Процессор что значит потоки

Что такое потоки в процессоре и в чём различие с ядрами?

Доброго времени суток.

Вы в курсе, что центральные процессоры для компьютера с большим количеством ядер могут уступать в производительности тем, у которых их меньше? Если вы хотите взять мощный CPU, следует учитывать и число потоков в нем. Не знаете, что такое потоки в процессоре? В этой статье вы получите информацию, которая поможет вам в выборе ЦП.

Разберемся в терминологии

Чтобы ни у кого не возникало путаницы в голове, предлагаю разобраться с ключевыми терминами, играющими роль в нашей теме.

Ядро процессора — часть микросхемы, отвечающая за выполнение одного потока команд.
В современных процах, как правило, несколько ядер, каждое из которых имеет собственный кэш первого уровня и общий — второго и третьего. Такое решение позволяет данным быстрее перемещаться между ядрами, когда они работают над одним процессом.

Не путайте с ядром операционной системы, которое координирует доступ программ к ресурсам компьютера.

Поток выполнения — самая малая единица обработки, назначенная ядром ОС, которая разделяет код и контекст процесса. В одном процессе могут действовать сразу несколько потоков и совместно использовать ресурсы CPU.

Технология Hyper-threading

Вы наверняка слышали или догадались из вышесказанного, что чем больше в процессоре ядер и гигагерц, тем он быстрее обрабатывает задачи, которые вы ему даете. Это правда. Но не только ядра влияют на производительность, если речь идет о продуктах бренда Intel.

Компания изобрела технологию под названием «Hyper-threading» (полное — hyper-threading technology, HT либо HTT), которое переводится на русский язык как гиперточность. Она разработана для процев, основанных на микроархитектуре NetBurst.

HT отсутствует в устройствах линейки Core 2, в том числе «Duo» и «Quad». Схожая технология с таким же наименованием внедрена в продуктах Core i3, «i7» и нескольких «i5», а также в некоторые модели серий Itanium и Atom.

Суть «Hyper-threading» заключается в том, что при выполнении задач операционная система определяет одно физическое ядро CPU как два логических. Как вы понимаете, HTT позволяет увеличить скорость работы устройства. И ему можно задавать больше команд одновременно. Более того, если одному логическому ядру дана задача, но он с ней не справляется, а второе при этом бездействует, то последнее помогает первому.

Сколько потоков имеет CPU?

Самый быстрый способ вычислить, сколько потоков содержится в том или ином процессоре — умножить количество ядер надвое (это только если ваш проц поддерживает гипер трэйдинг).

Но если вы не знаете число ядер и хотите определить, сколько потоков имеется в вашем ЦП прямо сейчас, вызовите Диспетчер задач путем зажатия клавиш Ctrl+Alt+Del. Дальнейшие действия зависят от версии операционки, которая у вас установлена.

• Windows 7? Перейдите на вкладку «Быстродействие».
  Подсчитайте, сколько прямоугольников находится в верхнем ряду. Это число логических ядер, а они и являются потоками.

• Вы пользуетесь Windows 8, 8.1 или 10? Обратитесь к вкладке «Производительность». Внизу есть строчки «Ядра» — это физические ядра. И ещё есть «Логические процессоры» — это и есть потоки, т.е. числа, которые вас интересуют.

Таким образом. На вышеизложенном скриншоте показан двух ядерный проц, с включенным гипертрэйдингом.

На случай, если у вас вдруг что-то не получилось с Диспетчером задач, есть еще один способ:

• Зажмите на клавиатуре Win + R;

• В появившемся окошке впишите команду msinfo32.exe и нажмите «ОК»;
• В графе «Процессор» вы найдете необходимые данные.

Но тут будут показаны только сами ядра.

В принципе это всё, что я хотел, спасибо за внимание.

Источник

Поток и процессы в операционной системе, процессоре и программировании

Поток, процесс, задача, операционная систем а , программа, программировани е — это все звенья одной системы. Что такое потоки в процессоре? Что такое процесс в программировании? Что такое потоки и процессы в операционной системе? Эти и другие вопросы часто ставят врасплох начинающих программистов. Во всех этих определениях можно не запутаться, если понимать , о чем и дет речь. Сегодня в стать е м ы разложим все «по полкам» простым и понятным языком.

Процессы и потоки в операционной систем е ( ОС)

Операционная система появилась намного позже , чем первые компьютеры. А те ОС, которые известны нам сейчас , появились намного позже , чем первые операционные системы. Появление ОС у компьютеров дало возможность перейти от однозадачного режима работы устройств к многозадачному. Потому что операционная система принесла с собой способность параллельно выполнять несколько одновременных задач. Такое определение верно с точки зрения пользователя, но не верно с точки зрения программиста.

Для программиста же о перационная система является всего лишь программой или задачей, которую выполняет устройство. ОС имеет «глубокий» доступ к аппаратным системам устройства: процессору, материнской плате, видеокарте, аудиокарте, периферийному оборудованию и т. д., поэтому пользователи считают, что она выполняет несколько задач на компьютере. Хотя она контролирует всего лишь процессы.

Процесс на компьютере — это любое отдельно запущенное приложение. Например, открытый браузер, антивирусная программа, Skype, трей и др. — все это отдельные процессы на компьютере. Каждый отдельный процесс способен существовать отдельно друг от друга. Помимо тех процессов, которые видны пользователю на экране компьютера или которые он запустил самостоятельно, существует множество служебных процессов. Служебные процессы не видны сразу, для того чтобы их увидеть, необходим о к ак миниму м з апустить «Диспетчер задач».

Каждый отдельный процесс потребляет ресурсы устройства. Главная задача любой операционной системы — контроль потребляемых ресурсов компьютера, а также их ограничение и распределени е между всеми процессами, которые на них претендуют. Главными ресурсами компьютера являются:

Задачу операционной системы в компьютере мы выяснили. Задачей программист а в этом же контекст е я вляется написание такого приложения, которое будет минимально расходовать системные ресурсы, в частност и о перативную память и время процессора. Если разрабатывается большое приложение, тогда чем меньше оно потребляет системных ресурсов, тем медленнее оно работает. Поэтому программист большого приложения вынужден постоянно искать компромисс между потреблением ресурсов и производительностью приложения.

Некоторые пользователи могут заметить, что мощность компьютеров постоянно растет, поэтому беспокойство о ресурсах компьютера не несет в себе смысла. Тут нужно отметить, что вместе с мощностью компьютера растет сложность используемых программ, поэтому экономия ресурсов компьютера всегда будет актуальной.

Когда запускается процесс на компьютере, операционная система сразу выделяет для него системные ресурсы, поэтому процесс на компьютере считают владельцем ресурсов. Однако тут есть од на тонкость. Запущенный процесс не исполняет код приложения, поэтому он не потребляет время процессора. Код программы выполняют потоки, поэтому именно им операционная система выделяет время процессора. Потоки тоже создаются операционной системой при создании процесса. Любой поток связан с каким-то процессом , а у любого запущенного процесса может быть несколько потоков.

Что такое потоки в операционной системе и процессоре

Мы выяснили, что процесс в операционной системе является неким объектом, которому выделяются системные ресурсы, но самостоятельно он не выполняет код программы. У одного процесса мо жет быть несколько потоков, которые будут выполняться одновременно и параллельно. Важно отметить, что несколько потоков одного процесса будут выполнять отдельные части кода одной программы.

Объясним просто. Когда на компьютере запущено несколько разных приложени й , тогда мы можем считать, что запущено несколько разных процессов. Когда мы запускаем одно приложение на компьютере и внутри него выполняем несколько разных действий, то мы можем предполагать, что они выполняются в разных потоках, но в одном процессе. Например, вы запустили текстовый редактор, тогда запись текста, автоматическое сохранение, проверка орфографии и т. д. могут быть разными потоками одного приложения.

Представим на секунду, сколько процессов может быть одновременно запущено на компьютере? Несколько десятков. А сколько потоков могут быть одновременно запущены на компьютере? Несколько сотен. Установленный процессор чисто физически не справился бы со всеми потоками одновременно. Поэтому в операционной системе существует специальный планировщик процессорных потоков. Суть его работы сводится к тому, чтобы выдавать приоритет каждому отдельному потоку и отправлять на выполнение тот, у которого максимальный приоритет.

Например, у вас запущен браузер, мессенджер и текстовый редактор на компьютере. Пока вы ищите информацию в браузере , все его потоки будут задействованы, однако потоки мессенджера и редактора будут «приторможены», потому что вы не пользуетесь этими приложениями в данный момент времени. Вы нашли в браузере информацию и решили записать ее в редактор. В этот момент часть потоков браузера «притормаживается», но активируются потоки редактора, а потоки мессенджера пока «спят». Вы пишите в редакторе , и вам приходит сообщение в мессенд жер . Вы открываете мессенджер, чтобы ответить. В этот момент потоки браузера и редактора «притормаживаются», но активизируются потоки мессенджера. Здесь принцип распределения потоков описан очень просто , с упущением многих моментов, однако суть распределения изложена верно. Операционная система активирует тот поток, исполнение которого необходимо пользователю в данный момент времени , и останавливает те потоки, которые пользователю пока не нужны.

Получается, что приори те тность потоков является условным свойством, которое может быть передано любому потоку, если пользователю или устройству необходимо его исполнение.

Что такое потоки в процессоре

Мо жет ли исполняться сразу несколько потоков? Конечно. Современные компьютеры имеют продвинутые процессоры, у которых есть по несколько ядер. Каждое отдельное ядро способно обработать минимум один поток. Но производители ядер научились в соста в одного ядра внедрять многопоточность, позволяя одному ядру одновременно выполнять несколько потоков: 4, 6, 8, 12 и т. д. Можно умножить это количество возможностей на количество ядер , и тогда несложно посчитать , сколько потоков одновременно могут выполнять ядра.

Однако и тут есть тонкость. Для того чтобы программа выполнялась в несколько потоков, она изначально должна быть на это запрограммирована. То ест ь п рограммис т п ри разработке программ ы д олжен заложить в ней многопоточное исполнени е , чтобы код программы мог исполняться параллельно. Если этого не сделать, программа не сможет работать в несколько потоков. Параллельное программирование сложнее однопоточного, поэтому не все программисты применяют такой подход, убегая от трудностей . Распараллеливание программ приводит к их ускорению и повышению их производительности, поэтому все равно за таким программированием будущее. Д ругой момент, что применение многоядерных компьютеров для вычисления однопоточных программ — это неэффективное использование мощности устройства.

Так что такое потоки в процессоре? Поток в процессоре — это «канал» исполнения потока процесса. Раньше было так: одно ядро имело один поток, а один поток — это выполнение одно й команды. Теперь научились делать ядра многопоточными, а это означает, что одно ядро может одновременно выполнять количество команд по числу потоков. Допустим , в одном ядре 4 потока, значит , ядро может выполнить одновременно 4 команды.

Но не нужно путать ядра и потоки. Допустим , мы имеем два компьютера:

один с 4 ядрами по 2 потока, то есть всего 8 потоков;

второй с 8 яд рами по одному потоку, то есть тоже 8 потоков.

Потоки не равны ядрам, поэтому второй компьютер будет производительней и мощнее. Хотя наличие нескольких потоков в одном ядре тоже улучшает производительность. Разницу между количеством потоков и количеством ядер можно оценить по следующей ситуации. Допустим , у нас есть куча кирпичей. Мы можем переносить ее одно руко й ( один поток), а можем переносить двумя рукам и ( двумя потоками). Две руки быстрее, чем одн а , но человек-то все равно один, а значит , быстрее устанет. Лучше переносить кирпичи одной рукой, но в два человека, чем двумя руками , но одним человеком.

Заключение

Что такое потоки в процессоре? Это «каналы» для одновременного исполнения команд. Чем больше потоков, тем больше команд может обработать процессор, а значит , многопоточная программа будет работать быстрее.

Что такое процесс в ОС? Простыми словами, процессом в операционной системе является каждое отдельно запущенное приложение. Процессы в ОС не взаимосвязаны, поэтому могут работать по отдельности.

Что такое поток в программировании? Это возможность разрабатываемой программы работать параллельно в несколько «веток » ( потоков). Потоки в программировании взаимосвязаны. Потоки одной программы не могут работать отдельно друг от друга.

Потоки, процессы, задачи являются очень интересной и обширной темой. Сегодня мы лишь приоткрыли занавес по этой тематике, чтобы вы имели представлени е об этих терминах.

Мы будем очень благодарны

если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.

Источник

Процессор: потоки или ядра

На рынке компьютерных комплектующих присутствует немало процессоров, у которых число потоков больше числа физических ядер. В некоторых задачах эти «виртуальные ядра» могут дать существенный прирост в производительности, в других они практически бесполезны.

Многоядерность и гиперпоточность

Ядро — это физически обособленная вычислительная единица процессора, способная в один момент времени выполнять одну последовательность команд. Если ядро одно, а последовательностей требуется выполнять несколько, оно быстро переключается между ними, выполняя задачи поочередно.

Поток (применительно к процессору), или виртуальное ядро – результат реализации вычислений, при котором одно физическое ядро способно программно разделять свою производительность и работать над несколькими последовательностями команд одновременно. Простыми словами, ЦП делает вид для операционной системы и программ, что у него больше ядер, чем есть на самом деле. Убедиться в этом можно, открыв диспетчер устройств или другую программу для мониторинга комплектующих.

Гиперпоточность позволяет распараллеливать вычисления более эффективно – если одно виртуальное ядро завершило работу над своей задачей и находится в режиме ожидания, его ресурсы может использовать другое. В случаях, когда гиперпоточность не поддерживается, эти ресурсы простаивают. Таким образом, поддержка виртуальных ядер может ускорить выполнение некоторых задач, хотя, разумеется, она не так хороша, как наличие дополнительных физических, и удвоения производительности ожидать не стоит.

Иллюстрация концепции потоков/виртуальных ядер:

Рассмотрим следующий упрощенный пример: если двухъядерный процессор с двумя потоками работает с четырьмя последовательностями команд одновременно, а производительность одного ядра для одной последовательности избыточна, то общая производительность будет ниже, чем в случае, если на месте такого процессора будет вариант с двумя ядрами, но с четырьмя потоками, поскольку на переключение между задачами тратится дополнительное время, и часть ресурсов иногда простаивает. А вот если вычислительных ресурсов одного потока недостаточно для выполнения одной последовательности, то виртуальные ядра почти не помогут – нужны дополнительные физические.

Распараллеливание нагрузки при помощи технологии Intel Hyper-Threading

Немного истории

Когда-то процессоры были одноядерными и однопоточными. Если требовалось эффективно распараллеливать вычисления (в серверном сегменте, рабочих станциях) использовались материнские платы с несколькими процессорными разъемами. Соответственно, материнке требовалась возможность соединять все процессоры с другими комплектующими (например, оперативной памятью). По сравнению с современной реализацией, возникали дополнительные задержки, возрастали энергозатраты.

Развитие архитектуры началось с гиперпоточности, а в дальнейшем на одном кристалле производители стали размещать и несколько физических ядер. Сейчас оба основных производителя центральных процессоров для ПК (Intel и AMD) выпускают модели с двумя и более физическими ядрами, как с поддержкой виртуальных ядер, так и без нее.

Потоки или ядра?

Центральный процессор – один из ключевых компонентов системы, влияющих на ее производительность в целевых задачах, а также на удобство использования компьютера. Часто у пользователей, желающих собрать систему, возникает вопрос: на что ориентироваться при выборе ЦП? Стоит ли переплачивать за дополнительные потоки/виртуальные ядра?

Ответ зависит от предполагаемых сценариев использования. В большинстве игр прирост производительности от гиперпоточности окажется минимальным или даже нулевым, а вот добавление физических ядер скажется на частоте кадров явно положительно. Разумеется, если движок игры способен распараллеливать вычисления на такое количество ядер. Многие игры, выпущенные в предыдущие годы, способны работать только с 2-4 ядрами — остальные будут простаивать или заниматься фоновыми программами.

Наибольшую выгоду виртуальные ядра приносят в рабочих задачах, подверженных эффективному распараллеливанию. К ним относятся, например, архивация файлов, обработка фотографий, рендеринг видео, моделирование. Таким образом, польза дополнительных потоков для компьютера, который будет использоваться в первую очередь для игр или медиа, сомнительна. Впрочем, если параллельно с играми будут выполняться и другие задачи, такие как стриминг, запись/обработка видео, скачивание/раздача файлов при помощи торрент-клиента, антивирусная проверка, она возрастает. В подобных ситуациях виртуальные ядра помогают снять фоновую нагрузку с физических.

Впрочем, кратного роста вычислительной мощи ждать все равно не стоит, и для типичных домашних сценариев использования переплата за виртуальные ядра часто будет неоправданной. Другое дело – если компьютер используется для профессиональной деятельности, и применяются программы, хорошо работающие с гиперпоточностью – прирост в производительности при правильной оптимизации может составлять десятки процентов.

Подытожим : если речь идет о домашнем игровом или мультимедийном компьютере, не стоит ждать чудес от виртуальных ядер, и, если за них придется доплатить ощутимую сумму, лучше рассмотреть вариант с дополнительными физическими, или вложить деньги в другие комплектующие. Если же система будет использоваться для работы – прирост может быть значительным, поэтому стоит ознакомиться с тестами гиперпоточных ЦП для конкретного вида задач.

Источник