Спочатку комп’ютери використовували одне ядро для забезпечення функціональності.
З розвитком технологій були розроблені багатоядерні процесори, щоб збільшити швидкість виконання програм і багатозадачність комп’ютера.
Питання в тому, чи завжди більше ядер краще?
Коротка відповідь: це залежить.
Вибір між двоядерним і чотирьохядерним ядром залежить від того, які завдання буде виконувати пристрій і яка необхідна продуктивність пристрою.
Швидкість є найважливішою характеристикою продуктивності, чи це якість графіки чи здатність запускати багато програм одночасно?
Давайте розглянемо ближче дві популярні конфігурації ядер, двоядерну та чотирьохядерну.
Двоядерний і чотирьохядерний процесори є різними типами багатоядерних процесорів.
Двоядерний, як випливає з назви, має два окремих ядра, тоді як чотириядерний використовує чотири ядра.
Центральний процесор — це фізичний пристрій, прикріплений до материнської плати і складається з двох окремих частин: процесора та ядра.
Ядро міститься в процесорі та виконує логічні функції комп’ютера, приймаючи арифметичні процеси та перетворюючи їх на корисні функції.
Процесор приймає команди, декодовані ядром, і взаємодіє з іншими компонентами комп’ютера для виконання бажаних завдань.
Кількість завдань, які процесор може виконати за секунду, називається тактовою частотою і зазвичай вимірюється в ГГц.
Продуктивність ядра безпосередньо залежить від тактової частоти процесора.
Двоядерний процесор — це процесор, який містить два різних ядра або логічні блоки в одному ЦП.
Окремі ядра можуть діяти окремо або в поєднанні одне з одним для виконання завдань обробки.
Подвійні ядра можуть розподіляти робоче навантаження між двома ядрами для одночасного виконання кількох завдань.
Це може збільшити швидкість і ефективність комп’ютера порівняно з одноядерним.
Двоядерні процесори ідеально підходять для багатопоточних додатків і програм, які розбивають свої процеси на кілька потоків, які можуть виконуватися одночасно.
Однак подвійне ядро не підходить для додатків з однопотоковою структурою, де кожен процес має бути завершений незалежно від наступного.
У цьому випадку один процесор простоюватиме, поки інший процесор виконає завдання, що призведе до меншого часу обробки порівняно з одним ядром із вищою тактовою частотою.
Чотирьохядерний процесор містить чотири різних ядра.
Подібно до двоядерного процесора, чотириядерні процесори можуть працювати окремо або разом, щоб швидше виконувати завдання.
Збільшена кількість ядер також забезпечує безперебійну багатозадачність під час виконання багатьох або складних програм.
Чотири ядра чудово підходять для виконання складних програм, оскільки вони розподіляють навантаження між чотирма процесорами.
Однак деякі програми можуть бути не розроблені для чотирьохядерних процесорів і залишати деякі процесори бездіяльними.
Це, додано до нижчої тактової частоти чотирьох ядер, може знизити ефективність.
У дискусії про двоядерний процесор проти чотирьохядерного процесора слід враховувати багато факторів.
Швидкість, з якою можуть виконуватися процеси, є лише одним із факторів.
Інші фактори, такі як потужність, яку пристрій споживає, тепло, яке він виробляє, кеш-пам’ять, до якої він має доступ, його графічна сумісність, багатозадачність і його ціна, також слід враховувати.
Швидкість двох і чотирьох ядер залежить від тактової частоти процесора.
Тактова частота – це швидкість, з якою ЦП може виконати операцію за одну секунду, вимірюється в ГГц.
Чим вище тактова частота, тим швидше обробляються можливості комп’ютера.
Наприклад, двоядерний процесор із тактовою частотою 2,80 ГГц може працювати швидше, ніж чотириядерний процесор із тактовою частотою 2,33 ГГц.
Незважаючи на те, що чотириядерний процесор може запускати процеси на чотирьох окремих ядрах одночасно, час, який кожне ядро потребує для завершення процесу, все одно становить лише 2,33 ГГц, що повільніше, ніж двоядерний процесор, який виконує процеси на частоті 2,80 ГГц.
Подвійні ядра також можна розігнати з меншою ймовірністю катастрофічного збою порівняно з чотирма ядрами.
Розгін — це процес, який змушує ваш ЦП працювати на вищій швидкості, ніж він призначений.
Чотири ядра, як правило, призначені для одночасної обробки кількох процесів і програм із фіксованою тактовою частотою, тому розгін чотирьохядерного процесора може призвести до надмірного виділення тепла та катастрофічного збою.
Тип процесу, що виконується, також може впливати на швидкість.
Однопотокова програма працюватиме швидше на двоядерному, ніж на чотирьохядерному, оскільки одне ядро у двоядерному процесорі працює швидше, ніж одне ядро у чотирьохядерному.
Крім того, деякі додатки не розроблені для чотирьохядерних процесорів, що зробило б двоядерні більш ефективними.
У чотириядерному процесорі два ядра залишалися б бездіяльними, а два інших працювали.
Однак для багатопоточних і дуже складних додатків чотирьохядерний процесор буде швидшим, оскільки він може розподіляти навантаження на чотири ядра одночасно.
Чотириядерний процесор також буде швидшим під час одночасного запуску кількох програм, навіть якщо програми однопотокові або не розроблені для чотирьохядерної обробки.
Цей чотириядерний процесор міг запускати чотири однопотокових процеси одночасно, тоді як двоядерний процесор міг запускати лише два.
Комп’ютери обробляють код, пропускаючи електричний струм через транзистори.
Транзистор або пропускає через нього електричний струм (увімкнено), або блокує струм (вимкнено).
Потужність, споживана процесором, безпосередньо залежить від кількості ядер, які він містить.
Двоядерний процесор запускатиме лише два набори транзисторів, а чотириядерний — чотири.
Отже, чим більше ядер, тим більше споживається електроенергія.
Тактова частота також відіграє роль у споживанні енергії.
Чим вище тактова частота, тим більше енергії споживається.
Підвищене енергоспоживання на робочому столі може не бути суттєвим недоліком для деяких користувачів.
Однак скорочений термін служби батареї мобільних пристроїв, таких як смартфони, планшети та ноутбуки, може значною мірою вплинути на дискусію про двоядерний чи чотирьохядерний процесор.
Тепло утворюється в процесорі через електричний струм, необхідний для вмикання та вимикання транзисторів у комп’ютері.
Чим більше транзисторів використовується одночасно і чим швидше швидкість, тим більше виділяється тепла.
Як і енергоспоживання, кількість тепла, що виділяється процесором, залежить від кількості ядер, які він використовує, і тактової частоти, з якою він обробляє.
Чотири ядра виробляють більше тепла, оскільки одночасно використовується більше транзисторів.
Збільшене тепловиділення означає, що чотирьохядерний процесор потребує більших механізмів охолодження, щоб уникнути перегріву.
Менші пристрої, такі як смартфони та планшети, не мають фізичних можливостей для розміщення систем охолодження, що призводить до нагрівання пристроїв при інтенсивному використанні.
Кеш-пам’ять у центральному процесорі – це невеликий простір для зберігання, вбудований безпосередньо в пристрій, який використовується для зберігання інформації, до якої часто звертаються програми.
Розташування кешу поблизу ядра забезпечує пришвидшення обчислень.
Наприклад, якщо вам потрібно випрати велику кількість білизни, розміщення прального засобу та пом’якшувача біля пральної машини зменшить кількість часу, необхідного для початку завантаження, порівняно з тим, щоб миючий засіб і пом’якшувач зберігали на протилежній стороні від пральної машини. будинок.
Кеші працюють так само, зберігаючи інформацію, яка найчастіше використовується, близько до ядра.
Більшість ЦП мають кеші L1, L2 і L3, призначені для ядер.
Ядра зазвичай мають власний виділений кеш L1 і L2 для розміщення інформації ядра, до якої найчастіше звертаються.
Проте кожне ядро використовує спільний кеш-пам’ять третього рівня в ЦП.
Кеш-пам’ять третього рівня розподіляється порівну між усіма ядрами.
Чотири ядра поділяють цей груповий кеш між чотирма ядрами, тоді як двоядерні мають лише два ядра.
Однак багато чотирьохядерних процесорів побудовані з більшим кеш-пам’яттю третього рівня, щоб врахувати це міркування.
Багатозадачність — це здатність комп’ютера запускати кілька програм одночасно, наприклад, переглядати веб-сторінки під час потокового передавання музики та одночасного завантаження фільму.
Чотириядерний процесор більш здатний виконувати багато завдань, оскільки він може одночасно запускати чотири програми на чотирьох окремих ядрах, не заважаючи іншим і не чекаючи завершення виконання програми, перш ніж її можна буде виконати.
Це не обов’язково означає, що чотириядерний процесор швидший, але те, що він більш здатний запускати декілька програм одночасно, розподіляючи навантаження між чотирма ядрами.
Запуск численних програм на двоядерному процесорі може перевантажити систему, оскільки вона має лише два ядра для розподілу навантаження, що призводить до помилок і зниження швидкості обчислення.
Графічний процесор, або графічний процесор, — це спеціалізований процесор, призначений для прискорення процесу візуалізації графіки.
Візуалізація графіки — це процес, за допомогою якого комп’ютер бере код і перетворює його на 2D або 3D зображення, яке можна переглядати та керувати ним.
Графічні процесори також використовують гіперпотоковість і багатопотоковість для збільшення затримки візуалізації.
Графічний процесор працює разом із центральним процесором для відтворення графіки, як-от зображень, анімації та відео, на дисплеї. Оскільки графічні процесори дуже ресурсоємні, чим більше ядер має ЦП, тим краща продуктивність графіки.
Ціна на двоядерні та чотирьохядерні процесори визначається не просто кількістю ядер.
На ціну можуть вплинути такі фактори, як тактова частота, кеш-пам’ять і кількість транзисторів.
Однак чотирьохядерний процесор з тією ж тактовою частотою та архітектурою, що й двоядерний, буде дорожчим.
Фактори продуктивності — це лише одна сторона дискусії про двоядерний і чотирьохядерний процесори.
Інша сторона — цільове використання комп’ютера.
Давайте подивимося, який основний дизайн ефективніший у застосуванні до конкретних програм і завдань.
Для повсякденних обчислювальних потреб, таких як перегляд веб-сторінок, відтворення відео або запуск звичайних простих програм, двоядерний або чотирьохядерний процесор буде достатнім.
Однак подвійні ядра можуть запропонувати вищу тактову частоту, нижче енергоспоживання, довший термін служби батареї, нижчу тепловіддачу та нижчу ціну, що дає двоядерним ядрам перевагу над чотирма ядрами для базових обчислювальних потреб.
Програмне забезпечення для редагування зображень, відео та музики дозволяє маніпулювати фотографіями, відео та звуком.
Ця маніпуляція є дуже складною та потребує потужного процесора та графічного процесора для швидкого та безперебійного виконання завдань.
Програмне забезпечення для редагування також потребує багатьох плагінів для розширення функціональності.
Модуль — це окремий компонент, призначений для вдосконалення основної програми, наприклад імпортований фільтр, звуковий ефект або стиль відео.
Плагіни є окремими потоками від основної програми та потребують власної обчислювальної потужності.
Чотири ядра більше підходять для такого типу роботи через наявність чотирьох окремих ядер для виконання процесів одночасно.
Крім того, чотириядерні процесори з високопотоковою технологією фактично забезпечили вісім ядер процесора для виконання дуже складних завдань.
Вирішення того, двоядерний чи чотириядерний процесор ефективніший для ігор, залежить від додаткових факторів.
І знову тактова частота також є визначальним фактором.
Вища тактова частота на двоядерному процесорі забезпечує швидший час відгуку та зменшує затримку порівняно з меншою тактовою частотою на чотирьохядерному процесорі.
Однак чотирьохядерний процесор може працювати з потужнішими графічним процесором, що забезпечує кращу роздільну здатність і швидший рендеринг.
Ігри з інтенсивною графікою виграють від використання додаткових ядер.
Деякі прихильники двох ядер, однак, вважають, що більш висока тактова частота двох ядер має перевагу над кількістю ядер.
При використанні в поєднанні з потужним графічним процесором двоядерний процесор може працювати так само добре, як і чотириядерний.
Тип гри також впливає на дебати.
Ігри розроблено таким чином, щоб бути сумісними з подвійними, чотирма або навіть більшою кількістю ядер.
Для ігор, які вимагають більше ядер, комп’ютер із меншою кількістю ядер не зможе впоратися з навантаженням, тоді як ігри, розроблені для двох ядер, працюватимуть повільніше на чотирьохядерних конфігураціях.
3D-моделювання — це процес візуалізації тривимірного зображення за допомогою математичних розрахунків.
Потім цими зображеннями можна маніпулювати та анімувати для досягнення бажаного ефекту.
Програми, що виконують тривимірне моделювання та анімацію, потребують великих ресурсів.
Ці типи програм вимагають одночасного запуску багатьох потоків і плагінів.
Можливість багатопоточності та гіперпотоковості чотирьохядерного процесора робить його більш ефективним вибором для цих завдань.
Подвійні ядра, хоч і здатні до багатопоточності та гіперпотоковості, все одно можуть загрузнути через численні служби та плагіни, необхідні для ефективного запуску програм тривимірного моделювання та анімації.
Коли команда вводиться в комп’ютер, комп’ютер починає процес або набір інструкцій, які повідомляють комп’ютеру, що робити для виконання команди.
Потік — це найменша частина коду, яку процес використовує для поділу інструкцій.
Подумайте про це таким чином.
Вам потрібно завести машину.
Процес запуску автомобіля можна розбити на такі етапи, як захоплення ключів, відкриття дверей, вставлення ключа в замок запалювання, натискання на гальма та поворот ключа.
Кожен із цих кроків буде потоком.
Одне ядро виконувало б кожен із цих потоків у належному порядку, виконуючи наступний потік, коли перший потік завершено.
Багатопотоковість — це можливість виконувати кілька потоків одночасно.
Під час запуску автомобіля, якщо ви схопили ключі та відкрили двері одночасно, а потім натиснули на гальма та одночасно вставили ключ у замок запалювання, ви б були багатопоточними.
Окремі завдання виконуються одночасно, що збільшує швидкість виконання завдання.
Комп’ютерні процеси працюють так само.
Багатопотоковість виникає, коли декілька потоків виконуються одночасно.
Гіперпотоковість — це можливість розділити одне ядро на два окремих віртуальних ядра.
Це створює віртуальне подвійне ядро на одному ядрі.
Багатопотоковість і гіперпотоковість відрізняються тим, що багатопотоковість створюється на рівні процесу, а гіперпотоковість — на рівні ядра.
Це було б схоже на те, що двоє окремих людей виконують кроки, щоб завести автомобіль одночасно.
Одна людина могла схопити ключі, поки інша відкривала двері, а потім одна особа натискала на гальма, а інша вставляла ключ у замок запалювання.
Картер, Джонатан та ін.Вплив продуктивності багатоядерності на наукові програми . LBNL-62662, Ернест Орландо Лоуренс, Національна лабораторія Берклі, Берклі, Каліфорнія (США), 14 травня 2007 р. www.osti.gov,
Двоядерні проти чотирьохядерних процесорів: найкращий посібник. 19 травня 2021 р.,
Фанк, Бен. «Скільки ядер ЦП вам потрібно для чудових комп’ютерних ігор?»HotHardware, 12 травня 2021 р.,
Сакран, Набіл та ін. «Впровадження 65-нм двоядерного процесора 64b Merom».2007 Міжнародна конференція твердотільних схем IEEE. Дайджест технічних документів, 2007, С. 106–590. IEEE Xplore,
Нещодавно на виставці CES 2024 генеральний директор Walmart Даг МакМіллон і голова правління Microsoft Сатья…
(Фото Маріо Тама/Getty Images) FedEx і робототехнічна фірма Dexterity AI нещодавно оголосили про партнерство з…
iPhone є одними з найскладніших смартфонів на ринку. Однак навіть вони можуть зіткнутися з проблемами…
Хто б міг припустити ще в 2009 році, що відеогра без правил, без обмежень і…
Обмін текстовими повідомленнями – один із найкращих способів спілкування з близькими людьми чи колегами. Ви…
Видалення всіх даних, файлів, фотографій, відео та документів із ноутбука може здатися непосильним. Це особливо…