Многоядерность — следующий этап развития Избежать конфликтных ситуаций, возникающих при использовании технологии Hyper-Threading, можно в том случае, если изолировать в пределах одного процессора выполнение различных потоков инструкций. Фактически для этого потребуется использовать не одно, а два и более ядер процессора. Тогда в идеальном варианте каждый поток инструкций утилизирует отведённое ему ядро процессора и исполнительные блоки , что позволяет избежать конфликтных ситуаций и увеличить производительность процессора за счёт параллельного выполнения потоков инструкций. В рассмотренном примере возникновения конфликтных ситуаций при использовании технологии Hyper-Threading применение двух независимых ядер для выполнения двух потоков инструкций позволило бы выполнить весь программный код не за семь как в случае процессора с технологией Hyper-Threading , а за пять тактов рис. Преимущество двухъядерной архитектуры процессора Конечно, говорить о том, что двухъядерные процессоры в два раза производительнее одноядерных, не приходится. Причина заключается в том, что для реализации параллельного выполнения двух потоков необходимо, чтобы эти потоки были полностью или частично независимы друг от друга, а кроме того, чтобы операционная система и само приложение поддерживали на программном уровне возможность распараллеливания задач. И в связи с этим стоит подчеркнуть, что сегодня далеко не все приложения удовлетворяют этим требованиям и потому не смогут получить выигрыша от использования двухъядерных процессоров. Пройдет ещё немало времени до тех пор, пока написание параллельного кода приложений ни войдет в привычку у программистов, однако первый и самый важный камень в фундамент параллельных вычислений уже заложен. Впрочем, уже сегодня существует немало приложений, которые оптимизированы для выполнения в многопроцессорной среде, и такие приложения, несомненно, позволят использовать преимущества двухъядерного процессора. Кроме того, двухъядерная архитектура процессора позволяет выявить преимущества при одновременной работе с несколькими приложениями, что является типичной ситуацией на сегодняшний день. Модельный ряд двухъядерных процессоров Intel Модельный ряд двухъядерных процессоров Intel на сегодняшний день включает в себя 4 модели: Процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition — флагман линейки десктопных двухъядерных процессоров Intel. Итак, процессор Intel Pentium Extreme Edition — это процессор с двумя ядрами на одном кристалле и корпусировкой LGA Тактовая частота процессора составляет 3,2 Ггц. Каждое ядро процессора имеет микроархитектуру NetBurst. Отметим, что среди семейства всех двухъядерных процессоров Intel процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition — единственный, который поддерживает технологию Hyper-Threading, что в совокупности обеспечивает обработку до четырёх потоков. Поэтому один такой физический процессор с точки зрения операционной системы определяется как четыре логических процессора. Каждое ядро процессора имеет собственный кэш второго уровня L2 объёмом 1 Мбайт, соответственно, общий объём кэша L2 составляет 2 Мбайта. Процессор производится по нанометровому технологическому процессу, при этом размер самого кристалла процессора составляет мм2, а количество транзисторов внутри процессора — млн. Казалось бы, такой мощный двухядерный процессор будет выделять чрезмерно много тепла и потребует эффективной системы охлаждения. Однако, процессор Intel Pentium Extreme Edition поглощает всего Вт, а максимальная температура поверхности кристалла не превосходит 70 градусов Цельсия. Напряжение питания ядра процессора составляет от 1,25 В до 1, В, а максимальный ток — А Кроме того, отметим, что данный процессор поддерживает технологии Intel Extended Memory 64 Technology, Execute Disable Bit, а также технологии тепловой защиты Thermal Monitor и Thermal Monitor 2. В то же время, данный процессор не поддерживает технологию энергосбережения Enhanced Intel SpeedStep. Данный процессор ориентирован на использование в компьютерах и рабочих станциях, критичных к ресурсоёмким приложениям с многопоточной обработкой данных. Выигрыш от использования двухъядерного процессора получают не все приложения. К примеру, нецелесообразным является использование данного процессора в игровых компьютерах. Выигрыш же от использования двухъядерных процессоров получают такие задачи, как рендеринг трёхмерных сцен, обработка конвертация видео- и аудиоданных, а также одновременная работа с несколькими программами на ПК. Поэтому оптимальным является использование данного процессора в графических станциях для работы с 3D-графикой , а также в универсальных домашних компьютерах но не игровых для работы с офисными приложениями, приложениями создания контента, приложениями по обработке цифровых фотографий и т. Вряд ли вам удастся его купить, поскольку, хотя он и объявлен официально, реально в продажу не поступает. Семейство двухъядерных моделей процессоров Intel Pentium D табл. Intel Pentium D , и Как и процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition , процессоры Intel Pentium D ориентированы на использование в графических станциях для работы с 3D-графикой , а также в универсальных домашних компьютерах но не игровых для работы с офисными приложениями, приложениями создания контента, приложениями по обработке цифровых фотографий и т. Фактически, процессоры серии Intel Pentium D 8хх ничем не отличаются от процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition , за одним исключением — они не поддерживают технологию Hyper-Threading возможность её использования заблокирована на аппаратном уровне и поддерживают кроме процессора Intel Pentium D технологию энергосбережения Enhanced Intel SpeepStep. Во всём остальном кроме тактовых частот , процессоры процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition и Intel Pentium D 8хх идентичны друг другу и, более того, кристаллы этих процессоров нарезаются из одних и тех же пластин. Разница между самими процессорами серии Intel Pentium D 8хх заключается лишь в тактовой частоте. Так, процессору Intel Pentium D соответствует частота 3,2 ГГц, процессору Intel Pentium D — 3,0 ГГц, а процессору Intel Pentium D — 2,8 ГГц. Кроме того, процессор Intel Pentium D не поддерживает технологию Enhanced Intel SpeepStep как, впрочем, и любой процессор с тактовой частотой ниже или равной 2,8 ГГц. Модельный ряд двухъядерных процессоров Intel Методика тестирования Для тестирования процессоров семейства Intel Pentium D и Intel Pentium Processor Extreme Edition использовалась абсолютно одинаковая конфигурация стенда, то есть одними и теми же были системная плата, память, дисковая подсистема, видеокарта и т. Стенд для тестирования имел следующую конфигурацию: Gigabyte 8IX Royal версия BIOS F7 ; чипсет материнской платы: Intel X Express ICH7 ; память: Corsair 2 x Мбайт DDR PC ; видеокарта: ATI RADEON X XT Мбайт интерфейс PCI Express x16 ; дисковая подсистема: Seagate Barracuda STAS ёмкость Гбайт ; файловая система: NTFS с размером кластера по умолчанию 4 Кбайт. В качестве операционной системы использоваласьОС WindowsXP Professional English c SP2. Из дополнительных утилит и драйверов применялись: Intel Chipset Software Utility Version 7. Все тесты производились при глубине цвета 32 бит и частоте строчной развертки 60 Гц. Бенчмарки С учётом позиционирования двухъядерных процессоров как процессоров для работы с 3D-графикой и обработки видео- и аудиоданных, а также для работы в многопоточной среде, для их сравнительного тестирования были отобраны тесты и приложения, направленные на обработку звуковых и видеофайлов, созданий Интернет-контента, а также стандартные офисные приложения. Использовались следующие тестовые пакеты и приложения: Настройки тестов Первые два теста — традиционные бенчмарки, предназначенные для тестирования производительности системы в целом c использованием популярных офисных приложений. Результаты этих тестов определяются не только процессором, но и пропускной способностью памяти, а также производительностью дисковой подсистемы компьютера. При использовании данных тестов устанавливалось разрешение экрана х точек при битной глубине цвета. Приложение ABBYY FineReader 8. Данный тест является многопоточным и оптимизирован под двухъядерные процессоры. В тесте WinRAR 3. При этом отметим, что сам по себе тест является однопоточным, поэтому ожидать, что двухъядерные процессоры получат в этом тесте преимущество, не приходится. Ещё одна группа тестов была ориентирована на измерение производительности процессора при обработке аудио- и видеоданных. Для конвертации аудиоданных из формата wav в формат mp3 использовались кодеки Lame 4. Кроме того, для обработки mp3-файла использовалась утилита MP3Gain v. Отметим, что кодек iTunes 5. В то же время, использование технологии Hyper-Threading в процессоре серии Extreme Edition не приводит к распараллеливанию потока на четыре логических ядра процессора. Отметим, что при конвертировании аудиофайла с использованием кодека iTunes 5. При использовании для конвертирования кодека Lame 4. При этом использовалась команда запуска с параметром -nores команда c: В кодеке Lame 4. Для конвертирования видеофайла из формата MPEG-2 расширение файла mpg в формат DivX контейнер avi использовалась утилита XMPEG 5. Размер исходного видеофайлафайла в формате MPEG-2 составлял Мбайт разрешение х , а размер сжатого файла в формате DivX — 88,8 Мбайт. При этом звук не подлежал компрессии 48 кГц, Stereo, kbps , а скорость видеопотока составляла kbps. Отметим, что утилита XMPEG 5. В то же время, разложение на четыре потока с учётом технологии Hyper-Threading малоэффективно. Для конвертирования avi-видеофайла в формат m2v использовалась утилита TMPGEnc 2. При этом устанавливались настройки DVD NTSC 4: В итоге исходный видеофайл, который был создан кодеком DivX MPEG-4 Low Motion, с размером 51,9 Мбайт конвертировался в m2v файл размером Мбайт и wav-файл размером 42,7 Мбайт. Отметим, что процесс конвертирования с помощью утилиты TMPGEnc 2. В процессе конвертирования в равной степени загружаются оба ядра процессора. Добавление технологии Hyper-Threading к каждому ядру процессора не способствует росту эффективности конвертирования. Для конвертирования того же avi-файла кодек DivX MPEG-4 Low Motion в формат wmv использовались программы Windows Media Encoder 9. При использовании конвертора Windows Media Encoder 9. Следующий тест — это популярное 3D-приложение Discreet 3d Studio Max 7. Во всех тестах, кроме пакта VeriTest Business Winstone и VeriTest Multimedia Content Creation Winstone , измеряемой характеристикой являлось время выполнения задачи. Поэтому чем меньше оказывалось время, то есть результат теста, тем лучше. Кроме того, для того, чтобы оценить преимущества двухъядерных процессоров при многопоточной обработке данных одновременно комбинировалось несколько тестов, запускавшихся одновременно. Так, процесс конвертирования формата wav в mp3 кодеком lame 4. Для этого сначала запускался более длительный процесс конвертирования, и на фоне выполнения этой задачи запускалась более короткая задача обработки mp3-файла. В этом случае время выполнения задачи рассчитывалось как время выполнения более короткой задачи, то есть обработки mp3-файла. Аналогично процесс конвертирования одного видеофайла из формата mpg в DivX XMPEG 5. В этом случае фоновым процессом являлся более длительный процесс конвертирования DivX в wmv, а за результат теста принималось время конвертирования формата mpg в формат DivX. Результаты сравнительного тестирования процессоров представлены в таблице. Тесты Intel Pentium Extreme Edition Intel Pentium D Intel Pentium D Intel Pentium D Business Winstone Все тесты запускались как минимум по пять раз. Для некоторых тестов число прогонов увеличивалось до десяти раз, что позволило обеспечить требуемую точность измерения. В качестве результата тестирования использовалось среднее по выборке от всех прогонов, то есть: Кроме того, рассчитывалась и относительная погрешность измерений: Не вникая в подробности этих математических премудростей, отметим лишь, что истинное значение любой измеряемой величины на практике можно определить лишь с заданной степенью точности, поскольку истинное значение определяется лишь при бесконечном числе измерений, что теоретически невозможно реализовать. Поэтому истинное значение измеряемой величины заменяется на некоторое усреднённое значение среднее по выборке. Сам же доверительный интервал — это интервал, в котором с вероятностью, равной коэффициенту надёжности, будет находиться истинное значение измеряемой величины. Понятно, что чем больше проводится измерений, тем меньше будет и доверительный интервал. Особенно подчеркнём, что доверительный интервал — это не интервал, в который попадает с заданной вероятностью каждое отдельное измерение. То есть, если после определения доверительного интервала произвести измерение искомой величины ещё раз, то совсем не обязательно, что её значение попадёт в доверительный интервал. Доверительный интервал определяет лишь диапазон возможных значений истинного значения измеряемой величины. Анализ результатов В заключение попробуем проанализировать результаты тестирования. Офисные приложения Как видим, в офисных тестах рис. Более того, лидером в данном случае является процессор Intel Pentium D , а не Intel Pentium Processor Extreme Edition Несмотря на одинаковую тактовую частоту, поддержка технологии Hyper-Threading в процессоре Intel Pentium Processor Extreme Edition лишь ухудшает результаты, причём особенно негативно технология Hyper-Threading отражается именно на многозадачном тесте Business Winstone Multitasking test, где результаты процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition приблизительно равны результатам процессора Intel Pentium D Результаты тестирования в офисных приложениях В тесте по скорости архивации с использованием утилиты WinRAR 3. Собственно, это и понятно, ведь приложение является однопоточным, и технология Hyper-Threading позволяет более эффективно загрузить ресурсы процессора. В то же время, если одновременно запустить две утилиты WinRAR 3. Так, при одновременном выполнении двух утилит WinRAR 3. Сравнение времени архивации с использованием архиватора WinRAR 3. В общем-то, это и понятно, поскольку распознавание отдельных страниц текста — независимые друг от друга задачи, которые должны хорошо распараллеливаться. Поэтому при использовании двухъядерного процессора одновременно распознаются две страницы текста два потока с использованием двух ядер , а при использовании Intel Pentium Processor Extreme Edition — четыре страницы четыре потока с использованием четырёх логических процессоров , хотя стоит отметить, что технология Hyper-Threading в случае наличия двух ядер процессора не позволяет получить дополнительного преимущества в производительности. Результаты тестирования процессоров с использованием пакета ABBYY FineReader 8. Преимущество двухядерной архитектуры заключается не только в том, что в определённых приложениях она позволяет получить выигрыш в производительности, но и в том, что она позволяет организовать многопоточную обработку данных даже при работе с однопоточными приложениями. Чтобы убедиться в этом, достаточно запустить на выполнение одновременно несколько задач даже однопоточных. К примеру, если говорить об офисных задачах, можно запустить сканирование антивирусной программы одновременно с процессом архивирования данных. Такой подход позволяет нагружать одновременно два ядра процессора. Конечно же, в этом случае преимущество двухъядерной архитектуры налицо. Если вы являетесь счастливым обладателем Intel Pentium Processor Extreme Edition хотя непонятно, где вы его взяли и работаете в основном с офисными приложениями только зачем вам тогда такой процессор , то лучше отключите поддержку технологии Hyper-Threading через настройки BIOS. Обработка аудиоданных Теперь обратимся к результатам тестирования процессоров в задачах по обработке аудиоданных. При использовании популярной утилиты iTunes 5. Напомним, что при конвертировании с помощью утилиты iTunes 5. В то же время, технология Hyper-Threading в процессоре Intel Pentium Processor Extreme Edition сводит на нет всё его преимущество по тактовой частоте, опуская его до уровня процессора Intel Pentium D Ну что ж, к вредоносным последствиям Hyper-Threading в двухъядерных процессорах мы начинаем уже потихоньку привыкать. Использование для конвертирования аудиофайлов популярного кодека Lame 4. Однако в данном случае последствия от активирования технологии Hyper-Threading не так катастрофичны. Если она и не способствует уменьшению времени конвертирования, так хоть не увеличивает его. При использовании утилиты MP3Gain v. Результаты тестирования процессоров в задачах по обработке аудиофайлов Обработка видеоданных Теперь обратимся к рассмотрению результатов тестирования процессоров в задачах по обработке видеофайлов. При использовании утилиты XMPEG 5. Технология Hyper-Threading в процессоре Intel Pentium Processor Extreme Edition в данном случае не позволяет получить прироста производительности более того, результаты при этом становятся немного хуже. Примерно аналогичный результат получается и при конвертировании файла в формат m2v с помощью утилиты TMPGEnc 2. Разница заключается в том, что в данном случае негативное влияние технологии Нyper-Threading более существенно. Собственно, мы уже имели возможность убедиться в том, что технология Hyper-Threading в двухъядерных процессорах в лучшем случае способна лишь не навредить. Однако, как выяснилось, есть и исключения из этого правила. Так, при конвертировании видеофайла в формат wmv утилитой Windows Media Encoder 9. А вот в таком пакете, как Adobe After Effects 6. Результаты улучшаются по мере роста тактовой частоты, а использование технологии Huper-Threading несколько ухудшает результаты. Результаты тестирования процессоров в задачах по обработке видеофайлов В пакете Discreet 3ds Studio Max 7. Фактически, это одно из немногих пользовательских приложений, которому технология Hyper-Threading идёт на пользу. То есть при рендеринге эффективно используются все четыре логических процессора, причём прирост производительности от использования технологии Hyper-Threading в данном случае даже выше, чем от увеличения тактовой частоты. Вообще, можно ожидать, что использование технологии Hyper-Threading в двухъядерных процессорах принесёт выигрыш в производительности при рендеринге трёхмерных сцен и в других приложениях. Отсюда можно сделать вывод, что ниша, для которой предназначен процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition — это недорогие графические станции для дизайнеров. Результаты тестирования в пакете 3ds Studio Max 7. В отношении технологии Hyper-Threading, реализованной в процессоре Intel Pentium Processor Extreme Edition, всё предельно ясно: Впрочем, вряд ли пользователю придётся рассуждать на тему блокировать или не блокировать данную технологию в BIOS, поскольку, как мы уже отмечали, данный процессор просто нельзя купить. Поэтому остаётся сделать выбор между тремя моделями. Если речь идёт о компьютере на базе двухъядерного процессора, который должен обладать максимальной производительностью, то выбор однозначен — это процессор Intel Pentium D Однако сказать, что этот процессор оптимален, нельзя. Действительно, всё бы хорошо, но стоимость! Поэтому, если говорить об оптимальности, то выбор, конечно, следует делать между процессорами Intel Pentium D и Intel Pentium D И прежде чем вынести наш окончательный вердикт, напомним, что кроме производительности и стоимости эти два процессора отличаются ещё и тем, что модель Intel Pentium D поддерживает технологию Intel Speed Step, а модель Intel Pentium D — нет. Что это означает с точки зрения пользователя? Да хотя бы то, что данная технология снижает энергопотребление процессора Intel Pentium D и позволяет, тем самым, создавать на его основе малошумные ПК. Впрочем, нужно отметить, что даже с использованием технологии Intel Speed Step энергопотребление процессора Intel Pentium D остаётся выше, чем энергопотребление процессора Intel Pentium D Дело в том, что технология Intel Speed Step позволяет снижать тактовую частоту и напряжение питания процессора в периоды его слабой активности, но до тех значений, которые являются штатными для Intel Pentium D Дело в том только это по большому секрету , что двухъядерные процессоры семейства Intel Pentium D очень хорошо разгоняются. Ничего не мешает путём разгона и процессор Intel Pentium D , и Intel Pentium D превратить в модель Intel Pentium D А вот Intel Pentium D гнать тяжело. То есть разогнать можно проблем нет , но вот охлаждать его крайне проблематично. Так вот, именно при разгоне процессоров технология Intel Speed Step, которой нет у процессора Intel Pentium D , как раз и окажется крайне востребованной, поскольку именно эта технология, за счёт снижения тактовой частоты и напряжения питания процессора в те моменты, когда он малоактивен, позволяет снизить требования к эффективности системы теплоотвода и создавать не только высокопроизводительные, но и малошумные ПК. Итак, наш окончательный вердикт таков: При умеренной цене этот процессор обладает производительностью, сопоставимой с производительностью старшей модели Intel Pentium D , легко разгоняется, а главное — обладает всем набором технологий, которые позволяют снижать энергопотребление системы и контролировать температуру процессора. В результате именно этот процессор позволяет создавать на его основе высокопроизводительные малошумные ПК за умеренную цену. Начало Оригинал статьи часть первая и часть вторая на www. ГиперХост — хостинг сайтов который Вы искали. Виртуальный хостинг, Аренда VPS серверов, Регистрация доменных имен, SSL сертификаты Все для Вашего сайта тут! Суперкомпьютер на основе блокчейна: Ru поможет оплатить штрафы ГИБДД PR-акции, размещение рекламы — adv citforum. Пресс-релизы — pr citforum. Обратная связь Информация для авторов. Любой из материалов, опубликованных на этом сервере, не может быть воспроизведен в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Гонка тактовых частот, продолжавшаяся на протяжении многих лет, похоже, окончательно ушла в прошлое. За эти годы в умах пользователей укоренилось мнение, что именно тактовая частота процессора является показателем его производительности, однако планы компании Intel по наращиванию тактовых частот так и остались планами, и, скорее всего, увидеть процессор с тактовой частотой 10 ГГц нам предстоит весьма не скоро. По всей видимости, масштабирование процессоров по тактовой частоте оказалось не столь простой задачей, как предполагалось, и потому при сегодняшних технологических нормах производства процессоров и малоэффективных воздушных системах охлаждения добиться линейного масштабирования тактовой частоты процессоров не удаётся. Осознав, что увеличение прежними темпами тактовых частот процессоров не представляется невозможным, нужно было искать принципиально иные технологии увеличения производительности процессоров. Одновременно с этим необходимо было по маркетинговым соображениям убедить пользователей в том, что производительность процессора определяется не только и не столько его тактовой частотой. Давайте разберемся, от чего же в действительности зависит производительность процессора. Общепринято отождествлять производительность процессора со скоростью выполнения им инструкций программного кода. Производительность Performance — это отношение общего числа выполненных инструкций программного кода ко времени их выполнения:. В этом смысле производительность процессора отождествляется с количеством инструкций, выполняемых за секунду Instructions rate. А поскольку одной из важных характеристик процессора является его тактовая частота, то желательно именно с ней связать производительность процессора. Это можно сделать, если количество инструкций, выполняемых за единицу времени, рассматривать как произведение количества инструкций, выполняемых за один такт процессора Instruction Per Clock, IPC , на количество тактов процессора в единицу времени тактовая частота процессора:. Количество тактов процессора в единицу времени — это и есть его тактовая частота Frequency. Таким образом, производительность процессора зависит в равной степени и от его тактовой частоты, и от количества инструкций, выполняемых за такт IPC:. Последняя формула, по сути, определяет два разных подхода к увеличению производительности процессора, первый из которых связан с увеличением тактовой частоты процессора, а второй — с увеличением количества инструкций программного кода, выполняемых за один такт процессора. Вполне очевидно, что увеличение тактовой частоты не может быть бесконечным и определяется технологией изготовления процессора. При этом рост производительности не является прямо пропорциональным росту тактовой частоты, то есть наблюдается тенденция насыщаемости, когда дальнейшее увеличение тактовой частоты становится нерентабельным. Количество инструкций, выполняемых за время одного такта, зависит от микроархитектуры процессора: Итак, в общих чертах мы выяснили, почему вполне корректным является сравнение производительности процессоров на основании их тактовой частоты в пределах одной и той же микроархитектуры при одинаковом значении IPC процессоров и почему некорректно сравнение производительности процессоров с различной микроархитектурой исключительно на основе тактовой частоты. К примеру, основываясь на тактовой частоте, некорректно сравнивать производительность процессоров с разным размером L2-кэша или производительность процессоров, поддерживающих и не поддерживающих технологию Hyper-Threading. Другим подходом к увеличению производительности процессорной подсистемы, типичным для серверных решений, является использование многопроцессорных SMP-конфигураций. В этом случае достигается параллельное Thread Level Parallelism, TLP и в какой-то мере независимое решение нескольких разных задач или нескольких потоков одной задачи на нескольких процессорах, что, естественно, сопровождается приростом общей производительности вычислительной подсистемы сервера. Впрочем, ожидать адекватного количеству процессоров роста производительности и в данном случае не приходится — многое зависит от типа решаемых задач, от реализации в серверной операционной системе поддержки SMP. Между тем, кроме перечисленных способов увеличения общей производительности процессорной подсистемы, существуют технологии, позволяющие реализовать параллельное выполнение нескольких задач на одном процессоре. Такая многозадачность реализована в том или ином виде во всех современных процессорах. Отход от последовательного исполнения команд и использование нескольких исполняющих блоков в одном процессоре позволяют одновременно обрабатывать несколько процессорных микрокоманд, то есть организовывать параллелизм на уровне инструкций Instruction Level Parallelism, ILP , что, разумеется, увеличивает общую производительность. Анонсированная в году компанией Intel технология Hyper-Threading — пример многопоточной обработки команд. Данная технология является чем-то средним между многопоточной обработкой, реализованной в мультипроцессорных системах, и параллелизмом на уровне инструкций, реализованном в однопроцессорных системах. Фактически технология Hyper-Threading позволяет организовать два логических процессора в одном физическом. Таким образом, с точки зрения операционной системы и запущенного приложения в системе существует два процессора, что даёт возможность распределять загрузку задач между ними точно так же, как при SMP-мультипроцессорной конфигурации. Посредством реализованного в технологии Hyper-Threading принципа параллельности можно обрабатывать инструкции в параллельном а не в последовательном режиме, то есть для обработки все инструкции разделяются на два параллельных потока. Это позволяет одновременно обрабатывать два различных приложения или два различных потока одного приложения и тем самым увеличить IPC процессора, что сказывается на росте его производительности. В конструктивном плане процессор с поддержкой технологии Hyper-Threading состоит из двух логических процессоров, каждый из которых имеет свои регистры и контроллер прерываний Architecture State, AS , а значит, две параллельно исполняемые задачи работают со своими собственными независимыми регистрами и прерываниями, но при этом используют одни и те же ресурсы процессора для выполнения своих задач. После активации каждый из логических процессоров может самостоятельно и независимо от другого процессора выполнять свою задачу, обрабатывать прерывания либо блокироваться. Таким образом, от реальной двухпроцессорной конфигурации новая технология отличается только тем, что оба логических процессора используют одни и те же исполняющие ресурсы, одну и ту же разделяемую между двумя потоками кэш-память и одну и ту же системную шину. Использование двух логических процессоров позволяет усилить процесс параллелизма на уровне потока, реализованный в современных операционных системах и высокоэффективных приложениях. Команды от обоих исполняемых параллельно потоков одновременно посылаются для обработки ядру процессора. Используя технологию out-of-order исполнение командных инструкций не в порядке их поступления , ядро процессора тоже способно параллельно обрабатывать оба потока за счёт использования нескольких исполнительных модулей. Идея технологии Hyper-Threading тесно связана с микроархитектурой NetBurst процессора Pentium 4 и является в каком-то смысле её логическим продолжением. Микроархитектура Intel NetBurst позволяет получить максимальный выигрыш в производительности при выполнении одиночного потока инструкций, то есть при выполнении одной задачи. Однако даже в случае специальной оптимизации программы не все исполнительные модули процессора оказываются задействованными на протяжении каждого тактового цикла. Было бы вполне логично реализовать работу процессора таким образом, чтобы в каждом тактовом цикле максимально использовать его возможности. Именно эту идею и реализует технология Hyper-Threading, подключая незадействованные ресурсы процессора к выполнению параллельной задачи. Поясним всё вышесказанное на примере. Представьте себе гипотетический процессор, в котором имеется четыре исполнительных блока: Пусть, кроме того, каждая операция осуществляется за один такт процессора. Далее предположим, что выполняется программа, состоящая из трёх инструкций: В этом случае вся программа будет выполнена за два такта процессора: В современных приложениях в любой момент времени, как правило, выполняется не одна, а несколько задач или несколько потоков threads одной задачи, называемых также нитями. Давайте посмотрим, как будет вести себя наш гипотетический процессор при выполнении двух разных потоков задач рис. Красные квадраты соответствуют использованию исполнительных блоков процессора одного потока, а синие квадраты — другого. Если бы оба потока исполнялись изолированно, то для выполнения первого и второго потока потребовалось бы по пять тактов процессора. При одновременном исполнении обоих потоков процессор будет постоянно переключаться между обоими потоками, следовательно, за один такт процессора выполняются только инструкции какого-либо одного из потоков. Для исполнения обоих потоков всего потребуется десять процессорных тактов. Выполнение двух потоков на процессоре без реализации и с реализацией технологии Hyper-Threading. Теперь давайте подумаем над тем, как можно повысить скорость выполнения задачи в рассмотренном примере. Как видно из рис. В нашем примере выполнение двух арифметических операций с целыми числами первого потока можно совместить с загрузкой данных из памяти второго потока и выполнить все три операции за один такт процессора. Аналогично на втором такте процессора можно совместить операцию сохранения результатов первого потока с двумя операциями второго потока и т. Собственно, в таком параллельном выполнении двух потоков и заключается основная идея технологии Hyper-Threading. Конечно, описанная ситуация является довольно идеализированной, и на практике выигрыш от использования технологии Hyper-Threading куда более скромен. Дело в том, что возможность одновременного выполнения на одном такте процессора инструкций от разных потоков ограничивается тем, что эти инструкции могут задействовать одни и те же исполнительные блоки процессора. Рассмотрим ещё один типичный пример работы нашего гипотетического процессора. Пусть имеется два потока команд, каждый из которых по отдельности выполняется за пять тактов процессора. Без использования технологии Hyper-Threading для выполнения обоих потоков потребовалось бы десять тактов процессора. А теперь выясним, что произойдет при использовании технологии Hyper-Threading рис. На первом такте процессора каждый из потоков задействует различные блоки процессора, поэтому выполнение инструкций легко совместить. В результате возникает конфликтная ситуация, и один из потоков должен ждать освобождения требуемого ресурса процессора. То же самое происходит и на пятом такте. В итоге оба потока выполняются не за пять тактов как в идеале , а за семь. Избежать конфликтных ситуаций, возникающих при использовании технологии Hyper-Threading, можно в том случае, если изолировать в пределах одного процессора выполнение различных потоков инструкций. Фактически для этого потребуется использовать не одно, а два и более ядер процессора. Тогда в идеальном варианте каждый поток инструкций утилизирует отведённое ему ядро процессора и исполнительные блоки , что позволяет избежать конфликтных ситуаций и увеличить производительность процессора за счёт параллельного выполнения потоков инструкций. В рассмотренном примере возникновения конфликтных ситуаций при использовании технологии Hyper-Threading применение двух независимых ядер для выполнения двух потоков инструкций позволило бы выполнить весь программный код не за семь как в случае процессора с технологией Hyper-Threading , а за пять тактов рис. Конечно, говорить о том, что двухъядерные процессоры в два раза производительнее одноядерных, не приходится. Причина заключается в том, что для реализации параллельного выполнения двух потоков необходимо, чтобы эти потоки были полностью или частично независимы друг от друга, а кроме того, чтобы операционная система и само приложение поддерживали на программном уровне возможность распараллеливания задач. И в связи с этим стоит подчеркнуть, что сегодня далеко не все приложения удовлетворяют этим требованиям и потому не смогут получить выигрыша от использования двухъядерных процессоров. Пройдет ещё немало времени до тех пор, пока написание параллельного кода приложений ни войдет в привычку у программистов, однако первый и самый важный камень в фундамент параллельных вычислений уже заложен. Впрочем, уже сегодня существует немало приложений, которые оптимизированы для выполнения в многопроцессорной среде, и такие приложения, несомненно, позволят использовать преимущества двухъядерного процессора. Кроме того, двухъядерная архитектура процессора позволяет выявить преимущества при одновременной работе с несколькими приложениями, что является типичной ситуацией на сегодняшний день. Модельный ряд двухъядерных процессоров Intel на сегодняшний день включает в себя 4 модели: Процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition — флагман линейки десктопных двухъядерных процессоров Intel. Итак, процессор Intel Pentium Extreme Edition — это процессор с двумя ядрами на одном кристалле и корпусировкой LGA Тактовая частота процессора составляет 3,2 Ггц. Каждое ядро процессора имеет микроархитектуру NetBurst. Отметим, что среди семейства всех двухъядерных процессоров Intel процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition — единственный, который поддерживает технологию Hyper-Threading, что в совокупности обеспечивает обработку до четырёх потоков. Поэтому один такой физический процессор с точки зрения операционной системы определяется как четыре логических процессора. Каждое ядро процессора имеет собственный кэш второго уровня L2 объёмом 1 Мбайт, соответственно, общий объём кэша L2 составляет 2 Мбайта. Процессор производится по нанометровому технологическому процессу, при этом размер самого кристалла процессора составляет мм2, а количество транзисторов внутри процессора — млн. Казалось бы, такой мощный двухядерный процессор будет выделять чрезмерно много тепла и потребует эффективной системы охлаждения. Однако, процессор Intel Pentium Extreme Edition поглощает всего Вт, а максимальная температура поверхности кристалла не превосходит 70 градусов Цельсия. Напряжение питания ядра процессора составляет от 1,25 В до 1, В, а максимальный ток — А. Кроме того, отметим, что данный процессор поддерживает технологии Intel Extended Memory 64 Technology, Execute Disable Bit, а также технологии тепловой защиты Thermal Monitor и Thermal Monitor 2. В то же время, данный процессор не поддерживает технологию энергосбережения Enhanced Intel SpeedStep. Данный процессор ориентирован на использование в компьютерах и рабочих станциях, критичных к ресурсоёмким приложениям с многопоточной обработкой данных. Выигрыш от использования двухъядерного процессора получают не все приложения. К примеру, нецелесообразным является использование данного процессора в игровых компьютерах. Выигрыш же от использования двухъядерных процессоров получают такие задачи, как рендеринг трёхмерных сцен, обработка конвертация видео- и аудиоданных, а также одновременная работа с несколькими программами на ПК. Поэтому оптимальным является использование данного процессора в графических станциях для работы с 3D-графикой , а также в универсальных домашних компьютерах но не игровых для работы с офисными приложениями, приложениями создания контента, приложениями по обработке цифровых фотографий и т. Вряд ли вам удастся его купить, поскольку, хотя он и объявлен официально, реально в продажу не поступает. Семейство двухъядерных моделей процессоров Intel Pentium D табл. Intel Pentium D , и Как и процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition , процессоры Intel Pentium D ориентированы на использование в графических станциях для работы с 3D-графикой , а также в универсальных домашних компьютерах но не игровых для работы с офисными приложениями, приложениями создания контента, приложениями по обработке цифровых фотографий и т. Фактически, процессоры серии Intel Pentium D 8хх ничем не отличаются от процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition , за одним исключением — они не поддерживают технологию Hyper-Threading возможность её использования заблокирована на аппаратном уровне и поддерживают кроме процессора Intel Pentium D технологию энергосбережения Enhanced Intel SpeepStep. Во всём остальном кроме тактовых частот , процессоры процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition и Intel Pentium D 8хх идентичны друг другу и, более того, кристаллы этих процессоров нарезаются из одних и тех же пластин. Разница между самими процессорами серии Intel Pentium D 8хх заключается лишь в тактовой частоте. Так, процессору Intel Pentium D соответствует частота 3,2 ГГц, процессору Intel Pentium D — 3,0 ГГц, а процессору Intel Pentium D — 2,8 ГГц. Кроме того, процессор Intel Pentium D не поддерживает технологию Enhanced Intel SpeepStep как, впрочем, и любой процессор с тактовой частотой ниже или равной 2,8 ГГц. Acer Galaxy Для разработчиков Firefox смартфоны MSI Для IT-специалистов HP Для IT-директоров Дмитрий Андреев Intel TechEd Google Qualcomm Android SSD Apple компьютеры Для архитекторов Дмитрий Буланов Samsung Готовое решение AMD Azure процессоры Полищук Игорь Windows 10 Imagine Cup Windows Microsoft Безопасность LG планшеты Lenovo Windows 7 iPhone nVidia Visual Studio Для студентов TechEd Windows 8 Radeon видеокарты HTC Windows Phone Linux Windows Azure браузеры Для дизайнеров Chrome ноутбуки Geforce Sony Facebook Nokia Dell ASUS ARM iOS Cloud. Бесплатная программа для хранения ссылок и паролей, встроенный каталог содержит, более сайтов, а с помощью менеджера NeoNeuro Сводная Таблица Простое и мощное средство финансовой аналитики для руководителей и финансовых инженеров. Универсальный каталогизатор данных МодусДок предназначен для систематизации разнородной информации: Программа для автоматической смены обоев на рабочем столе компьютера. BioniX Wallpaper предоставляет пользователю возмож Утилита позволяет использовать заданные комбинации клавиш для запуска программ, открытия файлов и папок. Способы увеличения производительности процессора Гонка тактовых частот, продолжавшаяся на протяжении многих лет, похоже, окончательно ушла в прошлое. Производительность Performance — это отношение общего числа выполненных инструкций программного кода ко времени их выполнения: Это можно сделать, если количество инструкций, выполняемых за единицу времени, рассматривать как произведение количества инструкций, выполняемых за один такт процессора Instruction Per Clock, IPC , на количество тактов процессора в единицу времени тактовая частота процессора: Таким образом, производительность процессора зависит в равной степени и от его тактовой частоты, и от количества инструкций, выполняемых за такт IPC: Технология Hyper-Threading — первый шаг к многоядерности Анонсированная в году компанией Intel технология Hyper-Threading — пример многопоточной обработки команд. Реализация параллелизма на уровне инструкций Instruction Level Parallelism, ILP В современных приложениях в любой момент времени, как правило, выполняется не одна, а несколько задач или несколько потоков threads одной задачи, называемых также нитями. Выполнение двух потоков на процессоре без реализации и с реализацией технологии Hyper-Threading Теперь давайте подумаем над тем, как можно повысить скорость выполнения задачи в рассмотренном примере. Возникновение конфликтных ситуаций при использовании технологии Hyper-Threading Многоядерность — следующий этап развития Избежать конфликтных ситуаций, возникающих при использовании технологии Hyper-Threading, можно в том случае, если изолировать в пределах одного процессора выполнение различных потоков инструкций. Преимущество двухъядерной архитектуры процессора Конечно, говорить о том, что двухъядерные процессоры в два раза производительнее одноядерных, не приходится. Модельный ряд двухъядерных процессоров Intel Модельный ряд двухъядерных процессоров Intel на сегодняшний день включает в себя 4 модели: Напряжение питания ядра процессора составляет от 1,25 В до 1, В, а максимальный ток — А Кроме того, отметим, что данный процессор поддерживает технологии Intel Extended Memory 64 Technology, Execute Disable Bit, а также технологии тепловой защиты Thermal Monitor и Thermal Monitor 2. Нашли ошибку в тексте? Сообщите о ней автору: Ужасно Плохо Средне Хорошо Отлично. О проекте Карта сайта Реклама на сайте. С вопросами по содержанию сайта обращайтесь к администрации. Главная Видео Новости Microsoft Windows 10 Железо Программы Форум. Реализация параллелизма на уровне инструкций Instruction Level Parallelism, ILP. Возникновение конфликтных ситуаций при использовании технологии Hyper-Threading. Преимущество двухъядерной архитектуры процессора.
https://gist.github.com/43c25b45366cee800bbeace0c7d400ab
https://gist.github.com/ec2b1e907c10f235905e2245764af124
https://gist.github.com/045439532a05d7c9d20af53bd65ae78f