Что влияет на скорость работы процессора

Почему процессор не работает на полную мощность?

Производительность центрального процессора (ЦП) зависит от разных факторов. В первую очередь это касается скорости его работы и его разрядности. Собственно, так было с момента появления первого ЦП. Однако, развитие микроэлектроники за это время существенно продвинулось вперёд и теперь мощность процессора завит от гораздо большего количества различных факторов, явлений, обстоятельств и параметров.

Важно! Следует понимать, что в данном случае под «мощностью» понимается вовсе не электрическая мощность, потребляемая процессором из сети электропитания. Речь идёт о количестве работы выполняемой процессором, как исполнителем команд, за какое-то время. То есть, это его производительность или, как её ещё называют, вычислительна мощность.

Что же такое производительность процессора и на что она влияет в современных персональных компьютерах? Чем больше производительность ЦП, тем выше быстродействие всего ПК в целом. И, хотя в современном мире, ЦП уже давно перестал быть «бутылочным горлом», то есть, самым медленным элементом компьютерной системы, всё равно, именно вопросы его производительности выходят на первый план, когда речь заходит о быстродействии системы в целом.

В данной статье будут рассмотрены различные факторы, от которых зависит мощность ЦП, а также даны рекомендации о том, как заставить его работать на полную мощность.

Факторы, влияющие на мощность процессора

Разрядность процессора

Чем выше разрядность процессора, тем быстрее он может обрабатывать данные. Первые процессоры были 4-х битные. В настоящее время существуют 64-х разрядные ЦП и все операционные системы поддерживают их.

Количество ядер процессора

Чем больше ядер процессора задействовано в какой-то момент времени, тем больше его быстродействие, поскольку фактически работает не один процессор, а несколько. Соответственно, теоретически производительность возрастает в разы по сравнению с однопроцессорной системой.

Многопоточность

Каждое физическое ядро благодаря дополнительному набору регистров и достаточному количеству кэш-памяти может быть представлено в виде двух ЦП, каждый из которых выполняет минимальную задачу ОС – так называемый поток. Поток является самой маленькой неделимой единицей кода, за которой «следит» ОС. Собственно, разбитие на задачи – это фактически разбитие на потоки. Использование много поточности в некоторых случаях может дать выигрыш в производительности не хуже, чем даёт удвоение числа ядер.

Энергопотребление и охлаждение

В рамках одной технологии производства, чем выше быстродействие ЦП, тем больше он выделяет тепла, поэтому следует заранее подумать о том, что увеличение производительности должно сопровождаться увеличением эффективности системы охлаждения.

Встроенное графическое ядро

Этот модуль, по сути, является разновидностью математического сопроцессора, поскольку вся работа с графикой – это на 99% вычисления. Поэтому, если программа может использовать графическое ядро и задействовать его для своих нужд, мощность ЦП только увеличится.

Зависимость частоты процессора от количества ядер

Первые многоядерные ЦП работали на частотах существенно ниже топовых одноядерных ЦП, однако, превышали их по быстродействию. Естественно, своё давала оптимизация кода, однако, эффект был заметен уже тогда.

В настоящее время нет прямой зависимости между частотами ЦП и количеством ядер на нём в одном кристалле. Современные ЦП могут обладать как 12 ядрами с частотой 4 ГГц, так и 8 ядрами с частотами в 3 ГГц и 4.5 ГГц.

Влияние тактовой частоты процессора на производительность

Тактовая частота ЦП влияет на его производительность, однако, до какого-то значения. Дальнейший рост частоты приводит к существенному увеличению энергопотребления ЦП и её увеличение нецелесообразно. В настоящее время редко встречаются ЦП, работающие с частотами выше 5.0-5.5 ГГц.

Определение мощности процессора

Однозначного ответа на вопрос, как узнать или найти мощность процессора не существует. Хотя-бы лишь потому, что до сих пор нет однозначного критерия, который был бы универсален и позволял бы её определять.

Однако, существует интересная методика, позволяющая оценить мощность компьютера. Она достаточно проста, однако, поскольку в её реализации задействуются почти все узлы ЦП, достаточно эффективна. И хоть она не претендует на универсальность можно с её помощью проверить ПК и с высокой точностью сформировать представление о мощности ЦП.

При помощи специальной программы определяет производительность ЦП во флопах. Флоп (или флопс) – это одна математическая операция с плавающей точкой в секунду. Таким образом, производительность ЦП, его быстродействие или его мощность измеряется в количестве математических операций, которые он может делать в секунду. Пример такой программы – приложение LINPACK.

Например, у i7-5960 (Socket FCLGA2011-3, архитектура — Haswell) максимальная производительность зафиксирована на уровне 350 гигафлопс, то есть 350 миллиардов таких операций в секунду. Какой-нибудь ЦП попроще (например, i3) имеет производительность от 30 до 60 гигафлопс.

Повышение мощности процессора

Для увеличения мощности ЦП применяется комплексный подход. При этом мероприятия разделяются на два типа: аппаратные и программные. Их целью является не только оптимизация работы системы, но и разгрузка ЦП от лишних задач, которые могли появиться у него из-за невнимания пользователя или того, кто занимался администрированием ПК.

«Аппаратные» мероприятия заключаются в оптимизации работы системы на уровне взаимодействия ЦП и различных периферийных устройств: от оперативной памяти и жестких дисков до видеокарты и клавиатуры. В общем случае, по части «железа» следует проделать такие манипуляции:

Набор аппаратных средств достаточно скромен, однако, его эффективность высокая. Например, правильно расставив тайминги памяти, можно увеличить быстродействие системы на 5-10%.

Теперь рассмотрим программные средства повышения мощности ЦП. Они гораздо разнообразнее и подчас эффективнее аппаратных, однако, не всегда приятны некоторым пользователям:

Источник

Ядра или тактовая частота процессора: выясняем, что важнее для работы и игр

реклама

Процессоры будут являться «синтетическими», «созданными» на основе многоядерного процессора Ryzen 7 2700. В связи с тем, что данный процессор отказывается запускаться на частоте в 2 GHz (но данное сравнение не имело бы никакого отношения с действительностью), удалось создать лишь два «типовых» процессора.

реклама

Даже простым перемножением ядер на частоты, не сложно догадаться, что конфигурация с шестью ядрами, работающими на частоте в 3 GHz будет немного сильнее конфигурации с четырьмя ядрами, работающими на частоте 4 GHz. В условном «математическом бенчмарке» (данный «бенчмарк» справедлив только для «синтетических процессоров», различающихся лишь количеством и частотой ядер), суммарная производительность данных CPU будет сопоставима, как «18» и «16» в пользу процессора с большим количеством ядер, так как для большей справедливости данного тестирования, ему следовало «привязать» частоту в 2.66 GHz.

Но данное действие было невозможно по той же причине, по которой в тестировании отсутствует «синтетический Ryzen 7 / Xeon» с частотой в 2 GHz. Материнская плата ASUS TUF B450M-PRO GAMING не может запустить процессор Ryzen 7 2700 с частотой ниже 2.8 GHz: во-первых, это не подразумевается, так как минимальный множитель для данного процессора равен 28; во-вторых, при попытке «взятия» необходимой частоты посредством комбинации множитель/делитель (формула следующая: Ratio=2*FID/DID), система отказывается запускаться с любым напряжением, даже в значении «авто».

И кто-то заметит, что данное сравнение двух математически не равных процессоров якобы теряет смысл, так как «итак понятно, что процессор с шестью ядрами окажется чуть сильней». Но в данном случае частоты процессоров приближены к реальным, а сравнить процессоры на 2 GHz, 2,66GHz и 4 GHz, было бы как минимум нелепо, так как процессоров Ryzen с такими низкими частотами попросту нет. И опять же, это ни в коем случае не «симуляция известных процессоров», это всего лишь попытка сравнения высокой частоты и большого количества ядер, что важнее сейчас.

В общем, далее нет смысла вдаваться в нюансы данного эксперимента, предлагаем же перейти к реальному исследованию.

реклама

Но для начала осмотр тестовой конфигурации.

«Синтетические» процессоры тестировались на следующей конфигурации:

Вольтаж для процессора с шестью ядрами был подобран 0.8125 вольта, вольтаж же для процессора с четырьмя разогнанными ядрами составил 1.25 вольта. LLC был отрегулирован так, что напряжение при возрастании нагрузки оставалось стабильным.

Тестирование энергопотребления / уровня шума / температурных показателей

Тестирование процессоров проводилось посредством 10-минутного теста OCCT версии 5.5.7 с использованием AVX2 инструкций.

реклама

Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.

Таким образом, в тестировании OCCT процессор с шестью медленными ядрами оказался более «прохладным», чем процессор с разогнанными четырьмя ядрами. Но результаты данного тестирования нельзя интерпретировать на якобы Ryzen 5 3500X и Ryzen 3 3100/3300X. Все процессоры уникальны и данный тест лишь показывает серьезно возросшие показатели тепловыделения при небольшом разгоне, что характерно для всех процессоров Ryzen.

Тестирование в синтетических программах: CPU-Z

Теперь, когда мы разобрались с поведением двух экземпляров в стресс-тесте, предлагаю сравнить производительность процессоров в CPU-Z.

Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.

Результаты «математического бенчмарка» подтвердились. Четыре разогнанных ядра хоть и обошли шесть маломощных ядер в однопоточной производительности, но серьезно уступили во многоядерной производительности. Медленные шесть ядер обходят четыре быстрых на 12.5%, данная разница была известна еще заранее из «математического бенчмарка»: разница между 18 и 16 составляет 12.5%.

Тестирование в синтетике: Cinebench R20, CPU Queen, CPU PhotoWorxx

Перед тем, как мы перейдем непосредственно к играм, предлагаю ознакомиться со сводным тестированием процессоров в популярной синтетике.

Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.

Как мы можем наблюдать, процессоры очень близки по своей производительности в синтетических тестах. Но у процессора с низкой частотой и шестью ядрами закономерный отрыв в Cinebench R20 и небольшое превосходство в CPU PhotoWorxx. По результатам «общей синтетики» трудно выявить явного фаворита, процессоры очень близки, но за счет чисто «математического превосходства», 6 ядер с частотой в 3 GHz становятся более предпочтительными.

«Игровая синтетика»: Ashes of the Singularity: Escalation

Тестирование производилось с акцентом именно на CPU.

Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.

Стоит отметить, что оба процессора посредственно справились с данной игрой, но визуально плавность картинки была все-таки за процессором с шестью ядрами.

Assassin’s Creed Odyssey

Дополнительные слабые ядра положительно сказались на производительности в игре Assassin’s Creed Odyssey.

Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.

Даже на минимальные настройки графики не смогли «спасти» четыре разогнанных ядра от проигрыша в Assassin’s Creed Odyssey. К сожалению, разница в гигагерц не дала фору четырем ядрам.

Far Cry New Dawn

Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.

В данной игре шесть низкочастотных ядер потерпели разгромное поражение по плавности, проиграв четырем быстрым ядрам.

Metro Exodus

Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.

И опять с крохотным отрывом победу одержали четыре быстрых ядра. Но не стоит забывать, что это самые минимальные настройки графики, если бы видеокарта позволяла выставить максимальные настройки графики без «бутылочного горлышка», то процессор с четырьмя ядрами, скорее всего, серьезно бы уступил более медленному процессору, но с большим количеством ядер.

Заключение

Четыре ядра, шесть ядер, низкая частота, высокая частота имеет ли это такое большое значение, если итоговая производительность «гуляет» от игры к игре, а в синтетических тестах разница между этими решениями настолько мала, что становится трудно «рассудить», какой типовой процессор действительно лучший? Все зависит от ваших конкретных задач.

Источник

Производительность процессора и в чем она измеряется

Добрый день, уважаемые гости и постоянные посетители моего блога. Сегодня мы поговорим об одной наболевшей теме, а именно о скорости или в чем измеряется производительность процессора.

Сразу хочется сказать, что это не частота на ядро, как было принято ранее, а совокупность сразу нескольких математических величин, именуемых как FLOPS (FLoating-point Operations Per Second) – внесистемная единица производительности.

От чего зависит вычислительная мощность компьютера, и стоит ли обращать внимание на частотный показатель? Во всем этом мы и постараемся разобраться.

Откуда ноги растут

Довольно часто в интернете можно встретить споры о том, что «Intel тащат за счет большей частоты ядер». Иными словами, частотный параметр ставится во главу стола, а остальные нюансы (количество потоков, размер кэша, работа с определенными инструкциями и техпроцесс) почему-то забываются.

Примерно до начала 2000-х годов подобное сравнение имело место быть, поскольку характеристики центрального чипа и его скорость упирались именно в частоту. Достаточно вспомнить следующие названия:

А потом ситуация резко изменилась, поскольку разработчики стали уделять больше времени строительству внутренней архитектуры чипов, добавляя кэш-память, поддержку новых инструкций, способов вычисления и прочих элементов, которые увеличивают производительность без повышения той самой частоты.На арене появились новые критерии скорости:

Т.е. определить возможности чипа, опираясь на один лишь частотный потенциал, стало практически невозможно.

Что влияет на производительность современных процессоров?

Итак, давайте знакомиться с понятиями, которые характеризуют работу процессора, скорость вычислений и все прочие параметры.

Разрядность – определяет размер обработки данных за такт. На данный момент существуют как 32-битные, так и 64-битные варианты. Представим, что размер данных – 1 байт (8 бит). Если чип вычисляет 4 байта информации за прогон – он 32-битный, если 8 байт – 64-битный.

Логика элементарна до безобразия: при сравнивании 2 ЦП с идентичной частотой и разной разрядностью победит тот, который обладает 64-битным набором логики (разница колеблется от 10 до 20%).

Техпроцесс (литография) – количество транзисторов, размещенных на кристалле. Чем их больше – тем выше мощность, частоты, разгонный потенциал и ниже температура под нагрузкой. Процесс измеряется в нанометрах и на данный момент Компаниями Intel и AMD успешно освоены ЦП на техпроцессе 14 и 12 нм соответственно.

Кэш-память – массив сверхскоростной и эффективной ОЗУ внутри чипа, которая отвечает за основные вычисления и обмен готовыми результатами операций с оперативной памятью ПК и прочими компонентами системы. От объема кэша зависит скорость и работоспособность компьютера.

Если у вас на руках 2 модели с идентичными частотами и техпроцессом, лучше будет та, у которой кэш третьего уровня (L3) выше, или вообще присутствует.

Рабочая температура – показатель, который напрямую влияет на производительность. Если вы решили разогнать чип, и он дошел до своего предела относительно температур – ЦП либо начнет троттлить, либо отключится, вызвав перезагрузку компьютера. Но не стоит злоупотреблять работоспособностью процессора на максимально возможных температурах – кристалл довольно быстро откажет и начнет разрушаться.Системная шина и множитель – отвечают за разгон частот. Если вы хотите заняться оверклокингом, то множитель должен быть разблокирован на камне. Более того, делается это только на соответствующей материнской плате с чипсетом Z370 (Intel Coffee Lake) или B350, X370/X470 (AMD Ryzen).

Потенциал «разгоняемого» камня значительно выше, а потому данная покупка имеет большую ценность на будущее, да и запас прочности кристалла будет существенно выше.

Наличие встроенного графического процессора – дополнительное ядро, ответственное за графические вычисления и дополнительные задачи, связанные с обработкой изображений. Зачастую это полноценный GPU, который, правда, не имеет собственной оперативной памяти и черпает ее из ОЗУ компьютера.

Наличие вспомогательного ядра, пусть и специализированного, существенно повышает общую шустрость кристалла, обеспечивая большую производительность в сравнении с обычными процессорами.

Количество физических ядер – определяет не только скорость обработки информации, но и количество одновременно выполняемых задач, с которыми ЦП может справляться без потери мощностей и троттлинга. Здесь ситуация весьма нестандартная по нескольким причинам:

Поддержка многопоточности (Hyper-Threading или SMT) – виртуальное удвоение вычислительных ядер для более грамотного распараллеливания задач в процессе работы.

Грамотное определение производительности

Предположим, что вы более-менее разобрались в ситуации, но все равно не можете понять, какой из процессоров лучше? Возьмем ту же ситуацию с Intel Core i7 8700k, который вполне реально разогнать до 4,9 ГГц на воздушном охлаждении, и AMD Ryzen 7 2700X и его 4,3 ГГц в режиме оверклокинга. Казалось бы – выбор в пользу «синих» очевиден, но на практике «красный» лагерь рвет и мечет.И вот тут уже на помощь приходят те самые бенчмарки, тесты и сравнения двух популярных моделей в реальных рабочих приложениях и синтетике. Одним из наиболее наглядных вариантов выступает бенчмарк Cinebench r15, который показывает статистику модели как в стоке, так и под несколькими видами разгона:

Много полезной информации можно найти на профильных Youtube-каналах и ресурсах типа Sisoftware Sandra

Итоги

Как вы поняли из вышесказанного, тактовая частота – далеко не самый главный показатель мощности процессора, хоть и является основным. Производительность чипа зависит от совокупности нескольких величин, да и пользователь должен четко понимать, для каких целей используется тот или иной ЦП.

Очень надеюсь, что данный материал помог прокачать ваш скилл компьютерной грамотности, которым вы теперь можете поделиться с друзьями и знакомыми, когда речь зайдет о производительности системы и факторов на нее влияющих.

Обязательно прочтите другие наши публикации, в которых мы подробно описываем важные аспекты при выборе процессора. Следите за обновлениями блога, чтобы не пропустить новые интересные материалы. До новых встреч, пока.

Источник

Какие факторы больше всего влияют на производительность процессора

Обычно, чем дороже процессор при покупке, тем выше его производительность. Однако во многих случаях на самом деле вы платите вдвое за ЦП который на самом деле имеет производительность только на 5 или 10% выше, чем его предыдущая альтернатива, и в этом случае вы могли бы сэкономить много денег, если бы правильно определили его характеристики.

Далее мы расскажем вам, как каждая из основных характеристик процессора влияет на его производительность.

Как работает процессор

Как известно, процессор или центральный процессор (центральный процессор) является одним из наиболее важных компонентов при определении производительности ПК. Это как если бы это был мозг системы, который контролирует все и работает (примерно) следующим образом:

Это может показаться очень простым, потому что мы объяснили это в общих чертах, но на самом деле это происходит миллионы раз за очень короткое время, так как простое движение мыши подразумевает, что процессор должен его обработать, поэтому более медленный процессор займет больше времени для выполнения каких-либо действий на ПК.

Функции, которые влияют на производительность процессора наиболее

Когда мы смотрим на характеристики процессора, мы всегда можем рассматривать количество ядер и потоков процессов и их скорость как две основные характеристики, но у процессора есть еще много других, которые мы также должны учитывать. Посмотрим, что больше всего влияет на производительность процессора.

Рабочая частота

Также называется «Тактовая частота» или «Тактовая частота», поскольку каждый процессор оснащен внутренними часами, которые обеспечивают функциональный «ритм». Тактовая частота относится к числу операций, которые процессор может выполнить за одну секунду.

Это число в герцах (Гц), обычно выражаемое в МГц или ГГц, которое вы увидите рядом с названием процессора. Так как же скорость работы влияет на производительность процессора? Как правило, это влияет на однопоточные приложения, и в настоящее время почти все программы предназначены для использования преимуществ многоядерных процессоров. Другими словами, процессор с большим количеством ядер стоит больше, чем один с меньшим, но более быстрым.

Количество ядер и технологических потоков

В настоящее время, как Intel и файл AMD долгое время испытывали трудности с достижением или превышением барьера в 5 ГГц в своих процессорах, и когда им это удавалось, было несколько случаев, и многие из них были в одном ядре, а не все. Учитывая эти трудности с увеличением рабочей частоты, процессоры все чаще имеют больше ядер и потоков одновременной обработки (с HyperThreading и SMT), чтобы иметь возможность выполнять большее количество задач одновременно.

Поскольку производители увеличивают количество ядер вместо того, чтобы сосредоточить свои усилия на повышении скорости, разработчики программного обеспечения и операционных систем последовали их примеру, и большинство программ оптимизировано для многоядерных процессоров. Таким образом, число ядер и потоков процессов стало гораздо более важным, чем раньше, и, конечно же, сегодня будет самым важным фактором в определение производительности процессора.

Кэш-память и архитектура

Сосуществуя на одном кристалле, отдельные ядра процессора часто совместно используют некоторые ресурсы, такие как кэш-память или межсоединения с другими элементами, как для снижения производственных затрат, так и для повышения производительности.

В дни 8-битных ПК Оперативная память был достаточно быстрым, чтобы обеспечить процессор всем необходимым, но по мере того, как процессоры становились быстрее и становились больше ядер, появился новый тип памяти, называемый кэш-памятью, чтобы он мог соответствовать.

Кэш процессора важен, потому что (и не вдаваясь в детали относительно его типов или скорости), именно там хранится мгновенная информация о вычислениях, сделанных процессором, так что вы можете сразу получить их, не пересчитывая. очередной раз. Другими словами, кеш не в том, что он улучшает производительность процессора, а скорее в том, что он снижает нагрузку на процессор (что в конечном итоге влияет на его производительность, поскольку его можно использовать для других целей).

Из факторов, которые мы упомянули до сих пор, это, возможно, наименее важно, но это также то, что должно быть принято во внимание.

То же самое относится к архитектуре процессора и литографии. Благодаря улучшенной и более современной архитектуре вводятся наборы инструкций, которые делают вычисления более точными и требуют меньше работы над процессором, а при меньшей литографии эффективность повышается.

Другими словами, и в качестве примера, процессор Intel девятого поколения с двумя ядрами 3 ГГц имеет гораздо лучшую производительность, чем другой процессор Intel с 2 ядрами 3 ГГц, но четвертого поколения.

Источник