Многоядерные процессоры для ПК

Сергей Пахомов

Характеристики современных процессоров

Современный процессор для ПК — это сложнейшее устройство с множеством технических характеристик. И однозначного ответа на вопрос, какой процессор лучше, не существует просто в силу того, что нельзя все характеристики процессора свести к единому интегральному критерию, который мог бы служить показателем его качества.

Если попытаться классифицировать все основные характеристики современных процессоров с точки зрения пользователя, то можно выделить четыре группы:

• производительность;
• энергоэффективность;
• функциональные возможности;
• стоимость.

Если в отношении стоимости все понятно, то остальные характеристики процессоров нуждаются в комментариях.

Энергоэффективность

Еще два-три года назад выбор процессора для ПК ограничивался рассмотрением двух составляющих: производительности процессора и его стоимости, причем на производительность процессора однозначно указывала его тактовая частота. Однако времена меняются, и уже сейчас сводить все только к производительности и стоимости — значит сильно упрощать ситуацию. Помимо абсолютной производительности процессоры принято характеризовать энергоэффективностью, то есть производительностью в расчете на ватт потребляемой им электроэнергии. Прежде, когда потребляемая процессором мощность составляла всего несколько десятков ватт, на такую характеристику, как энергоэффективность, просто не обращали внимание. Однако после того, как потребляемая процессором мощность достигла рубежа в 100 Вт (и даже его преодолела), энергоэффективность стала одной из важнейших характеристик процессора.

И дело здесь не только (и не столько) в том, что чем выше потребляемая процессором мощность, тем больше приходится платить за электроэнергию (в России эта проблема пока что не слишком актуальна), а в том, что процессоры с высоким энергопотреблением трудно охлаждать. Приходится использовать массивные и шумные кулеры, что исключает возможность создания малошумных ПК. Естественно, оптимальным решением в этом случае будет производительный процессор с низким энергопотреблением, что, собственно, и отражает термин «энергоэффективность».

Энергоэффективность процессора, как и его производительность, не имеет численного выражения и в этом смысле не является технической характеристикой процессора. В то же время энергоэффективность зависит от таких характеристик, как микроархитектура процессора, технологический процесс производства, тактовая частота, потребляемая мощность и поддержка процессором функций энергосбережения.

Функциональные возможности

Кроме производительности и энергоэффективности, современные процессоры характеризуются набором поддерживаемых технологий. К примеру, современные процессоры Intel (в зависимости от модели) поддерживают такие технологии, как технология виртуализации Intel Virtualization Technology (Intel VT), технология защиты от вирусов Execute Disable Bit, технология 64-разрядных вычислений Intel Extended Memory 64 Technology (Intel EM64T), технология защиты от перегрева Intel Thermal Monitor 2, технологии энергосбережения Enhanced Intel SpeedStep и Enhanced Halt State (C1E).

В процессорах AMD также имеются аналогичные технологии, но называются они по-другому, да и реализация их несколько иная. К примеру, в зависимости от модели в процессорах AMD могут поддерживаться технология 64-разрядных вычислений AMD 64, технология антивирусной защиты NX Bit, технология виртуализации AMD Virtualization и технология энергосбережения AMD Cool‘n’Quiet.

С точки зрения домашнего пользователя, далеко не все функциональные возможности процессоров реально востребованы. Так, для домашнего применения абсолютно излишней является технология виртуализации, поэтому заострять внимание на том, поддерживает ли ее установленный в вашем ПК процессор, смысла не имеет.

Технология аппаратной защиты от вирусов — отличный маркетинговый ход. Данная технология реализована во всех двухъядерных и четырехъядерных процессорах Intel и AMD, так что задумываться о ее наличии или отсутствии в процессоре не приходится. Другое дело, что, несмотря на поддержку этой технологии, подавляющее большинство домашних пользователей эту возможность никогда не использует и не активирует в операционной системе ее поддержку.

Технология поддержки 64-разрядных вычислений также предусмотрена во всех современных многоядерных процессорах. Однако не стоит забывать, что для ее реализации нужна 64-разрядная операционная система. Кроме того, реальную выгоду от 64-разрядных вычислений можно получить лишь при объеме оперативной памяти более 4 Гбайт.

А вот технологии AMD Cool‘n’Quiet для процессоров AMD, а также Enhanced Intel SpeedStep, Enhanced Halt State (C1E) и Intel Thermal Monitor 2 для процессоров Intel являются реально востребованными и позволяют не только снижать энергопотребление процессоров, но, что более важно, создавать малошумные компьютеры.

Производительность

Под производительностью процессора понимается скорость выполнения им задачи (какого-либо приложения), то есть чем меньше времени затрачивает процессор на реализацию той или иной задачи, тем выше его производительность. Казалось бы, такой подход к понятию производительности процессора вполне логичен. Однако не все так просто. Рассмотрим элементарный пример. Пусть имеется два процессора и два приложения. Первый процессор демонстрирует более высокую производительность в первом приложении, а второй — во втором. Возникает вопрос: какой из двух процессоров считать более производительным? Ответ здесь отнюдь не однозначен, и реальная ситуация такова, что какие-то процессоры демонстрируют более высокую производительность на одном наборе приложений, а какие-то — на другом. В этом смысле более корректно говорить не об абсолютной производительности процессора (как о некой абсолютной истине), а о производительности на наборе приложений.

На производительность процессора оказывают непосредственное влияние его микроархитектура, размер кэша, тактовая частота и количество ядер процессора. Напомним, что, кроме одноядерных, в настоящее время существует большое многообразие двухъядерных процессоров для ПК. Собственно, переход от одноядерных процессоров к многоядерным — это современный тренд в развитии процессоров. Причина перехода к многоядерности вполне очевидна. Дело в том, что на протяжении всей истории развития процессоров одним из самых эффективных способов увеличения производительности оставалось наращивание тактовой частоты. В то же время увеличение тактовой частоты приводит к нелинейному росту потребляемой процессором мощности — со всеми вытекающими негативными последствиями. По сути, энергопотребление процессоров сегодня уже достигло той критической отметки, когда дальнейшее увеличение тактовой частоты стало невозможным, поскольку процессоры в этом случае просто нечем будет охлаждать. А это означает, что возникла необходимость в поиске принципиально иных способов увеличения производительности процессоров, и один из таких способов — переход от одноядерных процессоров к двухъядерным и многоядерным. Причем это в полном смысле слова кардинальный, революционный шаг в развитии процессоров, поскольку он не просто меняет архитектуру процессоров, но и требует изменения всей инфраструктуры, включая программное обеспечение. Дело в том, что многоядерные процессоры способны дать выигрыш по производительности только в том случае, если используется оптимизированное под многоядерность, хорошо распараллеливаемое программное обеспечение (операционная система и приложения). Если же программный код написан таким образом, что подразумевает только последовательное выполнение инструкций, то проку от многоядерности не будет.

Модельный ряд процессоров Intel

Современный модельный ряд многоядерных процессоров Intel для ПК достаточно широк и включает несколько семейств:

• Intel Core 2 Extreme;
• Intel Core 2 Quad;
• Intel Core 2 Duo.

Флагманским семейством процессоров Intel, без сомнения, является Intel Core 2 Extreme, и именно с него мы и начнем наше описание.

Семейство процессоров Intel Core 2 Extreme

Семейство топовых моделей процессоров Intel Core 2 Extreme (табл. 1) включает четыре модели, отличающиеся друг от друга и тактовой частотой, и частотой FSB, и даже количеством ядер. Единственное, что объединяет все процессоры данного семейства, — это то, что все они ориентированы на использование в высокопроизводительных рабочих станциях. Еще одно общее свойство процессоров этого семейства заключается в том, что на каждое ядро процессора приходится объем кэша L2, равный 2 Мбайт. Все процессоры семейства Intel Core 2 Extreme поддерживают технологии Intel Virtualization Technology (VT), Execute Disable Bit (XD), Intel Extended Memory 64 Technology (Intel EM64T), Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Enhanced Halt State (C1E) и Intel Thermal Monitor 2.

Таблица 1. Технические характеристики процессоров семейства Intel Core 2 Extreme

Все остальные характеристики процессоров могут различаться. Так, топовый четырехъядерный процессор данного семейства QX6850 поддерживает частоту FSP 1333 МГц и имеет тактовую частоту 3 ГГц. Этот процессор ориентирован на использование с системными платами на базе чипсетов Intel третьей серии.

Процессор QX6800 также является четырехъядерным, но, в отличие от процессора QX6850, поддерживает частоту FSB 1066 МГц и имеет тактовую частоту 2,93 ГГц.

Процессор QX6700 отличается от модели QX6800 только коэффициентом внутреннего умножения и соответственно тактовой частотой. В данном случае она составляет 2,66 ГГц.

Процессор X6800 является уже двухъядерным. Это своего рода двухъядерный аналог модели QX6800. Естественно, что кроме количества ядер в этих процессорах различается и размер кэша L2 (в процессоре X6800 он вдвое меньше по сравнению с процессором QX6800), и TDP. Так, если для процессора QX6800TDP составляет 130 Вт, то для процессора X6800 он равен 75 Вт.

Вообще, говоря о процессорах семейства Intel Core 2 Extreme, стоит отметить, что сфера их возможного применения весьма ограниченна. Дело в том, что по соотношению «цена/производительность» эти процессоры далеки от оптимальности. Кроме того, следует иметь в виду, что при использовании процессоров семейства Intel Core 2 Extreme (особенно если речь идет о четырехъядерных моделях) необходимо обеспечить эффективную систему охлаждения, поэтому создать малошумный ПК на базе таких процессоров просто нереально. А потому эти процессоры применяются, как правило, не в домашних компьютерах, а в специализированных высокопроизводительных рабочих станциях. Также добавим, что купить эти процессоры в розницу, мягко говоря, проблематично (анализ розничной сети в Москве показал, что сделать это практически невозможно). Единственный выход — заказывать готовый ПК на базе процессора этого семейства у крупных компаний-сборщиков.