Компьютер состоит из множества различных деталей, каждая из которых выполняет свои определённые функции. Все вместе они обеспечивают стабильную работоспособность всей системы в целом. Многие говорят, что самым важным элементом является процессор, однако и он достаточно сложен. Говоря о его архитектуре, мы часто рассматриваем ядро процессора, так как именно оно определяет возможности.

Почему стоит рассматривать процессор, как один из важнейших элементов, особенно при сборке? Потому что во многом именно он определяет качественные и функциональные возможности компьютера как такового. Непосвящённому пользователю достаточно сложно разобраться во всех аспектах, даже после прочтения соответствующей литературы, а форумы и вовсе не дают однозначного ответа, потому что они заполнены спорами относительно того, какой бренд лучше - AMD или Intel. И порой в этих спорах ядро процессора и его функции и возможности не рассматриваются вовсе.

Если какие-то моменты, связанные непосредственно с эксплуатацией того или иного процессора, ещё можно узнать на форумах, то конкретные характеристики необходимо рассматривать самому. Производители всегда предоставляют такую информацию в подробностях, если, конечно, она скажет о чём-нибудь пользователю.

Характеристики процессора

Сейчас на рынке главенствуют Соответственно, ядро процессора, а точнее их совокупность, определяют в первую очередь производительность. Основной характеристикой считается частота работы процессора, т.е. его быстродействие и оперативность.

Продвинутые пользователи знают о возможностях разгона процессора, т.е. повышения его частоты. Практически у любой модели можно увеличить производительность, однако, не у всех она будет эффективной. Другими словами, если взять два процессора, работающие примерно на одинаковой частоте, то у них может быть разный разгонный потенциал. Следовательно, перспективы и возможности отличаются.

Как правило, основным ограничением становится температура ядра процессора, потому что при повышении частоты увеличивается нагрузка, он начинает нагреваться, а это уже губительно сказывается на его состоянии. При длительной работе в таком режиме ядро процессора начнёт разрушаться и выходить из строя, в конце концов, чип просто сгорит.

Впрочем, одной ориентироваться на одну только частоту неправильно - кэш и частота шины также оказывают важное влияние на возможности и итоговые характеристики. Процессор постоянно обрабатывает различную информацию, однако она поступает не напрямую, а хранится некоторое время в кэше - промежуточном звене между оперативной памятью и процессором. От скорости работы кэша очень часто зависит быстродействие системы. Частота шины определяет скорость обмена данными между процессором и материнской платой.

Количество ядер

Пресловутое количество ядер сейчас активно обсуждается, потому что одни говорят, что чем больше, тем лучше, другие наоборот утверждают, что лучше не торопиться с с большим количеством ядер.

Наиболее распространённым вариантов являются двуядерные модели. Такие чипы уже начали внедрять даже в мобильные аппараты, так что удивить кого-то сложно. Возникает вопрос, стоит ли переходить на четырёхядерные и более процессоры? Сейчас ситуация повторяется как и с внедрением первых многоядерных моделей - прирост производительности на деле оказывается не таким большим. Пользователи не знают, как отключить ядро процессора или заставить то или иное приложение использовать все возможности, потому что далеко не все приложения оптимизированы под такие модели. При этом прирост в цене достаточно существенный, но иногда стоит выбрать более простую, но и быструю и производительную модель, нежели гнаться за количеством ядер.

В эпоху кремниевой электроники, когда производители микросхем в полной мере испытывают на себе последствия закона Мура, многие люди интересуются строением микропроцессоров . В частности, многие пользователи персонального компьютера интересуется внутренним строением процессора в их ПК.

Отдельный интерес для пользователя ПК представляет вопрос - что такое ядро процессора . Чтобы ответить на этот вопрос, мы подготовили познавательный материал о строении процессора и его ядре.

Ядро процессора и немного истории

Попытаемся ответить на главный вопрос, что такое процессорное ядро. Четкого определения для разного вида микропроцессоров у ядра нет. Наиболее распространенной моделью описания считается, что ядро - это основная часть микропроцессора, которая содержит блоки и модули на кремниевом кристалле и отвечает за выполнение различных машинных инструкций . То есть, грубо говоря, ядро или несколько ядер это и есть наш процессор.

Основоположниками строения ядра являются архитектура фон Неймана и Гарвардская . В наше время в основном используется архитектура фон Неймана . Благодаря совместному хранению и чтению команд и информации из памяти, архитектура фон Неймана получила широкое распространение.

На основе архитектуры фон Неймана созданы такие процессорные архитектуры, которые используются в наше время:

• CISC ;
• RISC ;
• MISC;
• VLIW.

Все вышеописанные архитектуры используются сейчас в производстве процессоров для персональных компьютеров, видеокарт, смартфонов и различной электроники, в которой используются микропроцессоры.

Виды современных процессоров

Наиболее популярные в наше время процессоры производятся на CISC и RISC архитектурах. На CISC создают свои процессорные ядра компании Intel и AMD . В микросхемах Intel и AMD используют модифицированную CISC архитектуру, которая имеет название x86 . Следующей популярной архитектурой является ARM . Эта архитектура создана на базе RISC и используется в проектировании микросхем компанией ARM Limited .

Процессоры компаний Intel и AMD можно встретить практически в любом компьютере. Компания Intel выпускает процессоры для таких систем как:

• Процессоры для настольных ПК;
• Процессоры для мобильных ПК;
• Серверные процессоры;
• Компоненты встраиваемых решений.

На данный момент компания Intel имеет самый производительный процессор из всех выпущенных на рынке. Этот процессор предназначен для разъема материнской платы LGA2011-v3 и маркируется, как Intel® Core™ i7-5960X Processor Extreme Edition .

Процессор 8-ми ядерный и благодаря технологии Hyper-Threading , он способен работать в 16 потоков. По сути это 8-ми ядерный процессор, способный работать как 16-ти ядерный процессор . Этот процессор сможет справиться с любой задачей в ПК, но за такую производительность придется заплатить 1060 долларов за боксовый вариант.

На данный момент Intel освоила 14-нм техпроцесс и выпускает CPU с ядрами на микроархитектуре Skylake . Наиболее интересными четырех ядерными CPU микроархитектуры Skylake являются чипы шестого поколения Intel® Core™ i7, i5, i3, Pentium и Celeron. Наиболее популярными CPU шестого поколения являются:

• Intel Core i7-6700K - четырех ядерный ЦПУ;
• Intel Core i5-6600K - четырех ядерный ЦПУ;
• Intel Core i3-6100 - двухъядерный ЦПУ.

Также чипы шестого поколения имеют достаточно производительное графическое ядро , которое может заменить множество дискретных видеокарт начального и среднего уровня.

Ознакомиться со всеми видами процессоров компании Intel можно на официальной странице http://ark.intel.com/ru.

Процессоры компании AMD также производятся для таких систем как:

• Процессоры для настольных ПК;
• Процессоры для ноутбуков;
• Процессоры для серверов.

Наиболее интересными решениями компании AMD являются гибридные AMD А-серии и процессоры AMD FX , обладающие четырьмя ядрами и двумя ядрами на кристалле. Первые обладают высокой производительностью и имеют производительное графическое ядро, а также могут включать в себя четырех ядерные и двухъядерные процессоры

У вторых нет графического ядра, но они могут включать в себя 8-ми ядерные, четырех ядерные и двухъядерные процессоры, что существенно увеличивает производительность. Для своих микропроцессоров компания AMD использует 28-нм техпроцесс, что не дает компании наравне конкурировать с компанией Intel . Но благодаря развитию гибридных APU , ее 8-ми ядерные чипы прописались в современных игровых консолях Sony Playstation 4 и Xbox One .

Если говорить о современных процессорах ARM , то их нельзя встретить как CPU Intel и AMD в коробочных версиях, так как они распространяются в виде SoC-платформ для производителей планшетов, смартфонов, медиапроигрывателей, роутеров и другой различной электроники.

Взаимодействие многоядерных компьютеров со старыми программами

Бывают ситуации когда многоядерный компьютер на Windows не позволяет корректно запускать старые программы или игры . Чтобы решить данную проблему, мы подготовили пример с запуском старой игры на многоядерной системе .

Для примера мы взяли компьютер на базе четырех ядерного процессора Intel Core i7-6700K под управлением Windows 10 . Игрой для запуска на Intel Core i7-6700K мы выбрали достаточно популярную игру 1998 года Fallout 2 . Установив игру, запустите ее с ярлыка на Рабочем столе и сверните ее комбинацией Alt + Tab . После этого перейдите в «Диспетчер задач » и найдите процесс игры Fallout 2 . Нажмите на него правой кнопкой мыши и выберите пункт «Подробно ».

После этого мы перейдите на вкладку «Подробности » с процессом. Теперь нажмите правую кнопку мыши на процессе и переходите к пункту «».

Должно появиться такое окно.

В этом окне необходимо отключить все ядра и оставить только «ЦП 0 » и нажать кнопку OK .

Также хочется отметить, что для этой игры необходимо выставить режим совместимости с Windows XP . Поставить режим совместимости с Windows XP можно на вкладке «Совместимость » в свойствах исполняемого файла. В нашем случае, исполняемым файлом является «fallout2.exe ».

После этих действий можно перейти к окну Fallout 2 . Все эти действия мы проделали для того, чтобы запустить игру Fallout 2 с одним ядром Intel Core i7-6700K , так как игра заточена под одноядерные процессоры, где многоядерность отрицательно влияет на ее работу.

Такую процедуру можно проделать с любой старой программой или игрой, которая заточена под одноядерные системы Windows.

Используем определенное количество ядер в виртуальной машине

Для примера, мы также будем использовать компьютер на базе четырех ядерного процессора Intel Core i7-6700K под управлением Windows 10. Создать виртуальную машину можно с помощью программы VirtualBox . Программа абсолютно бесплатна и загрузить ее можно с официального сайта www.virtualbox.org. Создадим виртуальную машину для Windows XP. Для этого запустите VirtualBox и нажмите кнопку Создать .

В появившемся окне выберите имя виртуальной машины, тип ОС и нажмите кнопку Next .

Теперь выберите количество ОЗУ и нажмите кнопку Next . После чего появится окно создания виртуального жесткого диска.

Создание жесткого диска - это последний этап и после него виртуальная машина будет готова. Теперь нам необходимо перейти к настройкам нашей виртуальной машины. Для этого нажмем кнопку «Настройки ».

В меню настроек перейдем на вкладки «Система / Процессор ».

Как видно из рисунка, для нашей виртуалки используются все активные ядра Intel Core i7-6700K. Чтобы виртуальная машина незначительно загружала основную систему, можно выбрать определенное количество ядер для ее работы.

Для нормальной работы виртуалки Windows XP вполне хватит трех ядер.

Такие манипуляции с ядрами в виртуальной машине можно производить в различных операционных системах, будь то Linux или Mac OS .

Охлаждение современных CPU

Если вы захотите повысить производительность системы за счет разгона ЦПУ, то штатная система охлаждения может не справиться с температурой ядра. Чтобы решить проблему с температурой ЦПУ и не допустить перегрева ядер при его разгоне, необходимо воспользоваться системами охлаждения температуры от сторонних производителей. Самыми лучшими производителями кулеров, которые справятся с температурой любого разогнанного ЦПУ, являются:

• Cooler Master;
• DeepCool;
• Noctua;
• Thermalright;
• Zalman.

Чтобы справиться с температурным охлаждением разогнанного Intel Core i7-6700K , эти компании предлагают такие кулеры:

1. Zalman CNPS10X Performa;
2. Noctua NH-D15;
3. DeepCool GAMMAXX S40;
4. Thermalright SilverArrow IB-E Extreme;
5. Cooler Master TPC 812 PWM.

Их внешний вид можно увидеть на рисунке:

Рассмотренные кулеры могут справиться не только с температурным охлаждением Intel Core i7-6700K, но и другими ЦПУ для различных платформ. Используя кулеры от этих фирм, вы никогда не допустите температурного перегрева своего CPU.

Итог

В этом материале мы рассмотрели что такое ядро процессора, а также рассмотрели виды современных ЦПУ с различным числом ядер от 1-го до 8-ми и области их применения. Кроме этого, мы рассмотрели примеры использования многоядерных систем на базе процессора Intel Core i7-6700K , а также системы охлаждения температуры для него.

Как видно из рассматриваемых нами моделей можно встретить 8-ми ядерные процессоры. Из этого можно сделать вывод, что новые модели будут обладать еще большим количеством ядер. Возможно в будущем мы встретим 32-х или 64-х ядерные процессоры для персонального компьютера от компаний Intel и AMD.

Видео: как производят процессоры

В наши дни минимально допустимой нормой комплектации более менее серьёзной вычислительной техники считается наличие двухъядерного процессора. Причём, данный параметр актуален даже для мобильных компьютерных устройств, планшетных ПК и солидных смартфонов-коммуникаторов . Поэтому будем разбираться, что же это за ядра такие и почему о них важно знать любому пользователю.

Суть простыми словами

Первый двухъядерный чип, предназначенный именно для массового потребления, появился в мае 2005-го. Изделие называлось Pentium D (формально относилось к серии Pentium 4). До этого подобные структурные решения применялись на серверах и для специфических целей, в персональные компьютеры не вставлялись.

Вообще, сам по себе процессор (микропроцессор, CPU, Central Processing Unit, центральное процессорное устройство, ЦПУ) - это кристалл, на который с помощью нанотехнологий наносятся миллиарды микроскопических транзисторов, резисторов и проводников. Потом напыляются золотые контакты, «камушек» монтируется в корпусе микросхемы, а затем всё это интегрируется в чипсет .

Теперь представьте себе, что внутри микросхемы установили два таких кристалла. На одной подложке, взаимосвязанные и действующие как единое устройство. Это и есть двухъядерный предмет обсуждения.

Конечно, два «камушка» - не предел. В момент написания статьи мощным считается ПК, оборудованный чипом с четырьмя ядрами, не считая вычислительных ресурсов видеокарты. Ну а на серверах стараниями фирмы AMD уже используется аж шестнадцать.

Нюансы терминологии

У каждого из кристаллов обычно имеется своя собственная кэш-память первого уровня. Однако если оная второго уровня у них общая, то это всё равно один микропроцессор, а не два (или больше) самостоятельных.

Полноценным отдельным процессором ядро можно назвать только в том случае, если таковое обладает собственным кэшем обоих уровней. Но это нужно лишь для применения на очень мощных серверах и всяческих суперкомпьютерах (любимых игрушках учёных).

Впрочем, «Менеджер задач» в ОС Windows или «Системный монитор» в GNU/Linux может показывать ядра как CPU. В смысле, CPU 1 (ЦП 1), CPU 2 (ЦП 2) и так далее. Пусть это не вводит вас в заблуждение, ведь обязанность программы - не разбираться в инженерно-архитектурных нюансах, а всего лишь интерактивно отображать загрузку каждого из кристаллов.

Значит, плавно переходим к этой самой загрузке и вообще к вопросам целесообразности явления как такового.

Зачем это нужно

Количество ядер, отличающееся от единицы, задумано в первую очередь для распараллеливания выполняемых задач.

Предположим, вы включили ноутбук и читаете сайты во всемирной паутине . Скрипты, коими современные веб-страницы перегружены просто до неприличия (кроме мобильных версий), будут обрабатываться только одним ядром. На него и обрушится стопроцентная нагрузка, если что-то нехорошее сведёт браузер с ума.

Второй кристалл продолжит работать в нормальном режиме и позволит справиться с ситуацией - как минимум, открыть «Системный монитор» (или эмулятор терминала) и принудительно завершить спятившую программу.

Кстати, именно в «Системном мониторе» вы сможете собственными глазами увидеть, какой именно софт внезапно слетел с катушек и который из «камушков» заставляет кулер отчаянно завывать.

Некоторые программы изначально оптимизированы под многоядерную архитектуру процессоров и сразу же отправляют разные потоки данных в разные кристаллы. Ну а обычные приложения обрабатываются по принципу «один поток - одно ядро».

То бишь, прирост производительности станет ощутимым, если одновременно действует более одного потока. Ну а поскольку почти все ОС являются многозадачными, позитивный эффект от распараллеливания будет проявляться практически постоянно.

Как с этим жить

Касаемо вычислительной техники массового потребления, чипы с одним ядром нынче - это, в основном, ARM-процессоры в простеньких телефонах и миниатюрных медиаплеерах. Выдающейся производительности от таких приборов не требуется. Максимум - браузер Opera Mini запустить, клиент ICQ, несложную игру, прочие непритязательные приложения на Java.

Всё остальное, начиная даже с самых дешёвых планшетов, должно иметь в чипе минимум два кристалла, как сказано в преамбуле. Такие вещи и приобретайте. Исходя хотя бы из тех соображений, что практически весь пользовательский софт стремительно толстеет, потребляет всё больше системных ресурсов, поэтому запас мощности ничуть не помешает.

Предыдущие публикации: