На что влияют ядра процессора в ноутбуке. Что такое центральный процессор

Инструкция

Если у вас установлена операционная система Windows, узнать, какое количество ядер в вашем процессоре, можно через свойства . Для этого выберите на рабочем столе значок «Компьютер», нажмите Alt+Enter или правую кнопку мыши и в контекстном меню «Свойства».

Откроется окно с информацией об операционной системе, процессоре, оперативной памяти и имени компьютера. Справа будут ссылки, среди которых нужно найти «Диспетчер устройств».

В диспетчере будет указано оборудование, которое у вас установлено. В списке найдите пункт «Процессор» и нажмите на стрелочку рядом с ним. Развернется столбик, в котором будет указано количество ваших процессоров.

Можно запустить диспетчер задач с помощью комбинации Ctrl+Shift+Esc. Откройте вкладку под названием «Быстродействие». Количество окон в разделе «Хронология загрузки ЦП» соответствует количеству ядер вашего процессора.

Если на компьютере включена имитация работы многоядерного процессора, тогда диспетчер задач будет показывать число сымитированных ядер. Это можно определить, если все ядра показывают совершенно одинаковую нагрузку. Тогда вам может пригодиться бесплатная утилита CPU-Z. На вкладке CPU показана вся информация о процессоре. Внизу есть окно Core, где указано количество ядер.

Можно воспользоваться еще одной бесплатной программой PC Wizard. Ее можно скачать с сайта разработчика. Установите программу на компьютер. Запустите файл PC Wizard.exe, нажмите вкладку «Железо», затем «Процессор». Справа найдите раздел «Элемент», а в нем пункт Number of core. В разделе «Описание» отображено количество ядер.

…в процессе развития количество ядер будет становиться всё больше и больше.

(Разработчики Intel )

Ещё core , да ещё core , да ещё много, много core !..

…Ещё совсем недавно мы не слышали и не ведали о многоядерных процессорах, а сегодня они агрессивно вытесняют одноядерные. Начался бум многоядерных процессоров, который пока – слегка! – сдерживают их сравнительно высокие цены. Но никто уже не сомневается, что будущее – именно за многоядерными процессорами!..

Что такое ядро процессора

В центре современного центрального микропроцессора (CPU – сокр. от англ. central processing unit – центральное вычислительное устройство) находится ядро (core ) – кристалл кремния площадью примерно один квадратный сантиметр, на котором посредством микроскопических логических элементов реализована принципиальная схема процессора, так называемая архитектура (chip architecture ).

Ядро связано с остальной частью чипа (называемой «упаковка», CPU Package ) по технологии «флип-чип» (flip-chip , flip-chip bonding – перевернутое ядро, крепление методом перевернутого кристалла). Эта технология получила такое название, потому что обращённая наружу – видимая – часть ядра на самом деле является его «дном», – чтобы обеспечить прямой контакт с радиатором кулера для лучшей теплоотдачи. С обратной (невидимой) стороны находится сам «интерфейс» – соединение кристалла и упаковки. Соединение ядра процессора с упаковкой выполнено с помощью столбиковых выводов (Solder Bumps ).

Ядро расположено на текстолитовой основе, по которой проходят контактные дорожки к «ножкам» (контактным площадкам), залито термическим интерфейсом и закрыто защитной металлической крышкой.

Первый (естественно, одноядерный!) микропроцессор Intel 4004 был представлен 15 ноября 1971 г. корпорацией Intel. Он содержал 2300 транзисторов, работал на тактовой частоте 108 кГц и стоил $300.

Требования к вычислительной мощности центрального микропроцессора постоянно росли и продолжают расти. Но если раньше производителям процессоров приходилось постоянно подстраиваться под текущие насущные (вечно растущие!) запросы пользователей , то теперь чипмейкеры идут с бо-о-о-льшим опережением!

Долгое время повышение производительности традиционных одноядерных процессоров в основном происходило за счет последовательного увеличения тактовой частоты (около 80% производительности процессора определяла именно тактовая частота) с одновременным увеличением количества транзисторов на одном кристалле. Однако дальнейшее повышение тактовой частоты (при тактовой частоте более 3,8 ГГц чипы попросту перегреваются!) упирается в ряд фундаментальных физических барьеров (поскольку технологический процесс почти вплотную приблизился к размерам атома: сегодня процессоры выпускаются по 45-нм технологии, а размеры атома кремния – приблизительно 0,543 нм):

Во-первых, с уменьшением размеров кристалла и с повышением тактовой частоты возрастает ток утечки транзисторов. Это ведет к повышению потребляемой мощности и увеличению выброса тепла;

Во-вторых, преимущества более высокой тактовой частоты частично сводятся на нет из-за задержек при обращении к памяти, так как время доступа к памяти не соответствует возрастающим тактовым частотам;

В-третьих, для некоторых приложений традиционные последовательные архитектуры становятся неэффективными с возрастанием тактовой частоты из-за так называемого «фон-неймановского узкого места» – ограничения производительности в результате последовательного потока вычислений. При этом возрастают резистивно-емкостные задержки передачи сигналов, что является дополнительным узким местом, связанным с повышением тактовой частоты.

Применение многопроцессорных систем также не получило широкого распространения, так как требует сложных и дорогостоящих многопроцессорных материнских плат. Поэтому было решено добиваться дальнейшего повышения производительности микропроцессоров другими средствами. Самым эффективным направлением была признана концепция многопоточности , зародившаяся в мире суперкомпьютеров, – это одновременная параллельная обработка нескольких потоков команд.

Так в недрах компании Intel родилась Hyper-Threading Technology (HTT ) – технология сверхпоточной обработки данных, которая позволяет процессору выполнять в одноядерном процессоре параллельно до четырех программных потоков одновременно. Hyper-threading значительно повышает эффективность выполнения ресурсоемких приложений (например, связанных с аудио- и видеоредактированием, 3D -моделированием), а также работу ОС в многозадачном режиме.

Процессор Pentium 4 с включенным Hyper-threading имеет одно физическое ядро, которое разделено на два логических , поэтому операционная система определяет его, как два разных процессора (вместо одного).

Hyper-threading фактически стала трамплином к созданию процессоров с двумя физическими ядрами на одном кристалле. В 2-ядерном чипе параллельно работают два ядра (два процессора!), которые при меньшей тактовой частоте обеспечивают бо льшую производительность, поскольку параллельно (одновременно!) выполняются два независимых потока инструкций.

Способность процессора выполнять одновременно несколько программных потоков называется параллелизмом на уровне потоков (TLP – thread-level parallelism ). Необходимость в TLP зависит от конкретной ситуации (в некоторых случаях она просто бесполезна!).

Основные проблемы создания процессоров

Каждое ядро процессора должно быть независимым, – с независимым энергопотреблением и управляемой мощностью;

Рынок программного обеспечения должен быть обеспечен программами, способными эффективно разбивать алгоритм ветвления команд на четное (для процессоров с четным количеством ядер) или на нечётное (для процессоров с нечётным количеством ядер) количество потоков;

…

По сообщению пресс-службы AMD , на сегодня рынок 4-ядерных процессоров составляет не более 2% от общего объема. Очевидно, что для современного покупателя приобретение 4-ядерного процессора для домашних нужд пока почти не имеет смысла по многим причинам. Во-первых, на сегодня практически нет программ, способных эффективно использовать преимущества 4-х одновременно работающих потоков; во-вторых, производители позиционируют 4-ядерные процессоры, как Hi-End -решения, добавляя к оснастке самые современные видеокарты и объемные жесткие диски, – а это в конечном счете ещё больше увеличивает стоимость и без того недешёвых …

Разработчики Intel говорят: «…в процессе развития количество ядер будет становиться всё больше и больше…».

Что ждёт нас в будущем

В корпорации Intel уже говорят не о «Мультиядерности» (Multi-Core ) процессоров, как это делается в отношении 2-, 4-, 8-, 16- или даже 32-ядерных решений, а о «Многоядерности» (Many-Core ), подразумевая совершенно новую архитектурную макроструктуру чипа, сравнимую (но не схожую) с архитектурой процессора Cell .

Структура такого Many-Core -чипа подразумевает работу с тем же набором инструкций, но с помощью мощного центрального ядра или нескольких мощных CPU , «окруженных» множеством вспомогательных ядер, что поможет более эффективно обрабатывать сложные мультимедийные приложения в многопоточном режиме. Кроме ядер «общего назначения», процессоры Intel будут обладать также специализированными ядрами для выполнения различных классов задач – таких, как графика, алгоритмы распознавания речи, обработка коммуникационных протоколов.

Именно такую архитектуру представил Джастин Раттнер (Justin R. Rattner ), руководитель сектора Corporate Technology Group Intel , на пресс-конференции в Токио. По его словам, таких вспомогательных ядер в новом многоядерном процессоре может насчитываться несколько дюжин. В отличие от ориентации на большие, энергоемкие вычислительные ядра с большой теплоотдачей, многоядерные кристаллы Intel будут активизировать только те ядра, которые необходимы для выполнения текущей задачи, тогда как остальные ядра будут отключены. Это позволит кристаллу потреблять ровно столько электроэнергии, сколько нужно в данный момент времени.

В июле 2008 г. корпорация Intel сообщила, что рассматривает возможность интеграции в один процессор нескольких десятков и даже тысяч вычислительных ядер. Ведущий инженер компании Энвар Галум (Anwar Ghuloum ) написал в своем блоге: «В конечном счете, я рекомендую воспользоваться следующим моим советом… разработчики уже сейчас должны начать думать о десятках, сотнях и тысячах ядер». По его словам, в настоящий момент Intel изучает технологии, которые смогли бы масштабировать вычисления «на то количество ядер, которые мы пока не продаём».

По мнению Галума, в конечном счете успех многоядерных систем будет зависеть от разработчиков, которым, вероятно, придется изменить языки программирования и переписать все существующие библиотеки.

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.

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.

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.

На сегодняшний день, те же 8-ми ядерные процессоры AMD , для игр избыточны, избыточно именно количество ядер, а вот производительность не дотягивает, но у них есть другие преимущества. Эти самые 8 ядер, очень сильно помогут в задачах, где необходима мощная работа с качественной многопоточной нагрузкой. К таковой можно отнести, например рендеринг (просчёт) видео, или же серверные вычисления. Поэтому для таких задач необходимы 6, 8 и более ядер. Да и в скором времени игры смогут качественно грузить 8 и больше ядер, так что в перспективе, всё очень радужно.

Не стоит забывать о том, что остается масса задач, создающих однопоточную нагрузку. И стоит задать себе вопрос: нужен мне этот 8-ми ядерник или нет?

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 (

Обнаружили неприятную проблему предела тактовой частоты. Достигнув порога в 3 ГГц, разработчики столкнулись с значительным ростом энергопотребления и тепловыделения своих продуктов. Уровень технологий 2004 года не позволял существенно уменьшить размеры транзисторов в кремниевом кристалле и выходом из сложившейся ситуации стала попытка не наращивать частоты, а увеличить количество операций, выполняемых за один такт. Переняв опыт серверных платформ, где многопроцессорная компоновка уже была испытана, было решено объединить два процессора на одном кристалле.

С тех пор прошло немало времени, в широком доступе появились ЦП с двумя, тремя, четырьмя, шестью и даже восемью ядрами. Но основную долю на рынке до сих пор занимают 2 и 4-ядерные модели. Изменить ситуацию пытаются в AMD, но их архитектура Bulldozer не оправдала надежд и бюджетные восьмиядерники все еще не очень популярны в мире. Поэтому вопрос, что лучше: 2 или 4-ядерный процессор , до сих пор остается актуальным.

Разница между 2 и 4-ядерным процессором

На аппаратном уровне основное отличие 2-ядерного процессора от 4-ядерного – количество функциональных блоков. Каждое ядро, по сути, представляет собой отдельный ЦП, оснащенный своими вычислительными узлами. 2 или 4 таких ЦП объединены между собой внутренней скоростной шиной и общим контроллером памяти для взаимодействия с ОЗУ. Другие функциональные узлы тоже могут быть общими: у большинства современных ЦП индивидуальной является кэш-память первого (L1) и второго (L2) уровня, блоки целочисленных вычислений и операций с плавающей запятой. Кэш L3, отличающийся относительно большим объемом, один и доступен всем ядрам. Отдельно можно отметить уже упомянутые AMD FX (а также ЦП Athlon и APU серии A): у них общими являются не только кэш-память и контроллер, но и блоки вычислений с плавающей запятой: каждый такой модуль одновременно принадлежит двум ядрам.

Схема четырехъядерного процессора AMD Athlon

С пользовательской точки зрения разница между 2 и 4-ядерным процессором заключается в количестве задач, которые ЦП может обработать за один такт. При одинаковой архитектуре, теоретическая разница будет составлять 2 раза для 2 и 4 ядер или 4 раза для 2 и 8 ядер, соответственно. Таким образом, при одновременной работе нескольких процессов, увеличение количества должно повлечь за собой рост быстродействия системы. Ведь вместо 2 операций четырехъядерный ЦП за один момент времени сможет выполнять сразу четыре.

Чем обусловлена популярность двухъядерных ЦП

Казалось бы, если увеличение числа ядер влечет за собой рост производительности, то на фоне моделей с четырьмя, шестью или восемью ядрами у двухядерников нет никаких шансов. Тем не менее, мировой лидер на рынке ЦП, компания Intel, ежегодно обновляет ассортимент своей продукции и выпускает новые модели всего с парой ядер (Core i3, Celeron, Pentium). И это на фоне того, что даже в смартфонах и планшетах на такие ЦП пользователи смотрят с недоверием или презрением. Чтобы понять, почему самые популярные модели – именно процессоры с двумя ядрами, следует учесть несколько основных факторов.

Intel Core i3 — самые популярные 2-ядерные процессоры для домашнего ПК

Проблема совместимости . При создании программного обеспечения разработчики стремятся сделать так, чтобы оно могло функционировать как на новых компьютерах, так и уже существующих моделях ЦП и ГП. Учитывая ассортимент на рынке, важно обеспечить, чтобы игра нормально работала и на двух ядрах, и на восьми. Большинство всех существующих домашних ПК оснащены двухъядерным процессором, поэтому поддержке таких компьютеров уделяется больше всего внимания.

Сложность распараллеливания задач . Чтобы обеспечить эффективное задействование всех ядер, вычисления, производимые в процессе работы программы, следует разделить на равные потоки. Например, задача, которая может оптимально задействовать все ядра, выделив каждому из них по одному или два процесса — одновременная компрессия нескольких видеороликов. С играми – сложнее, так как все выполняемые в них операции взаимосвязаны. Несмотря на то, что основную работу выполняет графический процессор видеокарты, информацию для формирования 3d-картинки подготавливает именно ЦП. Сделать так, чтобы каждое ядро обрабатывало свою порцию данных, а затем подавало ее ГП синхронно с другими, достаточно сложно. Чем больше одновременных потоков вычислений нужно обрабатывать – тем тяжелее реализация задачи.

Преемственность технологий . Разработчики программного обеспечения используют для своих новых проектов уже существующие наработки, подвергающиеся неоднократной модернизации. В отдельных случаях доходит до того, что такие технологии уходят корнями в прошлое на 10-15 лет. Разработка, основанная на проекте десятилетней давности, кардинальной переработке для идеальной оптимизации поддается очень неохотно, если не совсем никак. Как следствие, наблюдается неспособность софта рационально использовать аппаратные возможности ПК. Игра S.T.A.L.K.E.R. Зов Припяти, вышедшая в 2009 году (в эпоху расцвета многоядерных ЦП) построена на движке 2001 года, поэтому не умеет нагружать более, чем одно ядро.

S.T.A.L.K.E.R. полноценно задействует только одно ядоро 4-ядерного ЦП

Такая же ситуация и с популярной онлайн-РПГ World of Tanks: движок Big World, на котором она базируется, создан в 2005 году, когда многоядерные ЦП еще не воспринимались, как единственно возможный путь развития.

World of Tanks тоже не умеет распределять нагрузку на ядра равномерно

Финансовые сложности . Следствием этой проблемы является предыдущий пункт. Если создавать каждое приложение с нуля, не используя имеющиеся технологии, его реализация обойдется в баснословные суммы. К примеру, стоимость разработки GTA V составила более 200 млн долларов. При этом, некоторые технологии все равно не были созданы «из чистого листа», а позаимствованы из предыдущих проектов, так как игра писалась под 5 платформ сразу (Sony PS3, PS4, Xbox 360 и One, а также ПК).

GTA V оптимизирована под многоядерность и умеет равномерно загружать процессор

Все эти нюансы не позволяют в полной мере использовать потенциал многоядерных процессоров на практике. Взаимозависимость производителей аппаратного обеспечения и разработчиков софта порождает замкнутый круг.

Какой процессор лучше: 2 или 4-ядерный

Очевидно, что при всех преимуществах потенциал многоядерных процессоров до сих пор остается нереализованным до конца. Некоторые задачи вообще не умеют равномерно распределять нагрузку и работают в один поток, другие – делают это с посредственной эффективностью, и лишь малая доля ПО полноценно взаимодействуют со всеми ядрами. Поэтому вопрос, какой лучше процессор, 2 или 4 ядра , купить, требует внимательного изучения текущей ситуации.

На рынке представлены продукты двух производителей: Intel и AMD, отличающиеся особенностями реализации. Advanced Micro Devices традиционно делают упор на многоядерность, в то время как «Интел» неохотно идут на такой шаг и наращивают количество ядер только если это не приводит к снижению удельной производительности в расчете на ядро (избежать которого очень сложно).

Увеличение количества ядер снижает итоговую производительность каждого из них

Как правило, общая теоретическая и практическая производительность многоядерного ЦП ниже, чем аналогичного (построенного на такой же микроархитектуре, с тем же техпроцессорм) с одним ядром. Вызвано это тем, что ядра используют общие ресурсы, и это не лучшим образом сказывается на быстродействии. Таким образом, нельзя просто приобрести мощный четырех- или шестиъядерный процессор с расчетом на то, что он точно не будет слабее двухъядерника из той же серии. В некоторых ситуациях – будет, при том ощутимо. В качестве примера можно привести запуск старых игр на компьютере с восьмиядерным процессором AMD FX : FPS при этом порой ниже, чем на аналогичном ПК, но с четырехъядерным ЦП.

Нужна ли сегодня многоядерность

Значит ли это, что много ядер не нужно? Несмотря на то, что вывод кажется закономерным — нет. Легкие повседневные задачи (такие как веб-серфинг или работа с несколькими программами одновременно) положительно реагируют на увеличение числа ядер процессора. Именно по этой причине производители смартфонов делают упор на количество, опуская на второй план удельную производительность. Opera (и другие браузеры на движке Chromium), Firefox запускают каждую открытую вкладку в виде отдельного процесса, соответственно, чем больше ядер – тем быстрее переход между вкладками. Файловые менеджеры, офисные программы, проигрыватели – сами по себе не являются ресурсоемкими. Но при потребности часто переключаться между ними многоядерный процессор позволит повысить производительность системы.

Браузер Opera каждой вкладке присваивает отдельный процесс

В компании Intel осознают это, потому технология HuperThreading, позволяющая ядру обрабатывать второй поток силами неиспользуемых ресурсов, появилась еще во времена Pentium 4. Но она не позволяет в полной мере компенсировать недостаток производительности.

В «Диспетчере задач» 2-ядерный процессор с Huper Threading отображается, как 4-ядерный

Создатели игр, тем временем, постепенно наверстывают упущенное. Появление новых поколений консолей Sony Play Station и Microsoft Xbox простимулировало разработчиков уделять больше внимания многоядерности. Обе приставки созданы на базе восьмиядерных чипов AMD, поэтому теперь программистам не нужно тратить уйму сил на оптимизацию при портировании игры на ПК. С ростом популярности этих консолей — с облегчением смогли вздохнуть и те, кто разочаровался в приобретении AMD FX 8xxx. Многоядерники усиленно отвоевывают позиции на рынке, о чем можно убедиться на примере обзоров.

01.02.2013

Споры о необходимости многоядерных процессоров давно улеглись. Но вопрос востребованности большого количества ядер все еще насущен. Ведь значительная часть приложений, в том числе игр, до сих пор не умеет использовать большое количество параллельных. В этом тесте мы решили выяснить, как влияет количество ядер в процессоре на игровую производительность.

С появлением многоядерных процессоров ситуация с их выбором осложнилась, ведь кроме привычного показателя производительности, коим всегда была тактовая частота, добавился и еще один – количество ядер. Их Intel и AMD начали наращивать стремительно, но потом успокоились, хотя аналитики прогнозировали дальнейшее количество ядер. Фактически, в данный момент максимальным количеством ядер можно считать четыре. И не нужно кивать в сторону процессоров AMD FX, которые сам производитель называет “восьмиядерными”. По факту, они также имеют четыре ядра, если не учитывать удвоенное количество блоков ALU. Просто ядра AMD называет модулями. По общему мнению, это количество ядер и является оптимальным для игр.

Но общее мнение не всегда отражает реальное положение дел. А по факту, многие игры до сих пор не умеют использовать больше двух ядер. И вовсе не потому, что программисты, в компаниях которые их создали, не ратуют за многоядерность, а просто потому, что большинству игровых проектов большая вычислительная мощь не нужна. Причем это относится как к достаточно скромным играм, так и ко многим блокбастерам. Особенно четко данная тенденция стала прослеживаться с появлением DirectX 11. Последний API от Microsoft принес значительное количество изменений связанных с распределением нагрузки, в результате чего значительная часть работы по предварительному обсчету данных и их подготовке перешла от центрального процессора к видеокарте. Нагрузка на графическую подсистему возросла, а вот на CPU наоборот упала.

Эту информацию недооценили многие покупатели, продолжая искать для игрового компьютера самый мощный процессор, кивая на многочисленные игровые тесты, в которых процессоры демонстрируют огромную разницу в производительности. И большинство не задумывается о том, что для игровых тестов процессоров выбираются особые настройки, которые должны выявить разницу в производительности разных моделей, и продемонстрировать ее максимально явно. В реальной жизни такие настройки никто не использует, тем, более имея достаточно производительную систему. Ведь, согласитесь, довольно глупо играть в разрешении 1280 на 720 и минимальных настройках графики в новый шедевр, имея отменную видеокарту вроде Radeon HD 7970, или GeForce GTX 680.

Чтобы адекватно оценить разницу в производительности, которую демонстрируют процессоры с разным количеством ядер, причем в максимально приближенных к реальности условиях, мы пошли другим путем. В наш традиционный тестовый стенд, оснащенный процессором Core i7-2700K, мы установили мощную видеокарту Radeon HD 7950, и прогнали тесты в гораздо более приближенных к реальным режимам настройках. То есть в разрешении Full HD, на максимальных настройках, и с активированной анизотропной фильтрацией. Единственное от чего отказались, так это от сглаживания, которое очень сильно повышает нагрузку на видеокарту, еще больше нивелируя разницу в производительности процессоров.

А процессоров в тесте сразу четыре. Хотя физически это все тот же Core i7 на ядре Sandy Bridge, но мы будем использовать его с одним, двумя, тремя, и четырьмя активными ядрами, и оценивать влияние их количества на производительность. Для того, чтобы результаты были более четными, мы отключили HyperThreading, который может оказывать влияние на результаты, улучшая ситуацию для конфигураций имеющих меньшее количество ядер. Также был отключен автоматический разгон, а частота процессора зафиксирована на уровне 3,5 гигагерца, которая является для него стандартной.

Для тестирования мы используем пять игр из нашего постоянного набора для тестов видеокарт. Это Metro 2033, Crysis 2, Battlefield 3, F1 2011, и ArmA 2. Четыре из них будут протестированы в поддерживаемом ими режиме DirectX 11. А ArmA 2, которая не поддерживает самый новый API выступит в качестве контрольного образца. На основе поведения этой игры мы будем делать выводы о влиянии количества ядер в процессоре на игры, работающие через DirectX 10, который (равно как и предыдущие) значительно больше нагружает центральный процессор. Кроме того, среди фанатов ArmA 2 ходят легенда о том, что данная игра является одной из самых процессорозависимых. Проверим.

Перед тем как переходить к тестам, оговоримся, что наш тест будет полезен только обладателям, или тем, кто планирует купить процессор Intel Core пары последних поколений. То есть на ядрах Sandy Bridge и Ivy Bridge. Так как в силу высокой эффективности этих процессоров, они могут в значительной степени компенсировать меньшее количество ядер, относительно менее эффективных процессоров, вроде AMD Athlon/Phenom, и Core 2 Duo/Core 2 Quad. Для таких процессоров зависимость от количества ядер может быть более выраженной. В то же время нужно помнить и о влиянии частоты процессора на производительность, независимо от количества ядер, и вносить поправку те результаты, которые продемонстрирует наш подопытный. Все точки над “i” вроде расставлены, можно переходить к исследованию результатов тестов.

Первым в бой традиционно отправляется синтетический пакет 3DMark 11. Синтетика вообще очень чувствительна к производительности компонентов, и наверняка хорошо отреагировала бы на изменение количества ядер, если бы нашей целью было бы исследование чистой производительности с помощью теста физики. Но нас интересует графический тест, и в нем результаты оказались отнюдь не самыми ожидаемыми. Как видно на графике, разница между 2,3 и 4 ядрами оказалась фактически нулевой, в пределах погрешности. И только когда активным осталось только одно (!) ядро, 3DMark хоть как-то отреагировал на снижение количества вычислительных ресурсов. Но отреагировал очень вяло. Как видно, нагрузка на процессор в графическом тесте пакета столь мала, что с ней отлично справляется всего одно быстрое и эффективное ядро Sandy Bridge. Фактически в данном тесте больше двух ядер не нужно, а потому быстрый Pentium здесь покажет не худшие результаты, чем Core i5 и Core i7, которые стоят в разы дороже.

Metro 2033

Одна из самых тяжелых и красивых игр для PC, весьма бодро “идет” на видеокарте Radeon HD 7950. А вот к количеству ядер относится весьма скептически. Разница между 2,3 и 4 ядрами достаточно скромная, хотя и более выраженная, чем в 3DMark. А вот при одном активном ядре видна заметная просадка, хотя стоит признать, что и на одном ядре играть можно, пусть и претерпевая некоторые неприятные подергивания, так как минимальный фреймрейт также снизился. Зато двуядерника Metro 2033 хватит за глаза, и только перфекционистам можно порекомендовать приобретать четырехядерник, так как он даст в среднем, лишь на один с небольшим кадр в секунду больше. Pentium вновь выглядит неплохим игровым процессором. Не говоря уже про работающие на более высоких частотах Core i3.

Crysis 2

Мы уже начали предполагать, что и дальше все пойдет по той же схеме, но, как оказалось, у Crysis 2 свой взгляд на количество ядер и их использование. Как видно по графику, CryEngine 3, вполне адекватно реагирует на прибавление количества вычислительных ядер процессора. И даже четыре ядра он знает куда применить. Но с другой стороны, и два ядра выдают вполне приемлемый результат, обеспечивая плавную картинку и отсутствие подергиваний. Да и на одном ядре можно играть, но уже не так комфортно, все же потеряв среднем 24 кадров в секунду весьма ощутима. К тому же если это одно ядро будет меньше частоты (у нас, напоминаем, 3,5 гигагерца), то результат может быть еще хуже. В принципе, как и в предыдущих тестах, вновь отметим, что двух быстрых ядер для Crysis 2 будет вполне достаточно, несмотря на то, что и три и четыре ядра обеспечат небольшой прирост.

Battlefield 3

Гениальнейшая графическая часть, судя по результатам теста, абсолютно независима от количества ядер. График для двух, трех, и четырех ядер практически линеен, и вновь укладывается в пределы погрешности. Как видно, больше двух ядер Battlefield 3 не использует. Но и меньше тоже. При одном активном ядре игра пыталась запуститься, но это ей не удавалось, так что результата данного теста просто нет. Видимо, движок игры в обязательном порядке требует как минимум двух потоков, которые одноядерный процессор предоставить не может. Вывод вновь безрадостный для обладателей мощных четырехядерников – в этой игре они совсем не у дел. Ту же производительность обеспечит процессор с двумя ядрами. Скорее всего, данная игра будет более адекватно реагировать на изменение тактовой частоты, что мы постараемся проверить в будущем. Пока же констатируем, что Core i3 здесь будет лучшим выбором.

Гоночный симулятор, которому приходится просчитывать множество физических данных, в отличие от шутеров должен демонстрировать гораздо более яркую зависимость от количества ядер. И F1 2011 не подвела. Вот где 4 ядра используются на полную катушку, а отключение каждого ядра дает реальный эффект. Отключение всего одного ядра уже уменьшает фреймрейт в два раза! С двумя активными ядрами ситуация еще более усугубляется. А с одним ядром… и вовсе не поиграешь, потому что игра просто отказывается запускаться, сообщая о том, что конфигурация компьютера не отвечает минимальным системным требованиям. Хотя, опять же можно отметить, что и двух ядер будет достаточно для вполне комфортной игры, но в данном случае мы можем признать полностью обоснованными использование четырехядерных Core i5 и Core i7.

Контрольный пациент, в лице ArmA 2 также очень позитивно оценивал прибавление новых ядер. На одном ядре игра, конечно, запускается, но впечатления от нее не самые положительные – бесконечные тормоза не позволяют играть. С двумя ядрами ситуация становится куда лучше – ArmA 2 идет вполне гладко. Ну а три или четыре ядра делают ситуацию практически идеальной, хотя разница в производительности между ними не очень заметна. По данному факту можно сделать вывод, что для ArmA 2 будет идеальным использование Core i5 или Core i7, но вполне достойную производительность обеспечат быстрые двуядерники, вроде Pentium или Core i3.

Выводы

Подводить итоги, и как-то суммировать результаты тестов довольно сложно. Но попробуем. Прежде всего, нужно отметить, что четырехядерники вовсе не бесполезны, и в некоторых играх они имеют значительное преимущество перед процессорами располагающими лишь двумя ядрами. Но многие игры, среди которых и такие хиты, как Battlefield 3, до сих пор вполне довольствуются двухядерниками, и совершенно спокойно относятся к появлению третьего и четвертого ядра. Заранее предсказать, как та или иная игра покажет себя в работе с разным количеством процессорных ядер предсказать практически невозможно, хотя, некоторые общие черты все же есть. В частности, в использование вычислительной мощности процессора в значительной мере зависит от жанра игры. Шутерам не требуются значительные вычислительные ресурсы процессора, в то время как разнообразные симуляторы, а также стратегии, которым нужно обсчитывать большие объемы данных связанных с проработкой физических аспектов игры, или интеллекта множества персонажей, гораздо более требовательны к процессору.

С другой стороны, все игры в нашем тесте показали вполне приемлемый результат даже на двух ядрах. То есть, если вы не гонитесь за рекордами и хотите просто комфортно играть, то вам будет вполне достаточно быстрого двуядерника, такого как, например Core i3, или даже Pentium. При этом вы не будете чувствовать никаких сложностей в 99 процентах игр, ведь пользователю совершенно не критично, выдает игра 40 кадров в секунду, или 200. Тем не менее, в будущем ситуация может измениться, и после появления нового поколения консолей