Ядро дегеніміз не компьютер
Процессоры жоқ процессоры бар негізгі компьютердің блок-схемасы. Қара сызықтар мәліметтер ағынын, ал қызыл сызықтар басқару ағынын білдіреді. Көрсеткілер ағынның бағытын көрсетеді.
Жылы компьютерлік инженерия, компьютерлік архитектура функционалдығын, ұйымдастырылуын және жүзеге асырылуын сипаттайтын ережелер мен әдістер жиынтығы компьютер жүйелер. Архитектураның кейбір анықтамалары оны компьютердің мүмкіндіктері мен бағдарламалау моделін сипаттайтын, бірақ нақты іске асырылмаған деп анықтайды. [1] Басқа анықтамаларда компьютер архитектурасы жатады нұсқаулық жиынтығының архитектурасы дизайн, микроархитектура дизайн, логикалық дизайн, және іске асыру. [2]
Мазмұны
Для игрового ПК
Потребности геймеров специфичны, когда дело доходит до вычислительной мощности компьютера.
Первое, что нужно учитывать – это количество ядер. В дополнение к числу ядер, геймерам также важно учитывать тактовую частоту. Для современных игр потребуется частота 3,8 ГГц или выше.
Еще стоит обратить внимание на тепловыделение. Нынешние игры довольно требовательные, поэтому процессор быстро нагревается. У системного блока должна быть качественная система охлаждения, которая поможет адекватно удовлетворить потребности устройства, чтобы компоненты не перегревались.
Для инженерных задач
Как правило, компьютеры для инженерных задач обязаны обрабатывать много информации за короткий промежуток времени.
При покупке ЦП для такого компьютера важен многоядерный процессор. В идеале нужно искать такой чип, который предлагает гиперпоточность. Это обеспечит большую вычислительную мощность.
Нарық сұранысының өзгеруі
Соңғы бірнеше жыл ішінде электр қуатын азайтуды жақсартумен салыстырғанда сағат жиілігінің өсуі баяу өсті. Бұл соңына қарай басқарылды Мур заңы және батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту және ұялы байланыс технологиясының көлемін азайту. Фокустағы бұл жоғары сағаттық жылдамдықтардан қуат тұтыну мен миниатюризацияға дейінгі өзгерісті Intel тұтынушылардың электр қуатын тұтынудың едәуір төмендеуімен 50% көрсетуге болады, бұл Intel компаниясының шығарылымында Haswell микроархитектурасы; онда олар энергияны тұтыну эталонын 30-40 ваттдан 10-20 ваттға дейін төмендетті. [20] Мұны өңдеу жылдамдығының 3 ГГц-тен 4 ГГц-ке дейін жоғарылауымен салыстыру (2002 жылдан 2006 жылға дейін) [21] Зерттеулер мен әзірлемелерде фокустың сағат жиілігінен алшақтап, аз қуатты тұтынуға және аз орын алуға бағытталуы байқалады.
Әрбір операциялық жүйеде - Windows, Mac, Linux немесе Android болсын, а деп аталатын негізгі бағдарламасы бар Ядро ол бүкіл жүйе үшін «бастық» рөлін атқарады. Бұл ОЖ-нің жүрегі! Ядро - бұл бәрін басқаратын компьютерлік бағдарламадан басқа ештеңе емес. Компьютерде не болса, сол арқылы өтеді. Бұл жазбада біз ОЖ-де ядро дегеніміз не және ядролардың әртүрлі типтерін талқылаймыз.
Роль количества ядер, их влияние на производительность
Первоначально ЦП имели только одно ядро. Однако на рубеже XX и XXI веков инженеры пришли к выводу, что стоит увеличить их количество. Это должно было позволить получить более высокую вычислительную мощность, а также позволить обрабатывать несколько задач одновременно.
Но для начала стоит разобраться с главным мифом. Принято считать, что чем больше ядер у процессора, тем больше мощности он будет предлагать. Но на практике все не так просто. Реальное влияние на производительность оказывают и другие факторы – например, тактовая частота, объем кэша, архитектура, количество потоков.
Дополнительные ядра означают, что процессор способен одновременно справляться с большим количеством задач. Однако здесь нельзя забывать об одном: несмотря на популяризацию четырех-, шести- или восьмиядерных процессоров, приложения используют один или два потока. Поэтому количество потоков ядра также важно учитывать.
Тарих
Бірінші құжатталған компьютер архитектурасы арасындағы сәйкестікте болды Чарльз Бэббидж және Ада Лавлейссипаттайтын аналитикалық қозғалтқыш. Компьютерді құру кезінде Z1 1936 жылы, Конрад Зусе өзінің болашақ жобаларына арналған екі патенттік өтінімде машина нұсқаулығын мәліметтер үшін пайдаланылатын бірдей қоймада сақтауға болатындығын сипаттады, яғни сақталған бағдарлама тұжырымдама. [3] [4] Басқа екі маңызды және маңызды мысалдар:
-
1945 жылғы қағаз, EDVAC туралы есептің алғашқы жобасы, логикалық элементтердің ұйымдастырылуын сипаттаған; [5] және толығырақ Ұсынылған электрондық калькулятор үшін Автоматты есептеуіш қозғалтқыш, сонымен қатар 1945 ж Джон фон Нейманқағаз. [6]
Компьютерлік әдебиеттегі «архитектура» терминін Лайл Р.Джонсон мен Брукс, кіші Фредерик П., 1959 жылы IBM-дің негізгі зерттеу орталығында машиналарды ұйымдастыру бөлімінің мүшелері. Джонсонның меншікті зерттеу хабарламасын жазуға мүмкіндігі болды. Созу, IBM әзірлеген суперкомпьютер үшін Лос-Аламос ұлттық зертханасы (Лос-Аламос ғылыми зертханасы деп аталатын уақытта). Сәнді безендірілген компьютерді талқылауға арналған егжей-тегжейлердің деңгейін сипаттау үшін ол форматтарды, нұсқаулық типтерін, аппараттық құралдардың параметрлерін және жылдамдықты жақсартуды сипаттаудың «жүйенің архитектурасы» деңгейінде болғандығын, бұл термин «машинаны ұйымдастырудан» гөрі пайдалы болып көрінгенін атап өтті. ». [7]
Кейіннен Stretch дизайнері Брукс кітаптың 2 тарауын ашты Компьютерлік жүйені жоспарлау: жобалық созылу «Компьютерлік архитектура, басқа архитектура сияқты, бұл құрылымды пайдаланушының қажеттіліктерін анықтау, содан кейін бұл қажеттіліктерді экономикалық және технологиялық шектеулер аясында мүмкіндігінше тиімді қанағаттандыру үшін жобалау». [8]
Брукс дамытуға көмектесті IBM System / 360 (қазір деп аталады IBM zSeries) «сәулет» «қолданушы нені білуі керек» дегенді білдіретін зат есімге айналған компьютерлер желісі. [9] Кейінірек компьютер қолданушылары бұл терминді түсініксіз тәсілдермен қолдана бастады. [10]
Алғашқы компьютерлік архитектуралар қағаз жүзінде жобаланған, содан кейін тікелей соңғы аппараттық формаға салынған. [11] Кейінірек компьютерлік архитектураның прототиптері физикалық түрде а түрінде құрылды транзистор - транзисторлық логика (TTL) компьютер - мысалы прототиптері сияқты 6800 және PA-RISC- соңғы аппараттық формаға кіріспес бұрын тексеріліп, өзгертілді. 1990 ж. Жаңа компьютерлік архитектуралар әдетте «құрастырылады», тексеріледі және өзгертіледі - компьютердің басқа архитектурасында. компьютерлік сәулет тренажері; немесе FPGA ішінде а жұмсақ микропроцессор; немесе екеуі де - соңғы аппараттық формаға өтпес бұрын. [12]
Функции ядер
Центральное ядро процессора выполняет 2 основных типа задач:
В первую категорию стоит отнести задачи по организации вычислений, загрузке интернет-страниц и обработке прерываний.
Во вторую же попадают функции поддержки приложений путем использования программной среды. Собственно, прикладное программирование как раз и построено на том, чтобы нагрузить ЦП задачами, которые он будет выполнять. Цель разработчика – настроить приоритеты выполнения той или иной процедуры.
Современные ОС позволяют грамотно задействовать все ядра процессора, что дает максимальную продуктивность системы. Из этого стоит отметить банальный, но логичный факт: чем больше физических ядер на процессоре, тем быстрее и стабильней будет работать ваш ПК.
Қуат тиімділігі
Қуатты үнемдеу - бұл қазіргі заманғы компьютерлердегі тағы бір маңызды өлшем. Қуаттылықтың жоғары тиімділігі көбінесе төмен жылдамдыққа немесе жоғары бағаға сатылуы мүмкін. Компьютер архитектурасында қуат тұтыну туралы айтылған кездегі өлшем - MIPS / W (бір ватт үшін секундына миллион нұсқаулық).
Қазіргі заманғы схемалардың қуаты аз транзистор бір чипке транзисторлар саны өскен сайын. [18] Себебі жаңа чипке салынған әрбір транзистордың өзіндік қорек көзі қажет және оны қуаттандыру үшін жаңа жолдар салынады. Алайда бір чипке транзисторлар саны баяу өсе бастайды. Сондықтан қуаттылық тиімділігі маңызды бола бастайды, егер транзисторларды бір чипке орналастырудан гөрі маңызды болса. Процессордың соңғы дизайны бұл транзисторларды мүмкіндігінше бір чипке жинамай, қуат тиімділігіне көбірек көңіл бөлетіндіктен, бұл ерекше назар аударды. [19] Кіріктірілген компьютерлер әлемінде қуат тиімділігі ұзақ уақыт өткізу қабілеттілігі мен кешігуінің жанында маңызды мақсат болып табылады.
Ядролық қауіпсіздік және қорғау
Ядро сонымен қатар жабдықты қорғайды. Егер қорғаныс болмаса, кез-келген бағдарлама компьютердегі кез-келген тапсырманы орындай алады, соның ішінде сіздің компьютеріңізді бұзу, деректерді бүлдіру және т.б.
Қазіргі компьютерлерде қауіпсіздік аппараттық деңгейде жүзеге асырылады. Мысалы, Windows сенімді көзден алынбаған және қолтаңбасы бар сертификатталған драйверлерді жүктемейді. Қауіпсіз жүктеу және сенімді жүктеу классикалық мысалдар болып табылады.
Қауіпсіз жүктеу: Бұл ДК индустриясының мүшелері жасаған қауіпсіздік стандарты. Бұл жүйені іске қосу процесінде рұқсат етілмеген қосымшалардың жұмыс істеуіне жол бермей, жүйені зиянды бағдарламалардан қорғауға көмектеседі. Мүмкіндік сіздің компьютеріңіздің тек компьютер өндірушісі сенетін бағдарламалық жасақтаманы пайдаланып жүктелуіне көз жеткізеді. Осылайша, сіздің компьютеріңіз іске қосылған сайын, микробағдарлама жүктеу бағдарламалық жасақтамасының, соның ішінде микробағдарлама драйверлерінің (ROM опциялары) және амалдық жүйенің қолтаңбасын тексереді. Егер қолтаңбалар расталса, компьютер жүктеліп, микробағдарламалық жасақтама амалдық жүйені басқаруға мүмкіндік береді.
Сенімді жүктеу: Ол Windows 10 ядросының цифрлық қолтаңбасын жүктеу алдында тексеру үшін виртуалды сенімді платформа модулін (VTPM) қолданады. Өз кезегінде, бұл Windows іске қосу процесінің барлық басқа компоненттерін, соның ішінде жүктеу драйверлерін, іске қосу файлдарын және ELAM-ны растайды. Егер файл қандай да бір дәрежеде өзгертілсе немесе өзгертілсе, жүктеуші оны анықтайды және бүлінген компонент деп тану арқылы оны жүктеуден бас тартады. Қысқаша айтқанда, ол жүктеу кезінде барлық элементтер үшін сенімділік тізбегін ұсынады.
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.
Для стриминга
Выбор ЦП для стриминга зависит от сборки самого ПК.
Для бюджетных компьютеров подойдут любые четырехъядерные процессоры, которые смогут раскрыть видеокарту.
Для профессионального стриминга понадобится ЦП с 6, 8, 16 ядрами и тактовой частотой 4 ГГц и выше. Тут выбор будет завесить от купленной видеокарты и нужного разрешения для стрима.
Доброго времени суток, уважаемый посетитель. Сегодня поговорим о том, что такое ядра процессора и какую функцию они выполняют. Сразу хотим сказать, что не собираемся лезть в дебри, которые не каждый техногик осилит. Все будет доступно, понятно и непринужденно, а потому тащите бутеры.
Начать хочется с того, что процессор – центральный модуль в компьютере, который отвечает за все математические вычисления, логические операции и обработку данных. Фактически вся его мощь сосредоточена, как ни странно, в ядре. Их количество определяет скорость, интенсивность и качество переработки полученной информации. А потому рассмотрим компонент более пристально.
Основные характеристики ядер ЦП
Ядро – физический элемент процессора (не путать с логическими ядрами — потоками), который влияет на производительность системы в целом.
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.
Ішкі санаттар
Компьютерлік сәулет пәні үш негізгі санатқа ие: [13]
- Нұсқаулық архитектурасы (ISA): анықтайды машина коды бұл а процессор оқиды және сол сияқты әрекет етеді сөз мөлшері, жад мекенжайының режимдері, процессор регистрлері, және деректер түрі.
- Микроархитектура: «компьютерлік ұйым» деп те аталады, бұл нақты қалай сипатталады процессор ХАС-ты жүзеге асырады. [14] Компьютер өлшемі CPU кэші мысалы, бұл ISA-ға еш қатысы жоқ мәселе.
- Жүйелерді жобалау: есептеу жүйесіндегі барлық басқа аппараттық компоненттерді қамтиды, мысалы, процессордан басқа деректерді өңдеу (мысалы, жадқа тікелей қол жеткізу), виртуалдандыру, және көпөңдеу
Компьютерлік архитектурада басқа технологиялар бар. Келесі технологиялар Intel сияқты ірі компанияларда қолданылады және 2002 жылы есептелген [13] компьютер архитектурасының 1% -ын есептеуге болады:
- Макроархитектура: сәулеттік қабаттар микроархитектурадан гөрі абстрактілі
- Құрастыру нұсқаулығы архитектурасы: Ақылды құрастырушы рефератты өзгерте алады құрастыру тілі сәл өзгеше машиналар тобына ортақ машина тілі әр түрлі үшін іске асыру.
- Бағдарламашыларға көрінетін макроархитектурасияқты жоғары деңгейлі тілдік құралдар құрастырушылар оларды қолданатын бағдарламашыларға сәйкес интерфейсті немесе келісімшартты анықтауы мүмкін, негізінде ISA, UISA және микроархитектуралар. Мысалы, C, C ++, немесе Java стандарттар әр түрлі бағдарламалаушыларға көрінетін макроархитектураны анықтайды.
- Микрокод: микрокод - бұл чипте жұмыс істеу нұсқауларын аударатын бағдарламалық жасақтама. Ол аппараттық құралдың нұсқаулық жиынтығының интерфейсінің қолайлы нұсқасын ұсынатын қаптама сияқты жұмыс істейді. Бұл нұсқаулықты аудару қондырмасы чип дизайнерлеріне икемді мүмкіндіктер ұсынады: мысалы. 1. Чиптің жаңа жақсартылған нұсқасы ескі чип нұсқасымен бірдей нұсқаулар жиынтығын ұсыну үшін микрокодты қолдана алады, сондықтан осы нұсқаулыққа бағытталған барлық бағдарламалық жасақтама өзгертулерсіз жаңа чипте жұмыс істейді. Мысалы. 2. Микрокод сол негізгі чипке арналған әр түрлі нұсқаулар жиынтығын ұсына алады, бұл оның бағдарламалық жасақтамасын кеңірек басқаруға мүмкіндік береді.
- UISA: Пайдаланушы нұсқаулығы жиынтығының архитектурасы, үш жиынының бірін білдіреді RISC Орындаған процессордың нұсқаулықтары PowerPC RISC процессорлары. UISA ішкі қосымшасы қосымшаны әзірлеушілерді қызықтыратын RISC нұсқаулары болып табылады. Қалған екі ішкі топ - виртуалдандыру жүйесін жасаушылар қолданатын VEA (виртуалды қоршаған орта архитектурасы) нұсқаулары және операциялық жүйені жасаушылар пайдаланатын OEA (операциялық орта архитектурасы). [15]
- Пин сәулеті: А. Аппараттық функциялары микропроцессор жабдықтық платформаны қамтамасыз етуі керек, мысалы x86 A20M, FERR / IGNNE немесе FLUSH түйреуіштері. Сондай-ақ, процессор сырттан шығуы керек хабарламалар кэштер жарамсыз (бос) болуы мүмкін. Стандартты архитектура функциялары ISA функцияларына қарағанда икемді, себебі сыртқы жабдық жаңа кодтауға бейімделе алады немесе түйреуіштен хабарламаға ауысады. «Сәулет» термині сәйкес келеді, өйткені функциялар үйлесімді жүйелер үшін қамтамасыз етілуі керек, тіпті егжей-тегжейлі әдіс өзгерсе де.
Рөлдері
Дизайн мақсаттары
Компьютерлік жүйенің нақты формасы шектеулер мен мақсаттарға байланысты. Компьютерлік архитектура әдетте стандарттарға, қуатқа, өнімділікке, шығындарға, есте сақтау қабілеттеріне, кешігу (кідіріс - бұл бір түйіннен ақпарат көзіне жету үшін кететін уақыт мөлшері) және өткізу қабілеттілігі. Кейде ерекшеліктер, өлшем, салмақ, сенімділік және кеңейту мүмкіндігі сияқты басқа да ойлар факторлар болып табылады.
Ең кең таралған схема қуатты терең талдайды және барабар өнімділікті сақтай отырып, электр энергиясын тұтынуды қалай төмендетуге болатынын анықтайды.
Анықтама
Компьютерлік архитектура компьютерлік жүйенің өнімділігі, тиімділігі, құны және сенімділігін теңдестіруге қатысты. Нұсқаулар жиынтығының архитектурасын осы бәсекелес факторлардың тепе-теңдігін көрсету үшін пайдалануға болады. Неғұрлым күрделі командалар жиынтығы бағдарламашыларға кеңістікті тиімді бағдарламаларды жазуға мүмкіндік береді, өйткені бір нұсқаулық кейбір жоғары деңгейлі абстракцияны кодтай алады (мысалы, x86 Loop командасы). [16] Алайда, неғұрлым ұзақ және күрделі нұсқаулар процессордың декодтауын күтуге көп уақытты қажет етеді және оны тиімді іске асыру қымбатқа түсуі мүмкін. Үлкен нұсқаулар жиынтығындағы күрделіліктің жоғарылауы сонымен қатар нұсқаулар күтпеген түрде өзара әрекеттескенде сенімсіздікке көп орын береді.
Іске асыру интегралды схеманы жобалауды, орауды, қуат пен салқындатуды қамтиды. Дизайнды оңтайландыру компиляторлармен, операциялық жүйелермен, логикалық дизайнмен және ораммен таныс болуды талап етеді. [17]
Обладателям старых процессоров AMD
Следующая информация будет полезна обладателям старых процессоров AMD. Если вы до сих пользуетесь следующими чипами, то будете приятно удивлены:Технология разблокировки дополнительных ядер называется ACC (Advanced Clock Calibration). Она поддерживается в следующих чипсетах:Утилита, позволяющая раскрыть дополнительные ядра у каждого производителя называется по-разному:Таким несложным способом можно превратить 2-ядерную систему в 4-ядерную. Большинство из вас даже не догадывались о подобном, верно? Будем надеяться, что я вам помог бесплатно добиться повышения производительности.
В данной статье я попытался вам максимально подробно объяснить, что такое ядро, из чего оно состоит, какие функции выполняет и каким потенциалом обладает.
В следующих ликбезах вас ждет еще много интересного, а потому не пропускайте новый материал. Пока, пока.
Ядро системы каждый день помогает работе компьютера, но многие даже не знают, что это такое. Мы расскажем про все функции ядра и простыми словами объясним, для чего оно нужно.
Итак, что такое ядро операционной системы и за что оно отвечает в работе вашего компьютера? Разберемся подробнее.
- Ядро — это согласующее звено между графическим интерфейсом, программным и аппаратным обеспечением. Ядро постоянно используется в работе компьютера и является центральным модулем операционной системы.
- Ядро имеет разные слои. Нижний уровень формирует интерфейс к системному оборудованию, например, сетевым контроллерам или контроллерам PCI Express.
- Следующий уровень отвечает за управление памятью и выделяет ее каждому процессу. Ваше программное обеспечение обычно включает в себя несколько таких процессов.
Windows использует ядро NT, которое контролирует несколько подсистем. Apple использует ядро XNU. Linux-системы, такие как Ubuntu и Android, используют ядро Linux.
- Уровень «управления процессами» позволяет параллельно запускать несколько задач на вашем компьютере. Ядро обрабатывает все запросы, поступающие от программ, упорядочивает их во времени и прерывает, если возникают проблемы.
- Верхний уровень — файловая система. Здесь процессам назначаются области на HDD (жестком диске) и в основной памяти компьютера.
- Таким образом, ядро регулирует весь путь от системного оборудования до прикладного программного обеспечения, которым управляет пользователь через графический интерфейс (GUI). Но сама пользовательская область не является частью ядра и называется «shell», «ring» или «userland».
- Компьютерная программа отправляет системные вызовы «System Calls» в ядро. Затем оно делает фактический запрос на машинном языке СPU. Ядро знает полный набор команд центрального процессора, то есть все машинные инструкции, которые он может выполнить. Такие системные вызовы запускаются, например, при чтении или записи файлов на компьютер. Эта простая задача постоянно решается даже в фоновом режиме.
- В многопользовательских системах ядро также контролирует доступ к файлам и аппаратным компонентам.
Ядро является не ядром процессора, а ядром операционной системы.
Ядроның түрлері қандай?
Ядро қауіпсіз желідегі аппараттық құралдармен де сөйлесе алады. Сонымен, компаниялар түйменің көмегімен жабдықтарымен сөйлесе алатын ядро жасай алады. Мысал үшін кір жуғыш машинаны алыңыз. Сіз қозғалатын тетіктерге және орнатқан уақытқа байланысты - ядроның негізгі деңгейі жеткілікті болуы керек. Осылайша, ядро уақыт өте келе күрделене түседі, нәтижесінде ядро түрлері пайда болады.
- Монолитті ядро: Мұнда ОС және ядро бірдей жад кеңістігінде жұмыс істейді және қауіпсіздік айтарлықтай алаңдамайтын жағдайда қолайлы. Бұл жылдам қол жеткізуге әкеледі, бірақ егер құрылғы драйверінде қате болса, бүкіл жүйе бұзылады.
- Микро ядролы: Монолитті ядроның алынып тасталған нұсқасы, мұнда ядро өзі істейтін жұмыстың көп бөлігін орындай алады және қосымша интерфейс қажет емес. Оларды қауіпсіздік және апатқа ұшырау жүйесі болмаған немесе болмайтын жерде пайдалану керек.
- Гибридті ядро: Бұл ядро біз бәрінен бұрын көреді. Windows, Apple's macOS. Олар монолитті ядро мен микро ядролардың қоспасы. Ол драйверлерді шығарады, бірақ жүйелік қызметтерді ядро ішінде сақтайды - Windows жүктеу процесін бастаған кезде драйверлердің жүктелуіне ұқсас.
- Нано ядросы: Егер сізге ядро керек болса, бірақ оның негізгі функциясы сыртта орнатылған болса, онда бұл суретке енеді.
- Exo ядросы: Бұл ядро тек процестерді қорғауды және ресурстармен жұмыс істеуді ұсынады. Дегенмен, бұл көбінесе ішкі жобаны сынау кезінде және ядро түріне өткенде қолданылады.
Ядро үшін біз айтқаннан гөрі көп нәрсе бар. Тереңдей түскен сайын, ядро анықтамасы кеңейіп, тереңдей түседі.
Windows қателерін автоматты түрде табу және түзету үшін компьютерді жөндеу құралын жүктеп алыңыз
Біз бұл жазбаны түсіну оңай болды және сізге негізгі біліммен танысуға көмектеседі деп үміттенеміз.
Вы когда-нибудь задумывались о том, как построены современные процессоры, что такое ядра и на что они влияют? Почему процессор может выполнять сразу несколько операций, что такое многопоточность и как это все работает? Как ЦП позволяет обрабатывать компьютеру одновременно большое количество данных. Итак, давайте разбираться в архитектуре данного устройства.
Өнімділік
Компьютердің қазіргі заманғы өнімділігі жиі сипатталады цикл бойынша нұсқаулық (IPC), ол сәулеттің тиімділігін кез-келген сағаттық жиілікте өлшейді; IPC жылдамдығы компьютердің жылдамдығын білдіреді. Ескі компьютерлерде IPC саны 0,1-ден төмен болған, ал қазіргі заманғы процессорлар 1-ге жақын орналасқан. Superscalar сағат циклына бірнеше нұсқауларды орындау арқылы процессорлар үш-бес IPC-ге жетуі мүмкін. [ дәйексөз қажет ]
Машиналарға арналған нұсқауларды санау жаңылыстырушылық болар еді, өйткені олар әр түрлі АХС-та әр түрлі жұмыс жасай алады. Стандартты өлшеулердегі «нұсқаулық» АХС-тың машиналық тілдегі нұсқауларының саны емес, көбінесе жылдамдыққа негізделген өлшем бірлігі болып табылады. VAX компьютерлік архитектура.
Көптеген адамдар компьютердің жылдамдығын сағат жиілігімен өлшейтін (әдетте МГц немесе ГГц). Бұл процессордың негізгі сағатының секундындағы циклдарына қатысты. Алайда, бұл көрсеткіш біршама жаңылыстырады, өйткені жоғары жылдамдықты машинаның өнімділігі үлкен болмауы мүмкін. Нәтижесінде өндірушілер өнімділік өлшемі ретінде сағаттық жылдамдықтан алшақтады.
Басқа факторлар жылдамдыққа әсер етеді, мысалы функционалдық бірліктер, автобус жылдамдықтар, қол жетімді жады және бағдарламалардағы нұсқаулардың түрі мен тәртібі.
Жылдамдықтың екі негізгі түрі бар: кешігу және өткізу қабілеті. Күту - бұл процестің басталуы мен аяқталуы арасындағы уақыт. Өткізгіштік - бұл уақыт бірлігінде жасалған жұмыс мөлшері. Кідірісті кідірту - бұл жүйенің электрондық оқиғаға жауап берудің кепілдендірілген максималды уақыты (мысалы, диск жетегі кейбір деректерді жылжытуды аяқтаған кезде).
Өнімділікке дизайн таңдауының кең ауқымы әсер етеді - мысалы, құбыр жүргізу процессор әдетте кідірісті нашарлатады, бірақ өткізу қабілетін жақсартады. Машиналарды басқаратын компьютерлерге, әдетте, үзілістің төмен кідірісі қажет. Бұл компьютерлер а шынайы уақыт қоршаған орта және егер белгілі бір уақыт ішінде операция аяқталмаса, сәтсіздікке ұшырайды. Мысалы, компьютермен басқарылатын құлыпқа қарсы тежегіштер тежегіш педальды сезінгеннен кейін болжанатын және шектеулі мерзімде тежеуді бастауы керек, әйтпесе тежегіш істен шығады.
Салыстыру барлық осы факторларды компьютердің бірнеше тестілік бағдарламалардан өту уақытын өлшеу арқылы ескереді. Бенчмаркинг мықты жақтарды көрсеткенімен, компьютерді қалай таңдағаныңызға сәйкес келмеуі керек. Көбінесе өлшенген машиналар әртүрлі өлшемдер бойынша бөлінеді. Мысалы, бір жүйе ғылыми қосымшаларды жылдам басқара алады, ал екіншісі бейне ойындарды біркелкі көрсете алады. Сонымен қатар, дизайнерлер белгілі бір эталонды жылдам орындауға мүмкіндік беретін, бірақ жалпы міндеттерге ұқсас артықшылықтар ұсынбайтын аппараттық немесе бағдарламалық жасақтама арқылы өз өнімдеріне арнайы мүмкіндіктер қосуы және қосуы мүмкін.
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.
Рекомендации по выбору процессора
При выборе ЦП некоторые характеристики будут важнее других – это зависит от предпочтений пользователя.
Для офиса
Для большинства офисных компьютеров подойдут двух- или четырехъядерные процессоры. Однако если вычислительные потребности более интенсивны, например, при программировании и графическом дизайне, для начала стоит выяснить, сколько ядер потребуется для используемого программного обеспечения.
Частота является еще одним фактором, который следует принимать во внимание. Хотя частота – это не единственное, что определяет скорость, она оказывает существенное влияние. Используемое программное обеспечение будет влиять на скорость. Например, при регулярном использовании Adobe CS 6, лучше всего подойдет процессор со скоростью не менее 2 ГГц.
ОЖ-де ядро дегеніміз не?
Енді оның ОЖ-дағы негізгі бағдарламасы екенін білетін болсақ, ол жүктеушіден кейін жүктелетін алғашқы бағдарлама екенін де білу керек. Содан кейін ол аппараттық құралдар мен бағдарламалық жасақтама немесе қосымшалар арасындағы барлық сөйлесулерді орындайды. Егер сіз бағдарламаны іске қосатын болсаңыз, онда қолданушы интерфейсі Kernel-ге сұраныс жібереді. Содан кейін ядро процессорға, жадқа өңдеу қуатын, жадыны және басқа заттарды тағайындау туралы өтініш жібереді, осылайша бағдарлама алдыңғы жағында біркелкі жұмыс істей алады.
Сіз Кернелді аудармашы ретінде елестете аласыз. Ол бағдарламалық жасақтамадан кіріс / шығыс сұраныстарын процессор мен графикалық процессорға арналған нұсқаулыққа айналдырады. Қарапайым сөзбен айтқанда, бұл барлық мүмкіндікті жасайтын бағдарламалық жасақтама мен жабдықтың арасындағы деңгей. Ядро мыналарды басқарады:
- CPU / GPU
- Жад
- Кіріс / шығыс немесе IO құрылғылары
- Ресурстарды басқару
- Жадыны басқару
- Құрылғыны басқару
- Жүйелік қоңыраулар.
Пайдаланушы процестері ядро кеңістігіне жүйелік шақыруларды қолдану арқылы ғана қол жеткізе алады. Егер бағдарлама тікелей қол жеткізуге тырысса, бұл ақаулыққа әкеледі.
Для работы с графикой
При работе с графикой требования к процессору отличаются. Для обработки 2D графики – подойдут бюджетные варианты, 2 или 4 ядра с тактовой частотой 2,4 ГГц вполне справятся с задачей.
Для работы с 3D графикой лучше всего выбирать 4 или 6-ядерные чипы, с тактовой частотой 3 ГГц и выше, а также с поддержкой многопоточности.
Компьютерлік ұйымдастыру
Компьютерлік ұйым өнімділікке негізделген өнімді оңтайландыруға көмектеседі. Мысалы, бағдарламалық жасақтама инженерлері процессорлардың өңдеу қуатын білуі керек. Олар ең төменгі бағаға тиімділікке жету үшін бағдарламалық жасақтаманы оңтайландыруы қажет болуы мүмкін. Бұл компьютерді ұйымдастырудың толық талдауын талап етуі мүмкін. Мысалы, SD картасында дизайнерлерге картаны орналастыру қажет болуы мүмкін, сондықтан ең көп деректерді жылдам өңдеуге болады.
Компьютерлік ұйым сонымен қатар белгілі бір жоба үшін процессор таңдауды жоспарлауға көмектеседі. Мультимедиялық жобалар деректерге өте жылдам қол жеткізуді қажет етуі мүмкін, ал виртуалды машиналар жылдам үзілістерді қажет етеді. Кейде белгілі бір тапсырмалар қосымша компоненттерді қажет етеді. Мысалы, виртуалды машинаны басқаруға қабілетті компьютер қажет виртуалды жад әр түрлі виртуалды компьютерлердің жадын бөлек ұстауға болатын жабдық. Компьютердің ұйымдастырылуы мен мүмкіндіктері сонымен қатар қуат тұтынуға және процессордың құнына әсер етеді.
Іске асыру
Нұсқау жинағы мен микро архитектура жасалғаннан кейін практикалық машина жасау керек. Бұл жобалау процесі деп аталады іске асыру. Іске асыру әдетте архитектуралық дизайн емес, аппараттық құрал деп саналады жобалау. Іске асыруды бірнеше кезеңге бөлуге болады:
- Логиканы енгізу а-да қажет тізбектерді жобалайды логикалық қақпа деңгей.
- Тізбекті енгізу жасайды транзистор- негізгі элементтердің деңгейлік құрылымдары (мысалы, қақпалар, мультиплексорлар, ысырмалар) және кейбір үлкен блоктардың (АЛУ, кэштер және т.б.) логикалық қақпа деңгейінде, тіпті егер дизайн қажет болса, физикалық деңгейде іске асырылуы мүмкін.
- Физикалық іске асыру физикалық схемаларды салады. Схеманың әртүрлі компоненттері чипке орналастырылған флорплан немесе тақтада және оларды жалғайтын сымдар жасалады.
- Дизайнды тексеру барлық жағдайда және барлық уақыттарда жұмыс істейтіндігін тексеру үшін компьютерді тұтастай тексереді. Дизайнды тексеру процесі басталғаннан кейін логикалық деңгейдегі дизайн логикалық эмуляторлардың көмегімен тексеріледі. Алайда, бұл шындыққа сай тестілеу үшін өте баяу. Сонымен, бірінші тесттің негізінде түзетулер енгізілгеннен кейін, прототиптер Field-Programmable Gate-Arrays көмегімен құрылады (FPGA). Хобби жобаларының көпшілігі осы кезеңде тоқтайды. Соңғы саты интегралды микросхемалардың прототипін тексеру болып табылады, ол бірнеше рет қайта құруды қажет етуі мүмкін.
Үшін CPU, бүкіл іске асыру процесі басқаша ұйымдастырылған және оны жиі атайды Процессордың дизайны.
Как включить все ядра в работу
Некоторые пользователи в погоне за максимальной производительностью хотят задействовать всю вычислительную мощь ЦП. Для этого существует несколько способов, которые можно использовать по отдельности, или объединить несколько пунктов:
- разблокировка скрытых и незадействованных ядер (подходит далеко не для всех процессоров – необходимо подробно изучать инструкцию в интернете и проверять свою модель);
- активация режима Turbo Boost для повышения частоты на краткосрочный период;
- ручной разгон процессора.
Самый простой метод запустить сразу все активные ядра, выглядит следующим образом:
- открываете меню «Пуск» соответствующей кнопкой;
- прописываете в строке поиска команду «msconfig.exe» (только без кавычек);
- находите сверху вкладку «Загрузка»;
- открываете пункт «дополнительные параметры» и задаете необходимые значения в графе «число процессоров», предварительно активировав флажок напротив строки.
Как в Windows 10 включить все ядра?
Теперь при запуске ОС Windows будут работать сразу все вычислительные физические ядра (не путать с потоками).
Нұсқаулық архитектурасы
Ан нұсқаулық жиынтығының архитектурасы (ISA) - бұл компьютердің бағдарламалық жасақтамасы мен аппараттық құралдары арасындағы интерфейс, сонымен қатар бағдарламашының машинаның көрінісі ретінде қарастырылуы мүмкін. Компьютерлер түсінбейді жоғары деңгейлі бағдарламалау тілдері Java, C ++ немесе көптеген бағдарламалау тілдері сияқты. Процессор тек сандық түрде кодталған нұсқауларды түсінеді, әдетте екілік сандар. Сияқты бағдарламалық құралдар құрастырушылар, сол жоғары деңгейдегі тілдерді процессор түсінетін нұсқауларға аударыңыз.
Нұсқаулардан басқа, АХС компьютерде бағдарлама үшін қол жетімді элементтерді анықтайды, мысалы. деректер түрлері, тіркеушілер, мекенжай режимдеріжәне жады. Нұсқаулар регистр индекстерімен (немесе атауларымен) және жадтың адрестік режимдерімен осы қол жетімді элементтерді табады.
Компьютердің ISA әдетте нұсқаулықтың қалай кодталатындығын сипаттайтын шағын нұсқаулықта сипатталады. Сондай-ақ, ол нұсқауларға арналған қысқа (анық емес) мнемикалық атауларды анықтай алады. Атауларды бағдарламалық жасақтама әзірлеу құралы арқылы тануға болады құрастырушы. Ассемблер - бұл ХСА-ның адамға түсінікті формасын компьютер оқи алатын түрге ауыстыратын компьютерлік бағдарлама. Бөлшектер кеңінен қол жетімді, әдетте түзетушілер екілік компьютерлік бағдарламалардағы ақауларды оқшаулауға және түзетуге арналған бағдарламалық жасақтама.
АХС сапасы мен толықтығы бойынша әр түрлі. ISA бағдарламашының ыңғайлылығы (кодты түсіну қаншалықты оңай), кодтың мөлшері (белгілі бір әрекетті орындау үшін қанша код қажет), компьютердің нұсқаулықтарды интерпретациялау құны арасында қиындықтар туғызады (күрделірек болу үшін қосымша жабдық қажет болады) кодты шешіп, орындаңыз) және компьютердің жылдамдығы (декодтаудың күрделі аппаратурасымен декодтау уақыты көбірек келеді). Есте сақтауды ұйымдастыру нұсқаулардың жадымен өзара әрекеттесуін және жадтың өзімен өзара әрекеттесуін анықтайды.
Дизайн кезінде еліктеу, эмуляторлар ұсынылған нұсқаулар жиынтығында жазылған бағдарламаларды орындай алады. Заманауи эмуляторлар белгілі бір АХС өз мақсаттарына сәйкес келетіндігін анықтау үшін мөлшерін, құнын және жылдамдығын өлшей алады.
Читайте также: