Ядро процессора: настройки ПО, Virtualbox, охлаждение

Ядра процессора и настройки вашего компьютера

В эпоху кремниевой электроники, когда производители микросхем в полной мере испытывают на себе последствия закона Мура, многие люди интересуются строением микропроцессоров. В частности, многие пользователи персонального компьютера интересуется внутренним строением процессора в их ПК.

Отдельный интерес для пользователя ПК представляет вопрос — что такое ядро процессора. Чтобы ответить на этот вопрос, мы подготовили познавательный материал о строении процессора и его ядре.

Ядро процессора и немного истории

Попытаемся ответить на главный вопрос, что такое процессорное ядро. Четкого определения для разного вида микропроцессоров у ядра нет. Наиболее распространенной моделью описания считается, что ядроэто основная часть микропроцессора, которая содержит блоки и модули на кремниевом кристалле и отвечает за выполнение различных машинных инструкций. То есть, грубо говоря, ядро или несколько ядер это и есть наш процессор.

Основоположниками строения ядра являются архитектура фон Неймана и Гарвардская. В наше время в основном используется архитектура фон Неймана. Благодаря совместному хранению и чтению команд и информации из памяти, архитектура фон Неймана получила широкое распространение.

На основе архитектуры фон Неймана созданы такие процессорные архитектуры, которые используются в наше время:

  • CISC;
  • RISC;
  • MISC;
  • VLIW.

Все вышеописанные архитектуры используются сейчас в производстве процессоров для персональных компьютеров, видеокарт, смартфонов и различной электроники, в которой используются микропроцессоры.

Виды современных процессоров

Наиболее популярные в наше время процессоры производятся на CISC и RISC архитектурах. На CISC создают свои процессорные ядра компании Intel и AMD. В микросхемах Intel и AMD используют модифицированную CISC архитектуру, которая имеет название x86. Следующей популярной архитектурой является ARM. Эта архитектура создана на базе RISC и используется в проектировании микросхем компанией ARM Limited.

Процессоры компаний Intel и AMD можно встретить практически в любом компьютере. Компания Intel выпускает процессоры для таких систем как:

  • Процессоры для настольных ПК;
  • Процессоры для мобильных ПК;
  • Серверные процессоры;
  • Компоненты встраиваемых решений.

На данный момент компания Intel имеет самый производительный процессор из всех выпущенных на рынке. Этот процессор предназначен для разъема материнской платы LGA2011-v3 и маркируется, как Intel® Core™ i7-5960X Processor Extreme Edition.

Процессор 8-ми ядерный и благодаря технологии Hyper-Threading, он способен работать в 16 потоков. По сути это 8-ми ядерный процессор, способный работать как 16-ти ядерный процессор. Этот процессор сможет справиться с любой задачей в ПК, но за такую производительность придется заплатить 1060 долларов за боксовый вариант.

На данный момент Intel освоила 14-нм техпроцесс и выпускает CPU с ядрами на микроархитектуре Skylake. Наиболее интересными четырех ядерными CPU микроархитектуры Skylake являются чипы шестого поколения Intel® Core™ i7, i5, i3, Pentium и Celeron. Наиболее популярными CPU шестого поколения являются:

  • Intel Core i7-6700K — четырех ядерный ЦПУ;
  • Intel Core i5-6600K — четырех ядерный ЦПУ;
  • Intel Core i3-6100 — двухъядерный ЦПУ.

Также чипы шестого поколения имеют достаточно производительное графическое ядро, которое может заменить множество дискретных видеокарт начального и среднего уровня.

Ознакомиться со всеми видами процессоров компании Intel можно на официальной странице http://ark.intel.com/ru.

Процессоры компании AMD также производятся для таких систем как:

  • Процессоры для настольных ПК;
  • Процессоры для ноутбуков;
  • Процессоры для серверов.

Наиболее интересными решениями компании AMD являются гибридные AMD А-серии и процессоры AMD FX, обладающие четырьмя ядрами и двумя ядрами на кристалле. Первые обладают высокой производительностью и имеют производительное графическое ядро, а также могут включать в себя четырех ядерные и двухъядерные процессоры

У вторых нет графического ядра, но они могут включать в себя 8-ми ядерные, четырех ядерные и двухъядерные процессоры, что существенно увеличивает производительность. Для своих микропроцессоров компания AMD использует 28-нм техпроцесс, что не дает компании наравне конкурировать с компанией Intel. Но благодаря развитию гибридных APU, ее 8-ми ядерные чипы прописались в современных игровых консолях Sony Playstation 4 и Xbox One.

Если говорить о современных процессорах ARM, то их нельзя встретить как CPU Intel и AMD в коробочных версиях, так как они распространяются в виде SoC-платформ для производителей планшетов, смартфонов, медиапроигрывателей, роутеров и другой различной электроники.

Взаимодействие многоядерных компьютеров со старыми программами

Бывают ситуации когда многоядерный компьютер на Windows не позволяет корректно запускать старые программы или игры. Чтобы решить данную проблему, мы подготовили пример с запуском старой игры на многоядерной системе.

Для примера мы взяли компьютер на базе четырех ядерного процессора Intel Core i7-6700K под управлением Windows 10. Игрой для запуска на Intel Core i7-6700K мы выбрали достаточно популярную игру 1998 года Fallout 2. Установив игру, запустите ее с ярлыка на Рабочем столе и сверните ее комбинацией Alt + Tab . После этого перейдите в «Диспетчер задач» и найдите процесс игры Fallout 2. Нажмите на него правой кнопкой мыши и выберите пункт «Подробно».

После этого мы перейдите на вкладку «Подробности» с процессом. Теперь нажмите правую кнопку мыши на процессе и переходите к пункту «Задать сходство».

Должно появиться такое окно.

В этом окне необходимо отключить все ядра и оставить только «ЦП 0» и нажать кнопку OK .

Также хочется отметить, что для этой игры необходимо выставить режим совместимости с Windows XP. Поставить режим совместимости с Windows XP можно на вкладке «Совместимость» в свойствах исполняемого файла. В нашем случае, исполняемым файлом является «fallout2.exe».

После этих действий можно перейти к окну Fallout 2. Все эти действия мы проделали для того, чтобы запустить игру Fallout 2 с одним ядром Intel Core i7-6700K, так как игра заточена под одноядерные процессоры, где многоядерность отрицательно влияет на ее работу.

Такую процедуру можно проделать с любой старой программой или игрой, которая заточена под одноядерные системы Windows.

Используем определенное количество ядер в виртуальной машине

Для примера, мы также будем использовать компьютер на базе четырех ядерного процессора Intel Core i7-6700K под управлением Windows 10. Создать виртуальную машину можно с помощью программы VirtualBox. Программа абсолютно бесплатна и загрузить ее можно с официального сайта www.virtualbox.org. Создадим виртуальную машину для Windows XP. Для этого запустите VirtualBox и нажмите кнопку Создать .

В появившемся окне выберите имя виртуальной машины, тип ОС и нажмите кнопку Next .

Теперь выберите количество ОЗУ и нажмите кнопку Next . После чего появится окно создания виртуального жесткого диска.

Создание жесткого диска — это последний этап и после него виртуальная машина будет готова. Теперь нам необходимо перейти к настройкам нашей виртуальной машины. Для этого нажмем кнопку «Настройки».

В меню настроек перейдем на вкладки «Система / Процессор».

Как видно из рисунка, для нашей виртуалки используются все активные ядра Intel Core i7-6700K. Чтобы виртуальная машина незначительно загружала основную систему, можно выбрать определенное количество ядер для ее работы.

Для нормальной работы виртуалки Windows XP вполне хватит трех ядер.

Такие манипуляции с ядрами в виртуальной машине можно производить в различных операционных системах, будь то Linux или Mac OS.

Охлаждение современных CPU

Если вы захотите повысить производительность системы за счет разгона ЦПУ, то штатная система охлаждения может не справиться с температурой ядра. Чтобы решить проблему с температурой ЦПУ и не допустить перегрева ядер при его разгоне, необходимо воспользоваться системами охлаждения температуры от сторонних производителей. Самыми лучшими производителями кулеров, которые справятся с температурой любого разогнанного ЦПУ, являются:

  • Cooler Master;
  • DeepCool;
  • Noctua;
  • Thermalright;
  • Zalman.

Чтобы справиться с температурным охлаждением разогнанного Intel Core i7-6700K, эти компании предлагают такие кулеры:

  1. Zalman CNPS10X Performa;
  2. Noctua NH-D15;
  3. DeepCool GAMMAXX S40;
  4. Thermalright SilverArrow IB-E Extreme;
  5. Cooler Master TPC 812 PWM.

Их внешний вид можно увидеть на рисунке:

Рассмотренные кулеры могут справиться не только с температурным охлаждением Intel Core i7-6700K, но и другими ЦПУ для различных платформ. Используя кулеры от этих фирм, вы никогда не допустите температурного перегрева своего CPU.

В этом материале мы рассмотрели что такое ядро процессора, а также рассмотрели виды современных ЦПУ с различным числом ядер от 1-го до 8-ми и области их применения. Кроме этого, мы рассмотрели примеры использования многоядерных систем на базе процессора Intel Core i7-6700K, а также системы охлаждения температуры для него.

Как видно из рассматриваемых нами моделей можно встретить 8-ми ядерные процессоры. Из этого можно сделать вывод, что новые модели будут обладать еще большим количеством ядер. Возможно в будущем мы встретим 32-х или 64-х ядерные процессоры для персонального компьютера от компаний Intel и AMD.

Видео: как производят процессоры

Технология виртуализации в процессоре

На протяжении последних 15 лет слово «виртуальный» звучит практически из каждого утюга. Нам обещают все более реалистичные виртуальные миры или, как минимум, дополненную реальность. Виртуальная реальность, как в знаменитой трилогии «Матрица», пока в будущем. А вот виртуализация внутри процессора — реальное настоящее.

Зачем нужна виртуализация на домашнем компьютере

Вот простой пример: вы используете для работы и игр Windows, но при этом хотите изучить, например, Linux. Значит, нужно, чтобы эта операционная система находилась под рукой. Или занимаетесь программированием под Android или iOS. В этом случае постоянно требуется проверка разработанного приложения в родной среде.

Без виртуализации пришлось бы устанавливать на один компьютер две операционные системы, делать загрузчик и запускать каждую операционную систему поочередно. Или еще хуже — стирать одну ОС, устанавливать другую с переносом данных, переустановкой нужных приложений и так далее.

Так вот виртуализация позволяет обойтись без всех этих сложных процедур. Используя ее,можно запускать несколько операционных систем одновременно (одну внутри другой или две параллельно) и работать в той среде, которая нужна под конкретную задачу.

Виртуализация в бизнесе

Главная задача виртуализации — оптимальное использование производительности и мощности современной компьютерной техники в бизнес-приложениях, где используется мощное и дорогое оборудование.

Например, ваша организация собирается поставить почтовый сервер для обработки поступающей и исходящей переписки, а еще развернуть DNS и WEB-сервер. Сколько для этого нужно серверных машин? Достаточно одной. Потому что на ней, в виртуально разделенных друг от друга «песочницах», на одном и том же железе заработают как бы три отдельных компьютера, выполняющие каждый свою задачу. Так вы разместите на одном компьютере сразу три отдельных сервера и используете всю мощность и производительность техники, окупив потраченные средства.

Разумеется, так как мощность и производительность серверных систем и пропускная способность каналов связи постоянно растет, у виртуализации появляется все больше возможностей для применения. Наглядный пример из относительно недавно запущенных и находящихся у всех на слуху — сервис GeForce Now, благодаря которому можно на слабых компьютерах запускать современные игры.

Фактически это удаленные виртуальные компьютеры, выделенные сервисом под конкретного игрока. Собственная техника выступает только как терминальное устройство, для которого уже не так важна производительность процессора и видеокарты.

Основные направления развития виртуализации

В целом виртуализация как технология сейчас развивается по трем основным направлениям:

  • Виртуализация представлений. Это все тот же сервис GeForce Now. Сервер предоставляет вычислительные мощности, выполняет все расчеты, а на стороне терминала, за которым находится пользователь, только отображаются результаты расчетов. Да, в этом случае аппаратные требования к серверу оказываются высокими, но зато терминальное оборудование может быть очень простым.
  • Виртуализация аппаратной платформы. Это имитация аппаратной платформы с четко заданными параметрами. На созданный таким образом виртуальный компьютер устанавливают собственную ОС, запускаемую с помощью соответствующего приложения. Пример такой виртуализации — точная эмуляция Android для проверки и поиска багов в новых приложениях.

  • Виртуализация программной среды. Используется для запуска программ в изолированной, не контактирующей с «окружающим миром» среде. Это делается для исключения конфликтов и защиты приложений — как запускаемых внутри «песочницы» от внешних воздействий, так и остальных программ от небезопасного софта внутри виртуальной среды. Например, при запуске в такой «виртуальной песочнице» безопасного браузера, вы не навредите свой операционной системе, посещая вредоносные сайты, так как все работает внутри специально созданной для приложения программной среды.

Как работает виртуализация

Мы разобрались с тем, что виртуализация — это хорошо и полезно. А что требуется для того, чтобы она заработала на вашем конкретном компьютере? Надо чтобы процессор поддерживал виртуализацию.

То есть, он должен уметь работать с несколькими системами команд одновременно – например, от одной операционной системы и от другой. А значит, выполнять инструкции, выделять адреса и место под хранение данных так, чтобы они работали только в нужной среде, да еще и взаимодействовали с интерфейсом, портами ввода-вывода, видеокартами и прочими узлами компьютера.

Такая технология есть у обоих крупных производителей процессоров для ПК: у Intel она называется Intel VT, у AMD — AMD –V.

Особенности Intel VT

Впервые о разработке технологии виртуализации компания Intel объявила еще в 2005 году. И с тех пор Intel VT постоянно совершенствуется и расширяется.

Корпорация Intel описывает Intel VT как технологию, развивающую несколько основных направлений. На сегодня это:

  • виртуализация процессоров. Производительность современного процессора, работающего в составе виртуальной машины, практически такая же, как и при работе в составе физической. Кроме того, пользователь может создавать внутри работающей виртуальной среды другую. То есть, делать что-то вроде «матрешки» из «вложенных» друг в друга виртуальных операционных систем — так работает вложенная виртуализация;

  • виртуализация графических представлений через Intel Graphics Virtualization. Обеспечивает виртуальным машинам полный доступ или совместное использование графических процессоров и систем, отвечающих за работу с видео. Применяется для удаленных рабочих мест (несколько пользователей работают с удаленных терминалов на одном сервере) и онлайн-игр;
  • виртуализация ввода-вывода Intel Virtualization Technology for Directed I/O и прочие технологии работы с периферией обеспечивают передачу результатов обработки на сетевые и прочие устройства ввода-вывода информации. То есть, образно говоря, не дают виртуальным машинам «поссориться» при взаимодействии с сетью и не потерять в быстродействии. А также позволяют им получать доступ к любым устройствам, подключенным, например, к шине PCI-E. Отсюда следует и виртуализация сетевых функций, например, Intel QuickAssist.

Особенности AMD–V

Процессоры AMD по цене доступнее Intel, но это совсем не говорит о том, что они хуже. Есть мнение, что как раз наоборот. Многие игровые платформы строятся именно на основе процессоров, чипсетов и видеокарт этой компании.

И, конечно же, у главного конкурента Intel есть свой набор функций, реализующих аналогичные процессы виртуализации. Точно также на машинах, собранных на процессоре и чипсете AMD, можно развернуть несколько операционных систем и обеспечить их работу с периферийными устройствами, сетью, памятью и пр. или, например, запустить критичное приложение в изолированной среде.

Включение виртуализации на компьютере

Непосредственный запуск виртуальных машин выполняется с помощью специальных приложений:

  • менеджеров виртуальных машин. В качестве примера можно привести VMWare Workstation, Parallels Workstation. В этом случае одна операционная система запускается внутри другой;
  • программ-гипервизоров, позволяющих запускать на одном компьютере одновременно несколько операционных систем. Примеры таких приложений — Microsoft Hyper-V или Xen.

Но до того, как вы запустите эти программы и приступите к установке и настройке виртуальных машин, вам потребуется включить виртуализацию.

Дело в том, что по умолчанию в настройках BIOS большинства материнских плат виртуализация отключена. И ее необходимо включить в соответствующем разделе, который называется у каждого производителя по-своему, например, «Virtualization Technology» изменив значение опции с «Disabled» на «Enabled».

Если такой опции нет, то может оказаться так, что прошивка вашей материнской платы или процессор (хотя такое сейчас возможно только на старых моделях) виртуализацию не поддерживает. В этом редком, но возможном случае использовать преимущества виртуализации не получится.

Такая функция отключена в BIOS некоторых моделей ноутбуков Aser Aspire, позиционируемых производителем, как техника для домашнего использования.

Но в подавляющем большинстве случаев, вы просто включаете в BIOS виртуализацию, сохраняете настройки и после этого можете устанавливать и запускать гипервизоры или менеджеры виртуальных машин и приступать к работе с ними, управляя несколькими вычислительными процессами в разных оболочках одновременно.

http://ustanovkaos.ru/zhelezo/yadro-processora.html
http://club.dns-shop.ru/blog/t-57-tehnologii/29594-tehnologiya-virtualizatsii-v-protsessore/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *