Главная » Разное » За что отвечают ядра в компьютере

За что отвечают ядра в компьютере


Что такое ядро в компьютере?

Что такое ядро в компьютере?

Статья для начинающих о том, что понимается под процессорным ядром, а также о том, в чем суть ускорения и синхронизации ядер.
Так же вы узнаете, как выборочно, вам могут отключить ядра процессора.


 

Что такое ядро?

Наверняка многие из вас слышали рекламный лозунг «Купить компьютер 4 ядра 4 гига», где 4 гига, это 4ГБ, оперативной памяти.
Этот лозунг рассчитан на привлечение покупателей красивым словосочетанием.

Однако давайте поговорим о том, что такое ядро в компьютере, ведь очень многие люди имеют расплывчатое представление об этом весьма важном компоненте любой вычислительной системы.
По своей сути высказывание «ядро в компьютере» подразумевает процессорное ядро, на основе которого процессор выполняет свою главную функцию – математические вычисления на базе определенного набора инструкций.
 

Процессор — вид сверху и снизу


(Рисунок 1)

Любое процессорное ядро имеет свое кодовое название.
В качестве примера возьмем известного производителя Nortwood, хотя подобных производителей сегодня существует очень много.
Как мы уже упоминали, процессорное ядро отвечает за математические вычисления, а значит, оно в большей степени влияет на общую производительность компьютера.

Процессорное ядро работает на определенной частоте, которая зависит от техпроцесса (0.13 мкм, 0.18 мкм, и.т.д.), который применялся в ходе изготовления процессорного ядра.

 

Сколько ядер может быть у процессора?

На сегодняшний день рынок компьютерных комплектующих предлагает не только одноядерные процессоры, но и более производительные двухядерные и даже четырехядерные процессоры с поддержкой работы на самых высоких тактовых частотах. Нужно отметить, что количество ядер в одном процессоре зависит от модельного ряда, которые создал производитель, к примеру, семейство i3 (Core 2 Duo) сочетает в себе 2 ядра в одном процессоре, тогда когда линейка процессоров i5 (Core 2 Quad) – это уже четырехядерный процессор для выполнения множества задач.
 

На что влияет количество ядер?

К сожалению, многие люди ложно полагают, что объединение двух ядер в одном процессоре приводит к двукратному увеличению производительности компьютера, но на самом деле все не так. Многоядерные процессоры изначально создавались для многозадачной среды, тогда когда использование всего потенциала двух или четырех ядер в однозадачной среде просто невозможно.
Задача, это запущенная программа, процесс, а многозадачная среда — операционная система, где выполняются несколько задач одновременно. Проще говоря, чтобы вы запустив антивирусник не ходили курить, а могли еще послушать музыку используя незанятые мощности вторго ядра.
Другими словами купить «компьютер 4 ядра 4 гига» имеет смысл для решения сразу множества задач, хотя сегодня такая тенденция прослеживается очень редко.
Стоимость четырех и восьмиядерных компьютеров сегодня может сильно разниться, ведь все зависит от характеристик ядра процессора, а в частности от степени тепловыделения (рабочая температура ядра), уровня FSB, объема кэша на уровнях L1, L2, L3, а так же стоимости других модулей компьютера.

 

Как отключить ядра?

Помимо своей высокой производительности, многоядерные процессоры отличаются возможность активировать и деактивировать отдельно взятые ядра процессора, и вы наверняка спросите «зачем многоядерный процессор делать одноядерным?», но здесь ответ очень простой – для возможности тестирования другого ядра процессора и возможности его адекватной оценки производительности.

Так давайте поговорит о том, как отключить одно ядро компьютера?
1. Для этого нам понадобится открыть панель управления и перейти в раздел «Администрирование».
2. Здесь нас интересует ярлык «Конфигурация системы».
3. Запустив его во вкладке «загрузка», мы видим текущую версию Windows и меню «дополнительные параметры» вы сможем выбрать число активных ядер процессора.

При следующем запуске Windows будет использовать те параметры, которые мы вновь указали, и теперь вы можете тестировать каждое ядро процессора отдельно и в соответствие с этим производить их оптимизацию.
Синхронизация и ускорение ядер – это обычная операция, направленная на ускорение работы процессора посредством увеличения его тактовой частоты, однако здесь важно помнить, что при увеличении тактовой частоты, повышается температура ядра, а значит, прежде чем будет осуществляться синхронизация и ускорения ядер следует позаботиться об эффективной системе охлаждения.
 

Выводы

В итоге данной статьи хотелось бы еще раз отметить, то, что основным назначением многоядерных процессоров является работа в многозадачной среде, в среде, которая поддерживает многопоточность приложений. Если вы решили купить компьютер 4 ядра 4 гига, то вы должны понимать, что такой высокопроизводительный компьютер должен использоваться в соответствующей среде, которая могла бы обеспечить использование всего потенциала четырехядерного процессора, которые, кстати, используют большой объем кэша, что значительно увеличивает производительность ядер и комфортабельность в работе с процессором.

Что такое процессор. Ядро процессора. Частота процессора. – MediaPure.Ru

Наверное, каждый пользователь  мало знакомый с компьютером сталкивался с кучей непонятных ему характеристик при выборе центрального процессора: техпроцесс, кэш, сокет; обращался за советом к друзьям и знакомым, компетентным  в вопросе компьютерного железа. Давайте разберемся в многообразии всевозможных параметров, потому как процессор – это важнейшая часть вашего ПК, а понимание его характеристик подарит вам уверенность при покупке и дальнейшем использовании.

Центральный процессор

Процессор персонального компьютера представляет собой микросхему, которая отвечает за выполнение любых операций с данными и управляет периферийными устройствами. Он содержится в специальном кремниевом корпусе, называемом кристаллом. Для краткого обозначения используют аббревиатуру — ЦП (центральный процессор) или CPU (от англ. Central Processing Unit – центральное обрабатывающее устройство). На современном рынке компьютерных комплектующих присутствуют две конкурирующие корпорации, Intel и AMD, которые беспрестанно участвуют в гонке за производительность новых процессоров, постоянно совершенствуя технологический процесс.

Техпроцесс

Техпроцесс — это размер, используемый при производстве процессоров. Он определяет величину транзистора, единицей измерения которого является нм (нанометр). Транзисторы, в свою очередь, составляют внутреннюю основу ЦП. Суть заключается в том, что постоянное совершенствование методики изготовления позволяет  уменьшать размер этих компонентов. В результате на кристалле процессора их размещается гораздо больше. Это способствует улучшению характеристик CPU, поэтому в его параметрах всегда указывают используемый техпроцесс. Например, Intel Core i5-760 выполнен по техпроцессу 45 нм, а Intel Core i5-2500K  по 32 нм, исходя из этой информации, можно судить о том, насколько процессор современен и превосходит по производительности своего предшественника, но при выборе необходимо учитывать и ряд других параметров.

 Архитектура

Также процессорам свойственно такая характеристика, как архитектура — набор свойств, присущий целому семейству процессоров, как правило, выпускаемому в течение многих лет. Говоря другими словами, архитектура – это их организация или внутренняя конструкция ЦП.

Количество ядер

Ядро – самый главный элемент центрального процессора. Оно представляет собой часть процессора, способное выполнять один поток команд. Ядра отличаются по размеру кэш памяти, частоте шины, технологии изготовления и т. д. Производители с каждым последующим техпроцессом присваивают им новые имена (к примеру, ядро процессора AMD – Zambezi, а Intel – Lynnfield). С развитием технологий производства процессоров появилась возможность размещать в одном корпусе более одного ядра, что значительно увеличивает производительность CPU и помогает выполнять несколько задач одновременно, а также использовать несколько ядер в работе программ. Многоядерные процессоры смогут быстрее справиться с архивацией, декодированием видео, работой современных видеоигр и т.д. Например, линейки процессоров Core 2 Duo и Core 2 Quad от Intel, в которых используются двухъядерные и четырехъядерные ЦП, соответственно. На данный момент массово доступны процессоры с 2, 3, 4 и 6 ядрами. Их большее количество используется в серверных решениях и не требуется рядовому пользователю ПК.

Частота

Помимо количества ядер на производительность влияет тактовая частота. Значение этой характеристики отражает производительность CPU в количестве тактов (операций) в секунду. Еще одной немаловажной характеристикой является частота шины (FSB – Front Side Bus) демонстрирующая скорость, с которой происходит обмен данных между процессором и периферией компьютера. Тактовая частота пропорциональна частоте шины.

Сокет

 

 

Чтобы будущий процессор при апгрейде был совместим с имеющейся материнской платой, необходимо знать его сокет. Сокетом называют разъем, в который устанавливается ЦП на материнскую плату компьютера. Тип сокета характеризуется количеством ножек и производителем процессора. Различные сокеты соответствуют определенным типам CPU, таким образом, каждый разъём допускает установку процессора определённого типа. Компания Intel использует сокет LGA1156, LGA1366 и LGA1155, а AMD — AM2+ и AM3.

Кэш

Кэш — объем памяти с очень большой скоростью доступа, необходимый для ускорения обращения к данным, постоянно находящимся в памяти с меньшей скоростью доступа (оперативной памяти). При выборе процессора, помните, что увеличение размера кэш-памяти положительно влияет на производительность большинства приложений. Кэш центрального процессора различается тремя уровнями (L1, L2 и L3), располагаясь непосредственно на ядре процессора. В него попадают данные из оперативной памяти для более высокой скорости обработки. Стоит также учесть, что для многоядерных CPU указывается объем кэш-памяти первого уровня для одного ядра. Кэш второго уровня выполняет аналогичные функции, отличаясь более низкой скоростью и большим объемом. Если вы предполагаете использовать процессор для ресурсоемких задач, то модель с большим объемом кэша второго уровня будет предпочтительнее, учитывая что для многоядерных процессоров указывается суммарный объем кэша L2. Кэшем L3 комплектуются самые производительные процессоры, такие как AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon. Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может достигать 30 Мб.

Энергопотребление

Энергопотребление процессора тесно связано с технологией его производства. С уменьшением нанометров техпроцесса,  увеличением количества транзисторов и повышением тактовой частоты процессоров происходит рост потребления электроэнергии CPU. Например, процессоры линейки Core i7 от Intel требуют до 130 и более ватт. Напряжение подающееся на ядро ярко характеризует энергопотребление процессора. Этот параметр особенно важен при выборе ЦП для использования в качестве мультимедиа центра. В современных моделях процессоров используются различные технологии, которые помогают бороться с излишним энергопотреблением: встраиваемые температурные датчики, системы автоматического контроля напряжения и частоты ядер процессора, энергосберегающие режимы при слабой нагрузке на ЦП.

Дополнительные возможности

Современные процессоры приобрели возможности работы в 2-х и 3-х канальных режимах с оперативной памятью, что значительно сказывается на ее производительности, а также поддерживают больший набор инструкций, поднимающий их функциональность на новый уровень. Графические процессоры обрабатывают видео своими силами, тем самым разгружая ЦП, благодаря технологии DXVA (от англ. DirectX Video Acceleration – ускорение видео компонентом DirectX). Компания Intel использует вышеупомянутую технологию Turbo Boost для динамического изменения тактовой частоты центрального процессора. Технология Speed Step управляет энергопотреблением CPU в зависимости от активности процессора, а Intel Virtualization Technology аппаратно создает виртуальную среду для использования нескольких операционных систем. Также современные процессоры могут делиться на виртуальные ядра с помощью технологии Hyper Threading. Например, двухъядерный процессор способен делить тактовую частоту одного ядра на два, что способствует высокой производительности обработки данных с помощью четырех виртуальных ядер.

Размышляя о конфигурации вашего будущего ПК, не забывайте про видеокарту и ее GPU (от англ. Graphics Processing Unit – графическое обрабатывающее устройство) – процессор вашей видеокарты, который отвечает за рендеринг (арифметические операции с геометрическими, физическими объектами и т.п.). Чем больше частота его ядра и частота памяти, тем меньше будет нагрузки на центральный процессор. Особенное внимание к графическому процессору должны проявить геймеры.

как выбрать для разных задач

Вы когда-нибудь задумывались о том, как построены современные процессоры, что такое ядра и на что они влияют? Почему процессор может выполнять сразу несколько операций, что такое многопоточность и как это все работает? Как ЦП позволяет обрабатывать компьютеру одновременно большое количество данных. Итак, давайте разбираться в архитектуре данного устройства.

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ:

Общее понятие архитектуры процессора ПК

Под понятием архитектуры процессора подразумеваются важные с точки зрения построения и функциональности особенности чипа, которые связаны как с его программной моделью, так и с физической конструкцией.

Архитектура набора команд (ISA) – это набор инструкций процессора и других его функций (например, система и нумерация регистров или режимы адресации памяти), имеющих программную часть ядра, которые не зависят от внутренней реализации.

В свою очередь, физическое построение системы называется микроархитектурой (uarch). Это детальная реализация программной модели, которая связана с фактическим выполнением операций. Микроархитектура представляет собой конфигурацию, определяющую отдельные элементы, например, логические блоки, а также связи между ними.

Стоит отметить, что ЦП, выполняющие одинаковую программную модель, могут значительно отличаться друг от друга микроархитектурой – например, устройства от фирм AMD и Intel. Современные чипы имеют идентичную программную архитектуру x86, но абсолютно разную микроархитектуру.

Роль количества ядер, их влияние на производительность

Первоначально ЦП имели только одно ядро. Однако на рубеже XX и XXI веков инженеры пришли к выводу, что стоит увеличить их количество. Это должно было позволить получить более высокую вычислительную мощность, а также позволить обрабатывать несколько задач одновременно.

Но для начала стоит разобраться с главным мифом. Принято считать, что чем больше ядер у процессора, тем больше мощности он будет предлагать. Но на практике все не так просто. Реальное влияние на производительность оказывают и другие факторы – например, тактовая частота, объем кэша, архитектура, количество потоков.

Дополнительные ядра означают, что процессор способен одновременно справляться с большим количеством задач. Однако здесь нельзя забывать об одном: несмотря на популяризацию четырех-, шести- или восьмиядерных процессоров, приложения используют один или два потока. Поэтому количество потоков ядра также важно учитывать.

Например, если первый ЦП имеет 2 ядра 4 потока, а второй 4 ядра 4 потока, то разница в производительности будет небольшая. Однако если сравнить первый чип с 4-ядерным 8-поточным, то в данном случае производительность возрастет на 50 %.

Что такое потоки и на что влияет их количество

Потоки – это виртуальный компонент или код, который разделяет физическое ядро процессора на несколько ядер. Одно ядро имеет до 2 потоков.

Например, если процессор двухъядерный, то он будет иметь 4 потока, а если восьмиядерный – 16 потоков.

Поток создается активным процессом. Каждый раз, когда открывается приложение, оно само создает поток, который будет обрабатывать задачи этого конкретного приложения. Поэтому, чем больше приложений будет открыто, тем больше потоков будет создано.

Потоки создаются операционной системой для выполнения задачи конкретного приложения. Они управляются планировщиком, который является стандартной частью каждой ОС.

Существует один поток (код того ядра, выполняющий вычисления, также известный как основной поток) на ядре, который, когда получает информацию от пользователя, создает другой поток и выделяет ему задачу. Аналогично, если он получает другую инструкцию, он формирует второй поток и выделяет ему задачу, создавая таким образом многопоточность.

Единственный факт, который ограничивает создание потоков, – количество основных потоков, предоставляемых физическим процессором. А их количество зависит от ядер.

Потоки стали жизненно важной частью вычислительной мощности, поскольку они позволяют выполнять несколько задач одновременно. Это повышает производительность компьютера, а также позволяет сделать его способным к многозадачности. Благодаря этой технологии становится возможно просматривать веб-страницы, слушать музыку и скачивать файлы в фоновом режиме одновременно.

Рекомендации по выбору процессора

При выборе ЦП некоторые характеристики будут важнее других – это зависит от предпочтений пользователя.

Для офиса

Для большинства офисных компьютеров подойдут двух- или четырехъядерные процессоры. Однако если вычислительные потребности более интенсивны, например, при программировании и графическом дизайне, для начала стоит выяснить, сколько ядер потребуется для используемого программного обеспечения.

Частота является еще одним фактором, который следует принимать во внимание. Хотя частота – это не единственное, что определяет скорость, она оказывает существенное влияние. Используемое программное обеспечение будет влиять на скорость. Например, при регулярном использовании Adobe CS 6, лучше всего подойдет процессор со скоростью не менее 2 ГГц.

Для инженерных задач

Как правило, компьютеры для инженерных задач обязаны обрабатывать много информации за короткий промежуток времени.

При покупке ЦП для такого компьютера важен многоядерный процессор. В идеале нужно искать такой чип, который предлагает гиперпоточность. Это обеспечит большую вычислительную мощность.

Для работы с графикой

При работе с графикой требования к процессору отличаются. Для обработки 2D графики – подойдут бюджетные варианты, 2 или 4 ядра с тактовой частотой 2,4 ГГц вполне справятся с задачей.

Для работы с 3D графикой лучше всего выбирать 4 или 6-ядерные чипы, с тактовой частотой 3 ГГц и выше, а также с поддержкой многопоточности.

Для игрового ПК

Потребности геймеров специфичны, когда дело доходит до вычислительной мощности компьютера.

Первое, что нужно учитывать – это количество ядер. В дополнение к числу ядер, геймерам также важно учитывать тактовую частоту. Для современных игр потребуется частота 3,8 ГГц или выше.

Еще стоит обратить внимание на тепловыделение. Нынешние игры довольно требовательные, поэтому процессор быстро нагревается. У системного блока должна быть качественная система охлаждения, которая поможет адекватно удовлетворить потребности устройства, чтобы компоненты не перегревались.

Для стриминга

Выбор ЦП для стриминга зависит от сборки самого ПК.

Для бюджетных компьютеров подойдут любые четырехъядерные процессоры, которые смогут раскрыть видеокарту.

Для профессионального стриминга понадобится ЦП с 6, 8, 16 ядрами и тактовой частотой 4 ГГц и выше. Тут выбор будет завесить от купленной видеокарты и нужного разрешения для стрима.

Технологии многопоточности процессоров: принцип работы и сферы применения | Процессоры | Блог

Физические ядра, логические ядра, технологии многопоточности — все это разрабатывалось инженерами для увеличения производительности компьютерного железа, требования к которому постоянно растут. Программы и игры требуют все больше ресурсов. Как же производители процессоров увеличивают мощность своих детищ? Процессор является «сердцем» компьютера и выполняет вычисления, необходимые для работы софта. Модели CPU отличаются между собой даже в рамках одного семейства. Например, Intel Core i7 отличается от i5 технологией многопоточности под названием «Hyper-Threading», о которой далее пойдет речь (Core i3, i9, и некоторые Pentium также обладают данной технологией).

Принцип работы процессорных ядер и многопоточности

В современных операционных системах одновременно работает множество процессов.
Нагрузка от операционной системы на процессор идет по так называемому конвейеру, на который «выкладываются» нужные задачи для ядра. В качестве примера возьмем одно ядро процессора на частоте 4 ГГц с одним ALU (арифметико-логическое устройство) и одним FPU (математический сопроцеесор). Частота в 4 ГГц означает, что ядро исполняет 4 миллиарда тактов в секунду. К ядру по конвейеру поступают задачи, требующие исполнительной мощности, на которые тратится процессорное время. 

Часто происходят случаи, когда для выполнения необходимой операции процессору приходится ждать данные из кеша более низкой скорости (L3 кеш), или же оперативной памяти. Данная ситуация называется кэш-промах. Это происходит, когда в кэше ядра не была найдена запрошенная информация и приходится обращаться к более медленной памяти. Также существуют и другие причины, заставляющие прерывать выполнение операции ядром, что негативно сказывается на производительности.

Данный конвейер можно представить, как настоящую сборочную линию на заводе — рабочий (ядро) выполняет работу, поступающую к нему на ленту. И если необходимо взять нужный инструмент, работник отходит, оставляя конвейер простаивать без работы. То есть, исполняемая задача прерывается. Инструментом, за которым пошел рабочий, в данном случае является информация из оперативной памяти или же L3 кэша. Поскольку L1 и L2 кэш намного быстрее, чем любая другая память в компьютере, работа с вычислениями теряет в скорости.

На конвейере с одним потоком не могут выполняться одновременно несколько процессов. Ядро постоянно прерывает выполнение одной операции для другой, более приоритетной. Если появятся две одинаково приоритетные задачи, одна из них обязательно будет остановлена, ведь ядро не сможет работать над ними одновременно. И чем больше поступает задач одновременно, тем больше прерываний происходит.

Способы увеличения производительности процессоров

Разгон

При увеличении частоты ядра повышается количество исполняемых операций за секунду. Казалось бы, с возрастанием производительности процессора проблемы должны исчезнуть. Но все не так просто, как хотелось бы думать. Прирост от увеличения частоты ЦП нелинейный. Множество процессов все еще делят одно ядро между собой и обращаются к памяти. Кроме того, не решается проблема с кэш-промахами и прерываниями операций, поскольку объем кэша от разгона не изменяется. Разгон — не самый лучший способ решения проблемы нехватки потоков. В пример можно привести всю ту же сборочную линию: рабочий увеличивает темп работы, но по-прежнему не умеет собирать два и более заказа одновременно. 

Увеличение количества потоков на ядро

В процессорах Intel данная технология носит название Hyper-Threading, а в процессорах от Amd — SMT. Производители добавляют еще один регистр для работы со вторым конвейером. Пока один поток простаивает, ожидая нужные данные, свободная вычислительная мощность может быть использована вторым потоком. На кристалл же добавлен еще один контроллер прерываний и набор регистров.

Появляется возможность избавиться от последствий прерывания операций и сокращения времени простоя процессорной мощности. Благодаря чему ядро с двумя потоками выполняет больше работы за одинаковый отрезок времени, нежели в случае с однопотоком. На примере с рабочим: у конвейера появляется вторая сборочная линия, на которую выкладываются заказы. Пока производство на первой ленте простаивает в ожидании нужных инструментов, рабочий приступает к работе на второй ленте, сокращая время перерыва.

Стоит учитывать, что логический поток это не второе ядро, как может показаться с первого взгляда. Это лишь дополнительная «линия производства», чтобы более эффективно использовать доступную мощность. Из минусов технологии Hyper-Threading или SMT можно выделить увеличение тепловыделения, недостаток кэша (кэш на два потока по-прежнему общий), и проблемы с оптимизацией некоторых программ или игр, не способных отличать настоящее ядро от логического потока.

Именно по этой причине процессоры серии i7 «горячее» и имеют больше кэша по сравнению с i5. Использование технологии многопоточности может принести примерно до 30 % прироста производительности. Все это применимо как к Intel Hyper-Threading, так и к AMD SMT, поскольку технологии во многом схожи. Может возникнуть вопрос: «Если можно добавить второй поток, то почему бы не добавить третий и четвертый?» Это реализуемо, но не имеет смысла, поскольку кэш одного ядра достаточно мал для большего количества потоков и прироста производительности практически не будет.

Увеличение количества ядер

Это самый действенный способ решения проблемы, поскольку каждый конвейер теперь располагает своим FPU, ALU и кэшем, который не придется делить с другим потоком. Разные процессы используют разные ядра, из-за чего реже происходят кэш-промахи и конфликты приоритетных задач. Способ, разумеется, несет в себе некоторые издержки для производителей: дороговизна разработки и производства, увеличение тепловыделения и размера кристалла, и, как результат, повышается итоговая стоимость процессора. 

Сферы применения многопоточных процессоров

С развитием компьютерных технологий перечень программ, использующих многопоточность, неуклонно растет. Это дает огромный простор разработчикам для создания нового софта и игр. Например, сейчас каждый современный triple-A проект оптимизирован для многопоточных процессоров, что позволяет наслаждаться игрой, получая высокий уровень fps на многоядерном CPU.

Еще больше распространены многоядерные системы в среде разработчиков. Программы для 3D-моделирования, монтажа видео и создания музыки требуют параллельного выполнения большого количества задач, с чем хорошо справляются системы с Hyper-Threading или SMT. В операционных системах мощность одного потока может тратиться на фоновые задачи (Skype, браузер, мессенджер), в то время как остальные задействуются для тяжелой игры или программы.

Но далеко не всегда увеличение количества потоков означает увеличение общей производительности. Почему же SMT процессоры порой уступают немногопоточным собратьям? Дело в программной поддержке. Иногда плохо оптимизированные программы не могут отличать логический поток от настоящего ядра, из-за чего на одно ядро может попасть две тяжелых задачи и замедлить работу. Тем не менее, подобные технологии имеют огромный потенциал, главное — грамотно реализовать его на программном уровне.

технические характеристики, рабочая температура, самостоятельный разгон

  • Рейтинги
  • Гайды
  • Обзоры
  • Статьи
  • Новости
  • Россия
    •   United Kingdom
    •   Español

Процессоры, ядра и потоки. Топология систем / Блог компании Intel / Хабр

В этой статье я попытаюсь описать терминологию, используемую для описания систем, способных исполнять несколько программ параллельно, то есть многоядерных, многопроцессорных, многопоточных. Разные виды параллелизма в ЦПУ IA-32 появлялись в разное время и в несколько непоследовательном порядке. Во всём этом довольно легко запутаться, особенно учитывая, что операционные системы заботливо прячут детали от не слишком искушённых прикладных программ.

Используемая далее терминология используется в документации процессорам Intel. Другие архитектуры могут иметь другие названия для похожих понятий. Там, где они мне известны, я буду их упоминать.

Цель статьи — показать, что при всём многообразии возможных конфигураций многопроцессорных, многоядерных и многопоточных систем для программ, исполняющихся на них, создаются возможности как для абстракции (игнорирования различий), так и для учёта специфики (возможность программно узнать конфигурацию).

Предупреждение о знаках ®, ™, © в статье Мой комментарий объясняет, почему сотрудники компаний должны в публичных коммуникациях использовать знаки авторского права. В этой статье их пришлось использовать довольно часто.
Процессор

Конечно же, самый древний, чаще всего используемый и неоднозначный термин — это «процессор».

В современном мире процессор — это то (package), что мы покупаем в красивой Retail коробке или не очень красивом OEM-пакетике. Неделимая сущность, вставляемая в разъём (socket) на материнской плате. Даже если никакого разъёма нет и снять его нельзя, то есть если он намертво припаян, это один чип.

Мобильные системы (телефоны, планшеты, ноутбуки) и большинство десктопов имеют один процессор. Рабочие станции и сервера иногда могут похвастаться двумя или больше процессорами на одной материнской плате.

Поддержка нескольких центральных процессоров в одной системе требует многочисленных изменений в её дизайне. Как минимум, необходимо обеспечить их физическое подключение (предусмотреть несколько сокетов на материнской плате), решить вопросы идентификации процессоров (см. далее в этой статье, а также мою предыдущую заметку), согласования доступов к памяти и доставки прерываний (контроллер прерываний должен уметь маршрутизировать прерывания на несколько процессоров) и, конечно же, поддержки со стороны операционной системы. Я, к сожалению, не смог найти документального упоминания момента создания первой многопроцессорной системы на процессорах Intel, однако Википедия утверждает, что Sequent Computer Systems поставляла их уже в 1987 году, используя процессоры Intel 80386. Широко распространённой поддержка же нескольких чипов в одной системе становится доступной, начиная с Intel® Pentium.

Если процессоров несколько, то каждый из них имеет собственный разъём на плате. У каждого из них при этом имеются полные независимые копии всех ресурсов, таких как регистры, исполняющие устройства, кэши. Делят они общую память — RAM. Память может подключаться к ним различными и довольно нетривиальными способами, но это отдельная история, выходящая за рамки этой статьи. Важно то, что при любом раскладе для исполняемых программ должна создаваться иллюзия однородной общей памяти, доступной со всех входящих в систему процессоров.


К взлёту готов! Intel® Desktop Board D5400XS
Ядро

Исторически многоядерность в Intel IA-32 появилась позже Intel® HyperThreading, однако в логической иерархии она идёт следующей.

Казалось бы, если в системе больше процессоров, то выше её производительность (на задачах, способных задействовать все ресурсы). Однако, если стоимость коммуникаций между ними слишком велика, то весь выигрыш от параллелизма убивается длительными задержками на передачу общих данных. Именно это наблюдается в многопроцессорных системах — как физически, так и логически они находятся очень далеко друг от друга. Для эффективной коммуникации в таких условиях приходится придумывать специализированные шины, такие как Intel® QuickPath Interconnect. Энергопотребление, размеры и цена конечного решения, конечно, от всего этого не понижаются. На помощь должна прийти высокая интеграция компонент — схемы, исполняющие части параллельной программы, надо подтащить поближе друг к другу, желательно на один кристалл. Другими словами, в одном процессоре следует организовать несколько ядер, во всём идентичных друг другу, но работающих независимо.

Первые многоядерные процессоры IA-32 от Intel были представлены в 2005 году. С тех пор среднее число ядер в серверных, десктопных, а ныне и мобильных платформах неуклонно растёт.

В отличие от двух одноядерных процессоров в одной системе, разделяющих только память, два ядра могут иметь также общие кэши и другие ресурсы, отвечающие за взаимодействие с памятью. Чаще всего кэши первого уровня остаются приватными (у каждого ядра свой), тогда как второй и третий уровень может быть как общим, так и раздельным. Такая организация системы позволяет сократить задержки доставки данных между соседними ядрами, особенно если они работают над общей задачей.


Микроснимок четырёхядерного процессора Intel с кодовым именем Nehalem. Выделены отдельные ядра, общий кэш третьего уровня, а также линки QPI к другим процессорам и общий контроллер памяти.
Гиперпоток

До примерно 2002 года единственный способ получить систему IA-32, способную параллельно исполнять две или более программы, состоял в использовании именно многопроцессорных систем. В Intel® Pentium® 4, а также линейке Xeon с кодовым именем Foster (Netburst) была представлена новая технология — гипертреды или гиперпотоки, — Intel® HyperThreading (далее HT).

Ничто не ново под луной. HT — это частный случай того, что в литературе именуется одновременной многопоточностью (simultaneous multithreading, SMT). В отличие от «настоящих» ядер, являющихся полными и независимыми копиями, в случае HT в одном процессоре дублируется лишь часть внутренних узлов, в первую очередь отвечающих за хранение архитектурного состояния — регистры. Исполнительные же узлы, ответственные за организацию и обработку данных, остаются в единственном числе, и в любой момент времени используются максимум одним из потоков. Как и ядра, гиперпотоки делят между собой кэши, однако начиная с какого уровня — это зависит от конкретной системы.

Я не буду пытаться объяснить все плюсы и минусы дизайнов с SMT вообще и с HT в частности. Интересующийся читатель может найти довольно подробное обсуждение технологии во многих источниках, и, конечно же, в Википедии. Однако отмечу следующий важный момент, объясняющий текущие ограничения на число гиперпотоков в реальной продукции.

Ограничения потоков

В каких случаях наличие «нечестной» многоядерности в виде HT оправдано? Если один поток приложения не в состоянии загрузить все исполняющие узлы внутри ядра, то их можно «одолжить» другому потоку. Это типично для приложений, имеющих «узкое место» не в вычислениях, а при доступе к данным, то есть часто генерирующих промахи кэша и вынужденных ожидать доставку данных из памяти. В это время ядро без HT будет вынуждено простаивать. Наличие же HT позволяет быстро переключить свободные исполняющие узлы к другому архитектурному состоянию (т.к. оно как раз дублируется) и исполнять его инструкции. Это — частный случай приёма под названием latency hiding, когда одна длительная операция, в течение которой полезные ресурсы простаивают, маскируется параллельным выполнением других задач. Если приложение уже имеет высокую степень утилизации ресурсов ядра, наличие гиперпотоков не позволит получить ускорение — здесь нужны «честные» ядра.

Типичные сценарии работы десктопных и серверных приложений, рассчитанных на машинные архитектуры общего назначения, имеют потенциал к параллелизму, реализуемому с помощью HT. Однако этот потенциал быстро «расходуется». Возможно, по этой причине почти на всех процессорах IA-32 число аппаратных гиперпотоков не превышает двух. На типичных сценариях выигрыш от использования трёх и более гиперпотоков был бы невелик, а вот проигрыш в размере кристалла, его энергопотреблении и стоимости значителен.

Другая ситуация наблюдается на типичных задачах, выполняемых на видеоускорителях. Поэтому для этих архитектур характерно использование техники SMT с бóльшим числом потоков. Так как сопроцессоры Intel® Xeon Phi (представленные в 2010 году) идеологически и генеалогически довольно близки к видеокартам, на них может быть четыре гиперпотока на каждом ядре — уникальная для IA-32 конфигурация.

Логический процессор

Из трёх описанных «уровней» параллелизма (процессоры, ядра, гиперпотоки) в конкретной системе могут отсутствовать некоторые или даже все. На это влияют настройки BIOS (многоядерность и многопоточность отключаются независимо), особенности микроархитектуры (например, HT отсутствовал в Intel® Core™ Duo, но был возвращён с выпуском Nehalem) и события при работе системы (многопроцессорные сервера могут выключать отказавшие процессоры в случае обнаружения неисправностей и продолжать «лететь» на оставшихся). Каким образом этот многоуровневый зоопарк параллелизма виден операционной системе и, в конечном счёте, прикладным приложениям?

Далее для удобства обозначим количества процессоров, ядер и потоков в некоторой системе тройкой (x, y, z), где x — это число процессоров, y — число ядер в каждом процессоре, а z — число гиперпотоков в каждом ядре. Далее я буду называть эту тройку топологией — устоявшийся термин, мало что имеющий с разделом математики. Произведение p = xyz определяет число сущностей, именуемых логическими процессорами системы. Оно определяет полное число независимых контекстов прикладных процессов в системе с общей памятью, исполняющихся параллельно, которые операционная система вынуждена учитывать. Я говорю «вынуждена», потому что она не может управлять порядком исполнения двух процессов, находящихся на различных логических процессорах. Это относится в том числе к гиперпотокам: хотя они и работают «последовательно» на одном ядре, конкретный порядок диктуется аппаратурой и недоступен для наблюдения или управления программам.

Чаще всего операционная система прячет от конечных приложений особенности физической топологии системы, на которой она запущена. Например, три следующие топологии: (2, 1, 1), (1, 2, 1) и (1, 1, 2) — ОС будет представлять в виде двух логических процессоров, хотя первая из них имеет два процессора, вторая — два ядра, а третья — всего лишь два потока.


Windows Task Manager показывает 8 логических процессоров; но сколько это в процессорах, ядрах и гиперпотоках?


Linux top показывает 4 логических процессора.

Это довольно удобно для создателей прикладных приложений — им не приходится иметь дело с зачастую несущественными для них особенностями аппаратуры.

Программное определение топологии

Конечно, абстрагирование топологии в единственное число логических процессоров в ряде случаев создаёт достаточно оснований для путаницы и недоразумений (в жарких Интернет-спорах). Вычислительные приложения, желающие выжать из железа максимум производительности, требуют детального контроля над тем, где будут размещены их потоки: поближе друг к другу на соседних гиперпотоках или же наоборот, подальше на разных процессорах. Скорость коммуникаций между логическими процессорами в составе одного ядра или процессора значительно выше, чем скорость передачи данных между процессорами. Возможность неоднородности в организации оперативной памяти также усложняет картину.

Информация о топологии системы в целом, а также положении каждого логического процессора в IA-32 доступна с помощью инструкции CPUID. С момента появления первых многопроцессорных систем схема идентификации логических процессоров несколько раз расширялась. К настоящему моменту её части содержатся в листах 1, 4 и 11 CPUID. Какой из листов следует смотреть, можно определить из следующей блок-схемы, взятой из статьи [2]:

Я не буду здесь утомлять всеми подробностями отдельных частей этого алгоритма. Если возникнет интерес, то этому можно посвятить следующую часть этой статьи. Отошлю интересующегося читателя к [2], в которой этот вопрос разбирается максимально подробно. Здесь же я сначала кратко опишу, что такое APIC и как он связан с топологией. Затем рассмотрим работу с листом 0xB (одиннадцать в десятичном счислении), который на настоящий момент является последним словом в «апикостроении».

APIC ID

Local APIC (advanced programmable interrupt controller) — это устройство (ныне входящее в состав процессора), отвечающее за работу с прерываниями, приходящими к конкретному логическому процессору. Свой собственный APIC есть у каждого логического процессора. И каждый из них в системе должен иметь уникальное значение APIC ID. Это число используется контроллерами прерываний для адресации при доставке сообщений, а всеми остальными (например, операционной системой) — для идентификации логических процессоров. Спецификация на этот контроллер прерываний эволюционировала, пройдя от микросхемы Intel 8259 PIC через Dual PIC, APIC и xAPIC к x2APIC.

В настоящий момент ширина числа, хранящегося в APIC ID, достигла полных 32 бит, хотя в прошлом оно было ограничено 16, а ещё раньше — только 8 битами. Нынче остатки старых дней раскиданы по всему CPUID, однако в CPUID.0xB.EDX[31:0] возвращаются все 32 бита APIC ID. На каждом логическом процессоре, независимо исполняющем инструкцию CPUID, возвращаться будет своё значение.

Выяснение родственных связей

Значение APIC ID само по себе ничего не говорит о топологии. Чтобы узнать, какие два логических процессора находятся внутри одного физического (т.е. являются «братьями» гипертредами), какие два — внутри одного процессора, а какие оказались и вовсе в разных процессорах, надо сравнить их значения APIC ID. В зависимости от степени родства некоторые их биты будут совпадать. Эта информация содержится в подлистьях CPUID.0xB, которые кодируются с помощью операнда в ECX. Каждый из них описывает положение битового поля одного из уровней топологии в EAX[5:0] (точнее, число бит, которые нужно сдвинуть в APIC ID вправо, чтобы убрать нижние уровни топологии), а также тип этого уровня — гиперпоток, ядро или процессор, — в ECX[15:8].

У логических процессоров, находящихся внутри одного ядра, будут совпадать все биты APIC ID, кроме принадлежащих полю SMT. Для логических процессоров, находящихся в одном процессоре, — все биты, кроме полей Core и SMT. Поскольку число подлистов у CPUID.0xB может расти, данная схема позволит поддержать описание топологий и с бóльшим числом уровней, если в будущем возникнет необходимость. Более того, можно будет ввести промежуточные уровни между уже существующими.

Важное следствие из организации данной схемы заключается в том, что в наборе всех APIC ID всех логических процессоров системы могут быть «дыры», т.е. они не будут идти последовательно. Например, во многоядерном процессоре с выключенным HT все APIC ID могут оказаться чётными, так как младший бит, отвечающий за кодирование номера гиперпотока, будет всегда нулевым.

Отмечу, что CPUID.0xB — не единственный источник информации о логических процессорах, доступный операционной системе. Список всех процессоров, доступный ей, вместе с их значениями APIC ID, кодируется в таблице MADT ACPI [3, 4].

Операционные системы и топология

Операционные системы предоставляют информацию о топологии логических процессоров приложениям с помощью своих собственных интерфейсов.

В Linux информация о топологии содержится в псевдофайле /proc/cpuinfo, а также выводе команды dmidecode. В примере ниже я фильтрую содержимое cpuinfo на некоторой четырёхядерной системе без HT, оставляя только записи, относящиеся к топологии:

Скрытый текст
[email protected]:~$ cat /proc/cpuinfo |grep 'processor\|physical\ id\|siblings\|core\|cores\|apicid' processor : 0 physical id : 0 siblings : 4 core id : 0 cpu cores : 2 apicid : 0 initial apicid : 0 processor : 1 physical id : 0 siblings : 4 core id : 0 cpu cores : 2 apicid : 1 initial apicid : 1 processor : 2 physical id : 0 siblings : 4 core id : 1 cpu cores : 2 apicid : 2 initial apicid : 2 processor : 3 physical id : 0 siblings : 4 core id : 1 cpu cores : 2 apicid : 3 initial apicid : 3

В FreeBSD топология сообщается через механизм sysctl в переменной kern.sched.topology_spec в виде XML:

Скрытый текст
[email protected]:~$ sysctl kern.sched.topology_spec kern.sched.topology_spec: <groups> <group level="1" cache-level="0"> <cpu count="8" mask="0xff">0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7</cpu> <children> <group level="2" cache-level="2"> <cpu count="8" mask="0xff">0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7</cpu> <children> <group level="3" cache-level="1"> <cpu count="2" mask="0x3">0, 1</cpu> <flags><flag name="THREAD">THREAD group</flag><flag name="SMT">SMT group</flag></flags> </group> <group level="3" cache-level="1"> <cpu count="2" mask="0xc">2, 3</cpu> <flags><flag name="THREAD">THREAD group</flag><flag name="SMT">SMT group</flag></flags> </group> <group level="3" cache-level="1"> <cpu count="2" mask="0x30">4, 5</cpu> <flags><flag name="THREAD">THREAD group</flag><flag name="SMT">SMT group</flag></flags> </group> <group level="3" cache-level="1"> <cpu count="2" mask="0xc0">6, 7</cpu> <flags><flag name="THREAD">THREAD group</flag><flag name="SMT">SMT group</flag></flags> </group> </children> </group> </children> </group> </groups>

В MS Windows 8 сведения о топологии можно увидеть в диспетчере задач Task Manager.

Скрытый текст

Также их предоставляет консольная утилита Sysinternals Coreinfo и API вызов GetLogicalProcessorInformation.

Полная картина

Проиллюстрирую ещё раз отношения между понятиями «процессор», «ядро», «гиперпоток» и «логический процессор» на нескольких примерах.
Система (2, 2, 2)

Система (2, 4, 1)

Система (4, 1, 1)

Прочие вопросы

В этот раздел я вынес некоторые курьёзы, возникающие из-за многоуровневой организации логических процессоров.
Кэши

Как я уже упоминал, кэши в процессоре тоже образуют иерархию, и она довольно сильно связано с топологией ядер, однако не определяется ей однозначно. Для определения того, какие кэши для каких логических процессоров общие, а какие нет, используется вывод CPUID.4 и её подлистов.
Лицензирование

Некоторые программные продукты поставляются числом лицензий, определяемых количеством процессоров в системе, на которой они будут использоваться. Другие — числом ядер в системе. Наконец, для определения числа лицензий число процессоров может умножаться на дробный «core factor», зависящий от типа процессора!
Виртуализация

Системы виртуализации, способные моделировать многоядерные системы, могут назначить виртуальным процессорам внутри машины произвольную топологию, не совпадающую с конфигурацией реальной аппаратуры. Так, внутри хозяйской системы (1, 2, 2) некоторые известные системы виртуализации по умолчанию выносят все логические процессоры на верхний уровень, т.е. создают конфигурацию (4, 1, 1). В сочетании с особенностями лицензирования, зависящими от топологии, это может порождать забавные эффекты.

Спасибо за внимание!

Литература

  1. Intel Corporation. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual. Volumes 1–3, 2014. www.intel.com/content/www/us/en/processors/architectures-software-developer-manuals.html
  2. Shih Kuo. Intel® 64 Architecture Processor Topology Enumeration, 2012 — software.intel.com/en-us/articles/intel-64-architecture-processor-topology-enumeration
  3. OSDevWiki. MADT. wiki.osdev.org/MADT
  4. OSDevWiki. Detecting CPU Topology. wiki.osdev.org/Detecting_CPU_Topology_%2880x86%29

Основы работы с компьютером: внутри компьютера

Урок 5: Внутри компьютера

/ ru / computerbasics / buttons-and-ports-on-a-computer / content /

Внутри компьютера

Вы когда-нибудь заглядывали внутрь компьютерного корпуса или видели его фотографии внутри? Маленькие детали могут показаться сложными, но внутренняя часть корпуса компьютера на самом деле не так уж и загадочна. Этот урок поможет вам освоить базовую терминологию и немного больше понять, что происходит внутри компьютера.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, что находится внутри настольного компьютера.

Ищете старую версию этого видео? Вы все еще можете увидеть его здесь:

Материнская плата

Материнская плата является основной платой компьютера . Это тонкая пластина, на которой находится ЦП, память, разъемы для жесткого диска и оптических приводов, карты расширения для управления видео и аудио, а также подключения к портам вашего компьютера (например, портам USB).Материнская плата подключается прямо или косвенно ко всем частям компьютера.

ЦП / процессор

Центральный процессор (ЦП), также называемый процессором , расположен внутри корпуса компьютера на материнской плате. Его иногда называют мозгом компьютера, и его задача - выполнять команды. Каждый раз, когда вы нажимаете клавишу, щелкаете мышью или запускаете приложение, вы отправляете инструкции процессору.

ЦП обычно представляет собой двухдюймовый керамический квадрат с кремниевым кристаллом , расположенным внутри.Чип обычно размером с миниатюру. ЦП вставляется в гнездо ЦП материнской платы, которое прикрыто радиатором , который поглощает тепло от ЦП.

Скорость процессора измеряется в мегагерц (МГц), или миллионах инструкций в секунду; и гигагерц (ГГц) , или миллиарды инструкций в секунду. Более быстрый процессор может выполнять инструкции быстрее. Однако реальная скорость компьютера зависит от скорости многих различных компонентов, а не только процессора.

RAM (оперативная память)

RAM - это кратковременная память вашей системы . Всякий раз, когда ваш компьютер выполняет вычисления, он временно сохраняет данные в ОЗУ, пока они не понадобятся.

Это кратковременная память исчезает при выключении компьютера. Если вы работаете с документом, электронной таблицей или файлом другого типа, вам нужно сохранить , чтобы не потерять. Когда вы сохраняете файл, данные записываются на жесткий диск , который действует как долговременное хранилище .

RAM измеряется в мегабайтах (МБ) или гигабайтах (ГБ). Чем на больше RAM , тем больше вещей может делать ваш компьютер одновременно. Если у вас недостаточно оперативной памяти, вы можете заметить, что ваш компьютер работает медленно, когда у вас открыто несколько программ. Из-за этого многие люди добавляют к своим компьютерам дополнительных ОЗУ для повышения производительности.

Жесткий диск

Жесткий диск - это место, где хранятся ваше программное обеспечение, документы и другие файлы.На жестком диске длительного хранения , что означает, что данные все еще сохраняются, даже если вы выключите компьютер или отключите его от сети.

Когда вы запускаете программу или открываете файл, компьютер копирует некоторые данные с жесткого диска в RAM . Когда вы сохраняете a fi

.

Основы работы с компьютером: что такое компьютер?

Урок 2: Что такое компьютер?

/ ru / computerbasics / about-this-tutorial / content /

Что такое компьютер?

Компьютер - электронное устройство, которое манипулирует информацией или данными. Он имеет возможность хранить , получать и обрабатывать данных. Возможно, вы уже знаете, что вы можете использовать компьютер для документов типа , для отправки электронной почты , для игр и для просмотра веб-страниц .Вы также можете использовать его для редактирования или создания таблиц , презентаций и даже видео .

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать о различных типах компьютеров.

Ищете старую версию этого видео? Вы все еще можете просмотреть это здесь.

Аппаратное обеспечение и программное обеспечение

Прежде чем говорить о разных типах компьютеров, давайте поговорим о двух вещах, общих для всех компьютеров: аппаратных средствах и программных .

  • Аппаратное обеспечение - это любая часть вашего компьютера, имеющая физическую структуру , например клавиатуру или мышь. Он также включает в себя все внутренние части компьютера, которые вы можете увидеть на изображении ниже.
  • Программное обеспечение - это любой набор инструкций , который сообщает аппаратному обеспечению , что делать и , как это делать . Примеры программного обеспечения включают веб-браузеры, игры и текстовые процессоры.

Все, что вы делаете на своем компьютере, зависит как от оборудования, так и от программного обеспечения.Например, прямо сейчас вы можете просматривать этот урок в веб-браузере (программное обеспечение) и с помощью мыши (аппаратно) переходить от страницы к странице. Когда вы узнаете о разных типах компьютеров, спросите себя о различиях в их оборудовании. По мере прохождения этого руководства вы увидите, что разные типы компьютеров также часто используют разные типы программного обеспечения.

Какие бывают типы компьютеров?

Когда большинство людей слышат слово компьютер , они думают о персональном компьютере , таком как настольный компьютер или ноутбук .Однако компьютеры бывают разных форм и размеров и выполняют множество различных функций в нашей повседневной жизни. Когда вы снимаете наличные в банкомате, просматриваете продукты в магазине или пользуетесь калькулятором, вы используете своего рода компьютер.

Настольные компьютеры

Многие люди используют настольных компьютеров на работе, дома и в школе. Настольные компьютеры предназначены для размещения на столе и обычно состоят из нескольких различных частей, включая корпус компьютера , монитор , клавиатуру и мышь .

Портативные компьютеры

Второй тип

.

Модуль 2 Компьютерные системы

Главная Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

БиологияХимияСтроительствоКультураЭкологияЭкологияЭлектроникаФинансыГеографияИсторияИнформатикаЗаконМатематикаМеханикаМедицинаДругоеПедагогикаФилософияФизикаПолитикаПсихологияСоциологияСпортТуризм

Модуль 1. Работа в ИТ-индустрии

Встречи с людьми

сеть администратор (n) лицо, ответственное за межсетевые экраны, уровни безопасности, беспроводное соединение, логины и пароли
персональный (прил.) принадлежащих или относящихся к одному конкретному человек
системный аналитик (н) человек, чья работа - учиться компьютерные потребности компании и предоставить им подходящее программное обеспечение и оборудование
система поддержание офицер (н) лицо, ответственное за обслуживание оборудования и программное обеспечение в компьютерной сети
система поддержание офицер (н) лицо, ответственное за обслуживание оборудования и программное обеспечение в компьютерной сети
руководитель группы (н) человек, который дает руководство, инструкция, направление и т. д.группе другие люди на работе
вакансия (н) Ваша работа - это работа, которую вы выполняете регулярно чтобы получить деньги
работа (в) выполнять работу, чтобы зарабатывать деньги

Работа в IT

разработчик (н) человек, который работает над новой идеей, продукт и т. д.
анализировать (v) внимательно что-нибудь исследовать что вы понимаете, что это такое и почему Бывает
площадь (п) конкретная тема, сфера деятельности, или группа связанных предметов
аналитик баз данных (n) лицо, ответственное за дизайн баз данных
дизайн (в) нарисовать или спланировать то, что вы сделаю, спланирую или построю
электронные данные (н) информация в компьютере
ИТ-поддержка (n) помощь с компьютером и программные продукты
пароль (n) секретное слово, которое позволяет использовать компьютерная система или введите место
программист (n) кто-то, чья работа - писать цифровой код [= наборы инструкций для компьютеры]
ответственность (н) если что-то лежит на вас, то это твоя работа делать это
решить (v) , чтобы найти успешный способ открытия как сделать что-то
имя пользователя (n) личное имя, которое вы используете, когда с помощью компьютерной системы

Графики

начало (v) начать что-то делать или начать случиться
присутствовать (v) пойти на мероприятие, например на встречу или класс
перерыв (н) период времени, когда вы останавливаетесь работать, чтобы отдохнуть или поесть
конец (v) если что-то закончится, или если вы закончите, это заканчивается или останавливается
отделка (в) до конца делать или делать что-то
расписание (н) план того, что кто-то собирается делать и когда они собираются это сделать
сессия (n) период времени, используемый для определенного деятельность, особенно группой люди
начало (v) начать что-то делать
уставший (прил.) ощущение, что хочется спать или отдыхать
мастерская (н) собрание, на котором люди пытаются улучшить свои навыки, обсуждая свой опыт и практические упражнения

Орфография

акроним (сущ) слово, состоящее из первых букв названия чего-то
сотрудник (н) тот, кому платят за работу кто-то еще
организовать (v) спланировать и организовать мероприятие или деятельность
участник (n) кто-то, кто принимает участие в деятельность или событие
протокол (n) способ подключения компьютеров чтобы они могли обмениваться информацией
ответственный (прил.) с обязанностью нести ответственность за присматривать за чем-то
подставка для (phr v) для обозначения слова, фразы или идеи
стажер (н) тот, кто проходит обучение работа
понять (v) если вы что-то понимаете то устный или письменный, вы знаете, что это средства



Модуль 2 Компьютерные системы

Компьютерное оборудование

чемодан (н) Коробка компьютера, содержащая оборудование
ЦП (центральный Блок обработки) (n) часть компьютера, управляющая что оно делает
жесткий диск (n) часть оборудования в компьютере который используется для хранения информации
клавиатура (n) Набор ключей на компьютере, который вы нажмите для ввода букв, цифр, и т.п.
память (n) часть компьютера, где информация хранится
монитор (n) компьютерное оборудование с экран, на котором отображается информация или фотографий
материнская плата (n) Плата, на которой все схемы компьютер размещены
мышь (n) небольшой объект, подключенный к компьютер, который вы перемещаете со своим руку и нажмите, чтобы компьютер заниматься вещами
оптический дисковод (n) дисковод, который использует лазер для чтения и записывать данные на диски
блок питания (н) подает питание на другой компоненты в компьютере

Компьютерное программное обеспечение

заявка (n) компьютерная программа
эффективный (прил.) , если кто-то или что-то работает, они работают хорошо, не теряя времени, деньги или энергия
изображение (n) картинка, например, на компьютере
упаковка (н) Комплект сопутствующих программ продан вместе для использования на компьютере
процесс (v) для печати картинки с фотографического фильм
программное обеспечение (n) программы, которые использует компьютер для выполнения разные работы
прочность (н) особое качество или способность, которые дают что-то или кто-то преимущество
система (n) несколько единиц оборудования, которые связаны друг с другом и работают все вместе
удобный (прил.) простой в использовании, понимании или эксплуатации
версия (n) копия того, что было изменен так, что он немного отличается

Использование компьютера

доступ (v) для входа, например веб-сайт
автоматический (прил.) спроектирован автомат работать, не нуждаясь в ком-либо управлять им для каждой части процесса
резервное копирование (phr v) для копирования сохраненной информации на компьютере
коллега (н) человек, с которым вы работаете; этот термин используется особенно профессиональными люди
копия (в) , чтобы сделать документ точно такой же, как предыдущий или оригинальный
использование (н) способ использования чего-либо
сайт (n) место в Интернете, где вы может найти информацию о чем-то, особенно конкретная организация

Работа с компьютерами

гореть (в) если вы записываете CD или DVD, вы записываете музыка, изображения или другая информация на него с помощью специального компьютера оборудование
подключение (v) присоединить что-нибудь к компьютеру или телефонная сеть
вставка (v) положить что-нибудь внутрь или внутрь что-то другое
установить (v) поставить единицу оборудования где-нибудь и подключите так, чтобы вы можно использовать это
переместить (v) взять что-нибудь и положить в другое место или положение
офис (н) комната, где кто-то работает в стол или где люди работают вместе
пробег (в) заставить компьютерную программу работать
установка (phr v) для установки и изготовления нового компьютера система работает впервые
Устранение неполадок (v) для решения проблем, которые компьютер имея

Сайты модуля 3

Лучшие сайты

красивый (прил.) что-то красивое привлекательно смотреть на
прозрачный (прил.) легко увидеть, услышать или понять
простой в использовании (прил. Фр) не сложно использовать
захватывающий (прил.) что-то захватывающее заставляет вас чувствовать возбуждение
веселье (прил.) весело и забавно
смешной (прил.) если кому или что смешно, они заставляют тебя смеяться
информативный (прил.) информативный сайт предоставляет полезные Информация
интересно (прил.) если что интересно, дайте это ваше внимание, потому что кажется необычный или захватывающий или обеспечивает информация, которую вы не знали около
надежный (прил.) если что надежно, можно доверять делать то, что вы хотите, и Вы можете верить, что он не сломается и не остановится за работой
полезный (прил.) помочь вам сделать или получить то, что вы хотите
хорошо продуманный (прил. фраза) то, что сделано или разработано очень хорошо для конкретной работы или цель

Веб-аналитика

карта (n) визуальный гид по сайту
метатег (n) HTML или XHTML, используемый для предоставления метаданные о веб-сайте
движение (n) когда люди переезжают с одного места на другой на сайте
номер (n) количество того, что вы можете подсчитать, например, количество раз кто-то посещает сайт
профиль (n) краткое описание, дающее основные подробности того, что кто-то или что-то как
отчет (н) письменное или устное описание ситуация или событие
трафик (н) используется для описания движения на Интернет
посетитель (n) тот, кто посещает веб-сайт

Разработка сайтов

содержание (n) все, что является частью веб-сайта
разработка (n) процесс роста, изменения или что-то делать
элемент (n) важная или интересная часть что-то
HTML (n) язык разметки гипертекста : язык используется для создания страниц письма и картинки, которые можно поставить на Интернет
монитор (в) внимательно смотреть и проверять ситуация, чтобы увидеть, как это меняется с течением времени
опубликовать (v) Сделать сайт доступным для людей посещать
специалист (н) Тот, кто много знает о конкретный предмет
спецификация (n) четкое изложение того, что необходимо или хотел на сайте

Назначение сайта

разработка (v) для роста, изменения или создания чего-либо, например веб-сайта
направляющая (n) то, что предоставляет информацию и советы по конкретной теме
информ (в) официально рассказать кому-то о чем-то
информация (n) факты или подробности о чем-либо
товар (н) то, что производится и продается Компания
продвижение (v) Чтобы что-то сделать или помочь чему-то добиться успеха
назначение (н) то, чего вы хотите достичь когда вы что-то делаете или используете
продам (в) предложить людям что-то купить, или обменять товар или услугу для денег
сервис (н) помощь или работа, которую предоставляет бизнес для покупателей, а не для товаров произведенный бизнесом
акция (в) позволить другим людям иметь или использовать что-то
посетить (v) посмотреть сайт в Интернете
сайт (n) место в Интернете, где можно узнать информацию о чем-то

Модуль 4 Базы данных

Обработка данных / Хранение и резервное копирование данных

аранжировать (v) расставить вещи в определенном порядке или шаблон
кодирование данных (v phr) Данные очистки и двойная проверка недостатки и несоответствия
сбор данных (v phr) сбор необработанных данных, которые вы хотите процесс
ввод данных (v phr) ввод данных в базу данных с помощью клавиатура; ввод данных в систему
сортировка данных (v phr) процесс электронной сортировки данные; систематизация и систематизация данных
Таблица данных (v phr) создание категорий для организации данных в соответствующие группы
проверка данных (v phr) размещение данных в формате таблицы так что это можно проанализировать
формат (n) способ, которым что-то организованный или разработанный
запись (n) информация, которую вы записываете и сохраните, чтобы вы могли посмотреть на это позже
удаленный (прил.) далеко
электронная таблица (n) компьютерная программа, которую вы используете для отображения и расчета списков чисел
стол (n) набор цифр или фактов, которые расположены рядами

Основы баз данных

колонка (n) числа или слова, написанные под каждым другой вниз на страницу
данные (n) информация или факты
база данных (n) хранится большой объем информации в компьютерной системе
введите (v) куда-нибудь положить информацию, например как в компьютер
поле (n) вид работ, которыми занимаются люди участвует в
финансы (н) отдел, связанный с контроль того, какими должны быть деньги потрачено, особенно в компании
проблема (н) то сложное, что надо иметь дело или решать
ряд ​​(н) ряд ​​вещей рядом друг с другом
магазин (в) для хранения информации в компьютере

Преимущества системы баз данных

заказчик (н) тот, кто покупает товары или услуги из магазина, компании и т. д.
отношения с клиентами (н) часть компании, которая занимается вопросы клиентов, проблемы и т. д.
человеческие ресурсы (шт.) отдел в компании, которая занимается наймом, обучением и помогать людям
маркетинг (сущ.) отдел в компании, которая решает, как рекламировать продукт, какую цену взимать за это и т. д.
производство (н) отдел в компании, которая делает вещи
отчет (н) письменное или устное описание, которое дает людям информацию, которую они нужно
продажи (н) часть компании, которая занимается продажа товаров
раствор (н) способ решения проблемы или решения в сложной ситуации
управление запасами (н) отдел в компании, которая занимается управлением запасами продукт

Дата: 03.01.2016; вид: 3465

.

Типы компьютеров

Типы компьютеров варьируются от гибридных до аналоговых. Компьютеры, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной жизни, варьируются от ноутбуков, карманных компьютеров и вышек до настольных компьютеров и многих других. Но само слово «компьютеры» напоминает один из настольных компьютеров, используемых в офисе или дома. Различные категории компьютеров были разработаны в соответствии с нашими разнообразными потребностями.
Типы компьютеров: Аналоговые и гибридные (классификация по принципу работы)
  • Аналоговые компьютеры: Аналоговые компьютеры в наши дни практически вымерли.Он отличается от цифрового компьютера тем, что может одновременно выполнять множество математических операций. Он также уникален с точки зрения работы, поскольку в нем для математических вычислений используются непрерывные переменные. Он использует механическую, гидравлическую или электрическую энергию или работу.
  • Гибридные компьютеры: Эти типы компьютеров, как следует из названия, представляют собой комбинацию аналоговых и цифровых компьютеров.
Цифровые компьютеры, которые работают по принципу двоичной системы цифр «0» и «1», могут давать очень точные результаты.Но проблема в том, что они слишком медленные и неспособны выполнять крупномасштабные математические операции. В гибридных типах компьютеров цифровые аналоги преобразуют аналоговые сигналы для выполнения робототехники и управления процессами.

Помимо этого, компьютеры также классифицируются на основе физических структур и целей их использования. В зависимости от емкости, скорости и надежности их можно разделить на три категории компьютеров:

  1. Главный компьютер: Это компьютеры, используемые крупными организациями, такими как метеорологические службы и статистические институты, для выполнения массовых математических вычислений.Это базовые компьютеры, на которых одновременно работают более ста человек.
  2. Микрокомпьютер: Это наиболее часто используемые компьютеры, более известные под названием «Персональные компьютеры». Это тип компьютера, предназначенный для общественного пользования. Помимо настольного компьютера, выбор варьируется следующим образом:
    • Персональный цифровой компьютер
    • Планшетный компьютер
    • Башни
    • Рабочие места
    • Ноутбуки
    • Ручной компьютер

  3. Мини-компьютер: Мини-компьютеры, такие как мэйнфреймы, используются бизнес-организациями.Разница в том, что он может поддерживать одновременную работу до 100 пользователей и обычно поддерживается в бизнес-организациях для ведения счетов и финансов.
Еще одна категория компьютеров - это суперкомпьютеры. Он чем-то похож на мэйнфрейм-компьютеры и используется в экономических прогнозах и инженерном проектировании.

Сегодня жизнь без компьютеров немыслима. Использование различных типов компьютеров сделало жизнь гладкой и стремительной.

Аналоговые компьютеры:
Аналоговые компьютеры и цифровые компьютеры - это два типа компьютеров, сочетание которых привело к изобретению современных гибридных компьютеров.

Аналоговые системы выполняют арифметические и логические операции, манипулируя и обрабатывая вводимые вами данные, такие как вес, температура, напряжение, плотность мощности и т. Д. Но в отличие от цифрового компьютера, который меняет все входные данные на двоичные цифры «1» и «0», аналоговый компьютер не изменяет введенные данные на любой такой язык жестов.

Аналоговый компьютер в наши дни вышел из употребления. Он отличается от цифрового компьютера тем, что может одновременно выполнять множество математических операций.Однако цифровые компьютеры не могли выполнять более сложные операции. Аналоговая система также уникальна с точки зрения работы, поскольку в ней используются непрерывные переменные для математических вычислений. Он использует механическую, гидравлическую или электрическую энергию или работу.

Математические принципы, применяемые для обработки данных в аналоговых компьютерах:

  • Логарифм
  • Суммирование
  • Возведение в степень
  • Исчисление
  • Умножение и деление
  • инверсия

Аналоговый компьютер, который представляет собой сложную машину, представляет собой объединение различных механических частей, которые имеют трубы, клапаны, рычаги, шестерни и несколько ключевых частей, которые можно назвать следующим образом:
  • Генераторы с фиксированными функциями
  • Операционные усилители
  • Потенциометры
  • Интеграторы

Преимущества и недостатки аналоговых компьютеров:

Преимущество аналогового компьютера состоит в том, что он может одновременно находить решения нескольких математических задач, и при этом он также является точным, в отличие от цифрового компьютера.Но он не лишен недостатков. В отличие от цифрового компьютера ему не хватает скорости расчета. Есть и другие функциональные проблемы, снижающие эффективность аналоговых систем. Из них основными проблемами являются, так сказать, проблемы нелинейностей, температурного коэффициента, паразитных эффектов и минимального уровня шума.

Цифровые компьютеры:
Цифровые компьютеры - это вычислительные машины, работающие по принципу двоичной математики. Цифровые вычислительные машины, объединенные с аналоговыми компьютерами, производят гибридные компьютеры.Цифровые системы работают по принципу двоичной математики. В двоичной математике все вычисления представлены через «0» и «1».

Вы часто слышали о словах «Байт», «Мегабайт», «Кило-байт». Но что такое байт? Один байт - это группа из 8 чисел или битов, представленных посредством кодовой серии, состоящей из «0» и «1». Комбинация цифрового сигнала может решить ряд математических операций. Интересно отметить, что основные прикладные основы математики - это сложение, вычитание, умножение и деление.Но главная проблема в том, что, хотя он может решать математические задачи с огромной скоростью, он не может выполнять массовые операции одновременно. Для этого цифровые системы сами по себе не могут дать очень точных результатов. Следовательно, для большей эффективности цифровые системы не находят большого применения.

Обработка данных в цифровых компьютерах:
Цифровые компьютеры работают с помощью логических схем. Надежный генератор помогает правильно синхронизировать различные логические схемы, отвечающие за обработку данных в цифровых компьютерах.В компьютерах более высокого качества частота колебаний может составлять даже миллиард циклов в секунду. Работая с такой высокой скоростью, он может обрабатывать более миллиардов логических и арифметических задач.

Главный компьютер:
Мэйнфреймы - это компьютеры, которые являются наиболее громоздкими типами, и с развитием технологий они почти вымерли. Компьютеры бывают трех типов - мэйнфреймы, мини-компьютеры и микрокомпьютеры. Компьютерные системы мэйнфреймов можно назвать предшественниками серверов, потому что они действительно могли поддерживать нескольких пользователей, хотя и с такой же эффективностью, как и серверы.Обычно основная рама занимала всю комнату и могла стоить более миллиона долларов.

Используемые в целях исследований, инженерных работ, метеорологических расчетов, графики и т.п., мэйнфреймы сегодня представляют собой Unix, Linux и IBM z / OS, OS / 390, MVS, VM и VSE. Системы мэйнфреймов широко производились в течение 1950-х годов и продавались IBM, Control Data, General Electric, NCR, UNIVAC, Honeywell, RC и Burroughs.

Три важных характеристики компьютеров с базовым блоком:

  • Мэйнфреймы обеспечивают максимальное количество подключений ввода-вывода, поскольку они вмещают огромные фермы дисков.
    • Мэйнфреймы
  • отличаются максимальной шириной полосы ввода-вывода. Интересно, что, несмотря на то, что к системе мэйнфрейма подключены все накопители, никакая блокировка данных никогда не снижает ее эффективности.
    • Системы
  • мэйнфреймов также обеспечивают очень хорошие однопоточные операции.

Мини-компьютеры - это менее громоздкая версия мэйнфреймов. Миникомпьютеры используются бизнес-организациями. Разница в том, что он может поддерживать одновременную работу до 100 пользователей и обычно поддерживается в бизнес-организациях для ведения счетов и финансов.Кроме того, есть персональные компьютеры или микрокомпьютеры. Микрокомпьютеры включают настольные ПК, ноутбуки, карманные компьютеры, планшетные ПК, рабочие станции, карманные компьютеры и т. Д. Это наиболее часто используемые компьютеры.

Миникомпьютеры:
Миникомпьютеры, что это такое? Если суперкомпьютеры и мэйнфреймы считаются лучшими с точки зрения математических операций, то на их место приходят миникомпьютерные системы. Ранее считалось, что миникомпьютеры превосходят персональные системы.Но в наши дни прогрессивные технологии сделали миникомпьютеры практически устаревшими, поскольку современные ПК являются высокоразвитыми.

Миникомпьютеры были впервые построены в 1960-х годах, и они сразу же стали огромным успехом, так как сразу же было продано 40 000 миникомпьютерных систем, что сделало компьютеры широко доступными для широкой публики. Имея такую ​​возможность на рынке, многие компании вышли на рынок мини-компьютеров. Самой успешной среди этих двухсот компаний была DEC, выпустившая модели миникомпьютеров PDP-11 и VAX 11/780.

Некоторые важные аспекты и исторические факты о мини-компьютерной системе можно резюмировать следующим образом:

  • Они намного меньше по размеру, чем компьютерные системы мэйнфреймов. Таким образом, они не занимают всю комнату, но обычно занимают пространство, аналогичное размеру стандартного холодильника.
  • Они намного дешевле мэйнфреймов.
  • Их изобретение стало возможным из-за изобретения технологий оперативной памяти и транзисторов.
  • Миникомпьютеры могут предоставить параллельный доступ до 100 пользователям. Следовательно, они использовались в таких местах, как коммерческие организации, для ведения счетов и финансов.
  • Одними из самых первых компаний, которые начали производить миникомпьютерные системы, были Hewlett Packard, DEC и Data General.

Вот несколько моделей мини-компьютеров, пользующихся успехом на протяжении многих лет:
  • DEC VAX и PDP
  • Hewlett Packard HP3000 серии
  • SDS, SDS-92
  • Prime Computers, Prime 50 Series
  • Norsk Data, Nord-1, Nord-10, Nord-100
  • Компьютеры среднего класса IBM
  • Control Data Corporation CDC 160A, CDC-1700
  • Data General Nova
  • Honeywell-Bull Level 6 / DPS Level6 / DPS 6000 series

Со временем миникомпьютеры превратились в микрокомпьютеры.С запуском микрокомпьютеров у населения появился больший доступ к преимуществам включения компьютеров в повседневную жизнь.

Суперкомпьютеры:
Суперкомпьютеры - это один из многих типов современных вычислительных машин, которые способны производить очень быстрые вычисления. Благодаря своей высокой скорости обработки суперкомпьютерные системы используются в таких работах, как анимационная графика, прогнозирование погоды, ядерные исследования, нефтяные исследования, анализ крипт, молекулярное моделирование и тому подобное.Тогда вы, должно быть, задаетесь вопросом, в чем разница между суперкомпьютером и мэйнфреймом? В то время как мэйнфреймы в основном используются для ряда целей, суперкомпьютеры сконструированы таким образом, чтобы служить единственной цели.

Краткий график развития суперкомпьютеров был дан следующим образом:

  • 1960-е: Seymour Cray of Control Data Corporation (CDC) запускает суперкомпьютерные системы.
  • 1970-е: Cray Research была основана Сеймуром Креем после того, как он покинул Control Data Corporation (CDC).Большинство суперкомпьютеров были предназначены для работы с векторным процессором.
  • 1985–1990: Модель суперкомпьютера Cray захватывает рынок.
  • Сегодня суперкомпьютеров разрабатываются такими компаниями, как HP, IBM и, конечно же, Cray Inc. Суперкомпьютерные системы становятся почти такими же, как портативные компьютеры и настольные системы.

До 1970-х годов суперкомпьютеры в основном работали по принципу скалярных процессов. Но для повышения его эффективности был разработан ряд новых технологий, таких как:
  • Liquid Cooling
  • Чередующиеся диски (RAID)
  • Параллельные файловые системы
  • Неравномерный доступ к памяти (NUMA)
  • Векторная обработка

Когда аппаратное обеспечение суперкомпьютеров подготовлено для выполнения специальной математической операции, они называются специальными суперкомпьютерами.В настоящее время существует множество таких типов суперкомпьютеров, как GRAPE для молекулярной динамики и астрофизики, Deep Crack для взлома шифра DES, Deep Blue для игры в шахматы и т. Д.

Последнее обновление: 18 мая 2016 г.

.

Смотрите также