Бір процессорға бірнеше ядроларды қосу заманауи операциялық жүйелердің көп тапсырмалы сипатының арқасында айтарлықтай артықшылықтар береді. Дегенмен, кейбір мақсаттар үшін оларды қосу құнына қатысты жақсартулар беретін өзектер санының жоғарғы практикалық шегі бар.
Көп ядролы технологияның жетістіктері
Көп ядролы процессорлар 2000 жылдардың басынан бастап дербес компьютерлерде қол жетімді. Көп ядролы конструкциялар процессорлардың сағаттық жылдамдықтары бойынша физикалық шектеулерінің төбесіне жетуі және оларды қаншалықты тиімді салқындату және дәлдікті сақтай алатындығы мәселесін қарастырды. Бір процессорлық чипте қосымша ядроларға көшу арқылы өндірушілер процессор өңдей алатын деректер көлемін тиімді көбейту арқылы сағат жылдамдығына қатысты мәселелерден аулақ болды.
Бастапқыда олар шығарылған кезде, өндірушілер бір процессордағы екі ядроны ғана ұсынды, бірақ қазір төрт, алты және тіпті 10 немесе одан да көп нұсқалар бар. Ядроларды қосумен қатар, Intel Hyper-Threading сияқты бір уақыттағы көп ағынды технологиялар операциялық жүйе көретін виртуалды ядроларды екі есе көбейте алады.
Процестер мен ағындар
Процесс – компьютерде жұмыс істейтін бағдарлама сияқты белгілі бір тапсырма. Процесс бір немесе бірнеше ағындардан тұрады.
Жіп – компьютердегі процессор арқылы өтетін бағдарламадан алынған деректердің бір ғана ағыны. Әрбір қолданба жұмыс істеу жолына байланысты өзінің бір немесе бірнеше ағындарын жасайды. Көп тапсырмасыз, бір ядролы процессор бір уақытта тек бір ағынды өңдей алады, сондықтан жүйе деректерді бір мезгілде көрінетіндей өңдеу үшін ағындар арасында жылдам ауысады.
Бірнеше ядроға ие болудың артықшылығы - жүйе бір уақытта бірнеше ағынды өңдей алады. Әрбір ядро жеке деректер ағынын өңдей алады. Бұл архитектура бір мезгілде қолданбаларды іске қосатын жүйенің өнімділігін айтарлықтай арттырады. Серверлер белгілі бір уақытта көптеген қатарлас қолданбаларды іске қосуға бейім болғандықтан, технология бастапқыда кәсіпорын тұтынушысы үшін әзірленген, бірақ дербес компьютерлер күрделірек және көп тапсырмалы болған сайын, олар да қосымша ядролардың пайдасына ие болды.
Әрбір процесс тек бір ядроны алатын негізгі ағынмен басқарылады. Осылайша, ойын немесе бейне көрсетуші сияқты бағдарламаның салыстырмалы жылдамдығы негізгі ағын тұтынатын ядроның мүмкіндігімен шектеледі. Негізгі ағын қосымша ағындарды басқа ядроларға мүлдем тапсыра алады - бірақ ядроларды екі еселегенде ойын екі есе жылдам болмайды. Осылайша, ойынның бір ядроны (негізгі ағын) барынша арттыруы әдеттен тыс емес, бірақ қосымша ағындар үшін басқа ядролардың ішінара ғана пайдаланылуын көреді. Негізгі ядро қолданбаңыз үшін жылдамдықты шектейтін және осы архитектураға сезімтал қолданбалар жоқ қолданбаларға қарағанда жақсырақ жұмыс істейтін болады дегенді екі есе көбейту мүмкін емес.
Бағдарламалық жасақтамаға тәуелділік
Көп ядролы процессорлар тұжырымдамасы тартымды болып көрінгенімен, бұл технологияға үлкен ескерту бар. Бірнеше процессорлардың шынайы артықшылықтарын пайдалану үшін компьютерде жұмыс істейтін бағдарламалық құрал көп ағынды қолдау үшін жазылуы керек. Мұндай мүмкіндікті қолдайтын бағдарламалық құрал болмаса, ағындар бірінші кезекте бір ядро арқылы іске қосылады, осылайша компьютердің жалпы тиімділігі төмендейді. Өйткені, егер ол төрт ядролы процессордың бір ядросында ғана жұмыс істей алатын болса, оны негізгі сағат жиілігі жоғары екі ядролы процессорда іске қосу жылдамырақ болуы мүмкін.
Қазіргі барлық негізгі операциялық жүйелер көп ағынды жіберу мүмкіндігін қолдайды. Бірақ көп ағынды қолданбалы бағдарламалық құралға да жазу керек. Тұтынушы бағдарламалық құралында көп ағынды қолдау жылдар бойы жақсарды, бірақ көптеген қарапайым бағдарламалар үшін бағдарламалық құралдың күрделілігіне байланысты көп ағынды қолдау әлі де жүзеге асырылмайды. Мысалы, пошта бағдарламасы немесе веб-браузер компьютер күрделі есептеулерді өңдейтін графикалық немесе бейне өңдеу бағдарламасы сияқты көп ағынды жіберудің үлкен пайдасын көрмейді.
Бұл үрдісті түсіндірудің жақсы мысалы - әдеттегі компьютерлік ойынды қарау. Көптеген ойындар ойында не болып жатқанын көрсету үшін рендеринг қозғалтқышының қандай да бір түрін қажет етеді. Сонымен қатар, жасанды интеллект ойындағы оқиғалар мен кейіпкерлерді басқарады. Бір ядролы екі тапсырма да олардың арасында ауысу арқылы орындалады. Бұл тәсіл тиімді емес. Жүйеде бірнеше процессорлар болса, рендеринг және AI әрқайсысы жеке ядрода жұмыс істей алады - бұл көп ядролы процессор үшін тамаша жағдай.
8 > 4 > 2?
Екі ядродан асып кету аралас артықшылықтар береді, өйткені кез келген берілген компьютер сатып алушысының жауабы әдетте пайдаланатын бағдарламалық құралға байланысты болады. Мысалы, көптеген классикалық ойындар әлі де екі және төрт ядро арасындағы өнімділік айырмашылығын ұсынады. Тіпті кейбіреулері сегіз ядроны қажет ететін немесе қолдайтын заманауи ойындар да негізгі ағынның тиімділігі көп ағынды өнімділіктің тиімділігін басқаратынын ескере отырып, негізгі тактілік жиілігі жоғары алты ядролы машинадан жақсы жұмыс істемеуі мүмкін.
Екінші жағынан, бейнені қайта кодтайтын бейне-кодтау бағдарламасы үлкен артықшылықтарға ие болуы мүмкін, өйткені жеке кадрларды көрсету әртүрлі ядроларға беріліп, содан кейін бағдарламалық құрал арқылы бір ағынға жинақталады. Осылайша, сегіз ядроға ие болу төртеуіне қарағанда тиімдірек болады. Негізінде, бастапқы ағын салыстырмалы түрде бай ресурстарды қажет етпейді; оның орнына ол процессордың өзектерін барынша кеңейтетін қосымша ағындарға ауыр жұмысты жұмсай алады.
Сағат жылдамдығы
Жалпы алғанда, жоғарырақ сағат жылдамдығы процессордың жылдамырақ жұмыс істейтінін білдіреді. Бірнеше ядроларға қатысты жылдамдықтарды қарастырғанда, сағат жылдамдығы бұлыңғыр болады, себебі процессорлар қосымша ядролардың арқасында бірнеше деректер ағындарын бұзады, бірақ термиялық шектеулерге байланысты бұл ядролардың әрқайсысы төмен жылдамдықта жұмыс істейді.
Мысалы, екі ядролы процессор әрбір процессор үшін 3,5 ГГц негізгі тактілік жиіліктерін қолдауы мүмкін, ал төрт ядролы процессор тек 3,0 ГГц жиілікте жұмыс істей алады. Олардың әрқайсысында бір ядроға қарап, екі ядролы процессор төрт ядроға қарағанда 14 пайызға жылдамырақ. Осылайша, егер сізде тек бір ағынды бағдарлама болса, екі ядролы процессор шынымен тиімдірек болады. Тағы да, егер бағдарламалық құрал төрт процессордың барлығын пайдалана алатын болса, төрт ядролы процессор екі ядролы процессордан шамамен 70 пайызға жылдамырақ болады.
Қорытынды
Көбінесе бағдарламалық жасақтама және әдеттегі пайдалану жағдайлары оны қолдайтын болса, негізгі процессордың жоғарырақ болуы әдетте жақсырақ. Көбінесе екі ядролы немесе төрт ядролы процессор негізгі компьютер пайдаланушысы үшін жеткілікті қуат болады. Тұтынушылардың көпшілігі төрт процессордың ядросынан асып кетудің айтарлықтай пайдасын көрмейді, өйткені мамандандырылған емес бағдарламалық жасақтама оның артықшылығын соншалықты аз. Жоғары ядролы процессорларды пайдаланудың ең жақсы нұсқасы жұмыс үстеліндегі бейне өңдеу, жоғары деңгейлі ойынның кейбір түрлері немесе күрделі ғылым мен математика бағдарламалары сияқты күрделі тапсырмаларды орындайтын машиналарға қатысты.
Маған компьютердің қаншалықты жылдам болуы керектігі туралы ойларымызды қараңыз. компьютерлік қажеттіліктеріңізге ең жақсы сәйкес келетін процессор түрі туралы жақсырақ түсінік алу үшін.
