Почему процессор не работает на полную мощность?
Производительность центрального процессора (ЦП) зависит от разных факторов. В первую очередь это касается скорости его работы и его разрядности. Собственно, так было с момента появления первого ЦП. Однако, развитие микроэлектроники за это время существенно продвинулось вперёд и теперь мощность процессора завит от гораздо большего количества различных факторов, явлений, обстоятельств и параметров.
Важно! Следует понимать, что в данном случае под «мощностью» понимается вовсе не электрическая мощность, потребляемая процессором из сети электропитания. Речь идёт о количестве работы выполняемой процессором, как исполнителем команд, за какое-то время. То есть, это его производительность или, как её ещё называют, вычислительна мощность.
Что же такое производительность процессора и на что она влияет в современных персональных компьютерах? Чем больше производительность ЦП, тем выше быстродействие всего ПК в целом. И, хотя в современном мире, ЦП уже давно перестал быть «бутылочным горлом», то есть, самым медленным элементом компьютерной системы, всё равно, именно вопросы его производительности выходят на первый план, когда речь заходит о быстродействии системы в целом.
В данной статье будут рассмотрены различные факторы, от которых зависит мощность ЦП, а также даны рекомендации о том, как заставить его работать на полную мощность.
Тестирование энергопотребления / уровня шума / температурных показателей
Тестирование процессоров проводилось посредством 10-минутного теста OCCT версии 5.5.7 с использованием AVX2 инструкций.
реклама
Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.
Таким образом, в тестировании OCCT процессор с шестью медленными ядрами оказался более «прохладным», чем процессор с разогнанными четырьмя ядрами. Но результаты данного тестирования нельзя интерпретировать на якобы Ryzen 5 3500X и Ryzen 3 3100/3300X. Все процессоры уникальны и данный тест лишь показывает серьезно возросшие показатели тепловыделения при небольшом разгоне, что характерно для всех процессоров Ryzen.
Что еще влияет на быстродействие ЦП
Будет ошибкой, если при выборе компьютера или ноутбука ставку делать, только лишь на величину тактовой частоты CPU. Хоть она и считается основой быстродействия любого современного устройства, но не стоит забывать и про другие, не менее важные показатели, которые способны комплексно добавить производительности вашему ПК в играх и прочих тяжелых приложениях.
Речь идет о таких характеристиках, как кэш второго и третьего уровней. Они представляют собой сверхоперативную память с быстрым доступом, призванную хранить наиболее часто используемую информацию. Благодаря им значительно сокращается время обработки информации, и ускоряется работа компьютера в целом. Как вы уже, наверное, догадались, тут, как и в случае с оперативной памятью, работает простое правило – чем больше, тем лучше.
Повышение тактовой частоты (разгон ЦП)
Величина тактовой частоты ЦП пропорциональна произведению частоты его шины и множителя, закладываемый проектировщиками. Причем встречаются модели с блокированным и разблокированным множителем. Исходя из этого, модели второго типа поддаются разгону, что позволяет ускорить работу компьютера.
Обратите внимание: любой разгон CPU влечет за собой его повышенный нагрев. Поэтому, перед тем как приступить к разгону ЦП, убедитесь в эффективности его системы охлаждения и системного блока в целом. Как мониторить температуру CPU в автоматическом режиме мы писали здесь.
Вся процедура разгона производится через настройки BIOS, поэтому у вас должен быть достаточный опыт работы с ним и знание английского языка для чтения инструкций. Вкратце, суть разгона заключается в постепенном, те есть поэтапном, увеличении частоты шины CPU, посредством изменением, вышеупомянутого множителя.
Как узнать частоту процессора – штатную и действующую
Неважно, задумались ли вы разгоном CPU, или нет, информация о том, как узнать частоту процессора вам будет полезна. Это можно сделать непосредственно из инструкции по применению к CPU, через BIOS и через специализированное программное обеспечение.
Итак, самый простой вариант, того как узнать частоту процессора, это нажать комбинацию клавиш Windows+Pause/Break.
Откроется окно «Свойства системы» с кратким ее описанием, где и отображена искомая характеристика вашего CPU. К сожалению, данный способ позволит лишь узнать его штатную тактовую частоту.
А как быть, если нужна информация о действующей частоте CPU, допустим в момент максимальной нагрузки или после попытки его разгона? Тут вам поможет бесплатная утилита CPU-Z, предоставляющая полную информацию о вашем процессоре.
Кто важнее в современных играх: процессор или видеокарта?
Сегодня мы не охватим все объекты поклонения геймеров (текст и без того будет обширным), однако взглянем на современные игры (2013-2016 гг.) чтобы определить, в каких из них важнее скорость процессора, в каких — видеокарты, и как менялось такое соотношение (если менялось) с течением времени.
Мы берём в расчёт игры 2013 года выпуска и моложе, потому что с высоты декабря 2016-гоа этот период видится золотой серединой для начинающего геймера — игры неплохо идут на современном железе, при этом ещё не выглядят артефактом далёкого прошлого. Впрочем, уже в те упоительные докризисные времена водились тайтлы, способные выжать все соки из компьютерного железа.
Metro: Last Light
Младший брат Metro 2033, сын бывших разработчиков игр S.T.A.L.K.E.R, симулятор пост-апокалипсиса в наших широтах и просто очень прожорливая игра. Фирменный движок 4A родился из переработанного на корню «сталкеровского» X-Ray. Тесселяция, множество разрушаемых объектов, и высокая детализация сделали эту игру по-настоящему требовательной к начинке компьютеров 2013 года. И одной из самых беспощадных к CPU — Метро «съест» столько ядер и гигагерц, сколько ей выдадут.
Metro: Last Light (2013 г.)
Следующую игру в серии издательство Deep Silver планирует выпустить «после 2017 года», но уже сейчас можно предположить, что фамильные ценности разработчиков сохранятся и Metro по-прежнему будет экстремально тяжкой для процессоров дисциплиной.
В современных реалиях для комфортной игры на максимальной детализации понадобится как минимум высокочастотный процессор Intel Core i5 и видеокарта GeForce GTX 680/770 либо Radeon R9 280X/380/380X. Недурно, но это вряд ли комплимент.
Общий принцип: Одинаково важны и процессор, и видеокарта.
Battlefield 4/Battlefield 1
Если раньше игровая серия Battlefield не использовала Frostbite Engine, то теперь игровой движок «всея Electronic Arts» ассоциируется именно с экшном производства DICE. Когда в 2011 году вышел нашумевший Battlefield 3, живой бенчмарк да с хорошим геймплеем, в народе закрепилось представление, что «батла — это прожорливая игра для топовых компьютеров». Но с тех пор Frostbite обновился со второй версии на третью, а железо шагнуло далеко вперёд.
Поэтому новый Battlefield о Первой мировой войне угодил «и вашим, и нашим» — на ультра-детализации игра выдаёт свыше 30 fps даже в паре с неподходящими для большинства современных игр видеокартами GeForce GTX 950/Radeon RX 460. Battlefield 4 настолько же лоялен к видеоускорителю, но при этом ещё и «играбелен» на двухъядерных процессорах. С «первым» батлфилдом такие фокусы удаются хуже.
Battlefield 1 (2016 г.)
Да только игра тоннами потребляет оперативную память — на максимальной детализации ей одной нужно 8 гигабайт. Так что есть смысл хватать модули HyperX DDR3/DDR4 для своих игровых компьютеров, чтобы не нащупывать границу, за которой в игре начинаются «лаги».
Общий принцип: Процессор важнее видеокарты. В DirectX 12 приемлемый уровень fps обеспечивают даже очень старые видеоускорители.
Что изменилось? Новая часть Battlefield нагружает процессор сильнее предшественницы, расходует больше видеопамяти и ОЗУ, но всё же чуть лучше оптимизирована для слабых GPU.
Разрядность процессора: 32 и 64 бита
Количество бит информации, обработанных ЦП в течение одного такта, характеризуется разрядностью. Она может иметь значение 8, 16, 32 и 64. В наше время все основные программы рассчитаны на разрядность 32-х или 64-х битной архитектуры.
При выборе компьютера или ноутбука следует учесть, что 32-х разрядные системы поддерживают оперативную память не более 3,75 Гб. 64-х битные позволяют передавать объемы оперативной памяти более 4 GB, что необходимо для современных приложений, где 4 GB уже минимум.
Кэш-память процессора является одной из ключевых характеристик, на которую стоит обратить внимание при выборе. Кэш-память – массив сверхскоростной энергозависимой ОЗУ. Является буфером, в котором хранятся данные, с которыми процессор взаимодействует чаще или взаимодействовал в процессе последних операций. Благодаря этому уменьшается количество обращений процессора к основной памяти. Этот вид памяти делится на три уровня: L1, L2, L3. Каждый из уровней отличается по размеру памяти и скорости, и задачи ускорения у них отличаются. L1 — самый маленький и быстрый, L3 — самый большой и медленный. Чем больше объем кэш-памяти, тем лучше. К каждому уровню процессор обращается поочередно (от меньшего к большему), пока не обнаружит в одном из них нужную информацию. Если ничего не найдено, обращается к оперативной памяти.
Фирменные технологии.
впервые технология была применена в процессорах Pentium 4, но работала не всегда корректно и зачастую больше тормозила процессор, чем ускоряла. Причиной был слишком длинный конвейер и не доведённая до ума система предсказания ветвлений. Применяется компанией Intel , аналогов технологии пока нет, если не считать аналогом то? что реализовали инженеры компании AMD в архитектуре Bulldozer.
Принцип системы таков, что на каждое физическое ядро, создаётся по два вычислительных потока, вместо одного. То есть, если у вас 4-х ядерный процессор с HT ( Core i 7), то виртуальных потоков у вас 8.
Прирост производительности достигается за счёт того, что в конвейер могут поступать данные уже в его середине, а не обязательно сначала. Если какие то блоки процессора, способные выполнить это действие простаивают, они получают задачу к выполнению. Прирост производительности не такой как у настоящих физических ядер, но сопоставимый(~50-75%, в зависимости от рода приложения). Довольно редко бывает, что в некоторых приложениях, HT отрицательно влияет на производительность. Связано это с плохой оптимизацией приложений под данную технологию, невозможность понять, что присутствуют потоки «виртуальные» и отсутствие ограничителей для нагрузки потоков равномерно.
Turbo Boost – очень полезная технология, которая увеличивает частоту функционирования наиболее используемых ядер процессора, в зависимости от уровня их загруженности. Очень полезна тогда, когда приложение не умеет использовать все 4 ядра, и загружает только одно или два, при этом их частота работы повышается, что частично компенсирует производительность. Аналогом данной технологии у компании AMD, является технология Turbo Core.
SSE , 3 dnow ! инструкции. Предназначены для ускорения работы процессора в мультимедиа вычислениях (видео, музыка, 2D/3 D графика и т.д.), а так же ускоряют работу таких программ как архиваторы, программы для работы с изображениями и видео (при поддержке инструкций данными программами).
3 dnow ! – довольно старая технология AMD , которая содержит дополнительные инструкции по обработке мультимедиа контента, помимо SSE первой версии .
*А именно возможность потоковой обработки вещественных чисел одинарной точности.
Наличие самой новой версии – является большим плюсом, процессор начинает более эффективно выполнять определённые задачи при должной оптимизации ПО. Процессоры AMD носят похожие названия, но немного другие.
* Пример — SSE 4.1(Intel) — SSE 4A(AMD).
К тому же, данные наборы инструкций не идентичны. Это аналоги, в которых есть небольшие отличия.
Cool’n’Quiet, SpeedStep, CoolCore, Enchanced Half State(C1E) и т . д .
Данные технологии, при низкой нагрузке уменьшают частоту процессора, посредством уменьшения множителя и напряжения на ядре, отключения части КЭШа и т.д. Это позволяет процессору гораздо меньше греться и потреблять меньше энергии, меньше шуметь. Если понадобится мощность, то процессор вернётся в обычное состояние за доли секунды. На стандартных настройках Bios практически всегда включены, при желании их можно отключить, для уменьшения возможных «фризов» при переключении в 3D играх.
Некоторые из этих технологий, управляют скоростью вращения вентиляторов в системе. К примеру, если процессор не нуждается в усиленном отводе тепла и не нагружен, скорость вентилятора процессора уменьшается (AMD Cool’n’Quiet, Intel Speed Step).
Intel Virtualization Technology и AMD Virtualization .
Эти аппаратные технологии позволяют с помощью специальных программ запускать несколько операционных систем сразу, без какой либо сильной потери в производительности. Так же, её используют для правильной работы серверов, ведь зачастую, на них установлена далеко не одна ОС.
Execute Disable Bit и No eXecute Bit – технология, призванная защитить компьютер от вирусных атак и программных ошибок, которые могут вызвать крах системы посредством переполнения буфера.
Intel 64 , AMD 64 , EM 64 T – данная технология позволяет процессору работать как в ОС с 32-х битной архитектурой, так и в ОС с 64-х битной. Система 64 bit – с точки зрения выгоды, для рядового пользователя отличается тем, что в данной системе можно использовать более 3.25Гб оперативной памяти. В 32-х битных системах, использовать больший объём оперативной памяти не представляется возможным, из-за ограниченного объёма адресуемой памяти * .
Большинство приложений с 32-х bit архитектурой, можно запустить на системе с 64-х битной ОС.
* Что же поделать, если в далёком 1985 году, никто и подумать не мог о таких гигантских, по меркам того времени, объёмах оперативной памяти.
Общая производительность компьютера
Споры о том, насколько сильно влияет процессор на общую мощность ПК, ведутся со времен появления первых «пеньков». Мы считаем, что ЦПУ является ключевым звеном среди всех комплектующих. Посудите сами: бесполезно иметь скоростной SSD и двухъядерный проц. Вы просто не почувствуете прирост от быстрого накопителя из-за того, что ЦПУ не будет способен оперативно обработать даже самые простые команды операционной системы.
То же самое касается визуальной составляющей: не имеет никакого значения, насколько производительная установлена видеокарта, если внутриигровой мир постоянно фризит и зависает. Комфорт при гейминге прежде всего, а только потом FPS. В рабочих задач картина ни сколько не меняется: 64 Гбайт оперативной памяти не помогут быстро отрендерить проект допотопному процессору.
Как видите, абсолютно в любых задачах требуется мощный процессор. Остальные комплектующие лишь дополняют его. Поэтому, если вы планируете апгрейд или собираете компьютер с нуля, мы бы советовали, начать с ЦПУ. Тем более что на данный момент это далеко не самая дорогая комплектующая. По приемлемой цене можно подобрать модель, которой будет достаточно практически под любые нужды.
Зависимость тактовой частоты процессора от количества ядер
Многие пользователи ошибочно полагают, что если в технических характеристиках CPU указано, что у него 8 ядер, а CPU speed — 3 гигагерца, то это то же самое, что CPU на одном ядре, но с частотой в 24 гигагерца. Естественно, что это не так.
Частота для всего процессора — общая. Это суммарное количество тактов, которые он способен сгенерировать. А все ядра работают совместно через так называемый «множитель шины». Каждое ядро — это не отдельный процессор, а выделенная часть единого кристалла. Причём, их могут выделять как физически, так и программно (технология «Hyper-Threading», когда одно ядро работает сразу в 2 «потока»).
Итого, тактовая частота — это важный показатель производительности CPU, но не основной. Итоговая мощность зависит также от архитектуры кристалла, от его поколения, поддерживаемых наборов инструкций, техпроцесса, размера кэш-памяти и так далее.
А какая частота у CPU, установленного в вашем компьютере или ноутбуке? Разгоняли ли вы его и каким образом? Расскажите об этом в комментариях. И если остались какие-то вопросы касательно рассмотренной темы — задавайте, постараюсь на них максимально просто и понятно ответить.
