Как лучшие предложения, хвост не застрял
Основной (или «ядро») процессора — это отдельный процессор, способный выполнять инструкции. Многоядерный чип с более чем одним физическим или виртуальным ядром может выполнять несколько операций одновременно.
Внутри 10-ядерного процессора Intel Core i9-10900K (Изображение: Disclosure/Intel/Vitor Pádua/)
Как работает ядро процессора?
Ядро процессора работает как независимый процессор внутри чипа.
В процессоре ядро состоит из:
- Набор инструкцийкоторый привязан к архитектуре процессора (например, x86 или Arm) и определяет задачи, которые процессор способен выполнять;
- Логико-арифметический блок (АЛУ)выполнять математические вычисления и логические операции;
- Блок управления (UC)организовать выполнение инструкций и поток данных;
- регистрыв которых хранится небольшой объем данных (обычно 32 или 64 бита) для немедленного доступа;
- кэш-память, чтобы сохранить информацию быстрого доступа. В целом кэши L1 и L2 являются самыми быстрыми, имеют емкость в несколько килобайт (кБ), находятся внутри каждого ядра и не являются общими.
Основные блоки процессора (изображение: Vitor Pádua/)
Каждое ядро может выполнять свою собственную инструкцию, а это значит, что если процессор имеет несколько ядер, задачи могут быть разделены между ними. Этот метод, известный как распараллеливание, может повысить производительность некоторых приложений.
В чем разница между физическим ядром и виртуальным ядром?
Один физическое ядро (известное как «ядро») — это реальный блок, который представляет собой физическое подразделение внутри процессора, то есть имеет свои собственные инструкции, блоки, регистры и память.
уже ядро виртуальное (известный как «поток») — это логическая единица, имитирующая ядро внутри процессора. Например, технология Intel Hyper-Threading разделяет ядро на два потока, чтобы имитировать одновременное выполнение в два раза большего количества задач.
Что такое многоядерный процессор?
Один многоядерный процессор это чип, который содержит более одного физического ядра. Префикс на английском языке обычно используется для определения количества ядер в более распространенных конфигурациях, таких как двухъядерный (2 ядра), четырехъядерный (4 ядра) и восьмиъядерный (8 ядер).
Когда процессор имеет более одного ядра, он может выполнять более одной задачи одновременно. Таким образом, одно ядро может декодировать изображение видео, а другое работает, например, со звуком. Или даже два ядра могут обрабатывать разные части одного и того же видео, сокращая время обработки.
Одноядерный процессор (1 ядро) может одновременно выполнять только одну операцию. Если в очереди два задания, второе будет выполняться поочередно или после завершения первого. В обоих случаях возможна потеря производительности или нестабильность системы.
В целом ядра CPU или GPU похожи друг на друга, то есть имеют одинаковые возможности и инструкции. Ядро может работать на более низкой частоте или даже выключаться в моменты простоя, что снижает энергопотребление.
Существуют также такие технологии, как big.LITTLE, которые объединяют группы («кластеры») высокопроизводительных и маломощных ядер на одном чипе для повышения эффективности. Эта конфигурация довольно распространена в сотовых телефонах и портативных устройствах, которые выигрывают от меньшего расхода заряда батареи.
Иллюстрация процессора с четырьмя ядрами (Изображение: Vitor Pádua/)
Чем больше ядер в процессоре тем лучше?
Количество ядер в процессоре важно, но это не единственный показатель производительности. Другими факторами, влияющими на производительность процессора, являются:
- Тактовая частота: представляет количество циклов, которые чип выполняет в секунду. Измеряется в герцах (Гц), обычно в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц);
- Архитектура: это набор инструкций, которые процессор способен выполнять. Чем эффективнее архитектура, тем больше инструкций за такт (IPC) выполняет процессор, что повышает производительность задачи;
- Литография: определяет расстояние между транзисторами на чипе и обычно выражается в нанометрах (нм). Чем меньше расстояние, тем больше транзисторов можно разместить в одном физическом пространстве, что может повысить производительность;
- размер кэша: кэш-память (L1, L2 и L3) — место быстрого доступа, где процессор хранит временную информацию. Чем больше кэш-память, тем к большему количеству данных может получить доступ чип, не полагаясь на более медленную память (например, на жесткий диск), что способствует повышению производительности;
- Умение распараллеливать задачу: не все задачи можно распараллелить, то есть разделить на более мелкие части для выполнения более чем одним ядром одновременно. Непараллелизуемая задача не имеет существенного прироста производительности на многоядерном чипе.
Восьмиядерный процессор хорош?
Тот факт, что процессор восьмиядерный, означает только то, что он имеет восемь ядер, поэтому этого недостаточно, чтобы определить, хороший он или плохой. Восьмиядерный процессор в настоящее время является стандартом в индустрии смартфонов и встречается в моделях всех ценовых категорий.
Бенчмарк может более объективно определить производительность чипа. Samsung Exynos 1280 SoC с восьмиъядерным процессором с частотой 2,0 ГГц набирает 1861 балл в стандартизированном тесте Geekbench. Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2, который также является восьмиядерным чипом с частотой 2,0 ГГц, набирает 5087 баллов в том же тесте.
Несоответствие между двумя SoC, которые имеют одинаковое количество ядер ЦП и одинаковую тактовую частоту, связано с разницей в конструкции каждого чипа. Производитель может выбрать, разработать более экономичный или более мощный чип, а также выбрать более современный и дорогой производственный процесс или более зрелый и дешевый.
В чем разница между восьмиядерным и четырехъядерным процессором?
Восьмиядерный чип (8 ядер) имеет тенденцию быть лучше, чем четырехъядерный чип (4 ядра) в тех же условиях, поскольку он может выполнять в два раза больше операций одновременно. Большее количество ядер также приносит пользу распараллеливаемым задачам, которые могут выполняться более эффективно.
Однако нельзя сказать, что восьмиядерный процессор лучше четырехъядерного. Например, ядро ЦП для настольных ПК может быть намного мощнее ядра ЦП для мобильных устройств, поскольку оно не имеет таких же ограничений по тепловыделению и энергопотреблению.
Как посмотреть, сколько ядер у процессора?
Чтобы увидеть количество ядер процессора, просто зайдите в системные настройки (в Windows и macOS) или установите специальное приложение (в Android и iOS), которое показывает модель чипа. В нашем руководстве подробно объясняется, как узнать, сколько ядер у процессора в каждой ситуации.
Блок управленияАрифметико-логический блокЦПАрхитектура ARMWindowsmacOSAndroidiOSСистема-на-чипе (SoC)GPU