Для чего нужны потоки в процессоре для игр
Процессор — самая главная микросхема в компьютере, смартфоне и в самых различных цифровых устройствах. Часто процессор сравнивают с мозгом — да, отчасти это так. Внутри CPU происходят все арифметические вычисления для получения конечного результата.
Первые процессоры не имели ядер и выполняли все операции строго последовательно. Чем выше частота, тем быстрее будет выполняться та или иная операция.
Что такое поток?
Можно сказать, что поток является виртуальным ядром самого ядра. Поток — параметр исключительно программный, он работает с ядром и способен дать ядру работать параллельно с разными задачами. Сколько потоков — столько и задач. Такая программная хитрость позволяет более рационально использовать вычислительную мощность ядра.
Чем больше программ вы запускаете на компьютере, тем сильнее нагружаете CPU. А он уж сам определяет как задействовать ядра и потоки для максимальной производительности. Для игр и серьезных задач с графикой вычислительная мощность для видеопотока отдается видеокарте для того, чтобы разгрузить графическое ядро CPU. Кстати, процессор видеоадаптера работает примерно также, как и основной.
Но два разобранных в статье параметра не являются самыми ключевыми. Да, чем больше потоков и ядер, тем лучше. Но есть еще и другие параметры, как архитектура процессора, техпроцесс, частота и объем кэш памяти.
Поэтому двухядерный CPU может быть намного лучше, чем четырехъядерный — последний будет проигрывать по другим параметрам.
Добрый день. Сегодня хотелось бы разобрать, что такое потоки в процессоре. Те самые, о функциях и возможностях которых большинство и не догадывается, однако любят хвастаться остальным.
Если провести сравнение процессоров разных поколений, то можно заметить одну интересную тенденцию: многопоточность – штука полезная и здорово повышает суммарную производительность системы.
Начнем с того, что каждый современный процессор построен на физических ядрах с определенной частотой. Допустим, 1 ядро имеет тактовую частоту в 3 ГГц, т.е. может выполнить 3 млрд вычислительных операций за секунду (такт). Но современные ОС (Windows, Linux, MacOS) запускают более 3 млрд процессов, т.е. пользователь начинает сталкиваться с таким понятием как прерывание: ЦП физически не успевает обрабатывать все сразу и начинает переключаться на самые приоритетные задачи.
Логика здесь элементарная: присмотреться к многоядерным и многопоточным решениям. Разгон не дает линейного прироста в производительности, иначе такие гиганты как Intel и AMD выпускали бы процессоры на 5-6 и более ГГц.
Польза от повышения частоты есть, но она нивелируется увеличенным энергопотреблением и сокращением срока службы ЦП.
Подведем итоги
А теперь давайте рассуждать логично. И AMD и Intel за последние несколько лет неплохо так выровняли свои показатели в плане производительности. Оба чипа построены для новейших платформ Ryzen+ (AM4) и Coffee Lake (s1151v2) и имеют отличный разгонный потенциал, а также задел на будущее.
Если для вас первостепенной задачей является получение высокого FPS в современных игровых проектах, то «синяя» платформа здесь выглядит более оптимальным решением.
Однако стоит понимать, что высокий фреймрейт будет заметен только на мониторах с частотой от 120 Гц и выше. На 60-герцовых вы просто не заметите разницы в плавности картинки.
Вариант от AMD при прочих равных выглядит более «всеядным» и универсальным, да и ядер с потоками у него больше, а значит открываются новые перспективы вроде того же стриминга, который так популярен на Youtube.
Надеемся, теперь вы понимаете, в чем разница между частотой и количеством вычислительных ядер, и в каких случаях переплата за потоки оправдана.
Я считаю, что в данной борьбе, победителя здесь быть не может, так как битва в сравнениях была в разных весовых категориях.
На этой ноте закончим, не забывайте подписываться на обновления блога, пока пока.
Технология многопоточности Hyper-Threading (HT) создана для увеличения производительности процессоров. С помощью HT на физическом ядре процессора создаются 2 логических ядра, позволяющих вести параллельные вычисления.
У AMD есть подобная технология многопоточности SMT и сейчас она сталкивается с теми же проблемами, что и intel с HT ранее.
Теоретически Hyper-Threading должна была увеличить производительность процессоров. Но на практике с этим возникла проблемы. Дело в том, что во многих играх включение HT приводит к небольшому снижению производительности и это наблюдается уже более 10 лет. Это привело к тому, что многие "Геймеры" программно отключили технологию многопоточности в BIOS.
И тут возникают вопросы:
Из за чего возникает снижение производительности?
Неужели HT бесполезная технология?
В каких вариантах HT положительно сказывается на производительности?
Заключение.
Преимущество технологии HT проявляются именно при высоких нагрузках на процессор. Дело в том, что современные игры не слишком требовательны к центральному процессору и нагрузить современный процессор до 80% очень сложно. Но при таких нагрузках процессоры с HT покажут на 20-30 % большую производительность, чем без HT.
Если у вас процессор с HT, то естественно лучше держать эту технологию всегда включенной (за исключение кривых игр, которые используют только 4 потока). При обычном использовании ПК Hyper-Threading показывает отличные результаты.
Понравилась публикация? Ставьте Лайк и подписывайтесь на мой канал!
В описании современных процессоров указаны количества ядер и потоков. Что обозначают эти цифры, на какие показатели следует ориентироваться при покупке процессора – рассмотрим в статье.
В описании современных процессоров указаны количества ядер и потоков. Что обозначают эти цифры, на какие показатели следует ориентироваться при покупке процессора – рассмотрим в статье.
В спецификации каждого процессора обязательно присутствует информация о количестве ядер и потоков. Правила «чем больше, тем лучше», в этой ситуации никто не отменял, но давайте выясним, в каких задачах виртуальные ядра способны дать ощутимый прирост производительности, а в каких останутся бесполезными.
Вместо итогов
Практика показывает, что современный универсальный ПК должен иметь в своем распоряжении как минимум 4 ядра/8 потоков, чего будет достаточно для большинства задач, связанных с обработкой данных. Хотя варианты из серии 6/12 выглядят более обещающими по той причине, что стоят они не намного дороже, а пользы от них больше.
В качестве «золотой» середины можем предложить свежий вариант модели, построенный на обновленной архитектуре Zen2. Он отлично справляется с играми, программами, распараллеливанием и обработкой данных, при этом отлично гонится(одним словом — стал популярным (появился в июле 2019)).
Надеемся, что вы почерпнули для себя полезную информацию, которая пригодится при подборе процессора для будущей системы. Следите за дальнейшими обновлениями, чтобы не пропустить новые статьи об анатомии ЦП.
Процедура сравнения будет элементарна до безобразия:
- преимущества высокой тактовой частоты;
- преимущества большого числа ядер процессора;
- необходимость того или иного в зависимости от выбранных задач;
- итоги.
А теперь давайте приступать.
Чем отличаются ядра и потоки
Ядро – это самостоятельный вычислительный блок в архитектуре процессора, способный выполнять линейную последовательность задач за определенный период времени. Если нагрузить одно ядро несколькими последовательностями задач, то оно будет попеременно переключаться между ними, обрабатывая по одной задаче из каждого потока. В масштабах системы это приводит к замедлению работы программ и сервисов.
Поток – это программно выделенная область в физическом ядре процессора. Такая виртуальная реализация позволяет разделять ресурсы ядра и работать параллельно с двумя разными последовательностями команд. Таким образом операционная система воспринимает поток, как отдельный вычислительный центр, следовательно, ресурс ядра используется более рационально, и скорость вычислений увеличивается.
Многопоточность и все о ней
Многие наверняка слышали выражения из серии «2 потока», «4 потока», «8 потоков» и т.д. При этом физических ядер зачастую было в 2 раза меньше.
Эта технология имеет название HyperThreading (Intel) или SMT (AMD).
Многопоточность у красных появилась совсем недавно, с выходом чипов Ryzen на совершенно новом техпроцессе. Что это такое – тема отдельной статьи.
Цель функции заключается в том, что на 1 ядро может одновременно обрабатывать несколько потоков данных. Пока первый поток простаивает, а второй занимается вычислением, запущенное приложение может воспользоваться вакантной логической мощью для своих целей. В результате, прерывания случаются гораздо реже, а вы не ощущаете тормозов и прочих неудобств при работе.
Недостаток технологии заключается в следующем:
- оба потока обращаются к единой кэш-памяти 2 и 3 уровней;
- тяжелые вычислительные процессы могут вызвать конфликт в системе.
Если очень грубо, то все кирпичи с одного места на другое можно перенести в одной руке (1 поток), либо в двух (2 потока), но человек при этом один (1 ядро) и устает одинаково при любых условиях, хоть его производительность фактически увеличивается вдвое. Иными словами, мы упираемся в производительность ЦП, а конкретней в его частоту.
Знакомы с понятием Turbo Boost? Процесс кратковременно повышает частоту процессора на несколько сотен мегагерц в особо сложных сценариях, чтобы вы не испытывали проблем при обработке сложных данных.
В каких случаях нужна многопоточность
А теперь давайте сравним в профессиональных задачах два топовых решения от Intel и AMD: Core 7 8700K (6/12, L3 – 9 МБ) и Ryzen 7 2700x (8/16, L3 – 16 МБ). И здесь уже количество ядер и потоков играет главную и лучшую роль в следующих задачах:
- архивация;
- обработка данных;
- рендеринг;
- работа с графикой;
- создание сложных 3D-объектов;
- разработка приложений.
Стоит отметить, что если программа не рассчитана на мультипоточность, то Intel одерживает пальму первенства только за счет большей частоты, но в остальных случаях лидерство остается за «красными».
Зачем процессору несколько ядер?
Процессор – это вычислительный центр любого компьютера, планшета, смартфона и даже игровой консоли. Именно процессор принимает команды пользователя, вводимые в различных приложениях и программах, обрабатывает их и распределяет задачи между другими узлами системы – видеокартой , оперативной памятью , твердотельным диском .
Вот поэтому процессор – это мозговой центр каждого компьютера, отвечающий за его вычислительные способности и скорость работы.
Первые процессоры были едиными устройствами, которые принимали команды и выполняли их в строгой очередности. Одно ядро позволяло выбирать процессор при покупке только по показателям частоты. А недостаток производительности на первых порах компенсировали созданием двух- и многопроцессорных конфигураций. В таких сборках команды пользователя на ввод обрабатывал первый процессор, а остальные операции по возможности равномерно распределялись между остальными. Для сборки таких систем использовались двухпроцессорные платы или конфигурации на несколько сокетов.
Следующим шагом производители создали многоядерную архитектуру, позволяющую на площади, казалось бы, небольшого микрочипа размещать несколько вычислительных центров, которые по сути являлись самостоятельными процессорами. Так в продаже появились двух-, четырех- и восьмиядерные устройства, которые обрабатывали сразу несколько потоков информации.
Позже корпорация Intel в линейке процессоров Pentium внедрила техническую возможность выполнения одним ядром двух команд за такт, что стало началом новой эпохи в компьютерных технологиях – гиперпоточности процессоров. А сейчас специалисты компании активно работают над новой технологией реализации четырех потоков на одном ядре, и уже в ближайшее время подобные процессоры будут представлены публике.
Высокие частоты – признак комфортного гейминга
Давайте сразу окунемся в игровую индустрию и по пальцам одной руки перечислим те игры, которым нужна многопоточность для комфортной работы. На ум приходят только последние продукты Ubisoft (Assassin’s Creed Origins, Watch Dogs 2), старичок GTA V, свежий Deus Ex и Metro Last Light Redux. Данные проекты с легкостью «съедят» все вакантные вычислительные мощности процессора, включая ядра и потоки.
Но это скорее исключение из правил, поскольку остальные игры более требовательны именно к частоте ЦП и ресурсам видеопамяти. Иными словами, если вы решите запустить старый добрый DOOM на AMD Ryzen Threadripper 1950X c его 16 вычислительными ядрами (дорогой, мощный), то будете крайне разочарованы ввиду следующих факторов:
- FPS будет низким;
- большинство ядер и потоков простаивает;
- переплата крайне сомнительна.
А все потому, что этот чип ориентирован на профессиональные вычисления, рендеринг, обработку видео и иные задачи, в которых «решают» именно ядра и потоки, а не частотный потенциал.Меняем AMD на Intel Core i5 8600К и видим неожиданный результат – количество кадров увеличилось, стабильность картинки возросла, все ядра задействованы оптимально. А если разогнать камень, то картина получится и вовсе шикарная. Все потому, что гейминг до сих пор корректно воспринимает от 4 до 8 ядер (не считая вышеописанных исключений), и дальнейший рост физических и виртуальных потоков попросту неоправдан, приходится гнать тактовую частоту.
3. А как же игры? Что с ними?
С играми интересная ситуация. При нагрузке процессора до 80%, что с отключенным HT, что с включенным - результаты будет примерно одинаковы, отличия 2-3 FPS в ту или иную сторону. Но если процессор будет нагружен выше 80%, то тут же проявляется серьезное преимущество включенной HT.
2. Бесполезна ли HT, когда она эффективно работает?
HT очень хорошая технология. Почти все современные программы используют многопоточне схемы. HT в работе за компьютером дает неплохой прирост (30%). Обработка мультимедийных данных, работа в офисных приложениях, работа с несколькими программами - со всем этим работает HT и производительность в таких ситуациях серьезно улучшается.
Что такое ядро процессора?
Ядро — физический блок, который находится внутри процессора и занимается линейным вычислением арифметических операций. Чем больше ядер, тем быстрее процессор обрабатывает информацию — все ядра могут работать как одновременно для основной, мощной задачи, так и последовательно, выполняя поток задач.
Если в CPU 1 ядро, то оно будет постоянно переключаться между задачами — от этого снижается производительность ПК в целом.
Кстати, до того того, как изобрели многоядерные процессоры для профессиональных пользователей, производились компьютеры с несколькими физическими процессорами.
Читайте далее:
Что выбирать: ядра или потоки?
Поскольку ядра – это физические «мозговые центры», занимающиеся вычислениями, то за общую производительность центрального процессора отвечают именно они. Поэтому количеством ядер, ну и еще частотой процессора определяется его производительность.
Но и количество потоков также заслуживает внимания. Разберем на примере:
Двухъядерный процессор с двумя потокам нагружается операционной системой четырьмя параллельными последовательностями команд, например, от открытых игр и программ. Команды так и останутся в четырех «очередях», и ядра будут попеременно производить вычисления из каждой. При этом производительность ядра зачастую избыточна для обработки одной команды. Поэтому часть вычислительного потенциала ядра, а значит и процессора останется в резерве.
Если же взять аналогичный процессор с двумя ядрами, но уже на четыре потока, то все четыре очереди будут задействованы одновременно, по максимуму загружая ядра. Следовательно, задачи будут решены быстрее, а простоя вычислительных мощностей удастся избежать.
На практике это дает нам возможность одновременно запускать несколько программ: работать с документами, слушать музыку, общаться в мессенджерах и выполнять поиск в браузере. При этом программы будут работать эффективно, быстро, без торможений и зависаний.
В производственных масштабах для комплектации рабочих станций или серверов также следует отдать предпочтение большему количеству потоков при равных числах ядер. За исключением особых случаев, таких как работа с 1С, когда решающую роль играет тактовая частота, и ряда других приложений, активно использующих TCP/IP стек. В этих случаях распараллеливание вызывает существенную задержку при обработке пакетов .
Таким образом, чем больше ядер будет в процессоре, тем выше его производительность и скорость выполнения различных задач. А удвоенное количество потоков позволяет повысить эффективность процессора и задействовать его технический потенциал на полную.
В заключении интересное видео от компании Intel о том, как они создают микрочипы.
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.
1. Снижение производительности.
Тут все просто, во первых, сам модуль HT распределяющий потоки на виртуальные ядра имеет свои задержки. И включение технологии HT немного уменьшает скорость поступления данных в процессор.
Во вторых, программы не различают логические и физические ядра. Логическое ядро работает по остаточному принципу, если первое ядро нагружено на 70% то, второму логическому ядру остается только 30%. Сложный процесс может попасть в логическое ядро, тем самым скорость обработки замедлится.
В третьих, некоторые игры, до сих пор используют только 4 потока. И в случае 8 поточного процессора, у него будет нагружена 2 физических ядра и 2 логических, то есть 50% процессора будет простаивать, что приведет к недостатку производительности.
Стоит ли ожидать удвоения производительности?
Виртуальное разделение вычислительной мощности процессора на потоки называется гиперпоточностью. На практике это не физическое увеличение количества ядер, следовательно, и вычислительный потенциал процессора остается постоянным.
Гиперпоточность – это инструмент, позволяющий процессору более оперативно выполнять команды операционной системы и распределять вычислительный ресурс.
Таким образом, удвоенное количество потоков по отношению к ядрам способно повысить эффективность процессора за счет одновременного выполнения нескольких задач каждым ядром. Но прирост, даже по заверениям лидера рынка в производстве процессоров Intel будет находиться в пределах 30%.
А вот об увеличении энергопотребления и чрезмерном нагреве волноваться не стоит. Так как виртуальное разделение выполнено на производстве, то компанией просчитаны все рабочие параметры, такие как мощность и TDP, указанные в спецификации.
Читайте также: