За что отвечает ядро операционной системы
Ядро (kernel) это центральная и главная часть операционной системы которая обеспечивает архитектуру связи с приложениями, организует и регулирует доступ к ресурсам компьютера. Дополнительно, но не как правило предоставляет доступ к сетевым протоколам и к файловой системе. На картинке ниже я покажу как схематично работает ядро операционной системы и другие структуры внутри ОС
Посмотрите внимательно на эту схему, на ней видно что ядро операционной системы, взаимодействует с приложениями пользователя, будь то любое программное обеспечение (перечислять все возможные программы мы не будем), с утилитами и с системными обрабатывающими программами. Обратите внимание что из всех изображенных элементов только библиотеки процедур не взаимодействуют напрямую, а являются «переправой» для взаимодействия пользователя с ядром.
Общее понятие архитектуры процессора ПК
Под понятием архитектуры процессора подразумеваются важные с точки зрения построения и функциональности особенности чипа, которые связаны как с его программной моделью, так и с физической конструкцией.
Архитектура набора команд (ISA) – это набор инструкций процессора и других его функций (например, система и нумерация регистров или режимы адресации памяти), имеющих программную часть ядра, которые не зависят от внутренней реализации.
В свою очередь, физическое построение системы называется микроархитектурой (uarch). Это детальная реализация программной модели, которая связана с фактическим выполнением операций. Микроархитектура представляет собой конфигурацию, определяющую отдельные элементы, например, логические блоки, а также связи между ними.
Стоит отметить, что ЦП, выполняющие одинаковую программную модель, могут значительно отличаться друг от друга микроархитектурой – например, устройства от фирм AMD и Intel. Современные чипы имеют идентичную программную архитектуру x86, но абсолютно разную микроархитектуру.
Гиперпоток
До примерно 2002 года единственный способ получить систему IA-32, способную параллельно исполнять две или более программы, состоял в использовании именно многопроцессорных систем. В Intel® Pentium® 4, а также линейке Xeon с кодовым именем Foster (Netburst) была представлена новая технология — гипертреды или гиперпотоки, — Intel® HyperThreading (далее HT).
Ничто не ново под луной. HT — это частный случай того, что в литературе именуется одновременной многопоточностью (simultaneous multithreading, SMT). В отличие от «настоящих» ядер, являющихся полными и независимыми копиями, в случае HT в одном процессоре дублируется лишь часть внутренних узлов, в первую очередь отвечающих за хранение архитектурного состояния — регистры. Исполнительные же узлы, ответственные за организацию и обработку данных, остаются в единственном числе, и в любой момент времени используются максимум одним из потоков. Как и ядра, гиперпотоки делят между собой кэши, однако начиная с какого уровня — это зависит от конкретной системы.
Я не буду пытаться объяснить все плюсы и минусы дизайнов с SMT вообще и с HT в частности. Интересующийся читатель может найти довольно подробное обсуждение технологии во многих источниках, и, конечно же, в Википедии. Однако отмечу следующий важный момент, объясняющий текущие ограничения на число гиперпотоков в реальной продукции.
Ограничения потоков
В каких случаях наличие «нечестной» многоядерности в виде HT оправдано? Если один поток приложения не в состоянии загрузить все исполняющие узлы внутри ядра, то их можно «одолжить» другому потоку. Это типично для приложений, имеющих «узкое место» не в вычислениях, а при доступе к данным, то есть часто генерирующих промахи кэша и вынужденных ожидать доставку данных из памяти. В это время ядро без HT будет вынуждено простаивать. Наличие же HT позволяет быстро переключить свободные исполняющие узлы к другому архитектурному состоянию (т.к. оно как раз дублируется) и исполнять его инструкции. Это — частный случай приёма под названием latency hiding, когда одна длительная операция, в течение которой полезные ресурсы простаивают, маскируется параллельным выполнением других задач. Если приложение уже имеет высокую степень утилизации ресурсов ядра, наличие гиперпотоков не позволит получить ускорение — здесь нужны «честные» ядра.
Типичные сценарии работы десктопных и серверных приложений, рассчитанных на машинные архитектуры общего назначения, имеют потенциал к параллелизму, реализуемому с помощью HT. Однако этот потенциал быстро «расходуется». Возможно, по этой причине почти на всех процессорах IA-32 число аппаратных гиперпотоков не превышает двух. На типичных сценариях выигрыш от использования трёх и более гиперпотоков был бы невелик, а вот проигрыш в размере кристалла, его энергопотреблении и стоимости значителен.
Другая ситуация наблюдается на типичных задачах, выполняемых на видеоускорителях. Поэтому для этих архитектур характерно использование техники SMT с бóльшим числом потоков. Так как сопроцессоры Intel® Xeon Phi (представленные в 2010 году) идеологически и генеалогически довольно близки к видеокартам, на них может быть четыре гиперпотока на каждом ядре — уникальная для IA-32 конфигурация.
Так сколько ядер выбирать?
Прежде чем покупать процессор с 16 ядрами, подумайте, потребуется ли такое количество потоков для выполнения задач, которые вы будете ставить перед компьютером.
- Если компьютер приобретается для работы с документами, серфинга в интернете, прослушивания музыки, просмотра фильмов, то хватит двух ядер. Если взять процессор с двумя ядрами из верхнего ценового сегмента с хорошей частотой и поддержкой многопоточности, то не будет проблем при работе с графическими редакторами.
- Если вы покупаете машину с расчетом на мощную игровую производительность, то сразу ставьте фильтр на 4 ядра минимум. 8 ядер с поддержкой многопоточности – самый топ с запасом на несколько лет. 16 ядер – перспективно, но велика вероятность, что пока вы раскроете потенциал такого чипа, он устареет.
Как я уже говорил, разработчики игр и программ стараются не отставать от прогресса процессоров, но пока огромные мощности просто не нужны. 16 ядер подойдут пользователям, которые занимаются рендерингом видео или серверными вычислениями. Да, в магазинах такие процессоры называют игровыми, но это только для того, чтобы они продавались – геймеров вокруг точно больше, чем тех, кто рендерит видео.
Преимущества многоядерности можно заметить только при очень серьезной вычислительной работе в несколько потоков. Если, условно, игра или программа оптимизирована только под четыре потока, то даже ваши восемь ядер будут бессмысленной мощностью, которая никак не повлияет на производительность.
Это как перевозить стул на огромной грузовой машине – задача от этого не выполняется быстрее. Но если правильно использовать имеющиеся возможности (например, загрузить кузов полностью другой мебелью), то производительность труда увеличится. Помните об этом и не ведитесь на маркетинговые штучки с добавлением слова «игровой» к процессорам, которые даже на самых последних играх не раскроют весь свой потенциал.
Планшеттік компьютерлер
Планшеттік компьютерлер немесе жай ғана «планшет». Олар ноутбуктен де жинақы әрі оңтайлы. Пернетақта мен тачпадтың орнына мәтінді теру мен навигация үшін сенсорлық экран қолданылады. iPad — планшеттік компьютерге мысал бола алады.
Планшет үстел үстілік компьютер немесе ноутбуктың орнын толық баса алмайды, өйткені бағдарламаларды ашуға және құжаттармен жұмыс істеуге ноутбук немесе үстел үстілік компьютер ыңғайлы. Бірақ егер сіз жай ғана ойын ойнап, әлеуметтік желіде отырып, видео көріп, музыка тыңдауды ойласаңыз, онда планшет компьютерді толықтай алмастыра алады.
Что такое потоки и на что влияет их количество
Потоки – это виртуальный компонент или код, который разделяет физическое ядро процессора на несколько ядер. Одно ядро имеет до 2 потоков.
Например, если процессор двухъядерный, то он будет иметь 4 потока, а если восьмиядерный – 16 потоков.
Поток создается активным процессом. Каждый раз, когда открывается приложение, оно само создает поток, который будет обрабатывать задачи этого конкретного приложения. Поэтому, чем больше приложений будет открыто, тем больше потоков будет создано.
Потоки создаются операционной системой для выполнения задачи конкретного приложения. Они управляются планировщиком, который является стандартной частью каждой ОС.
Существует один поток (код того ядра, выполняющий вычисления, также известный как основной поток) на ядре, который, когда получает информацию от пользователя, создает другой поток и выделяет ему задачу. Аналогично, если он получает другую инструкцию, он формирует второй поток и выделяет ему задачу, создавая таким образом многопоточность.
Единственный факт, который ограничивает создание потоков, – количество основных потоков, предоставляемых физическим процессором. А их количество зависит от ядер.
Потоки стали жизненно важной частью вычислительной мощности, поскольку они позволяют выполнять несколько задач одновременно. Это повышает производительность компьютера, а также позволяет сделать его способным к многозадачности. Благодаря этой технологии становится возможно просматривать веб-страницы, слушать музыку и скачивать файлы в фоновом режиме одновременно.
Краткое описание документа:
Компьютердің програм малық жасақтамалары жүйелік, қолданбалы програм малардан және програм малау жүйелерінен тұрады.
Жүйелік программала рдың ішінде операциялық жүйе (ОЖ) (операционная система — ОС) негізгі болып табылады.
ОЖ — компьютердің барлық мәліметтерді өндеу жұмысын ұйымдастыратын программалар жүйесі. Ол компьютердің барлық құрылғыларын басқарады, компьютер құрылғыларының арасында және компьютер мен адам арасында мәліметтер алмасуын жүзеге асырады. Сонымен қатар ОЖ — әмбебап жүйе, оны әр түрлі типтегі компьютерлерге, компьютерге қосылған қосымша құрылғыларға сәйкестендіріп баптауға болады. компьютерді дербес түрде баптауға мүмкіндік береді.
ОЖ-нің негізгі функциясы — осы орта үшін арнайы құрылған бағдарламалардың жұмысын басқару.
WINDOWS – бұл компьютерлік технологияның жаңа деңгейі. Ол деректермен жұмыс жасаудың объектілі-бағдарланған әдістемеге негізделген. ОЖ ортасының ерекшеліктері:
ü пайдаланушының интерфейсін стандарттау;
ü көлемі ондаған Мбайт жедел жадты тиімді басқару;
ü жаңа сыртқы құрылғыларды қиындықсыз қосу мүмкіндігі;
ü програм малардың функциясын интеграциялау
ü көп мәселелік, яғни бірнеше қолданбалы қатар орындау және бір программадан екіншіге оңай ауысу мүмкіндігі;
ü графикалық режімді басым қолдану;
ü жергілікті желі және Іnternet желісінде жұмыс істеуді қолдаудың құрамдас
құралдары;
ü мультимедиамен (дыбыс және бейне) жұмыстың құрамдас құралдары;
ü «Рlug and Play» технологиясы (қосатын құфылғыларды автоматты баптау).
WINDOWS — графикалық операциялық жүйе, оның негізгі обьектілері терезе мен белгішелер түрінде бейнеленеді.
WINDOWS-тің обьектілері — терезе, жұмыс столы, шартбелгілер, жарл ық тар, бумалар, тышқан, мәлімет алмастыру буфері.
WINDOWS ортасында жұмыс столының рөлін дисплей экраны орындайды. Онда жұмыс істейтін программалардың терезелері, құжаттардың жеке файлдары шартбелгілер түрінде орналасқан.
Шартбелгі — экран бетіндегі қысқаша жазуы бар кішірейтілген графикалық бейне. Ол дисплей экранындағы программаны, терезені, функцияны, файлды т.б. бейнелеп тұруы мүмкін.
Жарлық — белгілі бір обьектімен тікелей қатынас жасауды іске асыратын командалық файл.
Бума — экаранда каталогтарды және программалық топтарды белгілеу үшін қолданылады. Бума бұл обьектілер қоймасы.
Тышқан тетігімен орындалатын ең негізгі операция — экран бетімен сілтеменің қозғалуы болып табылады.
Мәлімет алмастыру буфері — әртүрлі программалар немесе құжаттар арасында мәліметтерді тасымалдап, олардың фрагменттерін бір-біріне ауыстырып отыру үшін қолданылатын жады бөлігі.
Есептер тақтасы — бұл экранның төменгі жағындағы жіңішке сұр жолак. Есептер тақтасында « Бастау » батырмасы, уақыт, күн, іске косылған бағдарламалардың аттары бар батырмалар орналасқан.
« Бастау » батырмасы — бұл батырманы басқаннан кейін жүйенің « Бас менюі » пайда болады. « Бас меню » жеті пункттен тұрады:
1. Ашылатын бағдарламалар тобы мен қосымшалардан тұратын тізім
2. Жуық арада ашылған құжаттардың 15-тен аспайтын тізімі
