Краткий экскурс в историю десктопных многоядерных процессоров
Трудно переоценить, насколько глубоко компьютеры проникли во все аспекты нашей жизни. Практически всюду – от простых устройств вроде тостера и до новейших космических кораблей – мы найдём реализации электронно-вычислительных технологий.
Основой любой из них является соответствующий центральный процессор, отвечающий за исполнение программных инструкций и координацию всех других жизненно-важных узлов вычислительной системы. Об устройстве и проектировании процессоров мы уже подробно писали в серии «Как разрабатываются и изготавливаются процессоры». А в этой статье мы сосредоточимся лишь на одном аспекте: многоядерной архитектуре и как она влияет на производительность современных процессоров.
Если только Ваш компьютер не старше двух десятков лет, то с большой долей вероятности процессор в нём многоядерный, и их применение не ограничивается одними лишь полноразмерными десктопными или серверными системами, но также охватывает и рынок мобильных и маломощных систем. Среди известных продуктов достаточно вспомнить часы Apple Watch Series 7, имеющие двухъядерный процессор. Учитывая, что это миниатюрное устройство, охватывающее ваше запястье, этот пример показывает, насколько конструктивные инновации важны для повышения производительности.
По части многоядерных десктопов, представление об их доле на современном рынке нам поможет дать недавний опрос Steam. По данным этого опроса, более 70% пользователей Steam имеют процессор с 4 и более ядрами. Но прежде чем мы перейдём к основной части статьи, давайте дадим определения некоторым терминам. В большинстве своём они достаточно универсальные и одинаково применяемы как в контексте десктопных систем, на которых сосредоточено основное внимание в нашей статье, так и в контексте мобильных и серверных процессоров.
Прежде всего, давайте определим, что такое «ядро». Ядро – это полностью автономный микропроцессор, способный выполнять компьютерную программу. Ядро обычно включает в себя совокупность арифметических, логических и управляющих блоков, а также кэшей и шин данных, которая позволяет независимо выполнять программные инструкции.
Термином «многоядерный» называется процессор, состоящий из более чем одного ядра на кристалле и функционирующий как единое целое. Такая конфигурация позволяет отдельным ядрам делиться некоторыми общими ресурсами, такими как кэши, что позволяет ускорить выполнение задач. Однако из этого не всегда следует, что количество ядер напрямую влияет на производительность, и об этом мы ещё поговорим ниже.
Ещё одним техническим аспектом процессора, нередко вызывающим у многих людей некоторую путаницу, является различие между физическими и логическими ядрами. Физическими ядрами называются конкретные аппаратные блоки, реализованные на транзисторах и прочих деталях цепи, составляющей ядро. В свою очередь, под логическими ядрами подразумеваются независимые потоки, на которые процессор способен распределить работу. Это стало возможным по ряду факторов, более зависящих от операционной системы, управляющей процессами и потоками, нежели от собственно процессора. Но помимо этого, и выполняемая программа должна быть разработана с учётом многопоточности, чего бывает не так просто добиться, поскольку редко когда инструкции в какой-то конкретной программе полностью независимы.
Кроме того, логическое ядро подразумевает маппинг виртуальных ресурсов для физических ресурсов ядра, из чего следует, что в случае, когда физический ресурс занят одним из потоков, то другие потоки, требующие тот же ресурс, должны быть остановлены, что отражается на производительности. Если же одно физическое ядро спроектировано таким образом, что позволяет ему выполнять более одного потока одновременно, то об этом нам и скажет количество его логических ядер, соответствующее количеству потоков, с которыми процессор может работать одновременно.
Практически все десктопные процессоры Intel и AMD ограничены 2-полосной одновременной многопоточностью (2-way simultaneous multithreading, SMT), в то время как некоторые процессоры от IBM предлагают до 8-полосной SMT, но всё же чаще таковые встречаются в процессорах для серверов и рабочих станций. Взаимодействие между CPU, операционной системой и пользовательскими приложениями даёт нам интересное понимание того, как развитие этих независимых компонентов влияет друг на друга, но чтобы не отвлекаться, мы оставим эту тему для будущей статьи.
Эра одноядерных
Быстрый взгляд на пред-многоядерную эру позволит нам оценить проделанный путь. Одноядерный процессор, как следует из названия, это CPU с одним физическим ядром. Самым ранним коммерчески доступным процессором был Intel 4004, выпуск которого в 1971 году ознаменовал собой технический прорыв.
Этот 4-битный процессор с частотой 750 кГц произвел революцию не только в технологии производства микропроцессоров, но и во всей отрасли интегральных микросхем. Примерно в то же время появляются другие заметные процессоры, такие как TMS-0100 от Texas Instruments, сформировавшие конкуренцию на рынках калькуляторов и контрольных систем. С тех пор улучшение производительности процессора достигалось в основном за счёт увеличения тактовой частоты и пропускной способности шин. Пример тому – выпущенный в 1979 году Intel 8086, который был одноядерным процессором с максимальной тактовой частотой 10 МГц, 16-битной шиной данных и 20-битной адресной шиной.
Переход от Intel 4004 до 8086 представлял собой 10-кратное увеличение количества транзисторов, и эта мера осталась неизменной при переходе от поколения к поколению на фоне расширения спецификаций. В дополнение к частоте и пропускной способности шин, появились другие инновации, способствующие улучшению производительности процессоров, такие как блоки обработки значений с плавающей запятой, множители, а также улучшения и расширения базовой архитектуры набора команд (ISA).
Итогом продолжавшихся исследований стал Intel I386 (80386) – первый процессор с возможностью конвейеризации, позволяющий обрабатывать несколько инструкций параллельно, что достигалось путем разделения потока выполняемых инструкций на отдельные этапы, и, следовательно, когда одна инструкция выполнялась на одном этапе, другие инструкции могли выполняться на других этапах.
Также была представлена суперскалярная архитектура процессора, которую можно считать предшественником многоядерной технологии. Суть её в том, что некоторые функциональные узлы вычислительного ядра дублированы, что позволяет процессору выполнять несколько инструкций одновременно при условии отсутствия у этих инструкций зависимостей по данным. Первыми промышленными суперскалярными процессорами считаются Intel I960CA, AMD серии 29000 и Motorola MC88100.
Одним из важнейших факторов, повлиявших на быстрое развитие процессоров от одного поколения к другому, является прогресс в технологии производства полупроводников, направленный на миниатюризацию транзисторов и других полупроводниковых приборов. Благодаря этому удалось значительно снизить энергопотребление транзисторов и увеличить их количество в процессоре, при этом предоставляя больше места на кристалле для кэшей и других узлов, также повышающих общую производительность.
В 1999 году AMD выпустил ставший классикой и любимчиком процессор Athlon, за несколько месяцев увеличивший не только свою тактовую частоту до умопомрачительных 1 ГГц, но и все другие характеристики, имеющие отношение к обсуждаемым нами технологиям. Чип показал замечательную производительность. Более того, разработчики продолжали оптимизировать и совершенствовать его, добавляя новые функции, такие как многопоточность и прогнозирование ветвлений (branch prediction).
Апогеем считается топовый для своего одноядерного времени десктопный 2-потоковый процессор Intel Pentium 4, достигший потолка тактовых частот в 3,8 ГГц. Оглядываясь назад на ту эпоху, большинство из нас думали, что тактовые частоты продолжат столь же планомерно расти и уже не за горами процессоры с частотой 10 и более ГГц. Но в оправдание нашему невежеству можно сказать, что большинство пользователей в то время не были столь же грамотными в этом плане, как сегодня.
Увеличение тактовых частот и миниатюризация транзисторов привело к повышению производительности, но в то же время и к повышению потребляемой мощности пропорционально частоте. А значит, к увеличению тока утечки. Это не проблема, когда у вас в процессоре 25 тысяч транзисторов. Но когда дело доходит до миллиардов транзисторов на кристалле, проблема встаёт во весь рост.
Дальнейшее увеличение числа транзисторов и, соответственно, выделяемого ими тепла в результате неизбежной утечки тока, в конце концов стало невозможным из-за риска температурного повреждения чипа, эффективно отводить тепло от которого становилось всё труднее. Чтобы преодолеть это ограничение, разработчикам придётся кардинально переосмыслить устройство процессора, если они хотят и впредь двигаться вперёд, добиваясь какого-либо прогресса в улучшении производительности.
Начало эпохи многоядерных
Если многопоточный одноядерник можно сравнить с обычным человеком, но имеющим больше рук, то многоядерные процессоры представляются некими многоголовыми людьми с соответствующим множеством рук. Технически, одна голова хорошо, а две-четыре-десять – лучше, да. Но пока наше воображение не унесло нас слишком далеко в страну этих многоголовых созданий, давайте ещё раз обернёмся назад и взглянем на ещё одну технологию, предшествовавшую многоядерной архитектуре – многопроцессорную систему.
Это системы, которые имеют более одного физического процессора и общую основную память и периферию на одной материнской плате. Как и большинство системных инноваций, многопроцессорные системы в основном разрабатывались под определенные специфичные задачи вроде тех, что мы видим в суперкомпьютерах и серверах. Внедрить такую технологию в обычные десктопные компьютеры даже не пытались, поскольку её производительность практически не адаптируется под большинство типичных пользовательских приложений. Тот факт, что процессоры вынуждены взаимодействовать между собой через RAM и внешние шины, означает наличие больших задержек. Какой бы быстрой ни была RAM, но внутренние регистры и кэши ядра процессора – быстрее. Кроме того, большинство десктопных программ не поддерживают работу с многопроцессорными системами, поэтому их разработка для дома или офиса себя не оправдывает.
Напротив, поскольку ядра многоядерного процессора размещены в непосредственной близости на одном кристалле, скорость передачи данных между ядрами намного быстрее. Более того, эти ядра, помимо собственных кэшей, имеют общие кэши, что улучшает и значительно ускоряет межъядерную коммуникацию. Вдобавок, в отличие от многопроцессорных систем, степень согласованности и взаимодействия ядер позволила лучше масштабировать производительность по отношению к задачам десктопных компьютеров. В 2001 году мы увидели первый истинно-многоядерный процессор, выпущенный IBM на своей архитектуре Power4, и, как и ожидалось, он был ориентирован на применение в рабочих станциях и серверах. Однако в 2005 году Intel выпускает свой первый массовый двухъядерный процессор, а затем в том же году AMD выпустил свою версию на архитектуре Athlon X2.
Гонка за гигагерцами уступила поиску других инновационных решений, позволяющих повысить производительность процессоров, и прежде всего был проведён ряд общих оптимизаций и улучшений в конструкции и архитектуре. Одним из ключевых приоритетов стало развитие многоядерности, разработчики старались внедрить всё больше ядер от поколения к поколению. Отправной точкой, положившей начало многоядерного рода, считается серия Intel Core 2, зародившаяся как двухъядерная, а в последующих поколениях развившаяся до четырехъядерных процессоров.
Аналогичным образом, AMD последовала с двухъядерным Athlon 64 X2, который эволюционировал в трёх- и четырёхъядерники серии Phenom.
В наши дни обе компании производят серии многоядерников. 11-е поколение Intel Core остановилось на отметке 10 ядер/20 потоков, в то время как в 12-м поколении представлена гибридная архитектура, представляющая собой 8 производительных ядер (P-cores), в которых реализована многопоточность, и 8 эффективных ядер (E-cores), многопоточности лишённых. В свою очередь, у AMD имеется свой флагман Zen 3 с его колоссальными 16 ядрами и 32 потоками. И стоит ожидать дальнейшего увеличения числа ядер, а также применения подхода big.LITTLE, как это сделала Intel в своём 12-м поколении семейства Core.
Помимо числа ядер, обе компании увеличили размеры кэшей, добавили уровни кэша и новые расширения ISA, а также оптимизации архитектуры. В ходе этой борьбы за доминирование на десктопном рынке компании пару раз обменялись ударами.
До этого момента мы обходили стороной область мобильных CPU, но как это часто бывает со всеми инновациями, перетекающими из одной области в другую, некоторые достижения мобильного сегмента, сфокусированного в своих разработках на эффективности и производительности в расчете на ватт, оказались очень востребованы при проектировании эффективных процессоров и архитектур за пределами мобильных устройств.
Как убедительно доказал чип M1 от Apple, удачно спроектированные процессоры вполне могут совмещать эффективные профили энергопотребления с отличной производительностью. А с введением официальной поддержки Arm в Windows 11, такие игроки как Qualcomm и Samsung наверняка предпримут усилия завладеть какой-то долей рынка ноутбуков.
Заимствование этих эффективных технологических стратегий из сектора мобильных и маломощных систем не произошло в одночасье, а было следствием длительных изысканий ведущих производителей процессоров, таких как Intel, Apple, Qualcomm и AMD, старающихся адаптировать свои чипы для работы в мобильных устройствах.
Будущее десктопных процессоров
Как и одноядерная архитектура, современные многоядерники тоже когда-то займут своё место на страницах истории. А в этом промежутке между прошлым и будущим мы видим, что Intel и AMD, похоже, принимают разные подходы к достижению баланса между энергоэффективностью и производительностью.
Новейшие десктопные процессоры от Intel представляют уникальную архитектуру Alder Lake, в которой сочетаются высокопроизводительные и высокоэффективные ядра, и кажется, пришедшую напрямую из рынка мобильных процессоров. Самый мощный Intel Core 12-го поколения сегодня имеет 8 двухпотоковых высокопроизводительных P-ядер плюс 8 энергоэффективных E-ядер, то есть в общей сложности 24 ядра.
AMD, с другой стороны, кажется, склоняется к увеличению количества полноценных ядер в процессоре, и по слухам, готовит 32-ядерный десктопный процессор на архитектуре нового поколения Zen 4, что вполне правдоподобно, учитывая как AMD умеет буквально строить свои процессоры, группируя несколько блоков ядер на одном кристалле.
Но некоторые слухи AMD уже официально подтвердила, в частности насчет того, что она называет 3D-V кэш – обширный кэш, размещаемый поверх ядра, что потенциально снижает латентность и значительно увеличивает производительность. Такая реализация представляет собой новую форму компоновки чипов и является перспективной областью дальнейших исследований.
А вот в производстве транзисторов особых перспектив нет, поскольку, как мы знаем, миниатюризация техпроцесса приближается к своему пределу. В настоящее время 5 нм является самым прогрессивным техпроцессом, но TSMC и Samsung уже объявили об испытаниях на 3 нм, и такими темпами мы очень скоро увидим и 1 нм. А что будет дальше – посмотрим.
На данный момент ведутся обширные исследования перспективных альтернатив на замену кремнию, в частности углеродных нанотрубок, которые меньше кремния, а значит могут ещё на какое-то время продлить тренд миниатюризации полупроводников. Другая область исследований занимается вопросом компоновки транзисторов на кристалле, как в примере V-cache у AMD или Foveros-3D у Intel, что тоже открывает неплохие перспективы по совершенствованию интегральных схем и повышению производительности.
Ещё одной многообещающей областью исследований, способной совершить революцию в вычислениях, это фотонные процессоры. В отличие от традиционных полупроводников, на которых основана современная электроника, фотонные процессоры используют свет (фотоны) вместо электронов, и учитывая свойства света со своим значительно более низким сопротивлением по сравнению с электронами, которые должны проходить по металлическим проводникам, это должно резко увеличить скорость процессора. В реальности, полнооптические компьютеры мы можем увидеть ещё нескоро, но вот гибридные системы, сочетающие в себе традиционные электронные материнские платы с периферией и фотонные процессоры, могут появиться уже в ближайшие несколько лет, удовлетворив наши чаяния в повышении производительности.
Lightmatter, LightElligence и Optalysys – вот лишь некоторые компании, которые работают над оптическими вычислительными системами в той или иной форме, и, безусловно, есть ещё много других компаний, занятых тем, чтобы принести в наш мир эту технологию.
Еще одна область научных изысканий – у всех на слуху, но развивает совершенно иную парадигму вычислений. Это квантовые компьютеры, которые всё ещё в зачаточном состоянии, но объём исследований и достижений в этой области уже ошеломляет.
Первые 1-кубитные процессоры появились не так уж давно, а уже в 2019 году Google представил 54-кубитный процессор, заявив о достижении квантового превосходства. За причудливостью этого заявления кроется способность их квантового детища сделать что-то, что не под силу сделать традиционному процессору за реалистичное время.
Не следует оставлять без внимания команду китайских инженеров, в 2021 году представивших свой 66-кубитный суперкомпьютер, и эта гонка уже вовсю набирает обороты с такими компаниями как IBM, анонсировавшей свой 127-кубитный кванто-вычислительный чип и Microsoft, объявившей о начале разработки своих собственных квантовых компьютеров.
Пусть мы ещё нескоро сможем поиграть на каком-то из этих компьютеров будущего, но наверняка какие-то из тех технологий мы в той или иной форме увидим на потребительском рынке. Внедрение и адаптация прорывных технологий, как правило, стимулирует снижение цен и рост инвестиций в дальнейшее технологическое совершенствование.
Таков был наш краткий рассказ об истории многоядерного процессора и предшествующих ему разработках, а также о тех зарождающихся технологиях, которые могут прийти на смену многоядерному процессору, каким мы знаем его сегодня.
Процессоры в ноутбуках и ПК — в чем разница? Разбор
Сегодня мы попробуем разобраться есть ли разница в процессорах для ПК и ноутбуках и в чем она выражается! Просто и понятно — как всегда.
aka_opex 3 ноября 2021 в 08:18
Вот часто смотришь на характеристики десктопных и ноутбучных процессоров и впадаешь в ступор. Вроде бы характеристики у них очень похожи: одинаковое количество ядер, почти одинаковые частоты и вроде бы похожая производительность.
Но на деле всё совсем не так. Поэтому сегодня постараемся разобраться в путанице и ответим на самый главный вопрос. Чем же всё-таки отличаются ноутбучные процессоры от десктопных.
Архитектура
Что вообще такое центральный процессор? Это очень сложное устройство, которое состоит из множества компонентов, каждый из которых отвечает за свой круг задач.
Ядра, кэш память, блоки ввода/вывода информации, дополнительные сопроцессоры, типа нейронного или сигнального, блок кодирования-декодирования разных кодеков и так далее. Компонентов очень много и все они должны идеально взаимодействовать друг с другом.
Поэтому каждый из производителей в поисках идеала, с каждым новом поколением процессоров меняет характеристики компонентов, их компоновку и так далее, совершенствуя формулу взаимодействия компонентов. И называется это всё архитектурой. Например, архитектура Zen, которая используется в процессорах AMD Ryzen.
Небольшая ремарка, еще существует понятие микроархитектура. В чем разница? Если архитектура — это просто свод правил, то микроархитектура — это ее физическое воплощение на кристалле. То есть все процессоры Ryzen работают на одной одной архитектуре Zen, но при этом каждое новое поколение работает на новой микроархитектуре: Zen 1, Zen 2, Zen 3. Но чтобы не усложнять, в этом материале я буду всё называть архитектурой.
С одной стороны, архитектура — это строгий и очень подробный свод правил, который объясняет как именно должен работать процессор.
С другой стороны, одно из важнейших требований к современным архитектурам — это способность масштабироваться. Хорошая архитектура позволяет работать с процессорами как с конструктором, добавляя и убирая элементы, чтобы собирать совершенно разные конфигурации под разные требования.
Для десктопных процессоров основное требование — это высокая производительность, высокие тактовые частоты, поддержка большого количества ядер, возможность оверклокинга и прочие радости ПК-бояр.
Например, десктопные AMD Ryzen могут масштабироваться до 64 ядер. Но естественно такие процессоры занимают много места, жрут много энергии и сильно греются. Соответственно, для ноутбучных процессоров требования совершенно другие. Какие же это требования?
Бюджеты
В процессорах для ноутбуков всё упирается в ряд ограничений. Поэтому одно из ключевых понятий для ноутбучных процессоров — это бюджет. Хотя речь тут не про деньги, но и про них тоже: имеются в виду несколько иного рода бюджеты. Главные из них — два.
Первый — это кремниевый бюджет. Процессоры для ноутбуков должны быть компактными, потому как в ноутбуках тупо мало место. Поэтому в мобильных процессорах нужно умудриться разместить все необходимые компоненты на меньшем по площади куске кремния.
Кстати, именно из-за экономии места, ноутбучные процессоры распаиваются прямо на материнской плате и их нельзя заменить (в отличие от десктопных процессоров, которые спокойно вставляются в специальный сокет). Такой тип установки называется BGA, что расшифровывается как Ball grid array — массив шариков. А всё потому что BGA выводы на материнской плате выглядят как массив шариков из припоя.
Также для ноутбуков и особенно ультрабуков важно наличие встроенной графики на одном кристалле с центральным процессором. Поэтому чаще всего мобильные процессоры являются гибридными, то есть содержат в себе и графический, и центральный процессор. AMD такие процессоры называет APU — accelerated processor unit.
В десктопах APU встречается гораздо реже, но иногда выпускаются небольшими партиями специально для компактных сборок. У AMD это процессоры серии G. И конечно же XBOX и PlayStation работают на APU.
А десктопные процессоры, могут наоборот располагаться сразу на нескольких кусках кремния. Например, классическая компоновка для процессоров Ryzen — это один большой чип с блоком ввода-вывода и один или два так назваемых чиплета, на каждом из которых расположено по 8 ядер.
И это всё мы говорили про кремниевый бюджет. Но естественно, это не основное ограничение для ноутбучных процессоров.
Ключевой момент в доступном термальном и электрическом бюджетах. То есть в нагреве и доступной для потребления электроэнергии. И это второй важный вид бюджета.
Чаще всего оба этих требования выражаются в одной единственной аббревиатуре и это TDP или thermal design power, что переводится на русский как конструктивные требования по теплоотводу. Этот параметр измеряется в Вт тепла. Он указывает на отвод какой тепловой мощности должна быть рассчитана система охлаждения ноутбука или ПК, чтобы процессор мог нормально работать. Естественно в ноутбук нельзя установить такую же мощную систему охлаждения, как и в большую рабочую станцию.
Например, 64-ядерный AMD Ryzen Threadripper 3990X расчитан на отвод 280 Вт тепла. А 8-ядерный процессор Ryzen 7 4700U для тонких профессиональных ноутбуков готов довольствоваться теплоотводом в 10-25 Вт. Как видите, разница более чем десятикратная.
Также в ноутбуках есть еще ограничение на общее энергопотребление. Например, ноутбук с довольно мощной дискретной графикой будет потреблять больше энергии, чем может выдать встроенный в ноутбук аккумулятор. В связи с этим такие ноутбуки будут работать на полную мощность только при подключении к электросети.
Итого, несмотря на то, что многие мобильные процессоры на бумаге могут выглядеть очень похоже на десктопные: они могут иметь тоже количество ядер, быть построены на той же архитектуре и даже работать примерно на той же тактовой частоте. Всё равно процессоры для ноутбуков и ПК сильно отличаются в силу того, что они сконфигурированы под работу в совершенно разных условиях.
Думаю, мысль простая и понятная, но на практике всё куда сложнее, чем в теории. Поэтому давайте попробуем сравнить максимально похожие процессоры для ноутбуков и ПК, и поймем в чем там конкретно разница.
Практика
Итак, наши кандидаты для сравнения. В качестве ноутбучного представителя у меня есть ASUS VivoBook S15 с процессором AMD Ryzen 7 4700U. Сравнивать мы его будем с AMD Ryzen 7 PRO 3700. И сразу видим некоторые сложности с именованием. Почему это мы сравниваем 4000-серию в мобильных процессоров с 3000-й десктопной?
Дело в том, что в последние годы AMD, при переходе на новую архитектуру, сначала выпускает десктопные процессоры, а потом на следующий год мобильные. К примеру, десктопные процессоры Ryzen 3000 серии на архитектуре Zen 2 вышли летом-осенью 2019-го. А мобильные процессоры на той же архитектуре Zen 2 вышли позже зимой 2020-го и уже были 4000 серии, хотя по сути десктопные 3000-ки и мобильные 4000-ки — это одно поколение. Такая же логика справедлива и для следующих поколений на архитектуре Zen 3.
Более того, мобильные и десктопные процессоры отличаются сериями. У мобильных процессоров бывает U-серия. Это процессоры для быстрых ультрабуков с TDP районе 15 Вт. И H-серия для ноутбуков.
Думаю, разобрались. Чем же отличаются эти процессоры? По сути, кроме архитектуры Zen 2 и количества ядер — всем!
У мобильного процессора TDP -15 Вт, а у десктопа — 65 Вт
У мобильного — 8 МБ кэш памяти, а у десктопа — 32 МБ
У мобильного процессора есть встроенная графика, у десктопа — нет. И так далее…
У десктопа в 4 раза больше транзисторов. Но при этом у процессоров по тестам одинаковая одноядерная производительность, а многопоточная уже отличается вдвое. Что крайне важно для профессиональных ресурсоемких задач: рендеринг 3D-видео, серьёзная цветокоррекция, различные математические симуляции. Ну и в играх тоже немного полезно, но не сильно.
Но главное тут даже не сколько попугаев выбивает процессор, а как долго он сможет держать максимальную производительность. И в этом плане десктопы с серьезными системами охлаждения вне конкуренции.
| Processor | AMD Ryzen 7 4700U | AMD Ryzen 7 PRO 3700 |
| Microarchitecture | Zen 2 | Zen 2 |
| Transistors | 4,940,000,000 | 19,200,000,000 |
| Cores / Threads | 8/16 | 8/16 |
| Base frequency | 2.0 GHz | 3.6 GHz |
| Turbo frequency | 4.1 GHz | 4.4 GHz |
| Cache memory | 8 MB | 32 MB |
| Max memory capacity | 32 GB | 128 GB |
| Memory types | DDR4-3200 | DDR4-3200 |
| Max # of memory channels | 4 | 2 |
| Max memory bandwidth | 68.27 GB/s | 47.68 GB/s |
| TDP | 15 W | 65 W |
| GPU integrated graphics | AMD Radeon Graphics 448SP | None |
| Maximum temperature | 105°C | 95°C |
| CPU-Z single thread | 485 | 486 |
| CPU-Z multi thread | 2411 | 5308 |
| PassMark single thread | 2554 | 2670 |
| PassMark CPU Mark | 13726 | 22559 |
Но все же. Важно, что каждый из этих процессов хорошо справляется своей задачей. При этом нельзя не отметить, что в последние годы мобильные процессоры настолько подросли по производительности, что стали справляться с огромным рядом профессиональных задач. И сейчас даже тонкого ноутбука достаточно почти для всего, даже для монтажа.
Например, на ASUS VivoBook S15 в Adobe Premiere Pro я запустил 4К-проект фильма и он его совершенно спокойно прожевал.
Серверный процессор: чем отличается от обычного устройства и как его выбрать
Развитие коммуникационных сетей, программ и приложений – только часть причин создания более производительных процессоров. Одним из витков технологического прогресса стали серверные процессоры. Нередко даже опытные пользователи ошибочно считают, что между сервером и персональным компьютером нет особой разницы. Не нужно попадать в эту «ловушку». Несмотря на то, что практически на любой ПК можно установить серверную ОС, от этого компьютер не станет сервером. Даже если установить самый производительный процессор, много ОЗУ и современный жесткий диск, – все равно такая вычислительная машина не заменит сервер. Причина кроется в сути. Что же такое серверный процессор и чем он отличается от обычного устройства?
Разница между серверными и обычными процессорами
Процессоры для обычного ПК и сервера отличаются по функциональному назначению. Они могут быть сделаны из одних и тех же материалов, но работать будут по–разному. Все потому, что и компьютерный и серверный CPU имеют конструктивные особенности, – они настроены на разные ритмы работы.
Серверный CPU обязательно имеет многоядерную структуру. Он отличается высокой тактовой частотой и способностью работать с большими объемами ОЗУ. Для серверного процессора также характерна возможность работы в заданном температурном режиме в течение всего эксплуатационного срока.
Если рассматривать функциональное назначение двух устройств, то процессор для персональных компьютеров разрабатывали с учетом удовлетворения потребностей одного пользователя. Производители понимают, что рядовому пользователю не нужна машина, способная осуществлять сложные вычисления, обладающая расширенными возможностями в области многозадачности. Также обычный CPU не рассчитан на круглосуточную работу, хотя в теории это допускается, если обеспечить его надлежащее охлаждение.
Сервер же рассчитан на бесперебойную круглосуточную работу в режиме многозадачности. При этом нагрузка на его CPU происходит не от одного пользователя, как в случае с ПК, а от десятка или даже сотен человек. При этом крайне важно соблюдать технические условия содержания оборудования, чтобы избежать перегрева компонентов. Идеальным вариантом размещения сервера является специально оборудованное помещение или дата-центр. Это не только вопрос обеспечения безопасности, но и поддержки оптимальной рабочей температуры устройств.
Конструктивные особенности сервера:
- Предусмотрен встроенный таймер для перезапуска сервера в случае его зависания;
- Наделен несколькими температурными датчиками, отслеживающими его рабочую температуру;
- Работает в особом режиме с жесткими дисками, их объединяют в RAID-массивы, при этом используется не обычная ОЗУ, а регистровая оперативная память.
Серверный процессор должен быть надежным, а контроль его качества – более тщательным. Перед запуском в работу такой CPU проходит несколько стрессовых испытаний: функционирование в условиях продолжительной стрессовой нагрузки и более высокой температуры. Задача простая и очевидная – обеспечить сервер надежным центральным процессорным устройством.
Intel или AMD
Существует только два производителя процессоров, которых неформально называют по цветам их логотипов: «синие» (Intel) и «красные» (AMD). Определиться с производителем важно, так как они не взаимозаменяемы и под каждый CPU будут подходить свои материнские платы. Главное различие между процессорами Intel и AMD в том, что первые лучше справляются с однопоточными задачами и считаются более энергоэффективными, а вторые предпочтительнее для работы в режиме многозадачности.
Нельзя с уверенностью сказать, какой из продуктов лучше, так как все зависит от конкретной ситуации: рабочих задач, бюджетов, дельнейшего апгрейда. Подбирая решение, можно сравнить интересующие вас процессоры по характеристикам и производительности на этом сайте.
Характеристики серверного процессора
Сервер выполняет сложные математические вычисления. Такое оборудование подвержено высоким нагрузкам, и, как следствие, перегреву. Чтобы снизить этот негативный процесс, производители наделяют ЦПУ для сервера несколькими вычислительными ядрами. Их может быть даже 20. К тому же они способствуют ускорению проведения математических вычислений. Разберем по отдельности каждую составляющую процессора при выборе подходящего варианта.
На какие критерии обращать внимание при выборе процессора
- Ядра. Как уже было сказано, сервер нуждается в больших вычислительных мощностях и потоках. Например, в Xeon можно наблюдать 12 ядер и 24 потока, когда у десктопного Pentium всего 2 ядра и 4 потока. Чем больше количество ядер и потоков, тем выше производительность процессора. Однако, стоит знать, что излишние ядра не будут использоваться при работе сервера. Поэтому при подборе подходящего CPU и количество ядер, необходимо правильно рассчитать программные требования и ожидаемую нагрузку на устройство. Таким образом сервер будет работать корректно, а вы не будете переплачивать за незадействованные ресурсы.
- Сокеты. Слоты или разъемы для процессора на материнской плате, именуются сокетами (socket). Совместимость сокетов платы с CPU крайне важный момент. Регулярно выпускаются новые типы процессорных разъемов, поэтому этим вопросом нельзя пренебрегать. Обычно материнскую плату подбирают под процессор, так как он является более дорогим и важным компонентом в серверной конфигурации. При обратной ситуации надо удостовериться, что CPU будет совместим с имеющейся платой.
- Кэш. Хранит временные данные, позволяя CPU работать без простоев и на полной скорости. За счет большого объема кэша, процессор сможет быстрей справляться с объемными потоками данных. Чем больше память кэша, тем выше производительность и меньше задержки.
- Тактовая частота. Измеряется в гигагерцах (ГГц) и обычно указывается в технической документации CPU. Может иметь 2 показателя – частоту при штатной работе и в турбо–режиме. В серверной модели частота может проседать, но нужно понимать, что тот же Xeon допускает работу нескольких пользователей на максимальной тактовой частоте. Высокие показатели частоты также пропорциональны тепловыделению процессора. Ранее считалось, что чем больше тактовая частота, тем лучше. Сейчас это правило не так актуально, так как больше внимания стало уделяться общей архитектуре процессора.
- Тепловыделение. Любое устройство, работающее от электросети будет греться. Процессор не исключение, а истории с его перегревом крайне печальны. Для комфортной работы CPU необходимо соблюсти баланс выделяемого тепла и охлаждения. В этих целях используется специальный показатель – TDP. Его величины обозначают минимально допустимые требования к обеспечению охлаждения. Чтобы не утверждали производители чипов, в каком бы высокоуровневом дата-центре не находился сервер, как бы не охлаждалась стойка с оборудованием, – лучше учесть и этот параметр.
- Графическое ядро. Не все серверные процессоры имеют встроенный GPU, поскольку не во всех случаях это требуется. Если ядро есть, то оно выполняет расчеты, относящиеся к графике. Если же есть отдельная видеокарта, сервер сможет воспроизводить графику даже без собственного графического ядра.
Это основные характеристики, на которые следует обращать внимание во время подбора оптимальной серверной конфигурации.
Стоит отметить способность ЦПУ для сервера поддерживать большое количество каналов типа PCI-E. В некоторых моделях до 48 каналов. Производители устройств задействуют особые технологии по типу Turbo Boost от Intel и Turbo Core от компании AMD. Не менее важна такая особенность, как поддержка большого числа массивов RAID.
Но как выбрать CPU, способное удовлетворить текущие потребности пользователей? Это непростая задача, ведь нужно учесть немало параметров. Часто приходится искать баланс между бюджетом и определенными техническими характеристиками, чтобы не выйти за рамки отведенного бюджета.
Как выбрать серверный процессор
Перед выбором конкретного устройства обязательно учитывайте операционную систему, число подключенных пользователей, используемые в работе приложения и их технические требования.
До 20 пользователей. Для обеспечения функционирования небольшого офиса достаточно CPU с 4-6 ядрами и тактовой частотой от 2 ГГц. Если планируются сложные вычисления и развертывание требовательных программ, то лучше сделать выбор в пользу более мощных моделей с 8 ядрами. Мы уже рассказывали том, как выбрать сервер для платформы 1С, так как этот заслуживает отдельного разговора.
До 50 пользователей. Для среднего предприятия больше важна общая производительность сервера. На этом этапе инфраструктура начинает делиться на сегменты под разные задачи: файловое хранилище, использование программ, почтовый сервер, веб и т.д. Хорошее решение – выбор двухпроцессорной системы с 16 ядрами и большим кэшом.
Свыше 50 пользователей. Крупные компании и предприятия нуждаются в решениях, способных обеспечить высокую скорость работы в многопоточных приложениях. Верным решением станет покупка двух или четырехпроцессорной системы от 20 ядер.
Всегда учитывайте текущие задачи, требования, а также делайте расчет на перспективу. Но если вы уверены, что сейчас и в дальнейшем будет достаточно 4 ядра, нет смысла переплачивать за 8 ядер.
Специалисты рекомендуют, все же, делать запас производительности на будущее в размере 30%. Связано это с постоянно растущей нагрузкой на вычислительные системы. Новые версии используемых приложений могут потребовать больше ресурсов. Не стоит исключать и вероятность увеличения числа пользователей в вашей сети.
Надежность и производительность сервера связана не только с качеством его физических составляющих. Не менее важна программная часть. Только при условии наличия специализированных инструментов и вышеуказанных составляющих возможна круглосуточная, устойчивая работа CPU в условиях высокой нагрузки.
поделиться с друзьями:
Протестируйте сервер перед оплатой
Оставьте свои данные, чтобы мы могли подобрать нужную конфигурацию выделенного сервера
Обратная связь
Оставьте свои контакты и наш специалист свяжется с вами.
Спасибо за обращение!
Наши специалисты свяжутся с вами в ближайшее время.
Хотим выразить благодарность специалистам технической поддержки за оперативную реакцию и решение любых вопросов. Сотрудники ООО «Микс Телеком» обеспечивают качественную работу нашего оборудования, находясь на связи круглосуточно.
Что такое десктопный процессор
Это тот что используется в системных блоках. Остальные это ноутбучные процессоры, планшетные, мобильные и т. д.
это проц ПК
обычный проц пк.. не ноута а именно стационара
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.