Каковы 2 отличительные характеристики многоядерных процессоров выберите два варианта
Основные этапы в истории создания двуядерных процессоров таковы:
· 1999 год – анонс первого двуядерного процессора в мире (IBM Power4 для серверов);
· 2001 год – начало продаж двуядерного IBM Power4;
· 2002 год – почти одновременно AMD и Intel объявляют о перспективах создания своих двуядерных процессоров;
· 2002 год – выход процессоров Intel Xeon и Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading, обеспечивающей виртуальную двухпроцессорность на одном кристалле;
· 2004 год – свой двуядерный процессор выпустила Sun (UltraSPARC IV);
· 2004 год – IBM выпустила второе поколение своих двуядерных процессоров (IBM Power5). Каждое процессорное ядро Power5 поддерживает аналог технологии Hyper-Threading;
· 2005 год, 18 марта – Intel выпустила первый в мире двуядерный процессор архитектуры x86;
· 2005 год, 21 марта – AMD анонсировала полную линейку серверных двуядерных процессоров Opteron, анонсировала десктопные двуядерные процессоры Athlon 64 X2 и начала поставки двуядерных Opteron 8xx;
· 2005 год, 20-25 мая – AMD начинает поставки двуядерных Opteron 2xx;
· 2005 год, 26 мая – Intel выпускает двуядерные Pentium D для массовых ПК;
· 2005 год, 31 мая – AMD начинает поставки Athlon 64 X2.
Идея многоядерного процессора выглядит на первый взгляд совершенно тривиальной: просто упаковываем два-три (или более) процессора в один корпус - и компьютер получает возможность исполнять несколько программных потоков одновременно. Конкретные её реализации в недавно вышедших настольных процессорах AMD и Intel заметно различаются. Различаются настолько, что сугубо «количественные» мелочи в конечном итоге переходят в качественные различия между процессорами этих двух компаний.
Проанализируем различия в подходах при создании этих микропроцессоров и оценим предполагаемую производительность.
Intel Smithfield
При создании многоядерных процессоров для настольных ПК фирма Intel предпочла пойти на первых порах по пути наименьшего сопротивления, продолжив традиции создания привычных для себя SMP-систем с общей шиной. Выглядит подобная MP-система чрезвычайно просто: один чипсет, к которому подключается вся оперативная память, и одна процессорная шина, к которой подключены все процессоры:
В случае двуядерных процессоров Smithfield два обычных ядра, аналогичных Prescott, просто расположены рядом на одном кристалле кремния и электрически подключены к одной (общей) системной шине. Никакой общей схемотехники у этих ядер нет.
|
У каждого «ядра» Smithfield – свой APIC, вычислительное ядро, кэш-память второго уровня и (что особенно важно) – свой интерфейс процессорной шины (Bus I/F). Последнее обстоятельство означает, что двуядерный процессор Intel с точки зрения любой внешней логики будет выглядеть в точности как два обыкновенных процессора (типа Intel Xeon).
Сегодняшнее ядро Smithfield является «монолитным» (два ядра образуют единый кристалл процессора), однако следующее поколение настольных процессоров Intel (Presler, изготавливаемый по 65-нм технологии) будет еще тривиальнее – два одинаковых кристалла одноядерных процессоров (Cedar Mill) просто будут упакованы в одном корпусе.
| |
Presler | Cedar Mill |
Точно таким же будет и первый серверный процессор Intel данной микроархитектуры, известный сейчас под именем Dempsey. Но если у Smithfield на каждое из ядер приходится по 1 Мбайт кэш-памяти второго уровня, то у Presler и Dempsey это будет уже по 2 Мбайт на ядро.
Между тем, позднее у Intel пойдут другие, более сложные в плане микроархитектуры варианты двуядерных процессоров, среди которых стоит отметить Montecito (двуядерный Itanium), Yonah (двуядерный аналог Pentium M) и Paxville для многопроцессорных серверов на базе Intel Xeon MP. Еще в марте 2005 года фирма Intel объявила, что в разработке находятся 15 различных многоядерных CPU, и пять из них корпорация даже демонстрировала в работе.
Если еще в середине 2004 года официальные лица Intel отмечали, что многоядерные процессоры – это не «очередная гонка за производительностью». Поскольку программная инфраструктура была тогда еще не очень готова поддержать такие процессоры оптимизированными приложениями, то теперь многоядерность у Intel поставлена во главу угла во всех базовых направлениях деятельности, в том числе – в разработке и отладке приложений (кроме коммуникаций и сенсорных сетей – пока).
Тактовую частоту процессоров стало наращивать все труднее и труднее, и, стало быть, надо искать что-то на смену гонки за тактовой частотой. Добавляя ядра, производительность в ряде современных приложений уже можно заметно поднять, не повышая частоты.
Собственно, мультиядерность в текущем понимании Intel – это один из трех возможных вариантов:
1. Независимые процессорные ядра, каждое со своей кэш-памятью, расположены на одном кристалле и просто используют общую системную шину. Это - 90-нанометровый Pentium D на ядре Smithfield.
2. Похожий вариант – когда несколько одинаковых ядер расположены на разных кристаллах, но объединены вместе с одном корпусе процессора (многочиповый процессор). Таким будет 65-нанометровое поколение процессоров семейств Pentium и Xeon на ядрах Presler и Dempsey.
3. Наконец, ядра могут быть тесно переплетены между собой на одном кристалле и использовать некоторые общие ресурсы кристалла (скажем, шину и кэш-память). Таким является ближайший Itanium на ядре Montecito, а также мобильный Yonah.
Попутно отметим, что Montecito, изготавливаемый по 90-нм техпроцессу, будет иметь по сравнению с предшественником на 130-нм ядре Madison и ряд других преимуществ: наличие Hyper-Threading (то есть он будет виден в системе как 4 логических процессора), заметно меньшее энергопотребление, более высокую производительность (в 1,5 раза и выше), вчетверо больший размер кэш-памяти (свыше 24 Мбайт: 2x1 Мбайт L2 инструкций, 2x12 Мбайт L3 данных), 1,72 миллиарда транзисторов против 410 миллионов и прочее. Выпуск этого процессора ожидается в четвертом квартале 2005 года.
Не менее интересным ожидается и первый двуядерный мобильный процессор Yonah, который должен появиться в начале 2006 года в рамках новой мобильной платформы Napa. Yonah будет иметь два вычислительных ядра, использующих общую 2-мегабайтную кэш-память второго уровня и общий же контроллер системной шины QPB с частотой 667 МГц. Он будет выпускаться по 65-нм технологии в форм-факторах PGA 478 и BGA 479, содержать 151,6 млн. транзисторов, поддерживать технологию XD-bit и, судя по предварительной информации, поддерживать некоторые механизмы прямого взаимодействия ядер между собой.
Более того, Intel не исключают и того, что процессоры на «мобильном» ядре Yonah будут использоваться не только в определенных сегментах рынка настольных компьютеров (для этого уже разработаны и демонстрируются соответствующие мини-концепты домашнего и офисного ПК), но даже в компактных экономичных серверах.
Первым восьмиядерным процессором Intel станет, по всей видимости, Tukwila в 2007 году, продолжающая линейку Intel Itanium.
Intel Smithfield, к сожалению, несовместим со всеми уже существующими чипсетами самой Intel, ибо чипсеты, рассчитанные на однопроцессорную шину, теперь вынуждены будут работать фактически с «дуальными» системами, а двухпроцессорным чипсетам (напомним, что Intel четко разделяет процессоры для дуал и для многопроцессорных систем) придется научиться работать с «квадами» - четверками процессоров. То есть нагрузка на системную шину существенно возрастет, и прежние чипсеты на нее просто не рассчитаны. В Intel пробовали запускать Smithfield на чипсетах серии i925/915, но работа такой связки не всегда была достаточно стабильной, поэтому от нее было решено официально отказаться и даже предусмотреть меры, исключающие запуск двуядерных процессоров на платах со старыми чипсетами.
Такой подход Intel, несмотря на все свои «подводные камни», в конечном счете, позволит обеспечить пользователей дешевыми и доступными каждому двуядерными CPU. Intel планирует, что в 2006 году 85% серверных и более 70% клиентских компьютеров (ноутбуков и десктопов) будут иметь двуядерные процессоры, а в 2007 году эти цифры возрастут до 100% и 90% соответственно.
|
«Классическая» двухпроцессорная SMP-система с двуядерными процессорами |
Организация «системы в целом» у Intel столь же традиционна, сколь и устройство двуядерного процессора. В ней есть несколько «равноправных» центральных процессоров (как правило, разделяющих общую шину); есть оперативная память и есть разной степени быстродействия периферия. Весь этот комплект объединяется в единое целое специальным коммуникационным процессором – «северным мостом» (Northbridge) чипсета. Через него проходят буквально все потоки данных, которые только зарождаются в компьютере. Подобный «централизованный» подход, во-первых, отличается относительной простотой, а во-вторых, удобен тем, что в нём каждый компонент компьютера получается узкоспециализированным и поддающимся модернизации независимо от других компонентов. То есть с одним и тем же Northbridge можно использовать, например, совершенно различные по своей производительности процессоры и наоборот – меняя Northbridge, можно, например, использовать с одним и тем же процессором совершенно разные типы оперативной памяти.
AMD Toledo
|
Пример двухпроцессорной двуядерной системы на Opteron 2xx и чипсете AMD 81xx. HT обозначает HyperTransport |
Если смотреть на этот вопрос с чисто технической стороны, то AMD попросту интегрировала практически всю функциональность северного моста в центральный процессор, что хорошо видно на блок-схемах. Но «небольшая» технологическая уловка приводит к совсем иной архитектуре компьютера – SUMA, в отличие от традиционной SMP. Перечислим кратко основные преимущества SUMA над «классической» SMP:
· Основа SUMA – последовательная шина HyperTransport. В серверных вариантах процессоров AMD может быть интегрировано до трех независимых линков HT, работающих на частотах до 1 ГГц (2 ГГц с учетом режима передачи данных DDR) и шириной по 16 бит (4 Гбайт/с) в каждом из направлений. Часть HT-линков используется для соединений точка-точка между процессорами, часть задействуется для подключения периферийных устройств (через внешний чипсет, поскольку HT связывает один из процессоров с чипсетом тоже как точка-точка). Для программиста HT полностью совместима с традиционной программной моделью PCI; при этом с «логической» точки зрения весь компьютер напрямую подключаются к единой шине HT, объединяющей все устройства, от центрального процессора и до любой PCI-карты, вставленной в обычный PCI-слот.
· Чипсет сильно упрощается: всё, что от него требуется – это просто обеспечивать «мосты» (туннели) между HT и другими типами шин. Ну и, возможно, заодно обеспечивать какое-то количество интегрированных контроллеров. Особенно ярко этот принцип проявляется в серверном чипсете AMD 81xx, поскольку это просто набор из двух чипов – «переходников» на шины AGP и PCI-X и чипа, интегрирующего туннель на «обычную» PCI и стандартный набор периферийных контроллеров (IDE, USB, LPC и проч.). Впрочем, традиционные «большие» чипсеты тоже совместимы: к примеру, NVIDIA успешно выпускает Force3 и nForce4, объединяющие все необходимые туннели и контроллеры в единственном кристалле. Но зато можно, к примеру, установить на плату чип nForce Professional 2200 (решение «всё-в-одном» от NVIDIA для рабочих станций) и добавить к нему «в напарники» AMD 8132, который обеспечит материнской плате поддержку шины PCI-X, которой в nForce Pro 2200 нет. Или использовать несколько чипов nForce Pro 2200, чтобы обеспечить, к примеру, вдвое большее число линий PCI Express. Здесь всё совместимо со всем: любые современные чипсеты для микроархитектуры AMD64, теоретически, должны работать и с любыми процессорами AMD и любыми «правильно» сделанными «напарниками». В частности, все двуядерные процессоры AMD должны работать со всеми ранее выпущенными чипсетами для процессоров архитектуры K8.
AMD сейчас любит подчеркивать, что её процессоры «специально проектировались в расчёте на двуядерность», но, строго говоря, правильнее было бы говорить, что двуядерность очень удачно ложится на её архитектуру. Каждый процессор K8 является «системой в миниатюре», со своим «процессором» и Northbridge; а двуядерный K8 – «двухпроцессорная SMP-система в миниатюре».
Второе ядро подключается к кросс-бару через общую шину SRI; оба ядра идентичны и фактически являются полноценными процессорами; общего кэш L2 нет. То есть если мы, скажем, рассматриваем однопроцессорную двуядерную систему, то вся разница между реализациями AMD и Intel с «технологической» точки зрения заключается в том, что у Intel Northbridge реализован отдельным кристаллом, а у AMD он просто интегрирован в центральный процессор.
Интеграция Northbridge в процессор и SUMA-архитектура K8 не просто обеспечивает «более быстрый контроллер оперативной памяти» - она заодно позволяет очень эффективно решать и ряд свойственных многопроцессорным системам проблем.
Мне очень интересен вопрос об отличии системы с многоядерный процессором от мнгогопроцессорной системы. В многопроцессорной системе потоки выполняются параллельно, то есть один поток обрабатывает долго вывполняемые инструкции, а другой чтобы не терять время выполняет более простые и быстрые команды не связанные с результатами невыполненных инструкций другого потока. И передают результаты, или инструкции с кэша одного процессора на кэш другого. А как дела обстоят с многоядерным? Ведь на сколько я знаю каждоеп ядро также имеет свой кэш. Поэтому можно подумать что они также параллельно выполняют потоки. Тогда в чем их различие? В мощности? Ведь ядра делят производительность прпроцессора. И следовательно хоть и работают паралльлельно, то медленней чем если бы вместо, скажем, двуядерного процессора было два процессора. В чем их отличие?
Это глобальный вопрос, или чисто практический? Если говорить о промышленном использовании компьютера - палка о двух концах. Скажем, я желаю поднять систему freeBSD на многопроцессорном сервере. и получаю не хилую потерю производительности благодаря не искоренённой болячке bsd giant-lock (погугли) . В данной ситуации многопроцессорная машина неприемлема. Другая сторона медали - мощные вычислительные системы, наподобие IBM' овского суперкомпьютера. Действительно, процессор способен поддерживать до 128 ядер, а запросы производительности этой машинки куда больше.
Если же речь идёт о домашнем использовании: многопроцессорная мамка стоит от 400$. Делай выводы. Дешевле 2 -х ядерный процессор и бюджетная мать. Думаю хватит писанины. Рекомендую следующий вопрос:
"Поддерживает ли многопроцессорная МП использование мультиядерных процессоров"
Главное отличие многопроцессорной системы в том, что у каждого процессора свое, собственное поле памяти, а не общее, как у многоядерного. Каждый процессор забивает свое поле памяти только своими данными, в результате эффективность работы памяти гораздо выше, что влияет и на скорость обработка данных
И вообще какие основные их отличия от одноядерных?
Просто странно иногда кажется, когда смотришь характеристики какого-нибудь крутого четырехъядерного компьютера и видишь, что процессор, например, - 2,33 Ггц, что вообщем то немного по-моему для одноядерного.
Главное - многопоточное выполнение кода. Т. е. , при выполении программ на одноядерном процессоре, все процессы (т. е. грубо говоря, запущенные программы) получают квант процессорного времени и выполняются последовательно. На многоядерном процессоре этот процесс распараллелен на колличество ядер, т. е. за один квант времени может выполняться столько процессов, сколько имеется процессорных ядер. В общих чертах так. А частота ядер не суммируется, т. е. если запустить одинаковое приложение, не ориентированное на многопроцессорность, то будет быстрее тот процессор, у которого частота выше, но при условии, что процессоры одинаковой архитектуры. Т. е. некорректно сравнивать частоты процессоров, например, Core2Duo 2,33 ГГц и Pentium4 3,0 ГГц, т. к. эти процессоры имеют разные микроархитектуры.
паралельность. тоесть два ядра могут работать одновременно. и система может распределять нагрузку между ними.. тоесть в результате увеличивается скорость) кроме того-2,33 Ггц на допустим Core 2 Duo ''это не те же 2,33 ггц, что на Pentium 4. конвейер другой-скорости другие. по мегагерцам корректно сравнивать только процессоры одной линейки
-В обычном процессоре, старого типа, ядро всего одно.
- В многоядерном процессоре ядер два и более, соответственно их производительность в теории может быть в два и более раз больше чем у обычного одноядерного процессора.
-Получается что многоядерные процессоры фактически включают в себя два и более обычных процессоров.
-Второе утверждение не совсем верно, т. к. у новых процессоров ядра включают в себя более расширенные вычислительные функции по сравнению с ядрами процессоров прошлых лет, + применяются более совершенные технологии их изготовления, что еще и снижает выделяемое тепло+ еще много всяких приятностей.. . ))
Есть и подводные камни связанные с разрядностью процессоров и поддержкой этой разрядности операционными системами и программи.. . Короче получается что очень многие программы не способны использовать все приемущества многоядерных процессоров, но это не мешает работать с ними однозначно быстрее.
Все современные компьютеры строятся на многоядерных процессорах, т. к. они на много более производительнее.
На первых порах развития процессоров, все старания по повышению производительности процессоров были направлены в сторону наращивания тактовой частоты , но с покорением новых вершин показателей частоты, наращивать её стало тяжелее, так как это сказывалось на увеличении TDP процессоров. Поэтому разработчики стали растить процессоры в ширину, а именно добавлять ядра, так и возникло понятие многоядерности.
Ещё буквально 6-7 лет назад, о многоядерности процессоров практически не было слышно. Нет, многоядерные процессоры от той же компании IBM существовали и ранее, но появление первого двухъядерного процессора для настольных компьютеров , состоялось лишь в 2005 году, и назывался данный процессор Pentium D. Также, в 2005 году был выпущен двухъядерник Opteron от AMD, но для серверных систем.
В данной статье, мы не будем подробно вникать в исторические факты, а будем обсуждать современные многоядерные процессоры как одну из характеристик CPU. А главное – нам нужно разобраться с тем, что же даёт эта многоядерность в плане производительности для процессора и для нас с вами.
Нужны ли многоядерные процессоры? Повседневная резонность
При выборе процессора для компьютера (а именно при размышлении о количестве ядер), следует определить основные виды задач, которые он будет выполнять.
Для улучшения знаний в сфере компьютерного железа, можете ознакомится с материалом про сокеты процессоров .
Точкой старта можно назвать двухъядерные процессоры, так как нет смысла возвращаться к одноядерным решениям. Но и двухъядерные процессоры бывают разные. Это может быть не «самый» свежий Celeron, а может быть Core i3 на Ivy Bridge, точно так же и у АМД – Sempron или Phenom II. Естественно, за счёт других показателей производительность у них будет очень отличаться, поэтому нужно смотреть на всё комплексно и сопоставлять многоядерность с другими характеристиками процессоров .
К примеру, у Core i3 на Ivy Bridge, в наличии имеется технология Hyper-Treading, что позволяет обрабатывать 4 потока одновременно (операционная система видит 4 логических ядра, вместо 2-ух физических). А тот же Celeron таким не похвастается.
Но вернемся непосредственно к размышлениям относительно требуемых задач. Если компьютер необходим для офисной работы и серфинга в интернете, то ему с головой хватит двухъядерного процессора.
Когда речь заходит об игровой производительности, то здесь, чтобы комфортно чувствовать себя в большинстве игр необходимо 4 ядра и более. Но тут всплывает та самая загвоздочка: далеко не все игры обладают оптимизированным кодом под 4-ех ядерные процессоры, а если и оптимизированы, то не так эффективно, как бы этого хотелось. Но, в принципе, для игр сейчас оптимальным решением является именно 4-ых ядерный процессор.
Подводя небольшие итоги, еще раз отмечу, что преимущества многоядерности проявляются при «увесистой» вычислительной многопоточной работе. И если вы не играете в игры с заоблачными требованиями и не занимаетесь специфическими видами работ требующих хорошей вычислительной мощи, то тратиться на дорогие многоядерные процессоры, просто нет смысла ( какой процессор лучше для игр? ).
Многоя́дерный проце́ссор — центральный процессор, содержащий два и более вычислительных ядра на одном процессорном кристалле или в одном корпусе.
Среди многоядерных процессоров к данному моменту можно выделить
*процессоры, предназначенные в основном для встраиваемых и мобильных приложений, в которых большое внимание разработчиков было уделено средствам и методам снижения энергопотребления (SEAforth (SEAforth24, seaforth40), Tile (Tile36, Tile64, Tile64pro), AsAP-II, CSX700);
*процессоры для вычислительных или графических станций, где вопросы энергопотребления не столь критичны (графические процессоры, например, процессоры серии g80 от NVIDIA, проект Larrabee от Intel, отчасти сюда можно отнести и процессор Cell от IBM, хотя количество вычислительных ядер у него относительно невысоко);
* процессоры т .н. мейнстрима — предназначенные для серверных, рабочих станций и персональных компьютеров (AMD, Intel, Sun);
- Количество ядер (Количество ядер. Ядро (core) – кристалл кремния площадью примерно один квадратный сантиметр, на котором посредством микроскопических логических элементов реализована принципиальная схема процессора, так называемая архитектура. Каждое ядро воспринимается системой как отдельный, самостоятельный процессоров, со всем необходимым набором функций.)
• Тактовая частота (такт — элементарная операция в секунду, которую может выполнить процессор. Следовательно, количество тактов — это показатель, сколько операций в секунду времени способен обработать процессор. Единицей измерения этого параметра являются гигагерцы ГГц.)
• Кеш-память (память, непосредственно встроенная в процессор, и используемая для хранения и обращения к часто используемым данным, называется кеш-память. Она делиться на несколько уровней — L1, L2 и L3. Вышестоящий уровень кеш-памяти имеет больший объем, но менее скоростной доступ к данным.)
• Разрядность (определяет количество информации, которой может обменяться процессор с оперативной памятью за один такт. Параметр этот измеряется в битах. Параметр разрядности влияет на объем возможной оперативной памяти — 32-х битный процессор может работать только с 4 Гб оперативной памяти.)
• Классы задач, на которые рассчитаны
Сравнительные характеристики производительности процессоров, потребляемой мощности и скоростей обмена данными представлены в таблицах
(Мфлопс - миллион операций с плавающей точкой в секунду)
Немалый вклад в общую производительность процессора и эффективность его работы вкладывает и структура межъядерных связей и организация подсистемы памяти, в частности кэш-памяти
Процессор CSX700
Архитектура процессора CSX700 была разработана для решения так называемой проблемы массо-габаритных показателей и потребляемой мощности (Size, Weight and Power (SWAP)), которая, как правило, является основной для встраиваемых высокопроизводительных приложений. Путем интегрирования процессоров, системных интерфейсов и встроенной памяти с коррекцией ошибок, CSX700 представляет собой достаточно экономичное, надежное и производительное решение, отвечающее требованиям современных приложений.
Архитектура процессора оптимизирована для работы с применением массового параллелизма данных и спроектирована с высокой степенью эффективности и надежности. Архитектура нацелена на интеллектуальную обработку сигналов и обработку изображений во временной и частотной областях.
Кристалл CSX700 содержит 192 высокопроизводительных процессорных ядра, встроенную буферную память размером 256 кбайт (два банка по 128 кбайт), кэш данных и кэш команд, ECC-защиту внутренней и внешней памяти, встроенный контроллер прямого доступа в память. Для обеспечения накристаль-ной и межкристальной сети используется технология ClearConnect NoC (рис. 11).
Процессор состоит из двух относительно независимых модулей MTAP (MultiThreaded Array Processor — многопотоковый процессорный массив), содержащих кэши инструкций, данных, блоки управления процессорными элементами, и набор из 96 вычислительных ядер (рис. 12).
Рис. 12. Структура MTAP-блока
Технические характеристики процессора:
тактовая частота ядер 250 MГц;
96 ГФлоп для данных двойной или одинарной точности;
поддерживает 75 ГФлоп при тесте перемножения матриц двойной точности (DGEMM);
производительность целочисленных операций 48 ШАОс;
рассеиваемая мощность 9 Вт;
пропускная способность внутренних шин памяти 192 Гбайт/с;
две внешние шины памяти 4 Гбайт/с;
скорость обмена данными между отдельными процессорами 4 Гбайт/с;
интерфейсы PCIe, 2·DDR2 DRAM (64 бита).
Разработанный для систем с низким энергопотреблением, данный процессор работает на относительно низкой тактовой частоте и имеет механизм управления частотой, который позволяет регулировать производительность приложений в условиях определенного энергопотребления и теплового окружения.
CSX700 поддерживается профессиональной средой разработки (SDK) на основе технологии Eclipse с визуальными средствами отладки приложений, базирующейся на оптимизированном компиляторе ANSI C с расширениями для параллельного программирования. В дополнение к стандартной библиотеке С идет набор оптимизированных библиотек с такими функциями, как БПФ, BLAS, LAPACK и др.
Современные процессоры Intel и AMD
Современный рынок процессоров делят два главных конкурента – Intel и AMD.
Intel
Процессоры от компании Intel, сегодня считаются самыми производительными, благодаря семейству Core i7 Extreme Edition. В зависимости от модели они могут иметь до 6 ядер одновременно, тактовую частоту до 3300 МГц и до 15 Мб кэш памяти L3. Самые популярные ядра в сегменте настольных процессоров создаются на основе Intel - Ivy Bridge и Sandy Bridge.
В процессорах компании Intel применяются фирменные технологии собственной разработки для повышения эффективности работы системы.
1. Hyper Threading - За счет этой технологии, каждое физическое ядро процессора способно обрабатывать по два потока вычислений одновременно, получается, что число логических ядер фактически удваивается.
2. Turbo Boost - Позволяет пользователю совершить автоматический разгон процессора, не превышая при этом максимально допустимый предел рабочей температуры ядер.
3. Intel QuickPath Interconnect (QPI) - Кольцевая шина QPI соединяет все компоненты процессора, за счет этого сводятся к минимуму все возможные задержки при обмене информацией.
4. Visualization Technology - Аппаратная поддержка решений виртуализации.
5. Intel Execute Disable Bit - Практически антивирусная программа, она обеспечивает аппаратную защиту от возможных вирусных атак, в основе которых лежит технология переполнения буфера.
6. Intel SpeedStep-Инструмент позволяющий изменять уровень напряжения и частоты в зависимости от создаваемой нагрузки на процессор.
Core i7 – на данный момент топовая линия компании
Core i5 – отличаются высокой производительностью
Core i3 – невысокая цена, высокая/средняя производительность
AMD
Самые быстрые процессоры фирмы AMD все же медленнее, чем самые быстрые процессоры Intel (данные на ноябрь 2010). Но благодаря своему хорошему соотношению цены и качества, процессоры AMD, в основном для настольных ПК, являются прекрасной альтернативой процессорам Intel.
Для процессоров Athlon II и Phenom II важным является не только тактовая частота, но и количество ядер процессора. Athlon II и Phenom II в зависимости от модели могут иметь два три или четыре ядра. Модель с шестью ядрами – только серия Highend Phenom II.
Большинство современных процессоров созданных компанией AMD по умолчанию поддерживают следующие технологии:
1. AMD Turbo CORE - Эта технология призвана автоматически регулировать производительность всех ядер процессора, за счет управляемого разгона (подобная технология у компании Intel имеет название TurboBoost).
2. AVX (Advanced Vector Extensions), ХОР и FMA4 - Инструмент, имеющий расширенный набор команд, специально созданных для работы с числами с плавающей точкой. Однозначно полезный инструментарий.
3. AES (Advanced Encryption Standard) - В программных приложениях использующих шифрование данных, повышает производительность.
4. AMD Visualization (AMD-V) - Эта технология виртуализации, помогает обеспечить разделение ресурсов одного компьютера между несколькими виртуальными машинами.
5. AMD PowcrNow! - Технология управления питанием. Она помогают пользователю добиться повышения производительности, за счет динамической активации и деактивации части процессора.
6. NX Bit - Уникальная антивирусная технология, помогающая предотвратить инфицирование персонального компьютера определенными видами вредоносных программ.
Использование в ГИС
Геоинформационные системы - многофункциональные средства анализа сведенных воедино табличных, текстовых и картографических данных, демографической, статистической, земельной, муниципальной, адресной и другой информации. Многоядерные процессоры необходимы для быстрой обработки различных видов информации, так как они значительно ускоряют и распределяют работу программ.
ВЫВОД
Переход к многоядерным процессорам становится основным направлением повышения производительности. На данный момент самым распространенным считается 4-х и 6-и ядерные процессоры. Каждое ядро воспринимается системой как отдельный, самостоятельный процессоров, со всем необходимым набором функций. Технология многоядерных процессоров, позволила распараллелить операции вычисления, вследствие чего повысился показатель быстродействия ПК.
Преимущества многоядерных процессоров
• возможность распределять работу программ, например, основных задач приложений и фоновых задач операционной системы, по нескольким ядрам;
• увеличение скорости работы программ;
• процессы, требующие интенсивных вычислений, протекают намного быстрее;
• более эффективное использование требовательных к вычислительным ресурсам мультимедийных приложений (например, видеоредакторов);
Увеличение производительности за счёт многоядерности
Принцип увеличения производительности процессора за счёт нескольких ядер, заключается в разбиении выполнения потоков (различных задач) на несколько ядер. Обобщая, можно сказать, что практически каждый процесс, запущенный у вас в системе, имеет несколько потоков.
Сразу оговорюсь, что операционная система может виртуально создать для себя множество потоков и выполнять это все как бы одновременно, пусть даже физически процессор и одноядерный. Этот принцип реализует ту самую многозадачность Windows (к примеру, одновременное прослушивание музыки и набор текста).
Возьмём для примера антивирусную программу. Один поток у нас будет сканирование компьютера, другой – обновление антивирусной базы (мы всё очень упростили, дабы понять общую концепцию).
И рассмотрим, что же будет в двух разных случаях:
а) Процессор одноядерный. Так как два потока выполняются у нас одновременно, то нужно создать для пользователя (визуально) эту самую одновременность выполнения. Операционная система, делает хитро: происходит переключение между выполнением этих двух потоков (эти переключения мгновенны и время идет в миллисекундах). То есть, система немного «повыполняла» обновление, потом резко переключилась на сканирование, потом назад на обновление. Таким образом, для нас с вами создается впечатление одновременного выполнения этих двух задач. Но что же теряется? Конечно же, производительность. Поэтому давайте рассмотрим второй вариант.
б) Процессор многоядерный. В данном случае этого переключения не будет. Система четко будет посылать каждый поток на отдельное ядро, что в результате позволит нам избавиться от губительного для производительности переключения с потока на поток (идеализируем ситуацию). Два потока выполняются одновременно, в этом и заключается принцип многоядерности и многопоточности. В конечном итоге, мы намного быстрее выполним сканирование и обновление на многоядерном процессоре, нежели на одноядерном. Но тут есть загвоздочка – не все программы поддерживают многоядерность. Не каждая программа может быть оптимизирована таким образом. И все происходит далеко не так идеально, насколько мы описали. Но с каждым днём разработчики создают всё больше и больше программ, у которых прекрасно оптимизирован код, под выполнение на многоядерных процессорах.
Читайте также: