Влияние количества ядер на производительность процессора
Ядра центрального процессора
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.
Помимо этой статьи, на сайте еще 12464 инструкций. Добавьте сайт Lumpics.ru в закладки (CTRL+D) и мы точно еще пригодимся вам.
Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.
Ещё где-то в нулевых годах разработчики центральных процессоров были уверны в том что, технологии производства «камней» продолжат развиваться прежними темпами, и наступят дни, когда появятся «камни» с тактовой частотой в 10 ГГц, а то и больше. Но со временем и «АМД» и «Интел» столкнулись с физическими ограничениями, и поняли, что реализовать «камень» с частотой даже в 10 ГГц достаточно сложно.
Одноядерный процессор выполняя одновременно несколько потоков, переключается между ними. А так как переключения происходят за доли секунд, то пользователь этого не замечает. Если же сделать процессор многоядерным, то тогда и переключений между потоками не будет. Система будет посылать на каждое ядро отдельный поток, так как уже не будет необходимости переключаться на другие потоки. В результате увеличится производительность.
Зачем нужны ядра мы разобрались. Теперь поговорим более детально о призводителях.
В продаваемых на широком рынке компьютерах, центральные процессоры представлены в основном двумя производителями это «Интел»(Intel) и «АМД»(AMD). «Интел» как компания, появилась в 1968 году, на целый год раньше «АМД». На сегодняшний день эти две компании являются прямыми конкурентами на рынке процессоров.
В настоящее время в ассортименте данной компании есть пять видов «камней»: Celeron, Pentium, Core i3, i5, i7.
У каждого вида разное количество ядер. И задачи у них тоже разные. У Celeron только два ядра, и по современнным меркам, годен он только для офисной работы в домашних условиях.
Pentium, имеющий так же два ядра, имеет лучшую производительность, чем Celeron, которая достигается за счёт технологии Hyper-Threading, добавляющая двум физическим ядрам ещё два виртульных. И тогда получается, что двухядерный «пенёк» работает почти как четырёхядерник.
О процессорах Core: цифра 3 говорит о том, что модель имеет два ядра и параллельные два потока( т.е. как бы четыре ядра), модели с цифрой 5 имеют уже полноценные четыре или шесть ядер( дополнительных потоков у них нет) и топовые модели с цифрой 7 имеют так же как и «пятые» четыре или шесть ядер, но у них есть параллельные потоки(т.е. если «камень» на шесть ядер, то потоков будет двенадцать).
Ассортимент процессоров от данного производителя очень большой. А так как часть моделей уже устарели, то и перечислять их все смысла нет. Рассмотрю, пожалую, новейшую линейку моделей под маркой «Ryzen».
Они, как и у Intel, также маркируются под цифрами 3, 5, 7 и самый мощный «камень» Threadripper.
Ryzen 3 имеет как и у Intel четыре ядра, но в отличие от Intel эти ядра имеют четыре параллельных потока. В Ryzen 5 присутствуют четыре или шесть ядер и потоков соответственно восемь или двенадцать. Ryzen 7 имеет восемь ядер и шестнадцать потоков. Топовая модель Threadripper имеет 12 или 16 ядер и соответственно 24 или 32 потока.
Как можно узнать, сколько ядер в компьютере?
Какой же процессор лучше?
Нельзя сказать, что чем больше ядер в процессоре, тем лучше для вас, так как за дополнительные ядра вам придётся заплатить, а значит и отдача от них должна быть. А вот это уже сомнительно. Рассмотрим разные варианты.
Какое может быть преимущество у двухядерного процессора. Если у игры или приложения в приоритете однопоточная работа, то обычные бюджетные двухядерники типа Celeron, Pentium покажут хороший по производительности результат. А тот же Intel Core i7 в том же самом случае задействует больше своих возможностей, но результат будет таким же.
Такие «камни» расчитаны на работу посерьёзнее. К примеру программы по работе с графикой: Cinema4D, 3Ds Max. Эти программы максимально используют все ресурсы компьютера. Такие как оперативная память, процессор. В таком случае двухядерники будут выдавать заметно худший результат по сравнению с четырёхядерниками.
Процессоры на шесть и восемь ядер.
Их назначение тоже что и у четырёхядерников. Но выполняют они те задачи, где «камни» на четыре ядра будут заметно тормозить. Это игры, заточенные под многопоточность, монтаж видео с большим разрешением, 3D-программы для моделирования.
На что ещё влияет большое количество ядер. На повышение энергопотребления, а значит и на нагрев. Значит, чем больше ядер, тем лучше нужна система охлаждения. И за температурой ядер необходимо следить. Иначе если процессор будет перегреваться, то рано или поздно он просто сгорит.
«Камни» с двумя ядрами с такой проблемой не знакомы. Так как у них невысокая производительность и тепловыделение. Поэтому покупая компьютер с многоядерным процессором не забудьте о кулере.
Основное, на что влияет количество ядер, это на скорость выполнения нескольких задач одновременно. Конечно, и одноядерный «камень» способен одновременно обрабатывать разные процессы. Но с одним ядром выполнение нескольких задач чревато торможением, а то и зависанием. Многоядерные же «камни» заточены именно для выполнения мнопоточных задач.
Если вы хотите просто посещать соцсети в интернете, смотреть кино и работать с офисными приложениями, то вам вполне хватит одного или двух ядер. И покупая компьютер с многоядерным процессором, вы просто выкинете на ветер деньги. Вам это надо?
Но если вы любите современные 3D игры, если работаете с приложениями по 3D моделированию, если вы на компьютере занимаетесь одновременно несколькими делами, то вам нужен процессор от четырёх ядер и более. Ну вот, примерно, как то так.
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.
Многоядерность и многопоточность
Когда мы изучали вопрос, как узнать количество ядер, то обратили внимание на особенность процессоров Intel – в стандартных инструментах Windows отображается разное число ядер. Это обусловлено работой технологии Hyper-Threading, которая обеспечивает многопоточность.
Чтобы вы больше не путались в понятиях, разберемся раз и навсегда:
Влияние количества ядер на производительность
Увеличение производительности на многоядерном процессоре достигается за счет разбиения выполнения задач. Любая современная система делит процесс на несколько потоков даже на одноядерном процессоре – так достигается та самая многозадачность, при которой вы можете, например, слушать музыку, набирать документ и работать с браузером. Очень любят и постоянно используют многопоточность следующие приложения:
Важен принцип разделения потоков. Если компьютер работает на одноядерном процессоре без технологии Hyper-Threading, то операционная система производит моментальные переключения между потоками, так что для пользователя процессы визуально выполняются одновременно. Все действия выполняются в течение миллисекунд, поэтому вы не видите серьезную задержку, если не нагружаете сильно ЦП.
Если же процессор многоядерный (или поддерживает многопоточность), то в идеале переключений не будет. Система посылает на каждое ядро отдельный поток. В результате увеличивается производительность, потому что нет необходимости переключаться на выполнение другой задачи.
Но есть еще один важный фактор – поддерживает ли сама программа многозадачность? Система может разделить процессы на разные потоки. Однако если вы запускаете очень требовательную игру, но она не оптимизирована под работу с четырьмя ядрами, но никакого прироста производительности по сравнению с двухъядерным процессором не будет.
Разработчики игр и программ в курсе об этой особенности, поэтому постоянно оптимизируют код под выполнение задач на многоядерных процессорах. Но эта оптимизация не всегда успевает за увеличением количества ядер, поэтому не стоит тратить огромные деньги на самые новые мощные процессоры с максимально возможным числом поддерживаемых потоков – потенциал чипа не будет раскрываться в 9 программах из 10.
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.
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.
На что влияет число ядер CPU? Объясняем по-простому
С числом, обозначающим количество ядер процессора, вы сталкиваетесь самое позднее при покупке компьютера. Но что же на самом деле дает большее количество ядер CPU, и есть ли смысл выбирать как можно более многоядерный процессор? В данной статье мы разъясняем, для чего нужно несколько ядер процессора, и всегда ли большее их количество — лучше.
Какой процессор лучше — с более высокой тактовой частотой или с большим количеством ядер? Не всегда все однозначно…
Вот почему появились многоядерные CPU: процессоры с несколькими ядрами были разработаны потому, что увеличение вычислительной производительности путем повышения тактовой частоты приносило большие технические проблемы. Кроме того, гораздо менее затратным оказался метод размещения нескольких ядер в одном процессоре, по сравнению с установкой нескольких процессоров на одной материнской плате. Вы и сами можете в этом легко убедиться: один процессор с несколькими ядрами в большинстве случаев стоит дешевле, чем 2 процессора с меньшим количеством ядер.
Так что же дает наличие нескольких ядер? Во-первых, вся основная нагрузка системы распределяется между несколькими «вычислительными центрами». Благодаря этому ваш ноутбук или ПК реже оказывается полностью перегруженным и не «замирает» так часто, как мог бы с одноядерным процессором. CPU с несколькими ядрами могут повышать тактовую частоту и, как следствие, производительность компьютера. Однако, на практике увеличение мощности сильно зависит от того, какая программа выполняется и какая при этом используется операционная система. Сам по себе принцип работает только в том случае, если вы используете ПО, поддерживающее многопоточность обработки данных, то есть особенно требовательное к ресурсам системы.
Например, Intel Core i5-4570S имеет в целом 4 физических CPU-ядра и может работать на тактовой частоте до 3,6 ГГц. Другая модель этого же производителя, Intel Core i3-7350K располагает всего двумя физическими ядрами, но тактовая частота у него достигает отметки в 4,2 ГГц. Расчеты вида 4 (ядра) * 3,6 ГГц = 14,4 ГГц здесь не подходят: i5-4570S по результатам наших тестовых испытаний оказался значительно хуже и менее эффективным, чем i3-7350K. Несмотря ни на что вы должны покупать только те процессоры, которые имеют минимум 2 ядра или больше. Делать ли выбор в пользу большего количества ядер или подыскивать процессор с более высокой тактовой частотой, зависит от того, как вы собираетесь использовать свой компьютер.
При всем этом сравнивать напрямую вы можете процессоры только одного производителя и одного типа. Все потому, что более старый CPU с 8 ядрами может оказаться хуже, чем новый процессор с 4 ядрами от другого производителя.
Ядра или тактовая частота процессора: выясняем, что важнее для работы и игр
реклама
Процессоры будут являться «синтетическими», «созданными» на основе многоядерного процессора Ryzen 7 2700. В связи с тем, что данный процессор отказывается запускаться на частоте в 2 GHz (но данное сравнение не имело бы никакого отношения с действительностью), удалось создать лишь два «типовых» процессора.
реклама
Даже простым перемножением ядер на частоты, не сложно догадаться, что конфигурация с шестью ядрами, работающими на частоте в 3 GHz будет немного сильнее конфигурации с четырьмя ядрами, работающими на частоте 4 GHz. В условном «математическом бенчмарке» (данный «бенчмарк» справедлив только для «синтетических процессоров», различающихся лишь количеством и частотой ядер), суммарная производительность данных CPU будет сопоставима, как «18» и «16» в пользу процессора с большим количеством ядер, так как для большей справедливости данного тестирования, ему следовало «привязать» частоту в 2.66 GHz.
Но данное действие было невозможно по той же причине, по которой в тестировании отсутствует «синтетический Ryzen 7 / Xeon» с частотой в 2 GHz. Материнская плата ASUS TUF B450M-PRO GAMING не может запустить процессор Ryzen 7 2700 с частотой ниже 2.8 GHz: во-первых, это не подразумевается, так как минимальный множитель для данного процессора равен 28; во-вторых, при попытке «взятия» необходимой частоты посредством комбинации множитель/делитель (формула следующая: Ratio=2*FID/DID), система отказывается запускаться с любым напряжением, даже в значении «авто».
И кто-то заметит, что данное сравнение двух математически не равных процессоров якобы теряет смысл, так как «итак понятно, что процессор с шестью ядрами окажется чуть сильней». Но в данном случае частоты процессоров приближены к реальным, а сравнить процессоры на 2 GHz, 2,66GHz и 4 GHz, было бы как минимум нелепо, так как процессоров Ryzen с такими низкими частотами попросту нет. И опять же, это ни в коем случае не «симуляция известных процессоров», это всего лишь попытка сравнения высокой частоты и большого количества ядер, что важнее сейчас.
В общем, далее нет смысла вдаваться в нюансы данного эксперимента, предлагаем же перейти к реальному исследованию.
реклама
Но для начала осмотр тестовой конфигурации.
«Синтетические» процессоры тестировались на следующей конфигурации:
Вольтаж для процессора с шестью ядрами был подобран 0.8125 вольта, вольтаж же для процессора с четырьмя разогнанными ядрами составил 1.25 вольта. LLC был отрегулирован так, что напряжение при возрастании нагрузки оставалось стабильным.
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.
Тестирование в синтетических программах: CPU-Z
Теперь, когда мы разобрались с поведением двух экземпляров в стресс-тесте, предлагаю сравнить производительность процессоров в CPU-Z.
Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.
Результаты «математического бенчмарка» подтвердились. Четыре разогнанных ядра хоть и обошли шесть маломощных ядер в однопоточной производительности, но серьезно уступили во многоядерной производительности. Медленные шесть ядер обходят четыре быстрых на 12.5%, данная разница была известна еще заранее из «математического бенчмарка»: разница между 18 и 16 составляет 12.5%.
Тестирование в синтетике: Cinebench R20, CPU Queen, CPU PhotoWorxx
Перед тем, как мы перейдем непосредственно к играм, предлагаю ознакомиться со сводным тестированием процессоров в популярной синтетике.
Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.
Как мы можем наблюдать, процессоры очень близки по своей производительности в синтетических тестах. Но у процессора с низкой частотой и шестью ядрами закономерный отрыв в Cinebench R20 и небольшое превосходство в CPU PhotoWorxx. По результатам «общей синтетики» трудно выявить явного фаворита, процессоры очень близки, но за счет чисто «математического превосходства», 6 ядер с частотой в 3 GHz становятся более предпочтительными.
«Игровая синтетика»: Ashes of the Singularity: Escalation
Тестирование производилось с акцентом именно на CPU.
Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.
Стоит отметить, что оба процессора посредственно справились с данной игрой, но визуально плавность картинки была все-таки за процессором с шестью ядрами.
Assassin’s Creed Odyssey
Дополнительные слабые ядра положительно сказались на производительности в игре Assassin’s Creed Odyssey.
Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.
Даже на минимальные настройки графики не смогли «спасти» четыре разогнанных ядра от проигрыша в Assassin’s Creed Odyssey. К сожалению, разница в гигагерц не дала фору четырем ядрам.
Far Cry New Dawn
Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.
В данной игре шесть низкочастотных ядер потерпели разгромное поражение по плавности, проиграв четырем быстрым ядрам.
Metro Exodus
Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.
И опять с крохотным отрывом победу одержали четыре быстрых ядра. Но не стоит забывать, что это самые минимальные настройки графики, если бы видеокарта позволяла выставить максимальные настройки графики без «бутылочного горлышка», то процессор с четырьмя ядрами, скорее всего, серьезно бы уступил более медленному процессору, но с большим количеством ядер.
Заключение
Четыре ядра, шесть ядер, низкая частота, высокая частота имеет ли это такое большое значение, если итоговая производительность «гуляет» от игры к игре, а в синтетических тестах разница между этими решениями настолько мала, что становится трудно «рассудить», какой типовой процессор действительно лучший? Все зависит от ваших конкретных задач.
Например, Intel Core i5-4570S имеет в целом 4 физических CPU-ядра и может работать на тактовой частоте до 3,6 ГГц. Другая модель этого же производителя, Intel Core i3-7350K располагает всего двумя физическими ядрами, но тактовая частота у него достигает отметки в 4,2 ГГц. Расчеты вида 4 (ядра) * 3,6 ГГц = 14,4 ГГц здесь не подходят: i5-4570S по результатам наших тестовых испытаний оказался значительно хуже и менее эффективным, чем i3-7350K. Несмотря ни на что вы должны покупать только те процессоры, которые имеют минимум 2 ядра или больше. Делать ли выбор в пользу большего количества ядер или подыскивать процессор с более высокой тактовой частотой, зависит от того, как вы собираетесь использовать свой компьютер.