Сложно представить, как бы выглядела наша жизнь, не будь у нас компьютеров. А ведь было время, когда они занимали площадь целого дома, а специалисты были уверены, что они будут востребованы лишь парой-тройкой университетов. К счастью, с созданием микропроцессоров, которые позволили значительно уменьшить размеры вычислительных машин, началась подлинная революция во всех сферах жизнедеятельности человека.
Причем рост потребности людей во все более мощных компьютерах шел рука об руку с увеличением тактовой частоты микропроцессора, так как это самый простой способ повысить их общую производительность. Но у этого пути есть один значительный минус: микропроцессор требует для себя все больше и больше энергии, при этом неимоверно разогреваясь и нуждаясь в повышенном охлаждении. В конце концов это завело инженеров и конструкторов в технологический тупик.
Двухъядерный процессор
Выход был найден совершенно нетривиальный: вместо одного ядра вычисления было решено создать несколько. Естественно, что самым первым стал двухъядерный процессор, выпущенный в начале нулевых. Благодаря такой архитектуре появилась возможность разделить задачи на несколько потоков и решать их параллельно, за счет чего и достигалось повышенная эффективность таких компьютеров, а энергетическая нагрузка снималась за счет уменьшения тактовой частоты.
Четырехъядерный процессор
Следующим логическим шагом стало появление процессоров уже с четырьмя ядрами. Интересно, что с ростом количества ядер значение тактовой частоты не имело уже такой большой роли, а количество потребляемой электроэнергии значительно снизилось.
В классическом одноядерном компьютере иллюзия многозадачности достигалась с помощью одного хитрого фокуса: компьютер выполнял несколько задач, постоянно переключаясь с одной на другую. Это весьма похоже на нерадивую хозяйку, которая должна успеть сварить обед, навести порядок в доме и сходить за покупками – и все это за совершенно небольшой промежуток времени. Вот и будет она метаться от одного к другому, при этом ничего не успевая.
Но если ей на помощь придут ее подруги, то дело пойдет значительно лучше. Каждая возьмет на себя одно дело и вместе они закончат все домашние занятия в установленный срок.
Эта аналогия хорошо помогает понять принципиальное отличие одноядерного процессора от многоядерного.
Общие характеристики
Процессор на интегральных микросхемах, или микропроцессор – это сердце и мозг компьютера. Без него любое внешнее устройство лишь груда ненужного железа и ничего более.
Представляет он собой полупроводниковый кристалл, на котором с помощью специального метода планарной технологии напечатана микросхема. Состоит из нескольких компонентов, которые являются обязательными:
- Генератор тактовой частоты – особая микросхема, которая испускает импульсы с заданной периодичностью. Это «ритм», в котором работает сам процессор и остальные агрегаты компьютера. Это своего рода барабанщик на весельной лодке, под удары которого слаженно работают гребцы.
- Арифметико-логическое устройство, которое непосредственно и занимается вычислениями. При этом не важно, чем занят компьютер – проигрыванием фильма, работой какой-либо программы и тому подобное – все это появляется благодаря простым вычислениям.
- Устройство управления – регулирует и управляет работой как микропроцессора в целом, так и всех его компонентов в частности.
- Регистры памяти – ячейки кратковременной памяти, в которых хранятся промежуточные и итоговые результаты вычислений.
- Шины, через которые процессор связан с остальными устройствами компьютера.
Так где же здесь должны быть ядра? Для того чтобы ответить на этот вопрос, воспользуемся аналогией. Представим себе квартиру в жилом доме, которая будет выступать в качестве процессора. В таком случае одна комната будет ядром. Таким образом, квартира-процессор всегда одна, а вот комнат-ядер может быть несколько.
Однако сейчас существуют технологии, позволяющие компьютеру создавать виртуальные ядра, увеличивая тем самым свою производительность. Называется она Hyper-Threading (HT) и позволяет создавать по одному дополнительному виртуальному ядру на каждое физическое. Конечно, в паре они никогда не смогут приблизиться к производительности двух физических, но, тем не менее, ощутимо мощнее, чем одно.
Сравнение и чем отличаются
Конечно, наблюдается прямая зависимость между количеством ядер микропроцессора и ценой на него. Поэтому при выборе типа процессора стоит четко представлять себе те задачи, для решения которых он будет использован: серфинг в интернете и просмотр видео, компьютерные игры, и тому подобное.
Важной характеристикой процессора является энергоэффективность, которая зависит от тактовой частоты, количества ядер и потребляемой мощности электроэнергии. Конечно, это не будет определенное значение, которое можно измерить, но, сравнив несколько процов по этим критериям, можно составить себе мнение о них.
Области применения
В настоящее время одноядерные процессоры уже не выпускаются, давно канув в Лету. Будущее – за многоядерными микропроцессорами, но при этом нужно подходить к их выбору трезво и максимально практично.
Однако хитрые маркетологи не сидят сложа руки и агитируют покупать микропроцессоры с максимальным количеством ядер, обещая просто невероятное повышение производительности. Но какой прок от покупки мощного спотркара, если на машине вы будете ездить максимум до ближайшего супермаркета?
Другое дело, если ваша работа будет связана с весьма специфичным программным обеспечением, которое требует больших вычислительных мощностей. К примеру, это монтаж видео, или безумно требовательные к «железу» компьютерные игры.
