Почему процессор не работает на полную мощность?

Производительность центрального процессора (ЦП) зависит от разных факторов. В первую очередь это касается скорости его работы и его разрядности. Собственно, так было с момента появления первого ЦП. Однако, развитие микроэлектроники за это время существенно продвинулось вперёд и теперь мощность процессора завит от гораздо большего количества различных факторов, явлений, обстоятельств и параметров.

Важно! Следует понимать, что в данном случае под «мощностью» понимается вовсе не электрическая мощность, потребляемая процессором из сети электропитания. Речь идёт о количестве работы выполняемой процессором, как исполнителем команд, за какое-то время. То есть, это его производительность или, как её ещё называют, вычислительна мощность.

Что же такое производительность процессора и на что она влияет в современных персональных компьютерах? Чем больше производительность ЦП, тем выше быстродействие всего ПК в целом. И, хотя в современном мире, ЦП уже давно перестал быть «бутылочным горлом», то есть, самым медленным элементом компьютерной системы, всё равно, именно вопросы его производительности выходят на первый план, когда речь заходит о быстродействии системы в целом.

В данной статье будут рассмотрены различные факторы, от которых зависит мощность ЦП, а также даны рекомендации о том, как заставить его работать на полную мощность.

Факторы, влияющие на мощность процессора

Разрядность процессора

Чем выше разрядность процессора, тем быстрее он может обрабатывать данные. Первые процессоры были 4-х битные. В настоящее время существуют 64-х разрядные ЦП и все операционные системы поддерживают их.

Количество ядер процессора

Чем больше ядер процессора задействовано в какой-то момент времени, тем больше его быстродействие, поскольку фактически работает не один процессор, а несколько. Соответственно, теоретически производительность возрастает в разы по сравнению с однопроцессорной системой.

Многопоточность

Каждое физическое ядро благодаря дополнительному набору регистров и достаточному количеству кэш-памяти может быть представлено в виде двух ЦП, каждый из которых выполняет минимальную задачу ОС – так называемый поток. Поток является самой маленькой неделимой единицей кода, за которой «следит» ОС. Собственно, разбитие на задачи – это фактически разбитие на потоки. Использование много поточности в некоторых случаях может дать выигрыш в производительности не хуже, чем даёт удвоение числа ядер.

Энергопотребление и охлаждение

В рамках одной технологии производства, чем выше быстродействие ЦП, тем больше он выделяет тепла, поэтому следует заранее подумать о том, что увеличение производительности должно сопровождаться увеличением эффективности системы охлаждения.

Встроенное графическое ядро

Этот модуль, по сути, является разновидностью математического сопроцессора, поскольку вся работа с графикой – это на 99% вычисления. Поэтому, если программа может использовать графическое ядро и задействовать его для своих нужд, мощность ЦП только увеличится.

Зависимость частоты процессора от количества ядер

Первые многоядерные ЦП работали на частотах существенно ниже топовых одноядерных ЦП, однако, превышали их по быстродействию. Естественно, своё давала оптимизация кода, однако, эффект был заметен уже тогда.

В настоящее время нет прямой зависимости между частотами ЦП и количеством ядер на нём в одном кристалле. Современные ЦП могут обладать как 12 ядрами с частотой 4 ГГц, так и 8 ядрами с частотами в 3 ГГц и 4.5 ГГц.

Влияние тактовой частоты процессора на производительность

Тактовая частота ЦП влияет на его производительность, однако, до какого-то значения. Дальнейший рост частоты приводит к существенному увеличению энергопотребления ЦП и её увеличение нецелесообразно. В настоящее время редко встречаются ЦП, работающие с частотами выше 5.0-5.5 ГГц.

Определение мощности процессора

Однозначного ответа на вопрос, как узнать или найти мощность процессора не существует. Хотя-бы лишь потому, что до сих пор нет однозначного критерия, который был бы универсален и позволял бы её определять.

Однако, существует интересная методика, позволяющая оценить мощность компьютера. Она достаточно проста, однако, поскольку в её реализации задействуются почти все узлы ЦП, достаточно эффективна. И хоть она не претендует на универсальность можно с её помощью проверить ПК и с высокой точностью сформировать представление о мощности ЦП.

При помощи специальной программы определяет производительность ЦП во флопах. Флоп (или флопс) – это одна математическая операция с плавающей точкой в секунду. Таким образом, производительность ЦП, его быстродействие или его мощность измеряется в количестве математических операций, которые он может делать в секунду. Пример такой программы – приложение LINPACK.

Например, у i7-5960 (Socket FCLGA2011-3, архитектура — Haswell) максимальная производительность зафиксирована на уровне 350 гигафлопс, то есть 350 миллиардов таких операций в секунду. Какой-нибудь ЦП попроще (например, i3) имеет производительность от 30 до 60 гигафлопс.

Повышение мощности процессора

Для увеличения мощности ЦП применяется комплексный подход. При этом мероприятия разделяются на два типа: аппаратные и программные. Их целью является не только оптимизация работы системы, но и разгрузка ЦП от лишних задач, которые могли появиться у него из-за невнимания пользователя или того, кто занимался администрированием ПК.

«Аппаратные» мероприятия заключаются в оптимизации работы системы на уровне взаимодействия ЦП и различных периферийных устройств: от оперативной памяти и жестких дисков до видеокарты и клавиатуры. В общем случае, по части «железа» следует проделать такие манипуляции:

1. Активировать все ядра на ЦП.
2. Отключить использование технологий энергосбережения, работающих на самом низком уровне (например, уменьшение частоты ЦП при его неполной загрузке и т.д.).
3. Улучшить работу системы охлаждения ЦП, проведя над ней профилактические работы или же заменив её на более совершенную.
4. Оптимизировать работу ЦП и памяти, выставив оптимальные параметры следования управляющих сигналов, т.н. «задержки».
5. В случае необходимости попробовать разогнать ЦП.

Набор аппаратных средств достаточно скромен, однако, его эффективность высокая. Например, правильно расставив тайминги памяти, можно увеличить быстродействие системы на 5-10%.

Теперь рассмотрим программные средства повышения мощности ЦП. Они гораздо разнообразнее и подчас эффективнее аппаратных, однако, не всегда приятны некоторым пользователям:

• Избавиться от ненужных программ и служб, работающих в настоящее время в операционной системе. Программы следует остановить, а затем удалить. Службы – как минимум остановить и установить в режим ручного запуска.
• Убрать из автозагрузки все программы, которыми вы не пользуетесь, или назначение которых непонятно, или те, которые внезапно стали появляться сами по себе.
• Максимально освободить жесткие диски ПК от ненужной информации (старых программ, документов, временных хранилищ и т.д.) Больше свободного места позволит ОС тратить меньше процессорного времени на работу с файлами подкачки, оптимизацией дисков и т.д.
• Отключить различные элементы визуального оформления рабочего стола и прочее. Настроить интерфейс системы на максимальное быстродействие.
• Критическим и важным процессам в диспетчере задач поставить приоритет повыше, а малозначимым, но всё же нужным продуктам – пониже.
• При помощи специальных приложений (например, CPU-Control) выставить не только максимальный приоритет для критически важных приложений, но и выделить им использование ЦП с максимально возможным числом ядер.
• Отключить все процедуры, занимающиеся сбором информации и отправкой отчетов производителям того или иного программного обеспечения. Как правило, эти отчёты никто особо и не читает, а вот «фонового» времени на них ЦП потратит очень много. Также рекомендуется отменить фоновые проверки антивируса, либо поставить их в расписание не чаще 1 раза в неделю на то время, когда ПК не решает каких-то важных задач.
• Максимально использовать принцип «в системе работает одна задача». Если нужно работать в какой-то критически важной программе, на которую требуется большое количество мощности ЦП, то все ресурсы (приоритет, количество ядер, используемая память и т.д.) должны быть брошены именно на эту задачу. Остальные программы и окна должны быть закрыты, все ненужные службы отключены, антивирус приостановлен и т.д.

Так же вы можете прочитать статьи на темы: Как включить второе ядро процессора Windows 7 и Температура процессора — программы