Ядра против потоков - полное руководство по разнице между ядрами и потоками

Узкое место

Вы можете или не можете быть знакомы с термином узкое место, так что это значит? По сути, он показывает, может ли ваш процессор работать на по мере возрастания частоты с графическим процессором. Если нет, то это ограничит максимально возможную производительность графических процессоров.

Итак, как посмотреть, будет ли процессор узким местом GPU? К сожалению, нет надежного способа точно определить, насколько совместимым будет конкретный процессор с конкретным графическим процессором, но хорошее практическое правило: i3/Ryzen 3 для ПК среднего класса и i5/Ryzen 5 для более мощных ПК. Любые более мощные процессоры не нужны, если только вы не планируете запускать компьютер с несколькими графическими процессорами.

Что такое ядро процессора компьютера/ноутбука и какую функцию оно выполняет?

Изображение 2. Что такое ядро процессора и какую функцию оно выполняет?

Ядро является самым главным элементом центрального процессора компьютера, ноутбука, планшета или смартфона. В ядре осуществляется обработка всех команд, переданных на центральный процессор. Ядра различаются между собой объемом памяти, тактовой частотой и технологиями производства.
Благодаря развитию производственных технологий, разработчикам центральных процессоров удается помещать внутрь одного кремниевого корпуса сразу несколько ядер, и тем самым значительно повышать производительность центральных процессоров.
Процессоры, имеющие два и более ядра, способны одновременно выполнять больше задач и обрабатывать большие потоки данных. Когда одно ядро не справляется с потоком поступающих в процессор данных, автоматически активизируется второе и забирает часть нагрузки на себя. Соответственно, чем больше ядер имеет процессор, тем «шустрее» он будет работать.

Как узнать, сколько в моем компьютере ядер?

Если Вы не знаете, сколько ядер в Вашем ПК, существует несколько способов это выяснить. Первый и самый простой – ввести в поисковик название Вашего ноутбука и вычитать нужную информацию в интернете. Если Вы не доверяете информации из Интернета, то проделайте следующие действия:

Шаг 1.

Раскройте меню «Пуск» и выберите в нем пункт «Компьютер».
В раскрывшемся окошке кликните по пустому месту в папке правой кнопкой мышки в контекстном меню выберите пункт «Свойства».

Изображение 8. Просмотр свойств компьютера.

Шаг 2.

Изображение 9. Переход в «Диспетчер устройств».

Шаг 3.

В раскрывшемся окошке разверните вкладку «Процессоры» и посчитайте, сколько штук «процессоров» у Вас отобразилось. Это и будет количество ядер.
Если кликнуть правой кнопкой мышки по одному из них и выбрать пункт «Свойства», то Вы сможете получить более подробную информацию о своем процессоре и установленном для него драйвере, который можно обновить в том же окне.

Изображение 10. Просмотр количества ядер процессора.

Потоки процессора, битва за производительность

С выпуском нового поколения процессоров 10 поколения семейства Comet Lake-S компания Intel намерена обострить конкуренцию на рынке настольных ПК и вернуть позиции, пошатнувшиеся под натиском новых чипов AMD Ryzen. С этой целью Intel намерена обеспечить поддержку многопоточности во всех новых процессорах Comet Lake-S, сообщил портал Wccftech со ссылкой на информацию из анонимных источников в компании и на данные тестовых листингов сайта 3DMark.

Некоторые процессоры Intel Core девятого поколения, в том числе, модели для среднего и верхнего сегментов настольных ПК, поставлялись с отключенной технологией многопоточности Hyper Threading, которая обеспечивает обработку двух потоков данных на каждом физическом ядре чипа. Выпуск моделей без поддержки технологии Hyper Threading, работа которой подразумевает рост энергопотребления и соответствующий рост тепловыделения, позволил Intel представить процессоры с более высокими тактовыми частотами в рамках традиционных тепловых пакетов.

С большой долей вероятности доработанная архитектура Comet Lake-S позволяет включать многопоточность без оглядки на TDP. Технология Hyper Threading, в свою очередь, обеспечивает значительный прирост производительности процессоров в отдельных приложениях, и это именно то, что сегодня требуется Intel для удержания доли рынка настольных ПК.

Вместе с новыми процессорами ожидается дебют новых наборов логики Intel 400 с поддержкой процессорного разъема LGA 1200. По данным Wccftech, официальный анонс новой платформы с процессорами Comet Lake-S может произойти ориентировочно уже в феврале 2020 г., однако дополнительная информация появится гораздо раньше – уже через неделю, в рамках международной выставки CES 2020 в Лас-Вегасе.

Основные характеристики ядер ЦП

Каждое изделие построено на определенной архитектуре, что говорит об определенном наборе свойств и возможностей, присущих линейке выпускаемых чипов.

Основная отличительная особенность – техпроцесс, т.е. размер транзисторов, используемых в производстве чипа. Показатель измеряется в нанометрах. Именно транзисторы являются базой для ЦП: чем больше их размещено на кремниевой подложке – тем мощнее конкретный экземпляр чипа.

Возьмем к примеру 2 модели устройств от Intel – Core i7 2600k и Core i7 7700k. Оба имеют 4 ядра в процессоре, однако техпроцесс существенно отличается: 32 нм против 14 нм соответственно при одинаковой площади кристалла. На что это влияет? У последнего можно наблюдать такие показатели:

базовая частота – выше;
тепловыделение – ниже;
набор исполняемых инструкций – шире;
максимальная пропускная способность памяти – больше;
поддержка большего числа функций.

Иными словами, снижение техпроцесса = рост производительности. Это аксиома.

Skol — мир электроники

Практически каждый в современном мире имеет дело с компьютерами и наверняка сталкивался с терминами ядра и потоки. Давайте разберемся что это и так ли хорошо иметь много ядер и потоков. На рынке компьютерных комплектующих присутствует немало процессоров, у которых число потоков больше числа физических ядер. В некоторых задачах эти «виртуальные ядра» могут дать существенный прирост в производительности, в других они практически бесполезны.

Что такое ядро и поток

Ядро – упрощенно это физическая единица процессора, способная в определенно взятый момент времени выполнять одну последовательность команд. Если ядро одно, а команд много, ядро переключается между ними, выполняя задачи поочередно в зависимости от приоритета.

Поток его еще называют иногда виртуальным ядром – результат работы современных технологий (в процессорах производства компании Intel – эта технология называется Hyper Threading, а у компании AMD – SMT технологией), когда ядро, с помощью специальных технологий, способно разделять свою производительность.

Выражение одно ядро и два потока говорит о том, что физически одно ядро, но это ядро виртуально делится на два и позволяет распараллеливать задачи и решать их одновременно. То есть при наличии двух сравнительно «простых задач» процессор сможет выполнить их в два раза быстрее, чем обычный процессор с одним ядром. Примером таких задач могут быть скачивание фоном файлов, работа антивируса.

Технология создания потоков позволяют делать несколько параллельных вычислительных каналов, что позволяет использовать способности компьютеров более эффективно, так как если одно из виртуальных ядер закончило свою работу, то может присоединиться к работе другого ядра.

Можно сделать вывод, что при работе с «простыми» задачами одноядерный процессор с двумя потоками по производительности сопоставим с «настоящими» двухъядерными процессорами, но если задачи будут «сложными» например архивация, рендеринг видео, то для увеличения производительности стоит задуматься о приобретении процессора с большим количеством ядер. Так как многоядерные процессоры более предпочтительны для серьезных задач чем многопоточные.

Какой процессор выбрать

При выборе процессора естественно, что встает вопрос как выбрать оптимальное количество ядер и потоков и не переплачивать. Очевидно, что с количеством ядер и потоков стоимость такого процессора будет значительно возрастать

При выборе оптимального процессора, чтобы не переплачивать и чтобы работало все быстро стоит обратить внимание на задачи стоящие перед вашим компьютером:

1) Если компьютер будет офисным для работы без использования серьезных программ, то достаточно 2 «настоящих» ядра. Данный процессор вполне справляется с большинством задач в современных условиях.

2) Если вы собираетесь играть в игры, то многие игры поддерживают 2-4 ядра. Наличие большего количества ядер, не будет ускорять процесс, так как они будут работать в холостую, а учитывая, что в многоядерных процессорах частота у ядер ниже, то вы столкнетесь с тем, что ваш компьютер стоил кучу денег, а в итоге игры тормозят.

3) Если вы используете компьютер в проектировании и обработке видео в своей профессиональной деятельности, то от количества ядер напрямую будет зависеть производительность этого процесса и здесь лучше иметь не меньше 4 ядер. Большее количество ядер будет только преимуществом и если бюджет позволяет, то возьмите хотя бы 8 ядер.

Рекомендации на конкретные модели в зависимости от стоящих перед ним задач:

1. Офисные: Процессоры Intel: Pentium Dual-Core, Core i3 любого поколения; процессоры AMD: A-серии, Ryzen 3 1200.

2. Игровые: Процессоры Intel: Core i3/i5/i7 6-го и выше поколения; процессоры AMD: Ryzen-5/ Ryzen 7.

3. Профессиональные: Процессоры Intel: Core i7 6950X, Core i9 9980XE; процессоры AMD: Threadripper 2920X, Threadripper 2970WX.

Узнать, сколько у вас физических ядер можно, через встроенную утилиту msinfo32.exe

msiinfo32.exe

Как включить виртуальные ядра читайте в этой статье

Когда меньше ядер у процессора — лучше

Не следует покупать процессор по неверной формуле «чем больше ядер — тем лучше». Это не так. Во-первых, 4, 6 и 8-ядерные процессоры ощутимо дороже своих двухядерных собратьев. Значительная прибавка в цене далеко не всегда оправдана с точки зрения в производительности. К примеру, если 8-ядерник окажется лишь на 10% быстрее CPU с меньшим количеством ядер, но будет в 2 раза дороже, то такую покупку сложно оправдать.

Во-вторых, чем больше ядер у процессора, тем он «прожорливее» с точки зрения энергопотребления. Нет никакого смысла покупать гораздо более дорогой ноутбук с 4-ядерным (8-поточным) Core i7, если на этом ноутбуке будут обрабатываться лишь текстовые файлы, просматриваться интернет и так далее. Никакой разницы с двухядерником (4 потока) Core i5 не будет, да и классический Core i3 лишь с двумя вычислительными потоками не уступит более именитому «коллеге». А от батарейки такой мощный ноутбук проработает гораздо меньше, чем экономичный и нетребовательный Core i3.

вверх

Есть ли польза от многоядерных процессоров?

Безусловно, да. Одновременно компьютер занимается несколькими задачами — хотя бы работа Windows (кстати, это сотни разных задач) и, в тот же момент, проигрывание фильма. Проигрывание музыки и просмотр интернета. Работа текстового редактора и включённая музыка. Два процессорных ядра — а это, по сути, два процессора, справятся с разными задачами быстрее одного. Два ядра сделают это несколько быстрее. Четыре — ещё быстрее, чем два.

В первые годы существования технологии многоядерности далеко не все программы умели работать даже с двумя ядрами процессора. К 2014 году подавляющее большинство приложений отлично понимают и умеют пользоваться преимуществами нескольких ядер. Скорость обработки задач на двухядерном процессоре редко увеличивается в два раза, но прирост производительности есть почти всегда.

Поэтому укоренившийся миф о том, что, якобы, программы не могут использовать несколько ядер — устаревшая информация. Когда-то действительно было так, сегодня ситуация улучшилась кардинально. Преимущества от нескольких ядер неоспоримы, это факт.

Hyper-Threading

Hyper-Threading была первой попыткой Intel перенести параллельные вычисления на потребительские ПК. Она дебютировала на настольных процессорах с Pentium 4 HT ещё в 2002 году. Pentium 4 того времени имел только одно ядро ЦП, поэтому он действительно мог выполнять только одну задачу за раз, даже если он мог переключаться между задачами достаточно быстро, что похоже на многозадачность. Hyper-Threading пыталась это компенсировать.

Одно физическое ядро ЦП с Hyper-Threading отображается в операционной системе как два логических ЦП. ЦП по-прежнему является одним ЦП, так что это немного обман. В то время как операционная система видит два процессора для каждого ядра, фактическое оборудование процессора имеет только один набор ресурсов выполнения для каждого ядра. ЦП делает вид, что у него больше ядер, чем есть, и использует собственную логику для ускорения выполнения программы. Другими словами, операционная система обманом видит два процессора для каждого действительного ядра процессора.

Гиперпоточность позволяет двум логическим ядрам ЦП совместно использовать физические ресурсы выполнения. Это может несколько ускорить процесс — если один виртуальный ЦП остановлен и ожидает, другой виртуальный ЦП может занять свои ресурсы выполнения. Гиперпоточность может помочь ускорить вашу систему, но она далеко не так хороша, как наличие дополнительных ядер.

К счастью, гиперпоточность теперь стала «бонусом». В то время как у исходных потребительских процессоров с гиперпоточностью было только одно ядро, которое маскировалось под несколько ядер, современные процессоры Intel теперь имеют и многоядерность, и технологию гиперпоточности. Ваш двухъядерный ЦП с гиперпоточностью отображается в вашей операционной системе как четыре ядра, а четырехъядерный ЦП с гиперпоточностью — как восемь ядер. Гиперпоточность не заменяет дополнительные ядра, но двухъядерный ЦП с гиперпоточностью должен работать лучше, чем двухъядерный ЦП без гиперпоточности.

Виртуальная многоядерность, или Hyper-Threading

Существуют ещё и виртуальные процессорные ядра

. Технология Hyper-Threading в процессорах производства Intel заставляет компьютер «думать», что внутри двухядерного процессора на самом деле 4 ядра. Очень похоже на то, как один-единственный жёсткий дискделится на несколько логических — локальные диски C, D, E и так далее.

Hyper-Threading — весьма полезная в ряде задач технология

. Иногда бывает так, что ядро процессора задействовано лишь наполовину, а остальные транзисторы в его составе маются без дела. Инженеры придумали способ заставить работать и этих «бездельников», разделив каждое физическое процессорное ядро на две «виртуальные» части. Как если бы достаточно крупную комнату разделили перегородкой на две.

Имеет ли практический смысл такая уловка с виртуальными ядрами

? Чаще всего — да, хотя всё зависит от конкретных задач. Вроде, и комнат стало больше (а главное — они используются рациональнее), но площадь помещения не изменилась. В офисах такие перегородки невероятно полезны, в некоторых жилых квартирах — тоже. В других случаях в перегораживании помещения (разделении ядра процессора на два виртуальных) смысла нет вообще.

Отметим, что наиболее дорогие и производительные процессоры классаCorei7 в обязательном порядке оснащеныHyper-Threading . В них 4 физических ядра и 8 виртуальных. Получается, что одновременно на одном процессоре работают 8 вычислительных потоков. Менее дорогие, но также мощные процессоры Intel классаCorei5 состоят из четырёх ядер, но Hyper Threading там не работает. Получается, что Core i5 работают с 4 потоками вычислений.

Руководство: сколько ядер нужно процессору в вашем компьютере

Современные процессоры для ПК и ноутбуков имеют как минимум два ядра — одноядерные чипы выпускаются разве что для сверхкомпактных компьютеров, которые управляют всевозможной электроникой и не нуждаются даже в сравнтельно небольшой вычислительной мощности. Какой же процессор выбрать для офисного или домашнего ПК? Сколько ядер хватит для выполнения повседневных задач без заметных замедлений? Что такое Hyper Threading и bottlenecking? Постараемся ответить на все эти вопросы в нашей статье.

Если вы подбираете процессор для компьютера, который будет выполнять обычную офисную работу, серфить в интернете и воспроизводить видео, хватит четырехъядерного чипа. Даже самые скромные Intel Core i3 и Ryzen 3 последних поколений — четырехъядерные. Конечно, можно выбрать совсем уж бюджетный Celeron или Athlon — в рамках этих линеек до сих выпускают сверхдешевые CPU, которые подойдут для ПК, исполняющего роль «печатной машинки»

Но лучше все-таки обратить внимание на четырехъядерные варианты — с ними точно не будет никаких проблем

Для домашнего ПК, который используется в том числе и для игр, оптимальный вариант в 2019 году — это шестиядерный процессор. Да, многие четырехъядерные CPU (особенно Core i5 и Core i7 с поддержкой Hyper Threading, о которой поговорим чуть дальше) вполне справятся с большинством современных игр благодаря достаточно высокой тактовой частоте, но лучше сделать хоть какой-то задел на будущее

Ну а восемь ядер — это и вовсе идеальный вариант, который позволит не беспокоиться о замене процессора (и материнской платы — это немаловажно!) еще несколько лет

Рабочие станции, которые выполняют серьезные вычисления (3D-рендеринг, нейросети, кодирование видео, математика, профессиональная работа с фотографиями и так далее), обычно оснащаются так называемыми HEDT-процессорами (High-end Desktop). Каждое их ядро не так быстро, как ядра топовых процессоров для игровых ПК, но этих ядер обычно больше. Благодаря тому, что практически все профессиональные пакеты ПО отлично справляются с задачей распределения вычислений на процессоре с большим количеством ядер, итоговая производительность в этом случае выше.

В любом случае, при выборе конкретной модели нужно опираться не только на количество ее ядер, но и на результаты независимых тестов производительности — именно в тех задачах, в которых вы будете задействовать свой ПК.

Отдельно нужно рассказать о ноутбуках. Из-за ограничений, которые накладывают компактные корпусы, охладить компоненты которых далеко не так просто, как в полноценных корпусах настольных ПК, их процессоры заметно слабее и часто используют меньше ядер. Двухъядерные Core i3 в бюджетных рабочих лаптопах — это вполне нормально. Впрочем, в этом году в продаже начали появляться очень привлекательные модели с Ryzen, у которых довольно производительных ядер уже как минимум четыре.

Сколько нужно ядер и потоков современному обывателю?

Как я уже сказал выше, современные ОС падки на ресурсы процессора, поскольку отнимают часть мощностей на собственные службы, интерфейс, красивости и функции защиты в реальном времени. Но при этом пользователь хочет еще и работать с комфортом.

По-хорошему, для офисной работы будет вполне достаточно 2-ядерных ЦП, но при этом учитывайте, что одновременно работать с браузером, текстовыми редакторами, почтовым клиентом и проигрывателем, не получится – система попросту не справится. А если использовать топологию 2 ядра/4 потока, то ситуация в корне преображается – рук то больше.
Игры требуют уже больше ресурсов. Начнем с того, что современные проекты очень падки на ресурсы чипа. Взять к примеру, ту же GTA V или Watch Dogs 2: они способны выжимать все соки из любого камня, поскольку параллельно отрисовывают сцены игры (скрипты), просчитывают окружение, прорабатывают звук, поведение искусственного интеллекта и не только. И все эти процессы еще нужно синхронизировать надлежащим образом.
А если копнуть в задачи типа программирования, рендеринга и профессиональной работы с графики, то видно, что здесь и 4-ядерные/8-поточные чипы начинают захлебываться и работают на износ.

На что влияет количество ядер компьютера, ноутбука?

Многозадачность

Изображение 3. Многозадачность компьютера.

Как уже было сказано чуть выше, количество ядер центрального процессора влияет на его производительность. А именно – на многозадачность. Приведем простой пример:

Представьте себя в роли стримера. Кроме того, что Вы должны будете играть в какую-либо компьютерную игру с максимальными графическими настройками, Вам также придется параллельно запускать программу, позволяющую записывать и транслировать Ваш игровой процесс через Интернет в режиме реального времени. К тому же, в процессе всего этого занятия Вам придется пользоваться браузером с двумя и более открытыми вкладками. Ведь в процессе игры Ваши зрители будут оставлять Вам комментарии, которые следует читать и давать на них ответы. В противном случае Вы потеряете свою аудиторию.
Не каждый двухъядерный процессор способен обеспечить стабильную работу даже одной только игры. Что уж говорить обо всем выше перечисленном наборе? Чтобы с комфортом вести прямую трансляцию в режиме онлайн, Вам понадобится компьютер, как минимум, с четырехъядерным процессором, чтобы на одну программу приходилось по одному ядру.

Энергопотребление

Тот факт, что чем мощнее компьютер, тем больше он потребляет электроэнергии, не должен быть ни для кого секретом. Компьютеры с многоядерными процессорами потребляют на порядок больше электроэнергии и данная проблема является актуальной только в том случае, если Ваше устройство имеет слабый аккумулятор и не подключено к розетке.

Перегрев

Изображение 4. Влияние ядер процессора на перегрев компьютера.

Еще один важный параметр, на который влияет количество ядер – температура процессора и других компонентов компьютера. Как выше уже было сказано, компьютеры с многоядерными процессорами потребляют большое количество энергии и, соответственно, выделяют больше тепла.
Например, некоторые центральные процессоры с шестью и более ядрами от производителя AMD способны нагреваться до 40 – 45 градусов по Цельсию даже тогда, когда пользователь не выполняет на компьютере никаких действий. При максимальной нагрузке на ПК, его процессор может разогреться до 70 градусов и выше. При такой температуре может случиться перегрев и компьютер отключится. Хорошо, если вообще не сгорит.

Изображение 5. Измеряем температуру процессора и других комплектующих компьютера программой AIDA64.

Отслеживать температуру процессора и других комплектующих компьютера можно с помощью специальной программы AIDA64, которая в прошлом носила гордое название Everest

Программа является платной, однако бесплатную версию можно скачать с популярного портала SoftPortal по этой ссылке
Температура отображается в разделе «Датчики», который располагается на вкладке «Компьютер».
Опираясь на все выше сказанное можно прийти к выводу, что при покупке компьютера с многоядерным процессором, крайней важно уделить особое внимание его системе охлаждения. Как правило, мощные ноутбуки оснащены достаточной системой охлаждения
Но, при необходимости можно приобрести специальную подставку, в которую встроено несколько кулеров для дополнительного отвода тепла от девайса и повышения его производительности.

Изображение 6. Дополнительное охлаждение для ноутбука в виде подставки с кулерами.

Со стационарными системными блоками дела обстоят проще. Во-первых, если Вы обнаружите, что Ваш компьютер чрезмерно греется, Вы можете заменить имеющийся у Вас кулер на более мощный или поставить дополнительный. Во-вторых, если и этого окажется мало, можно прибегнуть к старому дедовскому, но при этом эффективному, методу: снимите боковую крышку с системного блока, включите вентилятор и направьте поток воздуха на свое «железо». Отличное охлаждение Вам будет гарантировано. Единственный минус данного способа – шум.

Вывод

Как видите, ответить на главный вопрос не так просто.

До недавнего времени мы бы советовали дать двухъядерным процессорам равные возможности, но, учитывая, что даже самые дешевые игровые процессоры теперь оснащены четырьмя физическими ядрами, было бы мало смысла экономить на них, поскольку вы можете использовать только настоящие двухъядерные процессоры просто не предназначены для игр, и сильно затруднят работу любого приличного графического процессора.

Итак, суть в том, что не стоит соглашаться ни на что, кроме четырех ядер в игровом ПК
. Таким образом, вы получите наилучшую производительность и самое перспективное решение. Отклоняться от этого правила можно только в том случае, если вы собираете бюджетный игровой компьютер, но в этом случае убедитесь, что у вас не слишком мощная видеокарта, чтобы с ней можно было синхронизироваться процессору.