является частота шины (FSB – Front Side Bus) демонстрирующая скорость, с которой происходит обмен данных между процессором и периферией компьютера. Тактовая частота пропорциональна частоте шины.

Сокет

Чтобы будущий процессор при апгрейде был совместим с имеющейся материнской платой, необходимо знать его сокет. Сокетом называют разъем , в который устанавливается ЦП на материнскую плату компьютера. Тип сокета характеризуется количеством ножек и производителем процессора. Различные сокеты соответствуют определенным типам CPU, таким образом, каждый разъём допускает установку процессора определённого типа. Компания Intel использует сокет LGA1156, LGA1366 и LGA1155, а AMD — AM2+ и AM3.

Кэш

Кэш - объем памяти с очень большой скоростью доступа, необходимый для ускорения обращения к данным, постоянно находящимся в памяти с меньшей скоростью доступа (оперативной памяти). При выборе процессора, помните, что увеличение размера кэш-памяти положительно влияет на производительность большинства приложений. Кэш центрального процессора различается тремя уровнями (L1, L2 и L3 ), располагаясь непосредственно на ядре процессора. В него попадают данные из оперативной памяти для более высокой скорости обработки. Стоит также учесть, что для многоядерных CPU указывается объем кэш-памяти первого уровня для одного ядра. Кэш второго уровня выполняет аналогичные функции, отличаясь более низкой скоростью и большим объемом. Если вы предполагаете использовать процессор для ресурсоемких задач, то модель с большим объемом кэша второго уровня будет предпочтительнее, учитывая что для многоядерных процессоров указывается суммарный объем кэша L2. Кэшем L3 комплектуются самые производительные процессоры, такие как AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon. Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может достигать 30 Мб.

Энергопотребление

Энергопотребление процессора тесно связано с технологией его производства. С уменьшением нанометров техпроцесса, увеличением количества транзисторов и повышением тактовой частоты процессоров происходит рост потребления электроэнергии CPU. Например, процессоры линейки Core i7 от Intel требуют до 130 и более ватт. Напряжение подающееся на ядро ярко характеризует энергопотребление процессора. Этот параметр особенно важен при выборе ЦП для использования в качестве мультимедиа центра. В современных моделях процессоров используются различные технологии, которые помогают бороться с излишним энергопотреблением: встраиваемые температурные датчики, системы автоматического контроля напряжения и частоты ядер процессора, энергосберегающие режимы при слабой нагрузке на ЦП.

Дополнительные возможности

Современные процессоры приобрели возможности работы в 2-х и 3-х канальных режимах с оперативной памятью, что значительно сказывается на ее производительности, а также поддерживают больший набор инструкций, поднимающий их функциональность на новый уровень. Графические процессоры обрабатывают видео своими силами, тем самым разгружая ЦП, благодаря технологии DXVA (от англ. DirectX Video Acceleration – ускорение видео компонентом DirectX). Компания Intel использует вышеупомянутую технологию Turbo Boost для динамического изменения тактовой частоты центрального процессора. Технология Speed Step управляет энергопотреблением CPU в зависимости от активности процессора, а Intel Virtualization Technology аппаратно создает виртуальную среду для использования нескольких операционных систем. Также современные процессоры могут делиться на виртуальные ядра с помощью технологии Hyper Threading . Например, двухъядерный процессор способен делить тактовую частоту одного ядра на два, что способствует высокой производительности обработки данных с помощью четырех виртуальных ядер.

Размышляя о конфигурации вашего будущего ПК, не забывайте про видеокарту и ее GPU (от англ. Graphics Processing Unit – графическое обрабатывающее устройство) – процессор вашей видеокарты, который отвечает за рендеринг (арифметические операции с геометрическими, физическими объектами и т.п.). Чем больше частота его ядра и частота памяти, тем меньше будет нагрузки на центральный процессор. Особенное внимание к графическому процессору должны проявить геймеры.

…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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.