Ядра и потоки процессора, в чем разница

Обновлено: 19.05.2024

Если вы не понимаете, в чем разница между потоками и ядрами компьютерного процессора, продолжайте читать. Прочтите, чтобы узнать, как несколько ядер ускоряют работу процессоров за счет одновременной обработки нескольких потоков программирования.

Нравится? Поделись!

Когда вы изучаете сравнительные таблицы компьютерных процессоров, одна спецификация, помимо тактовой частоты, которая бросается в глаза, — это упоминание количества «ядер» и «потоков». Здесь наша цель — четко определить концепцию ядра и потока и определить разницу между ними.

Что такое ядро процессора?

Скорость процессора компьютера определяется тактовой частотой, на которой он может работать. Чтобы достичь более высоких тактовых частот, производители микросхем изначально совершенствовали технологию изготовления, добавляя в микросхему все больше и больше транзисторов.

До определенного момента тактовые частоты продолжали увеличиваться, пока не столкнулись с «тепловой» стеной, которая сделала невозможным добавление дополнительных транзисторов. Именно это побудило их соединить более одного чипа в одной схеме, чтобы добиться превосходной производительности, что привело к созданию «многоядерных» процессоров.

Что такое ядро? Ядро — это, по сути, физически отдельный ЦП (центральный процессор) или полностью независимый процессор. Многоядерный процессор — это единая часть компьютерного оборудования с несколькими ядрами или процессорами, объединенными вместе. Каждое ядро может функционировать независимо и совместно использовать ресурсы с другими ядрами.

Каждое независимое ядро имеет собственный кэш процессора L1, а кэши L2 и L3 являются общими. У старых процессоров, таких как Pentium 4, было только одно ядро, а у современных процессоров есть два, четыре, шесть и даже восемь ядер.

Несколько ядер могут повысить производительность многозадачности, разделяя рабочую нагрузку обработки между собой. Недалек тот день, когда процессоры с шестнадцатью или двадцатью ядрами увидят свет!

Что такое поток процессора?

Поток — это часть процесса или набор инструкций, выполняемых ядром процессора. Один процесс разбивается на несколько потоков, которые могут выполняться любым из нескольких ядер, составляющих современные процессоры Intel и AMD. Многопоточность — это способность ЦП обрабатывать несколько потоков обработки.

Существует множество способов совместного использования потоков между ядрами. Одновременная многопоточность позволяет одновременно выполнять два потока на одном ядре, которое является частью двух-, четырех- или восьмиъядерных процессоров. Таким образом, указанное в параметрах процессора 8 потоков означает, что чип может одновременно обрабатывать 8 задач обработки.

Чем ядра отличаются от потоков?

Ядра — это аппаратные спецификации, определяющие количество независимых процессоров, функционирующих в процессоре, а потоки — это программные спецификации, говорящие о количестве программных последовательностей, которые процессор может выполнять одновременно. Ядра — это ЦП, которые обрабатывают потоки для обеспечения требуемой функциональности компьютера.

Подводя итог, можно сказать, что ядро – это отдельный ЦП или чип, интегрированный с другими чипами в интегральную схему, которую мы называем многоядерным процессором, а поток – это набор инструкций компьютерного процесса, который выполняется ядром. .

Hyper-Threading — технология, позволяющая каждому ядру многоядерного процессора i5 или i7 одновременно обрабатывать два отдельных потока процесса, — причина победы Intel над AMD в последнее время.

Поскольку разработчики программного обеспечения догонят революцию в области многоядерных процессоров и сделают возможным использование всех ядер за счет многопоточности, истинные преимущества наличия многоядерных процессоров станут очевидными.

Помнишь, как мы впервые занимались компьютером? Чему нас научили в первую очередь? Да, дело в том, что центральный процессор — это мозг любого компьютера. Однако позже, когда мы стали покупать собственные компьютеры, мы, казалось, забыли об этом и не особо задумывались о процессоре. Что может быть причиной этого? Одним из наиболее важных является то, что мы никогда не знали многого о ЦП.

Сейчас, в эпоху цифровых технологий и с появлением технологий, многое изменилось. В прошлом производительность процессора можно было измерить только по его тактовой частоте. Однако все оказалось не так просто. В последнее время ЦП поставляется с такими функциями, как несколько ядер, а также гиперпоточность. Они работают намного лучше, чем одноядерный процессор с той же скоростью. Но что такое процессорные ядра и потоки? В чем разница между ними? И что нужно знать, чтобы сделать лучший выбор? Вот с чем я здесь, чтобы помочь вам. В этой статье я расскажу вам о ядрах и потоках ЦП и расскажу об их различиях. К тому времени, когда вы закончите читать эту статью, вам больше ничего не нужно будет знать. Итак, не теряя времени, приступим. Продолжайте читать.

Ядра ЦП и потоки: в чем разница между ними?

Базовый процессор в компьютере

ЦП, как вы уже знаете, означает центральный процессор. ЦП является центральным компонентом каждого компьютера, который вы видите, будь то ПК или ноутбук. Короче говоря, любой вычислительный гаджет должен иметь внутри процессор. Место, где проводятся все вычислительные вычисления, называется процессором. Операционная система компьютера также помогает, давая инструкции и указания.

Теперь ЦП также имеет довольно много подблоков. Некоторыми из них являются блок управления и арифметико-логическое устройство (АЛУ). Эти термины слишком технические и не нужны для этой статьи. Поэтому мы избегаем их и продолжаем нашу основную тему.

Один процессор может обрабатывать только одну задачу в любой момент времени. Теперь, как вы понимаете, это не самое лучшее условие, которое вам нужно для лучшей производительности. Однако в настоящее время все мы видим компьютеры, которые легко справляются с многозадачностью и при этом обеспечивают выдающуюся производительность. Итак, как же это произошло? Давайте подробно рассмотрим это.

Несколько ядер

Одной из главных причин столь высокой производительности в многозадачном режиме является наличие нескольких ядер. Теперь, в первые годы существования компьютеров, процессоры, как правило, имели одно ядро. По сути, это означает, что физический ЦП содержит только один центральный процессор. Поскольку возникла острая необходимость в повышении производительности, производители начали добавлять дополнительные «ядра», которые являются дополнительными центральными процессорами. Чтобы дать вам пример, когда вы видите двухъядерный процессор, вы смотрите на процессор с парой центральных процессоров. Двухъядерный процессор вполне может запускать два одновременных процесса в любой момент времени. Это, в свою очередь, делает вашу систему быстрее. Причина этого в том, что ваш ЦП теперь может делать несколько вещей одновременно.

Других хитростей здесь нет — двухъядерный ЦП имеет два центральных процессора, тогда как четырехъядерный имеет четыре центральных процессора на кристалле ЦП, восьмиядерный — восемь и так далее.< /p>

Эти дополнительные ядра позволяют повысить производительность вашей системы. Однако размер физического ЦП по-прежнему остается небольшим, чтобы он мог поместиться в небольшой сокет. Все, что вам нужно, это один разъем ЦП и один модуль ЦП, вставленный в него. Вам не нужны несколько процессорных сокетов вместе с несколькими разными процессорами, каждый из которых требует собственной мощности, аппаратного обеспечения, охлаждения и многого другого. Кроме того, поскольку ядра находятся на одном чипе, они могут быстрее взаимодействовать друг с другом. В результате вы столкнетесь с меньшей задержкой.

Гиперпоточность

Теперь давайте посмотрим на другой фактор, стоящий за этой более быстрой и лучшей производительностью наряду с многозадачностью компьютеров, — Hyper-threading. Гигант компьютерного бизнеса Intel впервые применил технологию Hyper-Threading. С его помощью они хотели добиться параллельных вычислений на потребительских ПК. Впервые эта функция была запущена в 2002 году на настольных ПК с версией Premium 4 HT. В то время Pentium 4T содержал одно ядро процессора, что позволяло выполнять одну задачу в любой момент времени. Однако пользователи могли переключаться между задачами достаточно быстро, чтобы это выглядело как многозадачность. Гиперпоточность была предоставлена как ответ на этот вопрос.

Технология Intel Hyper-threading, как назвала ее компания, обманывает вашу операционную систему, считая, что к ней подключено несколько разных ЦП. Однако на самом деле он только один. Это, в свою очередь, делает вашу систему быстрее, а также обеспечивает лучшую производительность. Чтобы вам было еще понятнее, вот еще один пример. Если у вас есть одноядерный процессор с технологией Hyper-threading, операционная система вашего компьютера найдет два логических процессора. Точно так же, если у вас двухъядерный ЦП, операционная система будет обманута, заставив поверить, что существует четыре логических ЦП.В результате эти логические процессоры увеличивают скорость системы за счет использования логики. Он также разделяет и упорядочивает ресурсы аппаратного исполнения. Это, в свою очередь, обеспечивает максимально возможную скорость, необходимую для выполнения нескольких процессов.

Ядра ЦП и потоки: в чем разница?

Теперь давайте уделим несколько минут тому, чтобы понять, в чем разница между ядром и потоком. Проще говоря, сердцевину можно представить как рот человека, а нити можно сравнить с руками человека. Поскольку вы знаете, что рот отвечает за выполнение еды, с другой стороны, руки помогают организовать «рабочую нагрузку». Чем больше у вас потоков, тем лучше организована ваша рабочая очередь. В результате вы получите повышенную эффективность обработки поступающей с ним информации.

Ядра ЦП — это аппаратные компоненты внутри физического ЦП. С другой стороны, потоки — это виртуальные компоненты, которые управляют текущими задачами. Существует несколько различных способов взаимодействия ЦП с несколькими потоками. Как правило, поток передает задачи центральному процессору. Доступ ко второму потоку осуществляется только в том случае, если информация, предоставленная первым потоком, ненадежна или медленна, например, при промахе кэша.

Ядра, как и потоки, можно найти как в процессорах Intel, так и в процессорах AMD. Вы найдете гиперпоточность только в процессорах Intel и больше нигде. Эта функция еще лучше использует потоки. Ядра AMD, с другой стороны, решают эту проблему, добавляя дополнительные физические ядра. В результате конечные результаты не уступают технологии гиперпоточности.

Хорошо, ребята, мы подошли к концу этой статьи. Время закругляться. Это все, что вам нужно знать о ядрах ЦП и потоках и в чем разница между ними обоими. Я надеюсь, что статья принесла вам большую пользу. Теперь, когда у вас есть необходимые знания по теме, используйте их наилучшим образом. Зная больше о своем процессоре, вы сможете максимально эффективно использовать свой компьютер с максимальной легкостью.

Итак, вот оно! Вы можете легко закончить дебаты о ядрах ЦП и потоках, используя приведенное выше руководство. Но если у вас все еще есть какие-либо вопросы относительно этого руководства, не стесняйтесь задавать их в разделе комментариев.

Элон Декер

Илон — технический писатель в TechCult. Он пишет практические руководства уже около 6 лет и затронул множество тем. Он любит освещать темы, связанные с Windows, Android, а также последние хитрости и советы.

Было много путаницы в том, в чем разница между ядрами и потоками. Прежде чем перейти к разделу «Ядра ЦП против потоков», вам нужно понять, что такое одноядерный, многоядерный, многопоточный, многопоточный и зачем они нам нужны. Многие компьютерные энтузиасты хотят понять, что важнее для мощного процессора, количество ядер или потоков. Цель этой статьи — пролить свет на однопоточность и многопоточность, одноядерность и многоядерность, а также угрозы и ядра.

Оглавление

Одноядерный и многоядерный процессор

Во-первых, нам нужно уточнить разницу между одноядерным процессором и многоядерным процессором? Проще говоря, одноядерный процессор сможет обрабатывать только одну программу за раз. Однако, когда вы запускаете несколько программ одновременно, одноядерный процессор разделит все программы на маленькие части и будет выполнять их одновременно с разделением по времени, как вы можете видеть на рисунке ниже.

Выполнение процесса: одноядерный процессор

Производительность ЦП будет зависеть от количества ядер в машине и скорости, с которой отдельные ядра могут выполнять инструкции. Таким образом, если ваш сайт загружается медленно и у вас одноядерный процессор, возможно, стоит приобрести выделенный сервер с многоядерным процессором или обновить тарифный план хостинга. В настоящее время этот тип процессора редко используется, потому что нам нужна высокая вычислительная мощность для решения наших задач в кратчайшие сроки.

В отличие от одноядерной обработки, это способ разделения вычислительных задач на подчасти, а многоядерный процессор (несколько ядер ЦП) выполняет каждую подзадачу одновременно, как вы можете видеть на рисунке ниже:

Выполнение процесса: многоядерный процессор

Это также называется параллельным выполнением, поскольку все подзадачи выполняются параллельно, и это количество задач, которые могут быть обработаны одновременно. Все современные процессоры, используемые в коммерческих целях, должны иметь многоядерные процессоры для выполнения задач за более короткое время.

Поток против нескольких потоков

Поток — это единый последовательный поток управления в программе, допускающий несколько действий в рамках одного процесса. Однако однопоточные процессы основаны на выполнении программ (или инструкций) в одной последовательности. Проще говоря, один поток подобен одной команде, которая выполняется одновременно.

Большинство производителей процессоров используют метод одновременной многопоточности (SMT), чтобы убедиться, что один процессор может выполнять несколько потоков. Многопоточность аналогична многозадачности, при которой несколько потоков выполняются одновременно, а возможность многопоточности позволяет обрабатывать многочисленные запросы одного пользователя без открытия нескольких копий программ, запущенных на компьютере.

Потоки пользователя и потоки ядра

Потоки уровня пользователя — это потоки на стороне пользователя, которые обрабатываются как однопоточный процесс, поскольку ядро не знает об этих типах потоков. Эти потоки намного быстрее, чем потоки на уровне ядра, потому что в них не используется синхронизация ядра.

Потоки на уровне ядра управляются непосредственно операционной системой, и в области приложения нет кода управления потоками. Любое приложение можно планировать многопоточным, и ядро выполняет его планирование на основе потоков. По сравнению с потоками пользовательского уровня эти потоки создаются и управляются медленнее.

Ядро и потоки

Что эффективнее — потоки или ядра — определяется путем измерения производительности ЦП. Вы можете протестировать оба метода самостоятельно, запустив одну и ту же программу (та, которая использует и потоки, и ядра) на каждом типе процессора, установленного на вашем компьютере. Конечно, программы, использующие оба метода, должны совместно использовать ресурсы ЦП. Если у вас есть настольный процессор и ноутбук, вы можете обнаружить, что процессор ноутбука будет работать лучше, чем процессор настольного компьютера, из-за большего количества ядер. Однако при тестировании пользовательского приложения на двухъядерном процессоре вы заметите разницу в производительности между двумя машинами.

Параметры	Основные	Потоки
Определение	Ядро ЦП — это физический аппаратный компонент.	Поток — это виртуальный компонент, который используется для управления задачами.
Процесс	ЦП обращается ко второму потоку только тогда, когда информация, отправленная первым потоком, ненадежна.	Несколько вариантов того, как ЦП может взаимодействовать с несколькими потоками.
Развертывание	Можно выполнить с помощью операции чередования.	Выполняется с использованием нескольких процессоров ЦП
Преимущество	ЦП увеличивает объем работы, выполняемой за один раз.	Потоки минимизируют затраты на развертывание и увеличивают количество откликов графического интерфейса.
Используйте	Он использует переключение контента.	Потоки используют несколько процессоров для работы различных процессов.
Единицы обработки	Для правильной работы требуется один процессор.	Для этого требуется несколько процессорные блоки для выполнения любой задачи.
Ограничения	Потреблять больше энергии при увеличении нагрузки	В случае одновременного выполнения нескольких процессов мы можем наблюдать координацию между ОС, ядром и потоками.
Пример	Он может выполнять несколько приложений одновременно.	Выполнение поисковых роботов в кластере.

Заключительные слова

Если вы планируете в ближайшее время приобрести выделенный компьютер, возможно, вам стоит подумать о компромиссах между потоками и ядрами или потоками. Конечно, вы хотели бы получить что-то более эффективное для того объема данных и трафика веб-сайта, который вы планируете разместить на выделенном сервере.

Вы можете обнаружить, что приложение, использующее большое количество ядер, может одновременно выполнять несколько задач без каких-либо зависаний или задержек. Но предположим, что используемая система предназначена для очень простых приложений или однопоточных приложений. В этом случае рекомендуется выбрать более простой аппаратный компонент более низкого уровня для достижения наилучших результатов.

В этой статье мы узнаем о ядрах и потоках. Ядро - это часть чего-то, что важно для его характера или присутствия. Как правило, ЦП представлен как ядро компьютерной системы. Одноядерный процессор и многоядерный процессор — это два разных типа процессоров. Поток определяется как единица выполнения параллельного программирования.Многопоточность позволяет ЦП одновременно выполнять несколько задач в одном процессе. Его также можно выполнять отдельно во время совместного использования ресурсов. Но оба важны друг для друга.

Личное сравнение ядер и потоков (инфографика)

Ниже приведены 9 лучших сравнений между ядрами и потоками:

Hadoop, наука о данных, статистика и др.

Ключевые различия между ядрами и потоками

Давайте обсудим некоторые из основных ключевых различий между ядрами и потоками:

1. Работа ядра и потока

Ядро — это аппаратный компонент, который выполняет и может выполнять одну задачу одновременно. Но несколько ядер могут поддерживать выполнение различных приложений без каких-либо сбоев. Если пользователь планирует настроить игру, некоторые части ядер необходимы для запуска игры, а некоторые — для проверки других фоновых приложений, таких как Skype, Chrome, Facebook и т. д. Но ЦП должен поддерживать многопоточность, чтобы эффективно выполнять их для извлечения. актуальную информацию из приложения в течение минимального времени отклика. Многопоточность просто делает процесс быстрым и организованным, а также повышает производительность. Это увеличивает энергопотребление, но редко вызывает повышение температуры. Потому что эти функции уже встроены в чипы, поддерживающие многопоточность. Если пользователь хочет обновить свою систему, это зависит от типа приложения, поскольку одновременный запуск большого количества программного обеспечения увеличивает производительность системы. Если пользователь хочет играть в высококлассные игры, ему следует отдать предпочтение многопоточным процессорам.

2. Многозадачность процессоров

Ядро поддерживает параллельное выполнение или многоядерность для многозадачности. Одна задача подразделяется на множество задач, выполняемых точно в одно и то же время. После запуска все процессы выполняются. Но разделенная задача процесса выполняется параллельно. Следовательно, это процесс реального времени, который используется в коммерческих процессорах.

Промах в кэше — это попытки процессора прочитать загруженную память из кэша ЦП. Если процессор не может управлять информацией из различных компонентов модуля памяти, таких как постоянное хранилище или ОЗУ, это вызывает задержку, которая снижает производительность ЦП. Выполнение параллельных потоков позволяет процессору извлекать информацию, указанную в параллельном потоке, и сокращает время простоя. Это повышает производительность независимо от типа приложения. Гиперпоточность позволяет процессору совместно использовать данные и ускоряет методы декодирования за счет распределения ресурсов между ядрами.

Все в одном наборе Data Science (360+ курсов, 50+ проектов) 360+ онлайн-курсов | 1500+ часов | Поддающиеся проверке сертификаты | Пожизненный доступ
4,7 (3220 оценок)

Multicore строит два или более ядер в одном месте, чтобы увеличить мощность процессора за счет поддержания тактовой частоты на эффективном уровне. Двухъядерный процессор работает с эффективной скоростью, обрабатывая процедуры с той же скоростью, что и одноядерный процессор. Если разгон часов производится вдвое, то многоядерный процессор потребляет минимум энергии.

3. Важные примечания о процессорах

Сегодня обновленный ЦП поддерживает многопоточный процесс, который можно использовать для выполнения общей задачи в нескольких потоках внутри ядра. Технология Hyper-Threading разработана Intel для поддержки параллельного выполнения на персональном компьютере конечного пользователя. Параллелизм операционной системы описывается как способность системы выполнять множество программ в перекрывающиеся интервалы времени. Проблемой одноядерного процессора является его вычислительная скорость и увеличенное тактовое время. Таким образом, многоядерность разработана для решения этой проблемы путем разработки двух ядер в одном разделе для увеличения рабочей мощности и поддержания эффективного уровня тактовой частоты. Многоядерность позволяет пользователю создавать множество транзисторов в соответствии с предпочтениями.

Ядро улучшает общее количество выполненных работ за определенный период, а поток увеличивает отклик графического интерфейса, скорость работы и пропускную способность. Ядро использует переключение контента, а потоки используют много ЦП для управления многочисленными задачами.

Сравнительная таблица

Давайте посмотрим на основные сравнения между ядрами и потоками. Изучив эту таблицу, вы получите отличные знания о функциях этого программного обеспечения.

Ключевые атрибуты	Основной	Тема
Определение	Ядро определяется как задача, переданная ЦП для выполнения своих действий.Ядра — это отдельные физические компоненты	Thread помогает ядру эффективно выполнять свою задачу. Поток — это виртуальный компонент, который обрабатывает задачи ядер.
Метод работы	Ядро основано на процесс поднятия тяжестей. Количество задач, которые можно выполнять одновременно, ограничено одной. В играх он поддерживает многоядерность. Он рассматривает следующий поток только в том случае, если предыдущий поток ненадежен или содержит недостаточно данных для управления задачей	Потоки применяются к ядрам для эффективного управления своей задачей и обработки графика их ЦП. .
Развертывание	Можно реализовать с помощью операции чередования.	Потоки выполняются с использованием нескольких процессоров ЦП
Процессорные блоки	Даже одиночные процессорные блоки возможно	Требуется несколько процессоров для выполнения и назначения задачи ядру
Пример	Выполнение множества приложений одновременно	Выполнение с помощью поисковых роботов в кластере.
Преимущества	Увеличение количества выполненных задач.	Процесс повышает скорость вычислений и t пропускная способность минимизирует стоимость развертывания и увеличивает время отклика графического интерфейса
Ограничения	Требуется больше энергопотребления на время повышенной нагрузки.	Если одновременно выполняется много процессов, есть вероятность координации между операционной системой, ядром и потоками
Применения	Когда сердцевина и нить работают вместе, производительность может увеличиться. Таким образом, он в основном применяется в играх	В сочетании с ядром он широко применяется в программном обеспечении, ориентированном на производительность, таком как редактирование видео для процессоров клиентского уровня
Свойства	Поддерживает параллельное выполнение или многоядерность. Задача разбита на множество частей, и каждая выполняет поставленные задачи. Но его можно выполнить только в многоядерном процессе, который используется в коммерческих целях.	Многопоточность — это уникальная функция, которая запускает несколько потоков для выполнения общей задачи в ядре. . Смартфоны дают живой пример многопоточности. Чтобы открыть приложение, оно извлекает данные из Интернета и отображает их в графическом интерфейсе для отображения требуемой информации.