Влияние количества ядер на производительность процессора
Отвечая на вопрос, на что влияет количество ядер в процессоре, хочется сразу сказать – на производительность компьютера. Но это настолько сильное упрощение, что оно даже в какой-то момент становится ошибкой. Ладно бы пользователи просто заблуждались и ничего не теряли. Проблема в том, что неправильное понимание сути многоядерности приводит к финансовым потерям. Пытаясь увеличить производительность, человек тратит деньги на процессор с большим количеством ядер, но не замечает разницы.
Ядро – это основная составляющая ЦП. Именно здесь производятся все операции и вычисления. Если ядер несколько, то они «общаются» между собой и с другими компонентами системы посредством шины данных. Количество таких «кирпичиков», в зависимости от поставленной задачи, влияет на общую производительность процессора. В целом, чем их больше, тем выше скорость обработки информации, но на деле имеются условия, при которых многоядерные CPU уступают своим менее «упакованным» собратьям.
Физические и логические ядра
Многие процессоры Intel, а с недавнего времени и AMD, способны производить расчеты так, что одно физическое ядро оперирует двумя потоками вычислений. Эти потоки называются логическими ядрами. Например, мы можем увидеть в CPU-Z вот такие характеристики:
Отвечает за это технология Hyper Threading (HT) у Intel или Simultaneous Multithreading (SMT) у AMD. Здесь важно понять, что добавленное логическое ядро будет медленнее физического, то есть полноценный четырехъядерный ЦП мощнее двухъядерного того же поколения с HT или SMT в одних и тех же приложениях.
Игровые приложения построены таким образом, что вместе с видеокартой над расчетом мира трудится и центральный процессор. Чем сложнее физика объектов, чем их больше, тем выше нагрузка, и более мощный «камень» лучше справится с работой. Но не стоит спешить покупать многоядерного монстра, так как игры бывают разные.
Старые проекты, разработанные примерно до 2015 года, в основном не могут загрузить больше 1 – 2 ядер из-за особенностей кода, написанного разработчиками. В этом случае предпочтительнее иметь двухъядерный процессор с высокой частотой, чем восьмиядерный с низкими мегагерцами. Это лишь пример, на практике современные многоядерные ЦП имеют довольно высокую производительность на ядро и в устаревших играх работают хорошо.
Одной из первых игр, код которой способен выполняться на нескольких (4 и более) ядрах, загружая их равномерно, стала GTA 5, выпущенная на ПК в 2015 году. С тех пор большинство проектов можно считать многопоточными. Это значит, что у многоядерного процессора есть шанс не отстать от своего высокочастотного коллеги.
В зависимости от того, насколько хорошо игра способна использовать вычислительные потоки, многоядерность может быть как плюсом, так и минусом. На момент написания данного материала «игровыми» можно считать CPU, имеющие от 4 ядер, лучше с гиперпоточностью (см. выше). Впрочем, тенденция такова, что разработчики все более оптимизируют код под параллельные вычисления, и малоядерные модели скоро безнадежно устареют.
Программы
Здесь все немного проще, чем с играми, так как мы можем подобрать «камень» для работы в конкретной программе или пакете. Рабочие приложения также бывают однопоточными и многопоточными. Первым нужна высокая производительность на ядро, а вторым большое количество вычислительных потоков. Например, с рендерингом видео или 3D сцен лучше справится многоядерный «проц», а Фотошопу необходимо 1 – 2 мощных ядра.
Операционная система
Количество ядер влияет на быстродействие ОС только в том случае, если равняется 1. В остальных случаях системные процессы не нагружают процессор настолько, чтобы были задействованы все ресурсы. Мы сейчас не говорим о вирусах или сбоях, способных «положить на лопатки» любой «камень», а о штатной работе. Впрочем, вместе с системой может быть запущено много фоновых программ, которые также потребляют процессорное время и дополнительные ядра не будут лишними.
Универсальные решения
Сразу отметим, что многозадачных процессоров не бывает. Есть только модели, способные показывать неплохие результаты во всех приложениях. В качестве примера можно привести шестиядерные CPU с высокой частотой i7 8700, Ryzen R5 2600 (1600) или более пожилые аналогичные «камни», но даже они не могут претендовать на универсальность, если вы параллельно с играми активно работаете с видео и 3D или занимаетесь стримингом.
Заключение
Резюмируя все написанное выше, можно сделать следующий вывод: количество ядер процессора — это характеристика, показывающая общую вычислительную мощность, а вот, каким образом она будет использоваться, зависит от приложения. Для игр вполне сгодится четырехъядерная модель, а для высокоресурсных программ лучше выбрать «камень» с большим количеством потоков.
Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.
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.
Видео-формат статьи «Вся правда о многоядерных процессорах»
Микропроцессор — одно из главных устройств в компьютере. Это сухое официальное название чаще сокращают до просто «процессор») . Процессор — микросхема, по площади сравнимая со спичечным коробком. Если угодно, процессор — это как мотор в автомобиле. Важнейшая часть, но совсем не единственная. Есть у машины ещё и колёса, и кузов, и проигрыватель с фарами. Но именно процессор (как и мотор автомобиля) определяет мощность «машины».
Многие называют процессором системный блок — «ящик», внутри которого находятся все компоненты ПК, но это в корне неверно. Системный блок — это корпус компьютера вместе со всеми составляющими частями — жёстким диском, оперативной памятью и многими другими деталями.
Размер процессора по сравнению с монеткой. Есть процессоры и крупнее, есть и гораздо мельче.
Функция процессора — вычисления. Не столь важно, какие именно. Дело в том, что вся работа компьютера завязана исключительно на арифметических вычислениях. Сложение, умножение, вычитание и прочая алгебра — этим всем занимается микросхема под названием «процессор». А результаты таких вычислений выводятся на экран в виде игры, вордовского файла или просто рабочего стола.
Главная часть компьютера, которая занимается вычислениями — вот, что такое процессор.
Что такое ядро процессора?
Если не вдаваться в технические подробности, то количество ядер процессора означает то, сколько задач он может выполнять одновременно. Одноядерный процессоры, которые использовались много лет назад, для работы с несколькими программами очень быстро переключались между ними, что приводило к серьезным замедлениям.
В 2005 году все изменилось — именно тогда в продаже появились первые двухъядерные CPU AMD Athlon 64 x2 и Intel Pentium D. На протяжении следующих десяти лет эти компании начали выпускать четырех-, шести- и даже восьмиядерные модели. Не так давно AMD представила 24-ядерный Threadripper 3970X, предназначенный для серверов и высокопроизводительных рабочих станций, а в 2020 и вовсе собирается выпустить 64-ядерный CPU — Threadripper 3990WX.
Кстати, в сфере специализированных серверных процессоров уже есть и еще более впечатляющие экземпляры, чем 3970X — например, 32-ядерные AMD Epyc. Впрочем, устанавливать их в обычные ПК никакого смысла нет.
Что ж, прямая зависимость скорости работы профессионального ПО от количества ядер процессора очевидна. А что насчет игр?
Что такое сокет?
Разъем на материнской плате, в который устанавливается процессор, называется сокетом. Определенные типы CP совместимы только с определенными разновидностями сокетов. Не существует никаких адаптеров или переходников, поэтому решить проблему несовместимости никак не получится. Можно только приобрести новую материнскую плату с подходящим разъемом.
На рынке сегодня представлены материнские платы с сокетами разных типов. Наиболее востребованные:
Сокеты AMD
SocketAM3+ и SocketAM4
Предназначены для создания офисных и домашних компьютеров, а также геймерских систем небольшой и средней мощности.
TR4 и sTRX4
Платформы, оптимизированные под мощные флагманские процессоры с большим количеством ядер.
Cокеты Intel
LGA 1151
Универсальный вариант для процессоров разных типов и мощности (Celeron, Pentium Gold, Core i3, Core i5, Core i7), позволяющий создавать как офисные системы для нетребовательных пользователей, так и мощные домашние компьютеры для развлечений.
LGA 2066
Используется с высокопроизводительными процессорами Core i5, Core i7. Core i9 поддерживает решения с архитектурой Kaby Lake-X и Skylake-X.
Обратите внимание! Процессоры Coffee Lake несовместимы с системными платами с сокетом LGA 1151, выпускавшимися до середины 2017 года. Для работы этих ЦП необходима материнская плата с чипсетом 300-й серии и обновленной ревизией разъема LGA 1151. Несмотря на то, что новый сокет имеет такое же количество подпружиненных контактов и идентичные ключи, по заявлению разработчиков, он электрически несовместим с первой ревизией LGA 1151.
Новую версию сокета неофициально называют LGA 1151v2. Однако и у компании Intel, и у различных производителей материнских плат она выпускается под названием LGA 1151, как и предыдущий вариант. Это создает путаницу, поэтому при выборе, если у вас есть сомнения, лучше уточнять совместимость процессора и материнской платы у консультанта.
Выберите в каталоге
Сколько нужно ядер для обычного компьютера?
Большинство офисных программ, которые нужны обычному пользователю, работают в одноядерном режиме. Если запустить одну и ту же программу, которая не поддерживает несколько ядер, на одноядерном процессоре и четырехъядерном, прироста в скорости работы не будет. Лишь некоторые приложения «научились» разделять свою работу на два ядра. Потому для несложных, офисных задач вам вполне хватит двухъядерного процессора.
Существенный прирост производительности будет заметен тем, кто работает с «тяжелым» ПО для работы с видео и графикой, архивацией. Если вам часто приходится рендерить видео, работать в 3Ds-Max, Maya Autodesk, After Effects, рассматривайте четырехъядерные и шестиядерные процессоры. Эти приложения любят мощные системы и умеют эффективно работать с несколькими ядрами.
На что влияет количество ядер
Любое действие на компьютере (запуск программ, развёртывание окошка, произведение анимации) – команда, отправляемая на выполнение процессору. Чем больше шагов одновременно выполняет пользователь, тем больше запросов в этот момент получает процессор. Причём количество команд, даже при малой активности пользователя, считается сотнями и тысячами, а не единицами, но и выполняет их процессор с огромной скоростью, измеряемой миллисекундами.
У каждого процессора свой придел загрузки — более производительные могут выполнять большее количество задач в единицу времени. Перегруженность приводит к тому, что вы начинаете видеть зависания на экране, некоторые программы перестают отвечать или аварийно закрываются.
Поскольку современные приложения становятся требовательнее, процессорам нельзя отставать. Развивать одно ядро бесконечно невозможно, поэтому было принято решение использовать несколько ядер в одном процессоре. Взаимодействуют они так: допустим, пользователь накликал 100 действий, тогда 50 из них будет решать первое ядро, а оставшиеся — второе. Конечно, на самом деле процедура распределения задач сложнее, но для общего понимания принципа этого достаточно. За счёт увеличения количества ядер уменьшается время, необходимое на выполнения всех требований пользователя. Чем больше ядер, тем больше «рабочих», обрабатывающих данные.
Но стоит понимать: будет ли используемая вами программа нагружать все ядра или задействует только одно, зависит только от того, как она была написана. Разработчик ответственен за внедрение поддержки многопоточной обработки.
Видео: что такое «ядра, потоки, частота процессора»
Методика тестирования
В идеальных условиях необходимо взять многоядерный процессор и протестировать все варианты отключения ядер. При этом надо сохранить идентичность внутренних взаимодействий и размер кеша. С другой стороны, такое исследование несет меньше пользы в реальном применении — размер кеша является одним из инструментов в разделении линеек. Поэтому многоядерные решения имеют большой размер кеша, а самые младшие процессоры в несколько раз меньше заветных МБ в L3.
Выявлять зависимость игр от количества ядер и потоков центрального процессора будем на двенадцатиядерном Ryzen 9 3900X.
Для каждой конфигурации подберу оптимальную на мой взгляд комбинацию активных ядер и CCD-чиплетов. Напомню, что процессоры AMD на архитектуре Zen2 состоят из нескольких кристаллов: I/O-чиплет с контроллерами интерфейсов и CCD-чиплеты с ядрами. Каждый CCD-чиплет представляет собой блок из двух CCX, содержащих в максимальной конфигурации 4 ядра и 16 МБ кеша третьего уровня. В Ryzen 9 3900X каждый CCX модуль оснащен тремя ядрами и 16 МБ кеша L3. CCD-чиплет может работать либо с равным количеством активных ядер на каждом из его CCX, либо только с одним активным CCX — это накладывает ограничение на итоговые комбинации для тестирования.
1
1+1
В таблице выше указаны все возможные для Ryzen 9 3900X конфигурации ядер, жирным выделены компромиссно выбранные для тестирования варианты — с максимальным кешем для 8 и 12 ядер и одинаковым половинным для всех остальных вариантов от 2 до 6 ядер.
Вариант с 3 ядрами исключил по причине отсутствия таковых в продаже и слишком малого для игр количества ядер, 2 ядра без SMT (технология использования одного физического ядра для создания двух логических, аналогично Hyper Threading у Intel) не включены в тест из-за неактуальности таких процессоров в настоящее время.
В CPU-Z соревнующиеся варианты с включенным SMT выглядят так:
CCD-чиплеты в процессоре не одинаковы по частотному потенциалу: один является более удачным и используется для достижения максимальных частот буста, второй — с меньшими возможными частотами на тех же напряжениях. Для чистоты эксперимента все ядра зафиксируем на одинаковой частоте — 4350 МГц.
Остальной тестовый стенд выглядит так:
- Центральный процессор — AMD Ryzen 9 3900X
- Материнская плата — MSI MEG X570 Godlike
- Видеокарта — NVIDIA GeForce RTX 2080 Super
- ОЗУ — Team Group T-Force DARK Pro 4×8 ГБ 3800 МГц CL16
- SSD — NVMe ADATA XPG SX8200 Pro 512 ГБ (Windows 10 Pro со всеми обновлениями)
- SSD — Crucial MX500 1 ТБ (игры)
- БП — CoolerMaster V850 850W
Настройки таймингов оперативной памяти выставлены в режим высокой производительности.
Для улучшения читаемости текста обозначу каждый вариант конфигурации процессора комбинацией двух чисел, например 4-8, где первая указывает на количество активных физических ядер, вторая — общее количество потоков.
Производительность в играх буду измерять в трех параметрах: AVG — среднее значение ФПС на тестируемом отрезке, 1 % — среднее значение 1 % меньших ФПС и 0,1 % — среднее значение 0,1 % меньших ФПС. Из этих трех показателей самым интересным, пожалуй, является 1 % — основываясь на этом значении, можно составить представление о плавности и комфортности геймплея.
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.
