Mitä tarkoittaa kun prosessorissa on useampi ydin?

Mitä tarkoittaa kun prosessorissa on useampi ydin: 6 vs 8 ytimen ero

mitä tarkoittaa kun prosessorissa on useampi ydin vaikuttaa suoraan laitteen kykyyn suorittaa useita raskaita tehtäviä samanaikaisesti ilman järjestelmän hidastumista. Oikea ydinmäärä estää tietokoneen jähmettymisen taustaprosessien aikana ja takaa miellyttävän käyttökokemuksen eri ohjelmistojen välillä. Tasapainon löytäminen laskentatehon ja ohjelmistotuen välillä on välttämätöntä parhaan hyödyn saavuttamiseksi.

Mitä tarkoittaa kun prosessorissa on useampi ydin?

Prosessorin ytimet tarkoittavat käytännössä itsenäisiä laskentayksiköitä yhden suorittimen sisällä, jotka kykenevät käsittelemään tehtäviä toisistaan riippumatta. Se voi liittyä moniin eri tekijöihin, mutta perusideana on työn jakaminen: mitä enemmän ytimiä, sitä useampaa ohjelmaa tai prosessia tietokone voi pyörittää samanaikaisesti ilman takkuilua. Mutta on yksi kriittinen pullonkaula, jonka 90% tietokoneen ostajista ohittaa - palaan tähän myöhemmin kohdassa, jossa käsitellään muistin ja ytimien välistä suhdetta.

Nykyaikaisessa tietotekniikassa moniytimisyys on tullut standardiksi, ja noin 35% pelaajista käyttää tällä hetkellä kuusiytimistä suoritinta, kun taas kahdeksanytimisten osuus on kasvanut 28% tasolle.^[1] Tämä kehitys johtuu ohjelmistojen muuttumisesta monimutkaisemmiksi, ja moniytiminen prosessori hyödyt korostuvat juuri näissä vaativissa sovelluksissa. Pelkkä ytimien määrän kasvattaminen ei kuitenkaan tee koneesta automaattisesti nopeampaa joka tilanteessa. Olen itse huomannut tämän kantapään kautta - ostin kerran kalliin 16-ytimisen tehomyllyn vain huomatakseni, että suosikkiohjelmani käytti niistä vain yhtä kerrallaan. Turhauttava kokemus, mutta se opetti katsomaan lukujen taakse.

Miten prosessorin ytimet toimivat käytännössä?

Voit ajatella prosessoria ikään kuin keittiönä. Yksiydinprosessori on kuin keittiö, jossa on vain yksi kokki. Vaikka kokki olisi maailman nopein, hän voi valmistaa vain yhtä annosta kerrallaan. Kun prosessorissa on useampi ydin, keittiöön lisätään uusia kokkeja. Kaksi ydintä tarkoittaa kahta kokkia, neljä ydintä neljää, ja niin edelleen. Jos yksi kokki pilkkoo sipulia, toinen voi samalla paistaa pihviä.

Tämä työnjako on avainasemassa suorituskyvyn kannalta varsinkin raskaissa tehtävissä. Esimerkiksi videoeditoinnissa tai 3D-renderöinnissä, jotka on optimoitu hyödyntämään useita ytimiä, suorituskyky voi parantua jopa 80-90% siirryttäessä neliytimisestä kahdeksanytimiseen järjestelmään. Kun mietit kuinka monta ydintä tarvitsen, on tärkeää huomioida käyttämäsi ohjelmistot. Ohjelmisto osaa tällöin pilkkoa suuren tehtävän pieniin osiin ja antaa jokaiselle ytimelle oman palasensa purtavaksi. Jos ohjelmaa ei ole suunniteltu näin, lisäytimet vain seisovat vieressä odottamassa työtä. Se on hieman hölmön tuntuista, mutta täysin normaalia.

Ytimet vs. Kellotaajuus: Kumpi ratkaisee nopeuden?

Tämä on ikuisuuskysymys, joka hämmentää monia, mutta ero ytimien ja kellotaajuuden välillä on tärkeä ymmärtää. Kellotaajuus (mitataan gigahertseinä, GHz) kertoo, kuinka monta laskutoimitusta yksi ydin pystyy tekemään sekunnissa. Ytimien määrä taas kertoo, kuinka monta tehtävää voidaan tehdä rinnakkain. Joskus yksi todella nopea ydin on parempi kuin neljä hidasta - varsinkin vanhemmissa peleissä tai yksinkertaisissa toimistosovelluksissa.

Nykypäivän trendi on kuitenkin selvä: pelkkä kellotaajuuden nostaminen ei enää riitä, koska prosessorit alkavat kuumeta liikaa. Siksi valmistajat lisäävät mieluummin ytimiä. Tyypillinen moderni peliprosessori toimii noin 3,5-5,0 GHz taajuudella, mutta siinä on 6-12 ydintä.^[4] Myönnän, että haksahdin alkuaikoina tuijottamaan vain hertsejä. Luulin, että 4,0 GHz kaksiShutterstockydinprosessori peittoaisi 3,0 GHz neliytimen mennen tullen. Olin väärässä. Todellisuudessa moniajo kärsi ja kone jähmettyi heti, kun avasin selaimen taustalle. Nykyään painotan tasapainoa molempien välillä.

Säikeet ja virtuaaliset ytimet: Mitä ne ovat?

Monissa prosessoreissa näkee maininnan säikeistä (threads) tai tekniikoista kuten Hyper-Threading. Kun vertaillaan prosessorin ydin vs säie -ominaisuuksia, tämä tarkoittaa, että yksi fyysinen ydin pystyy hoitamaan kahta tehtävää lähes samanaikaisesti. Se on kuin kokilla olisi kaksi kättä käytössä yhden sijasta. Vaikka käsiä on kaksi, aivoja on edelleen vain yhdet, joten se ei ole yhtä tehokasta kuin kaksi kokonaan erillistä kokkia.

Hyper-threading voi parantaa suorituskykyä tietyssä hyötykäytössä noin 15-30% verrattuna järjestelmään, jossa säikeitä on vain yksi per ydin.^[3] Se auttaa pitämään ytimet varattuina silloinkin, kun ne odottavat tietoa muistista. Se tuntuu käyttäjälle sujuvuutena - hiiri ei töki ja ikkunat aukeavat vikkelämmin, vaikka taustalla tapahtuisi paljon. On kuitenkin rehellistä sanoa, ettei säikeiden määrä korvaa aitoja fyysisiä ytimiä silloin, kun tarvitaan raakaa laskentatehoa.

Mihin useampi ydin EI auta?

Nyt palataan siihen open loop -teaseriin, jonka mainitsin alussa. Kysymykseen, mitä tarkoittaa kun prosessorissa on useampi ydin, liittyy vahvasti myös muu laitteisto. Usein ajatellaan, että ytimien lisääminen korjaa kaiken hitauden. Tässä on se pullonkaula: muistin nopeus ja latenssi. Jos sinulla on 12 ydintä, mutta hidas keskusmuisti (RAM), ytimet joutuvat odottamaan tietoa. Se on kuin keittiössä olisi 12 huippukokkia, mutta vain yksi pieni jääkaappi, josta saa hakea aineksia kerrallaan. Syntyy jonoa.

Tämä on yleisin virhe koneen rakentamisessa. Ostetaan kallis prosessori, mutta säästetään muistissa. Tuloksena on järjestelmä, joka ei tunnu yhtään nopeammalta peruskäytössä. Lisäksi useampi ydin ei auta, jos nettiyhteytesi on hidas. Jos Netflix pätkii, syy on 99% todennäköisyydellä reitittimessä tai operaattorissa, ei prosessorin ydinten määrässä. Älä siis tuhlaa rahoja prosessoriin, jos ongelma on muualla. Se on turhaa ja harmittaa jälkeenpäin.

Suorittimen ytimien valintaopas eri käyttötarkoituksiin

4 ydintä (Neliydin)

• Riittävä yksittäisiin tehtäviin, mutta hyytyy raskaassa moniajossa

• Matala - ohjelmistot vaativat vuosi vuodelta enemmän tehoa

• Netti, suoratoisto, perus-toimistotyö ja kevyt opiskelu

6-8 ydintä (Suositus pelaajille)

• Erinomainen tasapaino nopeuden ja moniajon välillä useimmissa peleissä

• Hyvä - suurin osa nykyohjelmista on optimoitu tälle välille

• Modernit pelit, suoratoisto (streaming) ja vaativa harrastuskäyttö

12+ ydintä (Tehokäyttö)

• Huippuluokkaa raskaassa laskennassa, mutta teho menee hukkaan peruskäytössä

• Erinomainen - kestää vuosia ilman päivitystarvetta

• Ammattimainen videoeditointi, 3D-mallinnus ja ohjelmointi

Matin päivitystuskasta sujuvaan editointiin

Matti, tamperelainen tubettaja ja videokuvaaja, yritti editoida korkealaatuista videota vanhalla neliydinprosessorillaan. Preview-ikkuna nyki jatkuvasti, ja videon vienti kesti ikuisuuden, mikä sai miehen melkein heittämään hiiren seinään.

Hän yritti ensin lisätä vain muistia, mutta se ei auttanut itse prosessointinopeuteen. Turhautuneena hän tajusi, että prosessori huusi hoosiannaa 100 prosentin kuormituksella heti kun hän lisäsi yhdenkin efektin.

Matti päivitti koneeseensa uuden 12-ytimisen suorittimen ja tajusi heti eron. Hän oppi, että videoeditoinnissa ytimet ovat kuin kaistoja moottoritiellä - vanha neliydin oli kuin ruuhkainen katu, mutta uusi oli leveä valtaväylä.

Videon vientiaika putosi 45 minuutista vain 8 minuuttiin (noin 82 prosentin parannus), ja Matti pystyi editoimaan sujuvasti samalla kun latasi toista videota nettiin ilman yhtäkään nykäisyä.