* всегда актуальные вопросы, на что стоит обращать внимание при выборе процессора, чтобы не ошибиться.
Наша цель в данной статье — описать все факторы влияющие на производительность процессора и другие эксплуатационные характеристики.
Наверняка ни для кого не секрет, что процессор – является главной вычислительной единицей компьютера. Можно даже сказать – самая главная часть компьютера.
Именно он занимается обработкой практически всех процессов и задач, которые происходят в компьютере.
Будь то — просмотр видео, музыка, интернет сёрфинг, запись и чтение в памяти, обработка 3D и видео, игр. И многого другого.
Поэтому к выбору Ц ентрального П роцессора, стоит отнестись очень тщательно. Может получиться ситуация, что вы решили поставить мощную видеокарту и не соответствующий её уровню процессор. В этом случае процессор, не будет раскрывать потенциал видеокарты, что будет тормозить её работу. Процессор будет полностью загружен и буквально кипеть, а видеокарта будет ожидать своей очереди, работая на 60-70% от своих возможностей.
Именно поэтому, при выборе сбалансированного компьютера, не стоит пренебрегать процессором в пользу мощной видеокарты. Мощности процессора должно быть достаточно для раскрытия потенциала видеокарты, иначе это просто выброшенные деньги.
*догонялки навсегда
Корпорация Intel , располагает огромными человеческими ресурсами, и почти неисчерпаемыми финансами. Многие инновации в полупроводниковой индустрии и новые технологии идут именно из этой компании. Процессоры и разработки Intel , в среднем на 1-1,5 года опережают наработки инженеров AMD . Но как известно, за возможность обладать самыми современными технологиями – приходится платить.
Ценовая политика процессоров Intel , основывается как на количестве ядер , количестве кэша , но и на «свежести» архитектуры , производительности на такт ватт , техпроцесса чипа . Значение кэш-памяти, «тонкости техпроцесса» и другие важные характеристики процессора рассмотрим ниже. За обладание такими технологии как и свободного множителя частоты, тоже придётся выложить дополнительную сумму.
Компания AMD , в отличии от компании Intel , стремится к доступности своих процессоров для конечного потребителя и к грамотной ценовой политике.
Можно даже сказать, что AMD – «Народная марка ». В её ценниках вы найдёте то, что вам нужно по очень привлекательной цене. Обычно через год, после появления новой технологии у компании Intel , появляется аналог технологии от AMD . Если вы не гонитесь за самой высокой производительностью и больше обращаете внимание на ценник, чем на наличие передовых технологий, то продукция компании AMD – именно для вас.
Ценовая политика AMD , больше основывается на количестве ядер и совсем немного — на количестве кэш памяти, наличии архитектурных улучшений. В некоторых случаях, за возможность обладать кэш памятью третьего уровня, придётся немного доплатить (Phenom имеет кэш память 3 уровня, Athlon довольствуется только ограниченной, 2 уровня). Но иногда AMD «балует» своих фанатов возможность разблокировать более дешёвые процессоры, до более дорогих. Разблокировать можно ядра или кэш-память. Улучшить Athlon до Phenom . Такое возможно благодаря модульной архитектуре и при недостатке некоторых более дешёвых моделей, AMD просто отключает некоторые блоки на кристалле более дорогих (программно).
Ядра – остаются практически неизменными, отличается только их количество (справедливо для процессоров 2006-2011 годов). За счёт модульности своих процессоров, компания отлично справляется со сбытом отбракованных чипов, которые при отключении некоторых блоков, становятся процессором из менее производительной линейки.
Компания много лет работала над совершенно новой архитектурой под кодовым именем Bulldozer , но на момент выхода в 2011 году, новые процессоры показали не самую лучшую производительность. AMD грешила на операционные системы, что они не понимают архитектурных особенностей сдвоенных ядер и «другой многопоточности».
Со слов представителей компании, следует ждать особых исправлений и заплаток, чтобы ощутить всю производительность данных процессоров. Однако в начале 2012 года, представители компании отложили выход обновления для поддержки архитектуры Bulldozer на вторую половину года.
Во времена Pentium 4 и до него – частота процессора , была главным фактором производительности процессора при выборе процессора.
Это не удивительно, ведь архитектуры процессоров — специально разрабатывались для достижения высокой частоты, особенно сильно это отразилось как раз в процессоре Pentium 4 на архитектуре NetBurst . Высокая частота, была не эффективна при том длинном конвейере, что был использован в архитектуре. Даже Athlon XP частотой 2Ггц , по уровню производительности был выше чем Pentium 4 c 2,4Ггц . Так что, это был чистой воды маркетинг. После этой ошибки, компания Intel осознала свои ошибки и вернулась на сторону добра начала работать не над частотной составляющей, а над производительностью на такт. От архитектуры NetBurst пришлось отказаться.
Четырёх-ядерный процессор с частотой 2,4 Ггц , в много-поточных приложениях, теоретически будет примерным эквивалентом, одноядерного процессора с частотой 9,6Ггц или 2-х ядерному процессору с частотой 4,8 Ггц . Но это только теоретически . Практически же, два двухъядерных процессора в двух сокетной материнской плате, будут быстрее одного 4-ядерного, на той же частоте функционирования. Ограничения по скорости шины и задержки памяти дают о себе знать.
* при условии одинаковых архитектур и количества кэш памяти
Многоядерность, даёт возможность выполнять инструкции и вычисления по частям. К примеру нужно выполнить три арифметических действия. Первые два выполняются на каждом из ядер процессора и результаты складываются в кэш-память, где с ними может быть выполнено следующее действие любым из свободных ядер. Система очень гибкая, но без должной оптимизации может и не работать. Потому очень важна оптимизация под многоядерность для архитектуры процессоров в среде ОС.
Приложения, которые «любят» и используют многопоточность: архиваторы , плееры и кодировщики видео , антивирусы , программы дефрагментаторы , графические редакторы , браузеры , Flash .
Так же, к «любителям» многопоточности, можно отнести такие операционные системы как Windows 7 и Windows Vista , а так же многие ОС , основанные на ядре Linux , которые работают заметно быстрее при наличии многоядерного процессора.
Большинству игр , бывает вполне достаточно 2-х ядерного процессора на высокой частоте. Сейчас однако, выходит всё больше игр «заточенных» под многопоточность. Взять хотя бы такие SandBox игры, как GTA 4 или Prototype , в которые на 2-х ядерном процессоре с частотой ниже 2,6 Ггц – комфортно себя не чувствуешь, фреймрейт проваливается ниже 30 кадров в секунду. Хотя в данном случае, скорее всего причиной таких казусов является «слабая» оптимизация игр, недостаток времени или «не прямые» руки тех, кто переносил игры с консолей на PC .
При покупке нового процессора для игр, сейчас стоит обращать внимание на процессоры с 4-мя и более ядрами. Но всё же, не стоит пренебрегать 2-х ядерными процессорами из «верхней категории». В некоторых играх, данные процессоры чувствуют себя порой лучше, чем некоторые многоядерные.
Она работает на очень высокой тактовой частоте (обычно на частоте самого процессора), имеет очень высокую пропускную способность и процессорные ядра работают с ней напрямую (L1 ).
Из-за её нехватки , процессор может простаивать в трудоёмких задачах, ожидая пока в кэш поступят новые данные для обработки. Так же кэш-память служит для записи часто повторяющихся данных, которые при необходимости могут быть быстро восстановлены без лишних вычислений, не заставляя процессор тратить время на них снова.
Производительности, так же добавляет факт, если кэш память объединённая, и все ядра равноправно могут использовать данные из неё. Это даёт дополнительные возможности для многопоточной оптимизации.
Такой приём, сейчас используется для кэш памяти 3-го уровня . У процессоров Intel существовали процессоры с объединённой кэш памятью 2-го уровня (C2D E 7*** , E 8*** ), благодаря которым и появился данный способ увеличить многопоточную производительность.
При разгоне процессора, кэш память может стать слабым местом, не давая разогнать процессор больше, чем её предельная частота функционирования без ошибок. Однако плюсом является то, что она будет работать на той же частоте, что и разогнанный процессор.
В общем, чем больше кэш памяти, тем быстрее процессор. В каких именно приложениях?
Во всех приложениях, где используется множество числовых данных с плавающей запятой, инструкций и потоков, кэш память активно используется. Кэш память очень любят архиваторы , кодировщики видео , антивирусы и графические редакторы и т.д.
Благоприятно к большому количеству кэш-памяти относятся игры . Особенно стратегии, авто-симуляторы, RPG, SandBox и все игры, где есть много мелких деталей, частиц, элементов геометрии, потоков информации и физических эффектов.
Кэш память играет очень немалую роль в раскрытии потенциала систем с 2-мя и более видеокартами. Ведь какая то доля нагрузки, ложится на взаимодействие ядер процессора как между собой, так и для работы с потоками нескольких видео-чипов. Именно в этом случае важна организация кэш — памяти, и очень полезна кэш память 3-го уровня большого объёма.
Кэш память, всегда оснащается защитой от возможных ошибок (ECC ), при обнаружении которых, ведётся их исправление. Это очень важно, ведь маленькая ошибочка в кэш памяти, при обработке может превратиться в гигантскую, сплошную ошибку, от которой «ляжет» вся система.
(гипер-поточность, HT )–
впервые технология была применена в процессорах Pentium 4 , но работала не всегда корректно и зачастую больше тормозила процессор, чем ускоряла. Причиной был слишком длинный конвейер и не доведённая до ума система предсказания ветвлений. Применяется компанией Intel , аналогов технологии пока нет, если не считать аналогом то? что реализовали инженеры компании AMD в архитектуре Bulldozer .
Принцип системы таков, что на каждое физическое ядро, создаётся по два вычислительных потока , вместо одного. То есть, если у вас 4-х ядерный процессор с HT (Core i 7 ), то виртуальных потоков у вас 8 .
Прирост производительности достигается за счёт того, что в конвейер могут поступать данные уже в его середине, а не обязательно сначала. Если какие то блоки процессора, способные выполнить это действие простаивают, они получают задачу к выполнению. Прирост производительности не такой как у настоящих физических ядер, но сопоставимый(~50-75%, в зависимости от рода приложения). Довольно редко бывает, что в некоторых приложениях, HT отрицательно влияет на производительность. Связано это с плохой оптимизацией приложений под данную технологию, невозможность понять, что присутствуют потоки «виртуальные» и отсутствие ограничителей для нагрузки потоков равномерно.
Turbo Boost – очень полезная технология, которая увеличивает частоту функционирования наиболее используемых ядер процессора, в зависимости от уровня их загруженности. Очень полезна тогда, когда приложение не умеет использовать все 4 ядра, и загружает только одно или два, при этом их частота работы повышается, что частично компенсирует производительность. Аналогом данной технологии у компании AMD , является технология Turbo Core .
, 3 dnow ! инструкции . Предназначены для ускорения работы процессора в мультимедиа вычислениях (видео, музыка, 2D/3D графика и т.д.), а так же ускоряют работу таких программ как архиваторы, программы для работы с изображениями и видео (при поддержке инструкций данными программами).
3dnow ! – довольно старая технология AMD , которая содержит дополнительные инструкции по обработке мультимедиа контента, помимо SSE первой версии .
*А именно возможность потоковой обработки вещественных чисел одинарной точности.
Наличие самой новой версии – является большим плюсом, процессор начинает более эффективно выполнять определённые задачи при должной оптимизации ПО. Процессоры AMD носят похожие названия, но немного другие.
* Пример — SSE 4.1(Intel) — SSE 4A(AMD).
К тому же, данные наборы инструкций не идентичны. Это аналоги, в которых есть небольшие отличия.
Cool’n’Quiet, SpeedStep, CoolCore, Enchanced Half State(C1E) и т . д .
Данные технологии, при низкой нагрузке уменьшают частоту процессора, посредством уменьшения множителя и напряжения на ядре, отключения части КЭШа и т.д. Это позволяет процессору гораздо меньше греться и потреблять меньше энергии, меньше шуметь. Если понадобится мощность, то процессор вернётся в обычное состояние за доли секунды. На стандартных настройках Bios практически всегда включены, при желании их можно отключить, для уменьшения возможных «фризов» при переключении в 3D играх.
Некоторые из этих технологий, управляют скоростью вращения вентиляторов в системе. К примеру, если процессор не нуждается в усиленном отводе тепла и не нагружен, скорость вентилятора процессора уменьшается (AMD Cool’n’Quiet, Intel Speed Step ).
Intel Virtualization Technology и AMD Virtualization .
Эти аппаратные технологии позволяют с помощью специальных программ запускать несколько операционных систем сразу, без какой либо сильной потери в производительности. Так же, её используют для правильной работы серверов, ведь зачастую, на них установлена далеко не одна ОС.
Execute Disable Bit и No eXecute Bit – технология, призванная защитить компьютер от вирусных атак и программных ошибок, которые могут вызвать крах системы посредством переполнения буфера .
Intel 64 , AMD 64 , EM 64 T – данная технология позволяет процессору работать как в ОС с 32-х битной архитектурой, так и в ОС с 64-х битной. Система 64 bit – с точки зрения выгоды, для рядового пользователя отличается тем, что в данной системе можно использовать более 3.25Гб оперативной памяти. В 32-х битных системах, использовать бо льший объём оперативной памяти не представляется возможным, из-за ограниченного объёма адресуемой памяти* .
Большинство приложений с 32-х bit архитектурой, можно запустить на системе с 64-х битной ОС.
* Что же поделать, если в далёком 1985 году, никто и подумать не мог о таких гигантских, по меркам того времени, объёмах оперативной памяти.
На этот пункт стоит обратить пристальное внимание. Чем тоньше техпроцесс, тем меньше процессор потребляет энергии и как следствие — меньше греется. И кроме всего прочего — имеет более высокий запас прочности для разгона.
Чем более тонкий техпроцесс, тем больше можно «завернуть» в чип (и не только) и увеличить возможности процессора. Тепловыделение и энергопотребление при этом тоже уменьшается пропорционально, благодаря меньшим потерям по току и уменьшению площади ядра. Можно заметить тенденцию, что с каждым новым поколением той же архитектуры на новом техпроцессе, растёт и энергопотребление, но это не так. Просто производители идут в сторону ещё большей производительности и перешагивают за черту тепловыделения прошлого поколения процессоров из-за увеличения числа транзисторов, которое не пропорционально уменьшению техпроцесса.
Если вам не нужно встроенное видео ядро, то не стоит покупать процессор с ним. Вы получите только худший отвод тепла, лишний нагрев (не всегда), худший разгонный потенциал (не всегда), и переплаченные деньги.
К тому же те ядра, что встроены в процессор, годятся только для загрузки ОС, интернет сёрфинга и просмотра видео (и то не любого качества).
Тенденции на рынке все же меняются и возможность купить производительный процессор от Intel без видео ядра выпадает всё реже. Политика принудительного навязывание встроенного видео ядра, появилась с процессоров Intel под кодовым названием Sandy Bridge , основное новшество которых и было встроенное ядро на том же техпроцессе. Видео-ядро, находится совместно с процессором на одном кристалле , и не такое простое как в предыдущих поколениях процессоров Intel . Для тех кто его не использует, есть минусы в виде некоторой переплаты за процессор, смещённость источника нагрева относительно центра тепло — распределительной крышки. Однако есть и плюсы. Отключенное видео ядро, можно использовать для очень быстрой кодировки видео с помощью технологии Quick Sync вкупе со специальным, поддерживающим данную технологию ПО. В будущем, Intel обещает расширить горизонты использования встроенного видео ядра для параллельных вычислений.
Intel ведёт грубую политику для своих платформ. Срок жизни каждой (срок начала и конца продаж процессоров для неё), обычно не превышает 1.5 — 2 года. К тому же, у компании есть несколько параллельно развивающихся платформ.
Компания AMD , ведёт противоположную политику совместимости. На её платформу на AM 3 , будут подходить все процессоры будущих поколений, поддерживающие DDR3 . Даже при выходе платформы на AM 3+ и более поздних, отдельно будут выпускаться либо новые процессоры под AM 3 , либо новые процессоры будут совместимы со старыми материнскими платами, и можно будет сделать безболезненный для кошелька апгрейд, поменяв только процессор (без смены мат.платы, ОЗУ и т.д.) и прошив материнской платы. Единственные нюансы несовместимости могут быть при смене типа , так как будет требоваться другой контроллёр памяти, встроенный в процессор. Так что совместимость ограниченная и поддерживается далеко не всеми материнскими платами. Но в целом, экономному пользователю или тем, кто не привык менять платформу полностью каждые 2 года — выбор производителя процессора понятен — это AMD .
В стандартной комплектации, с процессором идёт BOX -овый кулер, который будет просто справляться со своей задачей. Представляет он из себя кусок алюминия с не очень высокой площадью рассеивания. Эффективные кулеры на тепловых трубках и закреплёнными на них пластинами, имеют конструкцию, предназначенную для высокоэффективного рассеивания тепла. Если вы не хотите слышать лишний шум от работы вентилятора, то вам стоит приобрести альтернативный, более эффективный кулер с тепловыми трубками, либо систему жидкостного охлаждения замкнутого или не замкнутого типа. Такие системы охлаждения, дополнительно дадут возможность разгона для процессора.
Все важные аспекты, влияющие на производительность и эксплуатационные характеристики процессора, были рассмотрены. Повторим, на что следует обращать внимание:
Надеемся, данный материал поможет вам разобраться и определиться в выборе соответствующего вашим ожиданиям процессора.
В этой статье я попытаюсь описать терминологию, используемую для описания систем, способных исполнять несколько программ параллельно, то есть многоядерных, многопроцессорных, многопоточных. Разные виды параллелизма в ЦПУ IA-32 появлялись в разное время и в несколько непоследовательном порядке. Во всём этом довольно легко запутаться, особенно учитывая, что операционные системы заботливо прячут детали от не слишком искушённых прикладных программ.
Цель статьи - показать, что при всём многообразии возможных конфигураций многопроцессорных, многоядерных и многопоточных систем для программ, исполняющихся на них, создаются возможности как для абстракции (игнорирования различий), так и для учёта специфики (возможность программно узнать конфигурацию).
Предупреждение о знаках ®, ™, в статье
Мой объясняет, почему сотрудники компаний должны в публичных коммуникациях использовать знаки авторского права. В этой статье их пришлось использовать довольно часто.
В современном мире процессор - это то (package), что мы покупаем в красивой Retail коробке или не очень красивом OEM-пакетике. Неделимая сущность, вставляемая в разъём (socket) на материнской плате. Даже если никакого разъёма нет и снять его нельзя, то есть если он намертво припаян, это один чип.
Мобильные системы (телефоны, планшеты, ноутбуки) и большинство десктопов имеют один процессор. Рабочие станции и сервера иногда могут похвастаться двумя или больше процессорами на одной материнской плате.
Поддержка нескольких центральных процессоров в одной системе требует многочисленных изменений в её дизайне. Как минимум, необходимо обеспечить их физическое подключение (предусмотреть несколько сокетов на материнской плате), решить вопросы идентификации процессоров (см. далее в этой статье, а также мою заметку), согласования доступов к памяти и доставки прерываний (контроллер прерываний должен уметь маршрутизировать прерывания на несколько процессоров) и, конечно же, поддержки со стороны операционной системы. Я, к сожалению, не смог найти документального упоминания момента создания первой многопроцессорной системы на процессорах Intel, однако Википедия утверждает , что Sequent Computer Systems поставляла их уже в 1987 году, используя процессоры Intel 80386. Широко распространённой поддержка же нескольких чипов в одной системе становится доступной, начиная с Intel® Pentium.
Если процессоров несколько, то каждый из них имеет собственный разъём на плате. У каждого из них при этом имеются полные независимые копии всех ресурсов, таких как регистры, исполняющие устройства, кэши. Делят они общую память - RAM. Память может подключаться к ним различными и довольно нетривиальными способами, но это отдельная история, выходящая за рамки этой статьи. Важно то, что при любом раскладе для исполняемых программ должна создаваться иллюзия однородной общей памяти, доступной со всех входящих в систему процессоров.
Казалось бы, если в системе больше процессоров, то выше её производительность (на задачах, способных задействовать все ресурсы). Однако, если стоимость коммуникаций между ними слишком велика, то весь выигрыш от параллелизма убивается длительными задержками на передачу общих данных. Именно это наблюдается в многопроцессорных системах - как физически, так и логически они находятся очень далеко друг от друга. Для эффективной коммуникации в таких условиях приходится придумывать специализированные шины, такие как Intel® QuickPath Interconnect. Энергопотребление, размеры и цена конечного решения, конечно, от всего этого не понижаются. На помощь должна прийти высокая интеграция компонент - схемы, исполняющие части параллельной программы, надо подтащить поближе друг к другу, желательно на один кристалл. Другими словами, в одном процессоре следует организовать несколько ядер , во всём идентичных друг другу, но работающих независимо.
Первые многоядерные процессоры IA-32 от Intel были представлены в 2005 году. С тех пор среднее число ядер в серверных, десктопных, а ныне и мобильных платформах неуклонно растёт.
В отличие от двух одноядерных процессоров в одной системе, разделяющих только память, два ядра могут иметь также общие кэши и другие ресурсы, отвечающие за взаимодействие с памятью. Чаще всего кэши первого уровня остаются приватными (у каждого ядра свой), тогда как второй и третий уровень может быть как общим, так и раздельным. Такая организация системы позволяет сократить задержки доставки данных между соседними ядрами, особенно если они работают над общей задачей.
Ничто не ново под луной. HT - это частный случай того, что в литературе именуется одновременной многопоточностью (simultaneous multithreading, SMT). В отличие от «настоящих» ядер, являющихся полными и независимыми копиями, в случае HT в одном процессоре дублируется лишь часть внутренних узлов, в первую очередь отвечающих за хранение архитектурного состояния - регистры. Исполнительные же узлы, ответственные за организацию и обработку данных, остаются в единственном числе, и в любой момент времени используются максимум одним из потоков. Как и ядра, гиперпотоки делят между собой кэши, однако начиная с какого уровня - это зависит от конкретной системы.
Я не буду пытаться объяснить все плюсы и минусы дизайнов с SMT вообще и с HT в частности. Интересующийся читатель может найти довольно подробное обсуждение технологии во многих источниках, и, конечно же, в Википедии . Однако отмечу следующий важный момент, объясняющий текущие ограничения на число гиперпотоков в реальной продукции.
Типичные сценарии работы десктопных и серверных приложений, рассчитанных на машинные архитектуры общего назначения, имеют потенциал к параллелизму, реализуемому с помощью HT. Однако этот потенциал быстро «расходуется». Возможно, по этой причине почти на всех процессорах IA-32 число аппаратных гиперпотоков не превышает двух. На типичных сценариях выигрыш от использования трёх и более гиперпотоков был бы невелик, а вот проигрыш в размере кристалла, его энергопотреблении и стоимости значителен.
Другая ситуация наблюдается на типичных задачах, выполняемых на видеоускорителях. Поэтому для этих архитектур характерно использование техники SMT с бóльшим числом потоков. Так как сопроцессоры Intel® Xeon Phi (представленные в 2010 году) идеологически и генеалогически довольно близки к видеокартам, на них может быть четыре гиперпотока на каждом ядре - уникальная для IA-32 конфигурация.
Далее для удобства обозначим количества процессоров, ядер и потоков в некоторой системе тройкой (x , y , z ), где x - это число процессоров, y - число ядер в каждом процессоре, а z - число гиперпотоков в каждом ядре. Далее я буду называть эту тройку топологией - устоявшийся термин, мало что имеющий с разделом математики. Произведение p = xyz определяет число сущностей, именуемых логическими процессорами системы. Оно определяет полное число независимых контекстов прикладных процессов в системе с общей памятью, исполняющихся параллельно, которые операционная система вынуждена учитывать. Я говорю «вынуждена», потому что она не может управлять порядком исполнения двух процессов, находящихся на различных логических процессорах. Это относится в том числе к гиперпотокам: хотя они и работают «последовательно» на одном ядре, конкретный порядок диктуется аппаратурой и недоступен для наблюдения или управления программам.
Чаще всего операционная система прячет от конечных приложений особенности физической топологии системы, на которой она запущена. Например, три следующие топологии: (2, 1, 1), (1, 2, 1) и (1, 1, 2) - ОС будет представлять в виде двух логических процессоров, хотя первая из них имеет два процессора, вторая - два ядра, а третья - всего лишь два потока.
Windows Task Manager показывает 8 логических процессоров; но сколько это в процессорах, ядрах и гиперпотоках?
Linux top показывает 4 логических процессора.
Это довольно удобно для создателей прикладных приложений - им не приходится иметь дело с зачастую несущественными для них особенностями аппаратуры.
Информация о топологии системы в целом, а также положении каждого логического процессора в IA-32 доступна с помощью инструкции CPUID. С момента появления первых многопроцессорных систем схема идентификации логических процессоров несколько раз расширялась. К настоящему моменту её части содержатся в листах 1, 4 и 11 CPUID. Какой из листов следует смотреть, можно определить из следующей блок-схемы, взятой из статьи :
Я не буду здесь утомлять всеми подробностями отдельных частей этого алгоритма. Если возникнет интерес, то этому можно посвятить следующую часть этой статьи. Отошлю интересующегося читателя к , в которой этот вопрос разбирается максимально подробно. Здесь же я сначала кратко опишу, что такое APIC и как он связан с топологией. Затем рассмотрим работу с листом 0xB (одиннадцать в десятичном счислении), который на настоящий момент является последним словом в «апикостроении».
В настоящий момент ширина числа, хранящегося в APIC ID, достигла полных 32 бит, хотя в прошлом оно было ограничено 16, а ещё раньше - только 8 битами. Нынче остатки старых дней раскиданы по всему CPUID, однако в CPUID.0xB.EDX возвращаются все 32 бита APIC ID. На каждом логическом процессоре, независимо исполняющем инструкцию CPUID, возвращаться будет своё значение.
У логических процессоров, находящихся внутри одного ядра, будут совпадать все биты APIC ID, кроме принадлежащих полю SMT. Для логических процессоров, находящихся в одном процессоре, - все биты, кроме полей Core и SMT. Поскольку число подлистов у CPUID.0xB может расти, данная схема позволит поддержать описание топологий и с бóльшим числом уровней, если в будущем возникнет необходимость. Более того, можно будет ввести промежуточные уровни между уже существующими.
Важное следствие из организации данной схемы заключается в том, что в наборе всех APIC ID всех логических процессоров системы могут быть «дыры», т.е. они не будут идти последовательно. Например, во многоядерном процессоре с выключенным HT все APIC ID могут оказаться чётными, так как младший бит, отвечающий за кодирование номера гиперпотока, будет всегда нулевым.
Отмечу, что CPUID.0xB - не единственный источник информации о логических процессорах, доступный операционной системе. Список всех процессоров, доступный ей, вместе с их значениями APIC ID, кодируется в таблице MADT ACPI .
В Linux информация о топологии содержится в псевдофайле /proc/cpuinfo , а также выводе команды dmidecode . В примере ниже я фильтрую содержимое cpuinfo на некоторой четырёхядерной системе без HT, оставляя только записи, относящиеся к топологии:
Скрытый текст
ggg@shadowbox:~$ cat /proc/cpuinfo |grep "processor\|physical\ id\|siblings\|core\|cores\|apicid"
processor: 0
physical id: 0
siblings: 4
core id: 0
cpu cores: 2
apicid: 0
initial apicid: 0
processor: 1
physical id: 0
siblings: 4
core id: 0
cpu cores: 2
apicid: 1
initial apicid: 1
processor: 2
physical id: 0
siblings: 4
core id: 1
cpu cores: 2
apicid: 2
initial apicid: 2
processor: 3
physical id: 0
siblings: 4
core id: 1
cpu cores: 2
apicid: 3
initial apicid: 3
В FreeBSD топология сообщается через механизм sysctl в переменной kern.sched.topology_spec в виде XML:
Скрытый текст
user@host:~$ sysctl kern.sched.topology_spec
kern.sched.topology_spec:
В MS Windows 8 сведения о топологии можно увидеть в диспетчере задач Task Manager.
История.В 1996 году началась разработка технологии электронных платежей PayCash, как способа проведения мгновенных, защищенных и доказуемых платежей через открытую сеть передачи данных.
В основе PayCash лежит проект «eCash», разработанный в восьмидесятых годах двадцатого века голландским аналитиком Дэвидом Чаумом (D.Chaum). Предложенная им технология в значительной мере снимала проблемы, присущие платежам по кредитным картам: низкая скорость транзакций, высокая стоимость, доступность для мошенничества. В ходе реализации проекта PayCash исходный «eCash» был существенно переработан и дополнен в соответствии с практическими запросами современного рынка. Разработанная ОАО «Алкор Пэйкэш» технология обсуждалась на ряде международных конференций и была высоко оценена российскими и западными специалистами, в том числе признанными экспертами в области финансовой криптографии Д.Чаумом и Б.Шнайером (Counterpane System).
В 1997 г. разработка PayCash была закончена, и уже через год - 15 января 1998 г. была запущена пилотная версия платежной системы, в которой использовались «игрушечные» деньги, и любой желающий мог опробовать ее в действии.
В октябре 2000 года Банк России выдал АКБ «Таврический», одному из финансовых операторов системы, первое в России «Регистрационное свидетельство на эмиссию предоплаченного финансового продукта PayCash». Таким образом, у клиентов системы появились четкие банковские гарантии. После получения свидетельства система на основе технологии PayCash начала постепенный переход с агентской схемы взаимоотношений между пользователями и магазинами к более универсальной схеме на основе предоплаченного финансового продукта (ПФП). Тем временем условная денежная масса в системе с апреля по ноябрь 2000 года выросла в 60 раз. Доля рынка компании в платежах с использованием цифровой наличности по оценкам журнала «Эксперт» на тот момент, составляла 20%. Первые положительные итоги работы стали причиной перехода PayCash в начале декабря 2000 года с пилотной на индустриальную версию системы.
Следующим шагом развития стало
заключение в июле 2002 года соглашения с компанией «Яндекс» по запуску
проекта «Яндекс.Деньги» - универсальной платежной системы. В июне 2004 года
Банк «Таврический» получил от Банка России бессрочное Регистрационное
свидетельство на осуществление эмиссии предоплаченного финансового продукта
№ 17 С/2. Для развития и продвижения технологии была создана международная
группа компаний PayCash, объединяющая владельцев и лицензиатов технологии. В
процессе развития в состав акционеров проекта вошло Государственное
унитарное предприятие АО «Корпорация «Аэрокосмическое Оборудование» и ряд
других российских и зарубежных инвесторов. К российским проектам группы
PayCash также относится крупная офф-лайновая сеть по приему платежей за
мобильные телефоны iDealer. Похожие проекты также запущены на территории
Украины (Интернет.Деньги) и Армении (DramCash).
В 2007-2008 гг. проекты Яндекс.Деньги,
Интернет.Деньги, iDealer были проданы стратегическим инвесторам.
Разработка и продвижение технологии осуществляется компанией «Алкор Пэйкэш» совместно с рядом партнеров, среди которых стоит отметить АКБ «Таврический» (ОАО), ЗАО «Технологии процессинга», ЗАО «МОБИ.Деньги».
Платежная интернет-система PayCash - совместный проект банка "Таврический", ОАО "Корпорация "Аэрокосмическое оборудование" и группы компаний "Алкор".
Система позволяет производить экономичные, безопасные, мгновенные, приватные и, несмотря на приватность, абсолютно доказуемые платежи посредством открытой сети передачи данных (Интернет).
PayCash - первая и единственная российская платежная интернет-система, основанная на классической технологии цифровой наличности (digital cash), первоначально предложенной Дэвидом Чаумом (David Chaum, система "eCash"). Цифровая наличность - это бессрочные денежные обязательства на предъявителя, эмитированные в форме защищенных цифровых сертификатов, которые могут быть использованы для расчетов через сеть Интернет и обеспечиваются обыкновенными денежными средствами в момент предъявления обязательства его эмитенту. Цифровая наличность - это очередной этап совершенствования платежных систем, уже прошедших внушительный путь от наличного золота, металлических монет и бумажных банкнот к безналичным расчетам и пластиковым картам.
С точки зрения пользователя (продавца или покупателя), система PayCash - это сеть электронных кошельков, каждый из которых представляет собой защищенную клиентскую программу, позволяющую переводить/получать цифровую наличность в/из других кошельков, хранить ее в интернет-банке, конвертировать, выводить из системы на традиционные банковские счета или в другие платежные системы, и так далее. Цифровая наличность PayCash имеет все положительные качества обычных наличных денег, добавляя к ним более высокую степень защищенности, приватности, но главное - экономичности собственно платежной системы.
Согласно экспертной оценке, PayCash является одной из наиболее совершенных платежных интернет-технологий на мировом рынке. Разработчикам удалось превзойти западные аналоги, главным из которых является система "eCash" Дэвида Чаума, и достичь патентной чистоты: приоритет в США, три патента в России. Технология PayCash высоко оценена ведущими мировыми специалистами в области финансовой криптографии - в частности, Брюсом Шнайером (Bruce Schneier, Counterpane Systems). В 2000-м году система PayCash удостоена Национальной Интел Интернет Премии. Развитие системы PayCash активно освещается в деловых, финансовых и компьютерных изданиях; ведущий российский журнал по современным компьютерным технологиям - "Компьютерра" - назвал PayCash российским лидером в области финансовой криптографии. PayCash стала первой российской платежной системой, получившей крупные внешние инвестиции, а также первой и пока единственной российской платежной интернет-системой, начавшей успешное продвижение на западном рынке (США - http://www.cyphermint.com/), в рамках которого были обеспечены в т.ч. безопасные легальные трансграничные интернет-платежи из США в Россию. Отделения PayCash в Украине и Латвии обслуживают местные проекты электронной коммерции и обеспечивают трансграничные интернет-платежи в Россию. Партнерами системы являются ведущие банки, компании и организации.
Гарантия безопасности.
Уникальные инструменты защиты, которые используются в технологии, обеспечивают безопасность клиентских счетов в интернет-банке, а также защиту электронного кошелька и находящихся в нем цифровых наличных. Информация о произведенных финансовых операциях также находится в безопасности и недоступна третьим лицам.
В качестве инструментов защиты можно отметить:
Использование электронной цифровой подписи (ЭЦП)
-
Цифровую подпись можно определить как алгоритм, с
помощью которого автор (официально он именуется владельцем ЭЦП) «подписывает»
сообщение. По подписи получатель может удостовериться, что сообщение
подписал именно автор, а не кто-то другой. ЭЦП гарантирует, что подписанный
электронный документ нельзя ни подделать, ни изменить.
-
Использование «слепой» электронной подписи.
«Слепая» электронная подпись позволяет совершать операции с
электронной наличностью абсолютно анонимно.
-
Использование криптографических методов защиты
информации.
Под криптографической защитой
подразумевается шифрование данных. Специальные криптографические алгоритмы
позволяют закрыть доступ к информации о кошельке и о производимых финансовых
операциях.
Высокая скорость проведения операций.
Технология позволяет обрабатывать 10 платежных транзакций в секунду в режиме 24/7.
Технология позволяет проводить мгновенные платежи «Person to Person» (P2P, C2C). Пользователи могут быстро и безопасно переводить средства друг другу. При этом абсолютно исключается возможность доступа к информации третьих лиц.
Ведение электронного документооборота.
При осуществлении тех или иных платежных
операций, система электронных платежей автоматически протоколирует не только
факт совершения платежа, но и факт обмена сторонами юридическими
обязательствами. Этот процесс фиксируется в виде контрактов или договоров,
подписанных электронными цифровыми подписями (ЭЦП) обеих сторон. Договоры
сохраняются в электронных кошельках пользователей. Это производится с целью
максимальной защиты их прав.
Простота и доступность в использовании.
Осуществление платежей полностью автоматизируется с сохранением лишь минимального контроля со стороны пользователя. Для работы в системе не требуется ничего, кроме ПК, подключенного к сети Интернет, и регистрации в системе, работающей на технологии PayCash.
Крайне низкая себестоимость транзакции.
Обслуживание для физических лиц является
абсолютно бесплатным, а для юридических лиц стоимость обслуживания
составляет всего 1-2% от суммы транзакции в зависимости от формы
сотрудничества.
Среди прочих отличительных характеристик системы можно отметить:
Возможность оперировать цифровой
наличностью в Интернете практически так же, как и обычными наличными
деньгами вне Интернета, а именно:
-
использовать цифровые наличные, не открывая для
этого счет в обычном банке;
-
выводить цифровые наличные со счета интернет-банка
системы и хранить в личном электронном кошельке. Кошелек может размещаться
на жестком диске компьютера, дискете, CD, и т.п.
-
при необходимости производить как очень малые
платежи, так и очень большие;
-
дарить/одалживать цифровые наличные другим
пользователям системы;
-
быстро конвертировать цифровые наличные в обычные
деньги и наоборот;
Устойчивость к обрывам связи.
В случае, если в момент совершения
транзакции по каким-либо причинам она не была доведена до конца, ни одна из
сторон не рискует потерять деньги.
Мультивалютность и многобанковость.
Система может поддерживать бесконечное
число различных валют и прочих финансовых единиц (электронные векселя,
электронные акции и т.п.) одновременно.
Предпосылки.
В конце 20-го века между развитием информационных и криптографических технологий, с одной стороны, и развитием платежных систем, с другой стороны, образовался существенный разрыв или, по-другому, рыночная ниша. Если ранее усовершенствование информационных и криптографических технологий влекло за собой практически немедленное усовершенствование платежных систем, то с появлением и стремительным развитием информационной сети Интернет, а также современных средств криптографии, разрыв между информационными и криптографическими системами, с одной стороны, и платежными системами, с другой стороны, не только не компенсируется, но и стремительно разрастается.
Традиционные платежные системы перестают отвечать большинству требований, предъявляемых к ним, как только эти системы начинают применяться в Интернете. Шесть главных недостатков традиционных платежных систем применительно к Интернету: 1) низкая безопасность; 2) отсутствие приватности; 3) низкая скорость транзакции в сравнении со средней скоростью передачи в Интернете обычной информации; 4) сложность; 5) высокая себестоимость транзакции; 6) существенные ограничения: традиционные платежные системы делают осуществление микроплатежей, а значит и ведение определенных видов электронной коммерции, основанных на микроплатежах, абсолютно нерациональным в силу убыточности таких операций.
Результаты попыток модификации традиционных платежных систем посредством создания "интернет-гибридов" не выдерживают ни экономической, ни технической критики: 1) даже после модификации безопасность систем остается неприемлемо низкой в сравнении с возможными финансовыми потерями; 2) приватность не может быть обеспечена в должной мере; 3) не может быть достигнута высокая скорость осуществления платежей; 4) алгоритм осуществления платежей остается слишком сложным; 5) себестоимость транзакции в модифицированных системах остается крайне высокой; 6) осуществление микроплатежей продолжает оставаться нерациональным по причине убыточности таких операций.
В силу доминирования в Интернете традиционных платежных систем, электронная коммерция ежемесячно теряет миллионы долларов упущенной прибыли; в том числе по следующим причинам: 1) неприемлемая рискованность: пользователи Интернета предпочитают не рисковать, а потому осуществляют платежи гораздо реже и в меньшем объеме, нежели если бы к их услугам существовала безопасная платежная система; 2) отсутствие приватности: многие пользователи Интернета предпочитают не осуществлять платежи, поскольку опасаются, что информация об осуществленных платежах может быть собрана третьими лицами и использована против самих пользователей; 3) низкая скорость транзакции заставляет пользователей Интернета прибегнуть к альтернативным способам получения товаров и услуг; 4) сложность манипуляций, необходимых для осуществления платежей, также делает покупки через Интернет недостаточно привлекательными; 5) высокая себестоимость транзакции неизбежно отражается на цене товаров и услуг, что делает их не настолько привлекательными в глазах потребителя чтобы последний мог пренебречь первыми четырьмя вышеперечисленными недостатками; 6) существенные ограничения, а именно отсутствие путей безубыточного приема микроплатежей делает ведение множества видов интернет-коммерции принципиально невозможным.
Вышеизложенные предпосылки свидетельствуют о том, что на рынке электронной коммерции существует осознанный или неосознанный спрос на новое поколение платежных систем, а также о том, что традиционные платежные системы - даже в случае их модификации - не только не в состоянии удовлетворить этот спрос, но также являются препятствием на пути развития определенных видов коммерческой деятельности в Интернете. Таким образом, становится крайне насущной необходимость качественного прорыва в развитии платежных систем, а именно - создания и распространения систем цифровой наличности, которые способны компенсировать образовавшийся разрыв, поскольку обладают нижеперечисленными преимуществами.
Преимущества PayCash.
Главные преимущества:
1) Беспрецедентный уровень безопасности, обеспечиваемый благодаря использованию стойких криптографических алгоритмов (в частности, RSA с длиной ключа в 1024 бита и более), электронной цифровой подписи (ЭЦП), а также т.н. "слепой" электронной подписи в качестве инструментов защиты: а) клиентских счетов в интернет-банке Системы; б) электронного кошелька и собственно цифровой наличности на ПК пользователя; в) производимых операций; г) информации о произведенных операциях.
2) Абсолютная приватность, обеспечиваемая благодаря использованию в Системе алгоритма т.н. "слепой" подписи: сбор, анализ и использование третьими лицами в тех или иных целях информации о действиях пользователей принципиально невозможен.
3) Уникальное быстродействие. Для осуществления транзакции требуются доли секунды, а сервер интернет-банка даже на маломощном компьютере Pentium 200/64MB/5GB может проводить до 150000 транзакций в сутки.
4) Возможность мгновенных платежей "Person to Person" (P2P, C2C). Пользователи Системы могут быстро и безопасно переводить средства друг другу с сохранением полной приватности транзакций относительно третьих лиц.
5) Электронный документооборот: с целью максимальной защиты прав пользователей при осуществлении тех или иных платежных операций Система автоматически протоколирует не только факт совершения платежа, но и факт обмена сторонами транзакции юридическими обязательствами в виде контрактов или договоров, подписываемых электронными цифровыми подписями (ЭЦП) контрагентов и сохраняемых в электронных кошельках пользователей. Данное преимущество позволяет PayCash применяться как в проектах В2С, так и в проектах В2В.
6) Простота и доступность. Осуществление платежей полностью автоматизируется с сохранением лишь минимального контроля со стороны пользователя. От клиента требуется минимум манипуляций, которые, в свою очередь, не требуют специального обучения. Для работы в Системе не требуется ничего, кроме ПК, соединения с Интернетом и бесплатного ПО, устанавливаемого с интернет-сервера Системы.
7) Крайне низкая себестоимость транзакции и, как следствие, бесплатное обслуживание для физических лиц, низкая стоимость обслуживания для юридических лиц (интернет-магазинов и пр.), составляющая 1-2% от суммы транзакции в зависимости от формы сотрудничества.
8) Возможны безубыточные микроплатежи вплоть до 0.001 копейки, что открывает новые возможности для развития различных областей электронной коммерции.
Прочие преимущества:
1) Система позволяет пользователю оперировать цифровой наличностью в Интернете практически так же, как и обычными наличными деньгами вне Интернета: а) использовать цифровые наличные, не открывая для этого счет в обычном банке; б) забирать цифровые наличные со счета интернет-банка Системы и хранить в личном электронном кошельке, который может размещаться либо на жестком диске ПК пользователя, либо на ином совместимом носителе; в) оплачивать те или иные товары и услуги на подключенных к Системе интернет-сайтах; г) при необходимости производить как сколь угодно малые платежи, так и сколь угодно большие; д) дарить/одалживать цифровые наличные другим пользователям Системы; е) быстро конвертировать цифровые наличные в обычные деньги и наоборот; ж) осуществлять все платежи абсолютно приватно.
2) Устойчивость к обрывам связи: в случае, если в момент совершения транзакции протокол обмена сообщениями не был успешно доведен до конца, ни одна из сторон не рискует потерять деньги.
3) Мультивалютность: Система может поддерживать потенциально бесконечное число различных валют и прочих финансовых единиц (электронные векселя, электронные акции и т.п.) одновременно.
4) Многобанковость.
5) Трансграничные платежи: в рамках сотрудничества с американской компанией Cyphermint, Inc. (Бостон, США) американским пользователям платежной системы Cyphermint, работающей на технологии PayCash, была предоставлена возможность безопасных и легальных интернет-платежей российским проектам электронной коммерции. Аналогичная возможность предоставлена жителям Украины и Латвии, работающим с местными отделениями PayCash.
Финансы, стоимость обслуживания.
Подключение к PayCash осуществляется бесплатно как для физических, так и для юридических лиц. Ввод средств в систему осуществляется также бесплатно (клиент оплачивает только стоимость услуг трансфер-агента - банка, почты и т.п.). Стоимость обслуживания: 1-2% от суммы транзакции (в зависимости от используемой технологи-ческой схемы подключения) уплачивается получателем платежа. При выводе средств из системы клиент уплачивает 1% от выводимой суммы, а также стоимость услуг выбранного клиентом трансфер-агента (банка, почты и т.п.).
Способы конвертации средств в цифровую наличность PayCash: 1) конвертация из наличных в офисах PayCash; 2) конвертация из наличных посредством вызова на дом курьера PayCash; 3) перевод через Cбербанк и другие банки; 4) почтовый/телеграфный перевод; 5) посредством предоплаченной скретч-карты PayCash; 6) перевод через ту или иную систему денежных переводов (WesternUnion, MoneyGram, пр.). И другие. Способы обратной конвертации: 1) конвертация в наличные в офисе компании; 2) конвертация в наличные посредством вызова на дом курьера PayCash; 3) перевод через Сбербанк и другие банки; 4) почтовый/телеграфный перевод; 5) посредством той или иной системы денежных переводов; 6) посредством приобретения банковской дебетной карты.
Совместно с ведущими российскими банками и процессинговыми компаниями PayCash разрабатывает и внедряет интернет-шлюзы, которые позволят интегрировать PayCash в традиционные банковские технологии, включая интернет-банкинг. Подобные шлюзы позволят клиентам банков и процессинговых компаний практически мгновенно вводить/выводить свои средства в/из PayCash с/на традиционные банковские счета и в другие платежные системы.
С конца 2001 года начато предоставление услуги трансграничных платежей в Россию из США, Украины и Латвии. К данной услуге подключены все крупные российские проекты электронной коммерции, являющиеся клиентами PayCash.
Оборот стоимости в Системе совершается в
виде различных системных валют. Часть из них является конвертируемыми в
традиционные деньги, часть демонстрационными.
Законодательство.
На территории РФ функционирование системы цифровой наличности может вестись: 1) от имени банковской структуры после получения разрешения ЦБ РФ согласно указаниям 276-У и 277-У на эмиссию и распространение предоплаченных финансовых продуктов, выпущенных в электронной форме; 2) от лица субъекта хозяйствен-ной деятельности на основании действующего законодательства.
С февраля 1999 года система PayCash проходит опытный период эксплуатации по второй юридической схеме. Более интересной для участников может оказаться использование платежной системы PayCash при функционировании последней от лица банковской структуры. Для этого необходимо получение вышеуказанного разрешения ЦБ РФ; в настоящее время АКБ "Таврический" проходит процедуру получения такого разрешения, что может стать прецедентом для получения аналогичного разрешения другими российскими банками с последующим созданием вокруг системы PayCash банковского пула.
Представитель проекта PayCash вошел в Экспертный совет ЦБ по развитию систем расчетов.
