на что влияет кол во ядер в процессоре
Руководство: сколько ядер нужно процессору в вашем компьютере
Современные процессоры для ПК и ноутбуков имеют как минимум два ядра — одноядерные чипы выпускаются разве что для сверхкомпактных компьютеров, которые управляют всевозможной электроникой и не нуждаются даже в сравнтельно небольшой вычислительной мощности. Какой же процессор выбрать для офисного или домашнего ПК? Сколько ядер хватит для выполнения повседневных задач без заметных замедлений? Что такое Hyper Threading и bottlenecking? Постараемся ответить на все эти вопросы в нашей статье.
Краткие ответы и советы
Если вы подбираете процессор для компьютера, который будет выполнять обычную офисную работу, серфить в интернете и воспроизводить видео, хватит четырехъядерного чипа. Даже самые скромные Intel Core i3 и Ryzen 3 последних поколений — четырехъядерные. Конечно, можно выбрать совсем уж бюджетный Celeron или Athlon — в рамках этих линеек до сих выпускают сверхдешевые CPU, которые подойдут для ПК, исполняющего роль «печатной машинки». Но лучше все-таки обратить внимание на четырехъядерные варианты — с ними точно не будет никаких проблем.
Для домашнего ПК, который используется в том числе и для игр, оптимальный вариант в 2019 году — это шестиядерный процессор. Да, многие четырехъядерные CPU (особенно Core i5 и Core i7 с поддержкой Hyper Threading, о которой поговорим чуть дальше) вполне справятся с большинством современных игр благодаря достаточно высокой тактовой частоте, но лучше сделать хоть какой-то задел на будущее. Ну а восемь ядер — это и вовсе идеальный вариант, который позволит не беспокоиться о замене процессора (и материнской платы — это немаловажно!) еще несколько лет.
Рабочие станции, которые выполняют серьезные вычисления (3D-рендеринг, нейросети, кодирование видео, математика, профессиональная работа с фотографиями и так далее), обычно оснащаются так называемыми HEDT-процессорами (High-end Desktop). Каждое их ядро не так быстро, как ядра топовых процессоров для игровых ПК, но этих ядер обычно больше. Благодаря тому, что практически все профессиональные пакеты ПО отлично справляются с задачей распределения вычислений на процессоре с большим количеством ядер, итоговая производительность в этом случае выше.
В любом случае, при выборе конкретной модели нужно опираться не только на количество ее ядер, но и на результаты независимых тестов производительности — именно в тех задачах, в которых вы будете задействовать свой ПК.
Отдельно нужно рассказать о ноутбуках. Из-за ограничений, которые накладывают компактные корпусы, охладить компоненты которых далеко не так просто, как в полноценных корпусах настольных ПК, их процессоры заметно слабее и часто используют меньше ядер. Двухъядерные Core i3 в бюджетных рабочих лаптопах — это вполне нормально. Впрочем, в этом году в продаже начали появляться очень привлекательные модели с Ryzen, у которых довольно производительных ядер уже как минимум четыре.
Что такое ядро процессора?
Если не вдаваться в технические подробности, то количество ядер процессора означает то, сколько задач он может выполнять одновременно. Одноядерный процессоры, которые использовались много лет назад, для работы с несколькими программами очень быстро переключались между ними, что приводило к серьезным замедлениям.
В 2005 году все изменилось — именно тогда в продаже появились первые двухъядерные CPU AMD Athlon 64 x2 и Intel Pentium D. На протяжении следующих десяти лет эти компании начали выпускать четырех-, шести- и даже восьмиядерные модели. Не так давно AMD представила 24-ядерный Threadripper 3970X, предназначенный для серверов и высокопроизводительных рабочих станций, а в 2020 и вовсе собирается выпустить 64-ядерный CPU — Threadripper 3990WX.
Кстати, в сфере специализированных серверных процессоров уже есть и еще более впечатляющие экземпляры, чем 3970X — например, 32-ядерные AMD Epyc. Впрочем, устанавливать их в обычные ПК никакого смысла нет.
Что ж, прямая зависимость скорости работы профессионального ПО от количества ядер процессора очевидна. А что насчет игр?
Производительность одного и нескольких ядер в играх
Когда самыми распространенными были одноядерные процессоры, игры разрабатывались именно для них — они никак не использовали мощь дополнительных ядер, и покупать многоядерные CPU ради увеличения производительности было незачем. Но эти времена давно в прошлом.
Взрывная популярность двух- и четырехъядерных процессоров позволила разработчикам игр эффективно разделить вычислительные процессы и добиться куда более интересных результатов, чем раньше. Стоит отметить, что очень важную роль в этом процессе сыграли консоли — в 2013 Microsoft и Sony выпустили Xbox One и PlayStation 4, которые используют восьмиядерные чипсеты AMD. Вскоре после этого четырехъядерные процессоры стали «золотым стандартом» на ПК, а топовые восьмиядерные — идеальным выбором геймеров.
Впрочем, мощность каждого из ядер до сих пор остается более важной, чем их количество. Достаточно взглянуть на результаты внутриигровых тестов флагманских Intel Core i9-9900K и AMD Ryzen 9 3950X — хоть у последнего и вдвое больше ядер, первый немного выигрывает за счет их прозводительности.
Таким образом, если вы хотите любой ценой получить самый мощный игровой ПК, в данный момент лучшим выбором является платформа Intel. С другой стороны, AMD предлагает куда более сбалансированные процессоры, которые отлично себя показывают во всех задачах (в играх они уступают совсем немного) и стоят заметно дешевле.
Если же вы хотите собрать не слишком дорогой компьютер, то стоит обратить внимание на шестиядерные CPU — например, Intel Core i5-9600K и AMD Ryzen 5 3600X.
Ну и, конечно, не стоит думать, что четырехъядерные процессоры совсем для игр не годятся — это вполне себе бюджетный вариант, который прослужит еще пару лет. Но и только — не стоит ждать от них хорошей производительности в играх, которые будут выпускать для консолей следующего поколения.
Если же говорить о CPU с восемью ядрами и более, они используются в дорогих ПК, но только в связке с достаточно мощной видеокартой. Нет никакого смысла в сочетании i9-9900K и GeForce GTX 1660 — для него понадобится что-то уровня хотя бы RTX 2070.
Отдельно нужно сказать о стриминге и записи видео во время игр. Если вы хотите заниматься этими вещами и стать новым Shroud или хотя бы Lirik, то в идеале вам понадобится отдельный ПК с мощным восьмиядерным CPU для кодирования видео в реальном времени. Если возможности купить второй дорогой компьютер нет, нужно выбирать CPU с восемью или более ядрами для первого — ему придется одновременно работать и с игрой, и с программой для стриминга / записи, а это необыкновенно сложная комбинация (впрочем, многое зависит от выбранной игры — если она совсем не «прожорлива» по отношению к CPU, может хватить и четырех ядер).
Физические и логические ядра CPU
Стоит поговорить о важном различии между физическими и логическими ядрами. Технологии Intel Hyper-threading и AMD Simultaneous Multithreading позволяют каждому ядру современных процессоров (по крайней мере, более-менее дорогих) одновременно работать с двумя потоками данных. Таким образом, поддержка HT и SMT означает удваивание количества ядер — например, с четырех физических до восьми логических.
Пригодится ли эта функция в играх и «тяжелом» ПО? Ответ однозначен: еще как!
SMT поддерживается большей частью процессоров, которые выпускает AMD — даже недорогими Ryzen 5. В случае с Intel поддержка HT есть только у топовых Core i7 и Core i9.
В 3D-ренедринге, кодировании видео, обработке задач, связанных с нейросетями и так далее дополнительные вычислительные потоки выгодны всегда. В играх они тоже практически всегда дают прирост производительности, но его далеко не во всех случаях можно назвать существенным — все опять-таки зависит от разработчиков и их способностей к оптимизации.
Bottlenecking — «узкое место»
Это очень важный термин, который нужно понимать, если вы хотите собрать сбалансированный ПК для игр. Если говорить кратко, то при неправильном подборе компонентов (в частности, процессора и видеокарты) один из них при полной загрузке будет работать «впустую» — другие просто не будут справляться с потоком готовых данных, которые он посылает дял дальнейшей обработки.
В качестве примера можно привести уже упомянутую выше воображаемую систему с CPU Core i9-9900K и GPU GeForce GTX 1660. Первый будет регулярно «простаивать» из-за того, что GTX 1660 — это среднебюджетная модель, предназначенная для недорогих компьютеров. Таким образом, в этом случае тратить лишние деньги на Core i9 было незачем (отметим, однако, что в большинстве случаев это касается только игр).
Точный совет тут дать сложно, но старайтесь подбирать к бюджетным процессорам бюджетные видеокарты, а к дорогим — дорогие. Скажем, AMD Ryzen 3 и Intel Core i3 хорошо покажут себя в GPU вроде AMD Radeon RX 570 или Nvidia GeForce GTX 1650, Ryzen 5 и Core i5 — с Radeon RX 5700 и RTX 2060, Ryzen 7 и Core i7 — с RTX 2080, а Ryzen 9 и Core i9 — с RTX 2080 Ti, Titan или даже двумя мощными GPU одновременно.
Заключение
Итак, простой и быстрый ответ на вопрос, заданный в заголовке статьи, дать можно, но лучше разобраться в вопросе более внимательно.
Еще несколько лет назад двухъядерные процессоры можно было назвать удовлетворительными, но к 2019 они остались уделом сверхбюджетных офисных ПК. Совсем скоро в таком же положении окажутся четырехъядерные модели без поддержки Hyper-threading и Simultaneous Multithreading.
Если вам нужен недорогой компьютер для обычной офисной работы или игр, выбирайте четыреъядерные CPU. Если хотите оптимальную производительность в играх, остановитесь на какой-нибудь из шестиядерных моделей. Если же нужна высокая производительность (что в играх, что в «тяжелых» пакетах ПО для серьезной работы со сложными вычислениями), покупайте процессор с восемью ядрами или более.
На что влияет количество ядер процессора
Ладно бы пользователи просто заблуждались и ничего не теряли. Проблема в том, что неправильное понимание сути многоядерности приводит к финансовым потерям. Пытаясь увеличить производительность, человек тратит деньги на процессор с большим количеством ядер, но не замечает разницы.
Многоядерность и многопоточность
Когда мы изучали вопрос, как узнать количество ядер, то обратили внимание на особенность процессоров Intel – в стандартных инструментах Windows отображается разное число ядер. Это обусловлено работой технологии Hyper-Threading, которая обеспечивает многопоточность.
Чтобы вы больше не путались в понятиях, разберемся раз и навсегда:
Влияние количества ядер на производительность
Увеличение производительности на многоядерном процессоре достигается за счет разбиения выполнения задач. Любая современная система делит процесс на несколько потоков даже на одноядерном процессоре – так достигается та самая многозадачность, при которой вы можете, например, слушать музыку, набирать документ и работать с браузером. Очень любят и постоянно используют многопоточность следующие приложения:
Важен принцип разделения потоков. Если компьютер работает на одноядерном процессоре без технологии Hyper-Threading, то операционная система производит моментальные переключения между потоками, так что для пользователя процессы визуально выполняются одновременно. Все действия выполняются в течение миллисекунд, поэтому вы не видите серьезную задержку, если не нагружаете сильно ЦП.
Если же процессор многоядерный (или поддерживает многопоточность), то в идеале переключений не будет. Система посылает на каждое ядро отдельный поток. В результате увеличивается производительность, потому что нет необходимости переключаться на выполнение другой задачи.
Но есть еще один важный фактор – поддерживает ли сама программа многозадачность? Система может разделить процессы на разные потоки. Однако если вы запускаете очень требовательную игру, но она не оптимизирована под работу с четырьмя ядрами, но никакого прироста производительности по сравнению с двухъядерным процессором не будет.
Разработчики игр и программ в курсе об этой особенности, поэтому постоянно оптимизируют код под выполнение задач на многоядерных процессорах. Но эта оптимизация не всегда успевает за увеличением количества ядер, поэтому не стоит тратить огромные деньги на самые новые мощные процессоры с максимально возможным числом поддерживаемых потоков – потенциал чипа не будет раскрываться в 9 программах из 10.
Так сколько ядер выбирать?
Прежде чем покупать процессор с 16 ядрами, подумайте, потребуется ли такое количество потоков для выполнения задач, которые вы будете ставить перед компьютером.
Как я уже говорил, разработчики игр и программ стараются не отставать от прогресса процессоров, но пока огромные мощности просто не нужны. 16 ядер подойдут пользователям, которые занимаются рендерингом видео или серверными вычислениями. Да, в магазинах такие процессоры называют игровыми, но это только для того, чтобы они продавались – геймеров вокруг точно больше, чем тех, кто рендерит видео.
Преимущества многоядерности можно заметить только при очень серьезной вычислительной работе в несколько потоков. Если, условно, игра или программа оптимизирована только под четыре потока, то даже ваши восемь ядер будут бессмысленной мощностью, которая никак не повлияет на производительность.
Это как перевозить стул на огромной грузовой машине – задача от этого не выполняется быстрее. Но если правильно использовать имеющиеся возможности (например, загрузить кузов полностью другой мебелью), то производительность труда увеличится. Помните об этом и не ведитесь на маркетинговые штучки с добавлением слова «игровой» к процессорам, которые даже на самых последних играх не раскроют весь свой потенциал.
На что влияет кол во ядер в процессоре
Со времён появления двух ядер идёт непримиримая борьба за истину. Одни геймеры уверены, что много ядер современным играм не нужно. Мало ого, эти ребята уверяют, что больше – хуже, ведь предпочтительнее взять процессор с максимальной тактовой частотой. Другие – полагают, что ядра – это ключ к будущему, а значит нужно запасаться 16-ядрами уже сегодня, ведь завтра может быть поздно. На самом деле впадать в крайности мы не будем, поскольку всегда нужно подвергать и тут и другую позицию критическому анализу. В данном случае стоит попытаться оценить влияние того или иного количества ядер на прирост количества кадров в секунду. Делать это мы будем без использования синтетических тестов, которые может и показывают точные данные, но очень мало коррелируют с существующими на рынке играми.
реклама
Ну а помогут нам ребята с канала Testing Games. Они взяли процессор Core i9-11900K и проанализировали его работу в нескольких играх, попеременно включая от одного до всех восьми ядер. Тактовая частота при этом оставалась на базовом уровне. В качестве видеокарты задействовали скоростную GeForce RTX 3080, а игровое разрешение не превышало 1080р. Отметим, что для многих игр можно было выставить 4К, но в данном случае команду интересовал показатель зависимости fps от количества ядер, что отлично фиксируется на низких разрешениях. Изучить результаты можно на таблице ниже.
Если вы уже внимательно рассмотрели таблицу, то понимаете, что сегодня двухъядерные процессоры не предназначены для игр. Мало того, даже некогда популярные 4-ядерные камни не способны обеспечить достойную производительность с новым поколением видеокарт. Вам просто не хватит этих ядер, а CPU не раскроет GPU, как это банально не звучит. Стоит учитывать, что 4 ядра несмотря на сильное отставание от шести и восьми могут стать временные решением, особенно когда вы хотите подкопить денег на более мощный 6-ядерник или просто ждёте выхода нового поколения, которое должно принести буст без увеличения ядер.
Что до выбора более дорогих процессоров на 8 ядер и больше, и 6-ядерных камней, то здесь ответ однозначный: если у вас есть лишние деньги, которые вам просто некуда потратить, побалуйте себя 8-ядерным или даже 16-ядерным процессором. Вы сможете его показать своим знакомым, которые несомненно будут за вас рады. Кроме того, такой камень будет бить рекорды в синтетических тестах, а также сложных задачах, с которыми сталкивается 1% всех пользователей ПК. В случае, если деньги у вас не валятся из карманов, лучше взять популярную модель на 6 ядер. На самом деле выбор огромен, от Ryzen 5 3600, до Core i5-11600K. Можно ограничиться и менее дорогими процессорами прошлых поколений, или взять что-то попроще, например Core i5-11400.
Какой процессор будет для вас идеальным?
Сделать правильный выбор на самом деле не так сложно, как кажется. Рассказываем, на что следует обращать внимание при выборе ЦПУ.
Пожалуй, процессор является ключевым звеном в составе современного компьютера. Если ранее всё, что от него требовалось — это обрабатывать команды и службы операционной системы, то сейчас на его плечи ложится всё больше задач. Существенно развилась игровая индустрия: появились проекты, способные задействовать большое количество ядер и потоков. То же самое с рабочими приложениями, которые требуют серьезных вычислительных мощностей. Поэтому к выбору процессора следует подходить максимально вдумчиво. Расскажем, на что следует обратить внимание при покупке ЦПУ.
Общая производительность компьютера
Споры о том, насколько сильно влияет процессор на общую мощность ПК, ведутся со времен появления первых «пеньков». Мы считаем, что ЦПУ является ключевым звеном среди всех комплектующих. Посудите сами: бесполезно иметь скоростной SSD и двухъядерный проц. Вы просто не почувствуете прирост от быстрого накопителя из-за того, что ЦПУ не будет способен оперативно обработать даже самые простые команды операционной системы.
То же самое касается визуальной составляющей: не имеет никакого значения, насколько производительная установлена видеокарта, если внутриигровой мир постоянно фризит и зависает. Комфорт при гейминге прежде всего, а только потом FPS. В рабочих задач картина ни сколько не меняется: 64 Гбайт оперативной памяти не помогут быстро отрендерить проект допотопному процессору.
Как видите, абсолютно в любых задачах требуется мощный процессор. Остальные комплектующие лишь дополняют его. Поэтому, если вы планируете апгрейд или собираете компьютер с нуля, мы бы советовали, начать с ЦПУ. Тем более что на данный момент это далеко не самая дорогая комплектующая. По приемлемой цене можно подобрать модель, которой будет достаточно практически под любые нужды.
Частота или количество ядер?
Практически все современные процессоры работают в одинаковом диапазоне частот. Если говорить о решениях, предназначенных для стационарных сборок, то это что-то около 4-5 ГГц. Бюджетные и портативные модели, как правило, показывают чуть худшие результаты: от 3 до 4 ГГц. А премиальный сегмент пытается штурмовать пока ещё недосягаемые 6 ГГц, но попытки, откровенно говоря — слабые. Точно также можно разграничить процессоры из разных категорий по количеству ядер. Бюджетные — 2-4 ядра. Средний сегмент 6-8 ядер. Премиальный — 8-16 ядер.
Получается, что выбрав модель из какой-то определенной группы, вы получите, чуть ли не фиксированные (сказано совсем грубо, но это так) характеристики. Нужно больше ядер? Получите бонусом ещё и более высокую тактовую частоту. Но это правило работает не всегда. Сделать обобщенный вывод для всех процессоров на рынке довольно сложно, и всё зависит от конкретной модели. Но можно определенно точно сказать, что многопоточность оказывает куда большее влияние на производительность, чем максимальная частота.
Если представить производительность процессора в качестве некой трубки, через которую проходит информация, то получим, что большое количество ядер как бы расширяет канал, увеличивая пропускную способность. А высокая частота позволяет эту самую информацию быстрее «проталкивать» через вышеупомянутый канал.
Если говорить совсем грубо, то многопоточные камни способны избавить пользователей от фризов в играх, умеют быстрее рендерить объемные проекты, созданные в профессиональных приложениях, и ускоряют операционную систему за счет параллельной обработки множества задач. А процессоры с высокой тактовой частотой существенно прибавляют FPS в играх и быстрее обрабатывают простые задачи. Поэтому мы считаем, что количество ядер имеет большее значение, чем частота. Хорошо, конечно, когда эти два параметра сочетаются в одной модели, но ценник, как правило, на такие камни очень высокий.
Значение микроархитектуры
Если сравнить современные процессоры с их предшественниками, то мы увидим, что технические характеристики некоторых моделей практически не изменились, а некоторые и во все остались на том же уровне. Частота и количество ядер процессора — не единственные параметры, на которые следует обращать внимание. Большое значение также имеет и используемая микроархитектура.
Выясняем, нужно ли много ядер процессора для типовых задач анализа данных на примере Ryzen
Проблема масштабируемости производительности.
реклама
В последние дни 2020го я приобрел процессор AMD Ryzen 5950x, в результате чего у меня на руках оказались свободные threadripper 2990wx, ryzen 3900x, 5950x, плюс, так как очень хотелось включить старшие процессоры zen2 в эту статью я попросил прогнать свой код товарища, обладающего 3960x.
Можно ли положиться на рендер бенчмарки?
Можно ли купить процессор, рассчитывая на его эффективный параллелизм в анализе данных, полагаясь на цифры, доступные из популярных бенчмарков, типа Cinebench или Blender? Рендеринг очень хорошо параллелится хоть на уровне пикселей, хоть на уровне объектов и при прямых руках создателей рендер-движков производительность растет линейно в зависимости от количества ядер процессора. Но это не значит что для ваших прикладных задач все будет так гладко, и что условный Ryzen 5800х не окажется на равных с вашим 5950х, как бы вы не старались с оптимизацией кода. У вас могут возникнуть проблемы, описанные ниже, и не влияющие на эффективность рендеринга в Cinebench.
Разные уровни многопоточности
реклама
Предположим, вы заменили 4х-ядерный процессор на 12-ядерный в вашей системе, и ожидаете, что ваш код будет теперь исполняться в 3 раза быстрее. Для этого нужно чтобы все звезды сошлись, а именно:
Если на всех этих уровнях все идеально, то, заменив, скажем, Ryzen 3100x на 3900x мы бы получили 3-кратный прирост производительности. К сожалению, в реальном мире это не так, и прирост в большинстве прикладных вычислительных задач будет ниже линейного. В этом вы можете убедиться ниже, в разделе Тесты.
Факторы влияющие на масштабирование производительности
Что является основными препятствиями к заветному линейному увеличению производительности? Основными факторами являются следующие:
реклама
Тесты для Zen+, Zen2 и Zen3
Давайте посмотрим, как хорошо плохо масштабируются различные типовые задачи анализа данных для разных поколений Zen.
Zen2 Представлена двумя бойцами: 12-ядерный Ryzen 3900х и Ryzen 24-ядерный 3960x
реклама
Zen3 представляет Ryzen 5950x
Какие задачи будут использоваться в тестировании:
Выводы
Могу сказать следующее: