Как выбрать процессор для игрового компьютера

Как работает компьютерный процессор

Перед тем, как разобрать основные принципы работы CPU, желательно ознакомиться с его компонентами, ведь это не просто прямоугольная пластина, монтируемая в материнскую плату, это сложное устройство, образующееся из многих элементов. Более подробно с устройством ЦП вы можете ознакомиться в нашей статье, а сейчас давайте приступим к разбору главной темы статьи.

Подробнее: Устройство современного процессора компьютера

Выполняемые операции

Операция представляет собой одно или несколько действий, которые обрабатываются и выполняются компьютерными устройствами, в том числе и процессором. Сами операции делятся на несколько классов:

1. Ввод и вывод. К компьютеру обязательно подключено несколько внешних устройств, например, клавиатура и мышь. Они напрямую связаны с процессором и для них выделена отдельная операция. Она выполняет передачу данных между CPU и периферийными девайсами, а также вызывает определенные действия с целью записи информации в память или ее вывода на внешнюю аппаратуру.
2. Системные операции отвечают за остановку работы софта, организовывают обработку данных, ну и, кроме всего, отвечают за стабильную работу системы ПК.
3. Операции записи и загрузки. Передача данных между процессором и памятью осуществляется с помощью посылочных операций. Быстродействие обеспечивается одновременной запись или загрузкой групп команд или данных.
4. Арифметически-логические. Такой тип операций вычисляет значения функций, отвечает за обработку чисел, преобразование их в различные системы исчисления.
5. Переходы. Благодаря переходам скорость работы системы значительно увеличивается, ведь они позволяют передать управление любой команде программы, самостоятельно определяя наиболее подходящие условия перехода.

Все операции должны работать одновременно, поскольку во время активности системы за раз запущено несколько программ. Это выполняется благодаря чередованию обработки данных процессором, что позволяет ставить приоритет операциям и выполнять их параллельно.

Выполнение команд

Обработка команды делится на две составные части – операционную и операндную. Операционная составляющая показывает всей системе то, над чем она должна работать в данный момент, а операндная делает то же самое, только отдельно с процессором. Выполнением команд занимаются ядра, а действия осуществляются последовательно. Сначала происходит выработка, потом дешифрование, само выполнение команды, запрос памяти и сохранение готового результата.

Благодаря применению кэш-памяти выполнение команд происходит быстрее, поскольку не нужно постоянно обращаться к ОЗУ, а данные хранятся на определенных уровнях. Каждый уровень кэш-памяти отличается объемом данных и скоростью выгрузки и записи, что влияет на быстродействие систем.

Взаимодействия с памятью

ПЗУ (Постоянное запоминающее устройство) может хранить в себе только неизменяемую информацию, а вот ОЗУ (Оперативная память) используется для хранения программного кода, промежуточных данных. С этими двумя видами памяти взаимодействует процессор, запрашивая и передавая информацию. Взаимодействие происходит с использованием подключенных внешних устройств, шин адресов, управления и различных контролеров. Схематически все процессы изображены на рисунке ниже.

Если разобраться о важности ОЗУ и ПЗУ, то без первой и вовсе можно было бы обойтись, если бы постоянное запоминающее устройство имело намного больше памяти, что пока реализовать практически невозможно. Без ПЗУ система работать не сможет, она даже не запустится, поскольку сначала происходит тестирование оборудования с помощью команд БИОСа

Работа процессора

Стандартные средства Windows позволяют отследить нагрузку на процессор, посмотреть все выполняемые задачи и процессы. Осуществляется это через «Диспетчер задач», который вызывается горячими клавишами Ctrl + Shift + Esc.

В разделе «Быстродействие» отображается хронология нагрузки на CPU, количество потоков и исполняемых процессов. Кроме этого показана невыгружаемая и выгружаемая память ядра. В окне «Мониторинг ресурсов» присутствует более подробная информация о каждом процессе, отображаются рабочие службы и связанные модули.

Сегодня мы доступно и подробно рассмотрели принцип работы современного компьютерного процессора

Разобрались с операциями и командами, важностью каждого элемента в составе ЦП. Надеемся, данная информация полезна для вас и вы узнали что-то новое

Опишите, что у вас не получилось.
Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

Поток инструкций

Современные процессоры могут параллельно обрабатывать несколько команд. Пока одна инструкция находится в стадии декодирования, процессор может успеть получить другую инструкцию.

Однако такое решение подходит только для тех инструкций, которые не зависят друг от друга.

Если процессор многоядерный, это означает, что фактически в нём находятся несколько отдельных процессоров с некоторыми общими ресурсами, например кэшем.

Если хотите узнать о процессорах больше, посмотрите, какие бывают популярные архитектуры: CISC, RISC, MISC и другие и виды.

Перевод статьи «How does a CPU work?»

Съемные накопители

Несмотря на широкое распространение интернета и флеш-технологий, некоторую информацию до сих пор удобнее хранить на CD и DVD дисках, преимущество которых составляет низкая стоимость и возможность перезаписи.

Вместе с тем, многие производители отказываются от использования оптических приводов, так как это позволяет уменьшить габариты и вес устройства. Поэтому ультрапортативные компьютеры, как правило, приводами не комплектуются. Однако если вы планируете постоянно устанавливать на ноутбук новые игры и смотреть фильмы без использования DVD привода вам не обойтись.

Хорошим решением для тех, кто хочет сохранить компактность устройства и одновременно обеспечить возможность чтения и записи CD и DVD дисков, является использование внешнего привода, который подключается к ноутбуку с помощью USB.

Intel

Итак, на сегодняшний день у компании Intel успехом пользуются 5 видов процессоров: Celeron, Pentium, Core i3, i5, и i7. Каждый из этих «камней» имеет разное количество ядер и предназначенные для разных задач. Например, Celeron имеет всего 2 ядра и используется в основном на офисных и домашних компьютерах. Pentium, или, как его еще называют, «пенек», также используется в дому, но уже имеет гораздо лучшую производительность, в первую очередь за счет технологии Hyper-Threading, которая «добавляет» физическим двум ядрам еще два виртуальных ядра, которые называют потоками. Таким образом, двухъядерный «проц» работает как самый бюджетный четырехъядерник, хотя это не совсем корректно сказано, но основная суть именно в этом.

Что же касается линейки Core, то тут примерно схожая ситуация. Младшая модель с цифрой 3 имеет 2 ядра и 2 потока. Линейка постарше — Core i5 — имеет уже полноценные 4 или 6 ядер, но лишена функции Hyper-Threading и дополнительных потоков не имеет, кроме как 4-6 стандартных. Ну и последнее — core i7 — это топовые процессоры, которые, как правило, имеют от 4 до 6 ядер и в два раза больше потоков, т. е., например, 4 ядра и 8 потоков или 6 ядер и 12 потоков.

Выполнение инструкций

Инструкции хранятся в ОЗУ в последовательном порядке. Для гипотетического процессора инструкция состоит из кода операции и адреса памяти/регистра. Внутри управляющего устройства есть два регистра инструкций, в которые загружается код команды и адрес текущей исполняемой команды. Ещё в процессоре есть дополнительные регистры, которые хранят в себе последние 4 бита выполненных инструкций.

Ниже рассмотрен пример набора команд, который суммирует два числа:

1. . Это команда сохраняет в ОЗУ данные, скажем, . Первые 4 бита — код операции. Именно он определяет инструкцию. Эти данные помещаются в регистры инструкций УУ. Команда декодируется в инструкцию — поместить данные (последние 4 бита команды) в регистр .
2. . Ситуация, аналогичная прошлой. Здесь помещается число 2 () в регистр .
3. . Команда суммирует два числа (точнее прибавляет значение регистра в регистр ). УУ сообщает АЛУ, что нужно выполнить операцию суммирования и поместить результат обратно в регистр .
4. . Сохраняем значение регистра в ячейку памяти с адресом .

Вот такие операции нужны, чтобы сложить два числа.

Функции ядер

Центральное ядро процессора выполняет 2 основных типа задач:

• внутрисистемные;
• пользовательские.

В первую категорию стоит отнести задачи по организации вычислений, загрузке интернет-страниц и обработке прерываний.

Во вторую же попадают функции поддержки приложений путем использования программной среды. Собственно, прикладное программирование как раз и построено на том, чтобы нагрузить ЦП задачами, которые он будет выполнять. Цель разработчика – настроить приоритеты выполнения той или иной процедуры.

Современные ОС позволяют грамотно задействовать все ядра процессора, что дает максимальную продуктивность системы. Из этого стоит отметить банальный, но логичный факт: чем больше физических ядер на процессоре, тем быстрее и стабильней будет работать ваш ПК.

Характеристики

Итак, для чего предназначен процессор, ясно: для выполнения команд из заданной программы. Для этого он обладает следующими характеристиками:

1. Тактовая частота. Центральный процессор тесно связан с генератором которым вырабатываются импульсы. Они синхронизируют между собой работу всех элементов компьютера. Равняется эта характеристика числу тактов за одну секунду. Один такт — это отрезок времени, находящийся между первым импульсом и вторым. Измеряется тактовая частота в мегагерцах.
2. Разрядность. Это максимальное значение, отвечающее за число разрядов образованного и передаваемого процессором в одно и то же время. Эта характеристика определена разрядностью его регистров.
3. Адресное пространство. К нему относится тот диапазон адресов, к которым обращается процессор, применяя адресный код.

Благодаря вышесказанному можно четко определиться, для чего предназначен процессор. Это мозг компьютера, без которого он совершенно ни к чему не пригоден. Разве только для украшения интерьера.

Хранение информации — регистры и память

Как говорилось ранее, процессор выполняет поступающие на него команды. Команды в большинстве случаев работают с данными, которые могут быть промежуточными, входными или выходными. Все эти данные вместе с инструкциями сохраняются в регистрах и памяти.

Регистры

Регистр — минимальная ячейка памяти данных. Регистры состоят из триггеров (англ. latches/flip-flops). Триггеры, в свою очередь, состоят из логических элементов и могут хранить в себе 1 бит информации.

Прим. перев. Триггеры могут быть синхронные и асинхронные. Асинхронные могут менять своё состояние в любой момент, а синхронные только во время положительного/отрицательного перепада на входе синхронизации.

По функциональному назначению триггеры делятся на несколько групп:

• RS-триггер: сохраняет своё состояние при нулевых уровнях на обоих входах и изменяет его при установке единице на одном из входов (Reset/Set — Сброс/Установка).
• JK-триггер: идентичен RS-триггеру за исключением того, что при подаче единиц сразу на два входа триггер меняет своё состояние на противоположное (счётный режим).
• T-триггер: меняет своё состояние на противоположное при каждом такте на его единственном входе.
• D-триггер: запоминает состояние на входе в момент синхронизации. Асинхронные D-триггеры смысла не имеют.

Для хранения промежуточных данных ОЗУ не подходит, т. к. это замедлит работу процессора. Промежуточные данные отсылаются в регистры по шине. В них могут храниться команды, выходные данные и даже адреса ячеек памяти.

Принцип действия RS-триггера

Память (ОЗУ)

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, англ. RAM) — это большая группа этих самых регистров, соединённых вместе. Память у такого хранилища непостоянная и данные оттуда пропадают при отключении питания. ОЗУ принимает адрес ячейки памяти, в которую нужно поместить данные, сами данные и флаг записи/чтения, который приводит в действие триггеры.

Прим. перев. Оперативная память бывает статической и динамической — SRAM и DRAM соответственно. В статической памяти ячейками являются триггеры, а в динамической — конденсаторы. SRAM быстрее, а DRAM дешевле.

Что делает процессор и видеокарта в играх? Почему раскрытие процессора и видеокарты это миф

Раскроет ли мой процессор эту видеокарту? Раскроет ли моя видеокарта этот процессор?

Слышали такие вопросы или сами их задавали?

Процессор и видеокарта в игре занимаются разными задачами. И никак не раскрывают друг друга.

Процессор занимается построением мира. Т.е. движком самой игры. Он грубо говоря говорит видеокарте что и как нужно рисовать. Просчитывает искусственный интеллект, обрабатывать геометрию, просчитывать физику, учитывать скрипты которые выполняются внутри движка игры, обрабатывает звук и т.д. Так же просчитывает поведения физических моделей персонажей, инструкции поведения различных объектов и т.д. При этом нагрузка на процессор не зависит от разрешения картинки и выставленного качества графики. Это очень важный момент!

В настройках графики только изменения количества NPC (игровых персонажей) может влиять на загрузку процессора, чем их больше, тем больше работы нужно процессору для просчета взаимодействия каждого NPC с другими объектами и другими NPC.

Повлиять на загрузку процессора изменениями в настройках игры мы не можем.

Все сильно зависит от игрового движка. В современных игровых движках на видеокарту ложится все больше и больше работы. Но процессор будет загружен на столько, на сколько требует движок игры, а вот загрузку видеокарты мы можем регулировать настройками графики самой игры.

Основная же задача видеокарты, отрисовать мир, мир который подготовил для отрисовки и рендеринга процессор. Это наложение текстур на объекты, отрисовка и просчет теней и света (сделать объект светлее, если на него попадает свет), иногда просчет геометрии объекта и физическая модель (деформация листвы от ветра, физика движения волос и т.д.). В целом, это все чем занимается видеокарта, для этого у нее есть блоки наложения текстур (TMUs), ядра для распараллеливания расчета света и теней, физика движения и взаимодействия объектов (Cores).

На работу видеокарты влияет разрешение экрана или разрешения картинки которую надо обрабатывать.

После этой информации, таких вопросов как: раскроет ли мой процессор видеокарту или раскроет ли видеокарта процессор, больше быть не должно. Они выполняют разные задачи и не раскрывают друг друга.

Ни процессор, ни видеокарта не пропускают через себя мощь друг друга.

Все выше сказанное на простом примере.

В игре установлены ультра настройки графики.

Процессор подготовил 50 кадров в секунды и передал их видеокарте. А видеокарта при рендеринге ультра графики может отрендерить только 40 кадров в секунду. Соответственно видеокарта будет загружена на 100% а процессор нет. Процессору нет никакого смысла обрабатывать 50 кадров, т.к. видеокарта может справиться только с 40.

При таком сценарии, процессор будет нагружен меньше 100%, а видеокарта на 100%.

Так мы получаем bottleneck т.е. бутылочное горлышко со стороны видеокарты. Т.е. видеокарта как бы ограничивает мощь процессора. Т.е. мы не можем посмотреть на что способен процессор и сколько кадров он мог бы отрисовать, потому что видеокарта не позволяет.

Та же ситуация, но на минимальных настройках графики.

Процессор выдает те же 50 FPS, как мы уже знаем, качество графики не влияет на производительность процессора. А видеокарта из за пониженного разрешения графики может отрендерить уже 60 кадров в секунду. Процессор так и будет выдавать 50 кадров, он больше не может, а видеокарта будет рендерить 50 кадров и частично простаивать, т.к. она могла бы рендерить 60 кадров.

В этом сценарии у нас процессор будет нагружен на 100%, а видеокарта меньше 100%.

Это упрощенная схема работы, что бы было понимание работы видеокарты и процессора в играх.

Еще можно сказать про качество и количество кадров. Если 100% нагрузка видеокарты на ультра настройках была вызвана высоким качеством кадров, то при низком качестве кадров, мы можем загрузить видеокарту уже не качеством, а количество FPS.

Видеокарта загружена на 100%

Если в играх ваша видеокарта загружена на 100%, то это абсолютно нормально. Она работает на полную мощность и каких-либо проблем с железом нет. Но если FPS при этом низкий, значит ваша карточка просто не справляется с игрой.

Если же видеокарта остается под нагрузкой даже в простое (когда вы ничего не запускали) или при выполнении несложных задач, то это плохой признак. Вероятно, в системе засел вирус-майнер. При помощи диспетчера задач выявите процесс, который грузит видеокарту и завершите его. Далее, нужно будет почистить систему. Подробнее можно прочитать в нашем гайде о перегревах видеокарты.

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.

Разгон в MSI Afterburner

В разгоне нет ничего страшного, если не лезть в дебри. Нужно установить утилиту MSI Afterburner и сдвинуть пару ползунков. При этом ничего у вас не сгорит и не испортится, а прирост кадров получите гарантированно.

1. Увеличьте Power Limit до максимального значения. Слишком много все равно поставить не получится.
2. Прибавляйте по 50-100 МГц к частоте ядра и тестируйте в программе FurMark. Не вылетает, не артефачит? Температуру выше 80 градусов лучше не допускать. Если карта сильно нагревается, снижайте частоты или увеличивайте скорости вращения кулеров.
3. Далее принимайтесь за частоту памяти. Поднимайте по 100 МГц за раз. И снова тестируйте. Как видите, в нашем случае +500 и все стабильно работает.
4. Не забывайте применять настройки.
5. Поставьте галочку, чтобы настройки оверклокинга активировались при загрузке программы. Иначе придется каждый раз делать все вручную.

А вот заниматься прошивкой BIOS, повышением и понижением напряжения и другими сложными действиями мы не рекомендуем. Достаточно будет и небольшого буста по частотам, чтобы карточка работала чуть лучше. Но следите за температурами.

• MSI ответила VGTimes, почему в шесть раз уменьшила гарантийный срок на игровые видеокарты
• Тест-игра: скупи все видеокарты и стань богатым майнером
• NVIDIA готовит новые видеокарты RTX 3000 с защитой от майнинга. Релиз, похоже, очень скоро

Источник

Руководство: сколько ядер нужно процессору в вашем компьютере

Современные процессоры для ПК и ноутбуков имеют как минимум два ядра — одноядерные чипы выпускаются разве что для сверхкомпактных компьютеров, которые управляют всевозможной электроникой и не нуждаются даже в сравнтельно небольшой вычислительной мощности. Какой же процессор выбрать для офисного или домашнего ПК? Сколько ядер хватит для выполнения повседневных задач без заметных замедлений? Что такое Hyper Threading и bottlenecking? Постараемся ответить на все эти вопросы в нашей статье.

Краткие ответы и советы

Если вы подбираете процессор для компьютера, который будет выполнять обычную офисную работу, серфить в интернете и воспроизводить видео, хватит четырехъядерного чипа. Даже самые скромные Intel Core i3 и Ryzen 3 последних поколений — четырехъядерные. Конечно, можно выбрать совсем уж бюджетный Celeron или Athlon — в рамках этих линеек до сих выпускают сверхдешевые CPU, которые подойдут для ПК, исполняющего роль «печатной машинки»

Но лучше все-таки обратить внимание на четырехъядерные варианты — с ними точно не будет никаких проблем

Для домашнего ПК, который используется в том числе и для игр, оптимальный вариант в 2021 году — это шестиядерный процессор. Да, многие четырехъядерные CPU (особенно Core i5 и Core i7 с поддержкой Hyper Threading, о которой поговорим чуть дальше) вполне справятся с большинством современных игр благодаря достаточно высокой тактовой частоте, но лучше сделать хоть какой-то задел на будущее

Ну а восемь ядер — это и вовсе идеальный вариант, который позволит не беспокоиться о замене процессора (и материнской платы — это немаловажно!) еще несколько лет

DirectX 12

Как уже было сказано в самом начале статьи, с выходом Windows 10 для разработчиков компьютерных игр стал доступен DirectX 12. С подробным обзором этого API вы можете познакомиться здесь.  Архитектура DirectX 12 окончательно определила направление развития современного геймдева: разработчикам стали необходимы низкоуровневые программные интерфейсы. Основная задача нового API заключается в рациональном использовании аппаратных возможностей системы. Это и задействование всех вычислительных потоков процессора, и вычисления общего назначения на GPU, и прямой доступ к ресурсам графического адаптера.

Windows 10 только-только появилась. Однако в природе уже существуют приложения, поддерживающие DirectX 12. Например, компания Futuremark интегрировала в бенчмарк подтест Overhead. Данный пресет способен определить производительность компьютерной системы, используя не только API DirectX 12, но и AMD Mantle. Принцип работы API Overhead прост. DirectX 11 накладывает ограничения на количество команд отрисовки процессора. DirectX 12 и Mantle решают эту проблему, обеспечивая возможность вызова большего числа команд отрисовки. Так, во время теста выводится все большее число объектов. До тех пор, пока графический адаптер не перестает справляться с их обработкой, а FPS не упадет ниже 30 кадров. Для тестирования я использовал стенд с процессором Core i7-5960X и видеокартой Radeon R9 NANO. Результаты получились весьма интересными.

Обращает на себя внимание тот факт, что в паттернах, задействующих DirectX 11, изменение количества ядер центрального процессора практически не влияет на общий результат. А вот с использованием DirectX 12 и Mantle картина меняется кардинальным образом

Во-первых, разница между DirectX 11 и низкоуровневыми API оказывается просто космической (где-то на порядок). Во-вторых, количество «голов» центрального процессора существенно влияет на итоговый результат. Особенно это заметно при переходе от двух ядер к четырем и от четырех к шести. В первом случае разница достигает практически двукратной отметки. В то же время особых отличий между шестью и восемью ядрами и шестнадцатью потоками нет.

Видеокарта загружена не на 100% (недогружена). Нормально ли это?

Если видеокарта недогружена, то все гораздо сложнее. Само по себе это еще ни о чем не говорит, но нужно разбираться. Происходит это потому, что на видеокарту нет нагрузки. Такое часто происходит в нетребовательных играх или при низких настройках графики, когда приложение не может создать серьезной нагрузки на железо. Но если игра требовательная и современная, то могут быть несколько причин.

Первое, на что нужно смотреть — частота кадров. Если у вас стоит ограничение, например, на 60 кадров и видеокарта их выдает, то беспокоиться не о чем. Попробуйте поднять качество графики или убрать ограничение, чтобы повысить загрузку. Если же видеокарта недогружена и FPS при этом низкий, игра тормозит, то это непорядок.

Что в итоге?

Результаты получаются индивидуальными под каждую игру, которую вы можете захотеть запустить на своей системе. Но в большинстве случаев, если у вас процессор Intel не ниже 9 поколения линейки i5, его хватит для того, чтобы узким местом сборки стала именно видеокарта, если вы ещё не успели приобрести себе RTX 30-й серии или не владеете хотя бы RTX 2080 Ti. Апгрейд процессора, как видно, даёт во многих случаях ощутимый прирост fps, что оценят те, кто хочет играть на высокочастотном мониторе. Но если выбираете для себя 4K-гейминг, то к Новому году стоит задумываться о прокачке видеокарты.

Если вам интересны новости мира ИТ также сильно, как нам, подписывайтесь на наш Telegram-канал. Там все материалы появляются максимально оперативно. Или, может быть, вам удобнее или ? Мы есть также в .

Для тех, кто долистал

Ай-ти шуточка бонусом. Народный лайфхак. Если на стене дома написать розетка, то выстроится очередь из 30 людей с Android.