Что такое ядра CUDA и как они улучшают компьютерные игры?

ГлавнаяМатчастьЧто такое центральный процессор?

Наверное, каждый пользователь  мало знакомый с компьютером сталкивался с кучей непонятных ему характеристик при выборе центрального процессора: техпроцесс, кэш, сокет; обращался за советом к друзьям и знакомым, компетентным  в вопросе компьютерного железа. Давайте разберемся в многообразии всевозможных параметров, потому как процессор – это важнейшая часть вашего ПК, а понимание его характеристик подарит вам уверенность при покупке и дальнейшем использовании.

Центральный процессор

Процессор персонального компьютера представляет собой микросхему, которая отвечает за выполнение любых операций с данными и управляет периферийными устройствами. Он содержится в специальном кремниевом корпусе, называемом кристаллом. Для краткого обозначения используют аббревиатуру — ЦП (центральный процессор) или CPU (от англ. Central Processing Unit – центральное обрабатывающее устройство). На современном рынке компьютерных комплектующих присутствуют две конкурирующие корпорации, Intel и AMD, которые беспрестанно участвуют в гонке за производительность новых процессоров, постоянно совершенствуя технологический процесс.

Техпроцесс

Техпроцесс — это размер, используемый при производстве процессоров. Он определяет величину транзистора, единицей измерения которого является нм (нанометр). Транзисторы, в свою очередь, составляют внутреннюю основу ЦП. Суть заключается в том, что постоянное совершенствование методики изготовления позволяет  уменьшать размер этих компонентов. В результате на кристалле процессора их размещается гораздо больше. Это способствует улучшению характеристик CPU, поэтому в его параметрах всегда указывают используемый техпроцесс. Например, Intel Core i5-760 выполнен по техпроцессу 45 нм, а Intel Core i5-2500K  по 32 нм, исходя из этой информации, можно судить о том, насколько процессор современен и превосходит по производительности своего предшественника, но при выборе необходимо учитывать и ряд других параметров.

 Архитектура

Также процессорам свойственно такая характеристика, как архитектура — набор свойств, присущий целому семейству процессоров, как правило, выпускаемому в течение многих лет. Говоря другими словами, архитектура – это их организация или внутренняя конструкция ЦП.

Количество ядер

Ядро – самый главный элемент центрального процессора. Оно представляет собой часть процессора, способное выполнять один поток команд. Ядра отличаются по размеру кэш памяти, частоте шины, технологии изготовления и т. д. Производители с каждым последующим техпроцессом присваивают им новые имена (к примеру, ядро процессора AMD – Zambezi, а Intel – Lynnfield). С развитием технологий производства процессоров появилась возможность размещать в одном корпусе более одного ядра, что значительно увеличивает производительность CPU и помогает выполнять несколько задач одновременно, а также использовать несколько ядер в работе программ. Многоядерные процессоры смогут быстрее справиться с архивацией, декодированием видео, работой современных видеоигр и т.д. Например, линейки процессоров Core 2 Duo и Core 2 Quad от Intel, в которых используются двухъядерные и четырехъядерные ЦП, соответственно. На данный момент массово доступны процессоры с 2, 3, 4 и 6 ядрами. Их большее количество используется в серверных решениях и не требуется рядовому пользователю ПК.

Частота

Помимо количества ядер на производительность влияет тактовая частота. Значение этой характеристики отражает производительность CPU в количестве тактов (операций) в секунду. Еще одной немаловажной характеристикой является частота шины (FSB – Front Side Bus) демонстрирующая скорость, с которой происходит обмен данных между процессором и периферией компьютера. Тактовая частота пропорциональна частоте шины.

Сокет

Чтобы будущий процессор при апгрейде был совместим с имеющейся материнской платой, необходимо знать его сокет. Сокетом называют разъем, в который устанавливается ЦП на материнскую плату компьютера. Тип сокета характеризуется количеством ножек и производителем процессора. Различные сокеты соответствуют определенным типам CPU, таким образом, каждый разъём допускает установку процессора определённого типа. Компания Intel использует сокет LGA1156, LGA1366 и LGA1155, а AMD — AM2+ и AM3.

Кэш

Кэш — объем памяти с очень большой скоростью доступа, необходимый для ускорения обращения к данным, постоянно находящимся в памяти с меньшей скоростью доступа (оперативной памяти). При выборе процессора, помните, что увеличение размера кэш-памяти положительно влияет на производительность большинства приложений. Кэш центрального процессора различается тремя уровнями (L1, L2 и L3), располагаясь непосредственно на ядре процессора. В него попадают данные из оперативной памяти для более высокой скорости обработки. Стоит также учесть, что для многоядерных CPU указывается объем кэш-памяти первого уровня для одного ядра. Кэш второго уровня выполняет аналогичные функции, отличаясь более низкой скоростью и большим объемом. Если вы предполагаете использовать процессор для ресурсоемких задач, то модель с большим объемом кэша второго уровня будет предпочтительнее, учитывая что для многоядерных процессоров указывается суммарный объем кэша L2. Кэшем L3 комплектуются самые производительные процессоры, такие как AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon. Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может достигать 30 Мб.

Энергопотребление

Энергопотребление процессора тесно связано с технологией его производства. С уменьшением нанометров техпроцесса,  увеличением количества транзисторов и повышением тактовой частоты процессоров происходит рост потребления электроэнергии CPU. Например, процессоры линейки Core i7 от Intel требуют до 130 и более ватт. Напряжение подающееся на ядро ярко характеризует энергопотребление процессора. Этот параметр особенно важен при выборе ЦП для использования в качестве мультимедиа центра. В современных моделях процессоров используются различные технологии, которые помогают бороться с излишним энергопотреблением: встраиваемые температурные датчики, системы автоматического контроля напряжения и частоты ядер процессора, энергосберегающие режимы при слабой нагрузке на ЦП.

Дополнительные возможности

Современные процессоры приобрели возможности работы в 2-х и 3-х канальных режимах с оперативной памятью, что значительно сказывается на ее производительности, а также поддерживают больший набор инструкций, поднимающий их функциональность на новый уровень. Графические процессоры обрабатывают видео своими силами, тем самым разгружая ЦП, благодаря технологии DXVA (от англ. DirectX Video Acceleration – ускорение видео компонентом DirectX). Компания Intel использует вышеупомянутую технологию Turbo Boost для динамического изменения тактовой частоты центрального процессора. Технология Speed Step управляет энергопотреблением CPU в зависимости от активности процессора, а Intel Virtualization Technology аппаратно создает виртуальную среду для использования нескольких операционных систем. Также современные процессоры могут делиться на виртуальные ядра с помощью технологии Hyper Threading. Например, двухъядерный процессор способен делить тактовую частоту одного ядра на два, что способствует высокой производительности обработки данных с помощью четырех виртуальных ядер.

Размышляя о конфигурации вашего будущего ПК, не забывайте про видеокарту и ее GPU (от англ. Graphics Processing Unit – графическое обрабатывающее устройство) – процессор вашей видеокарты, который отвечает за рендеринг (арифметические операции с геометрическими, физическими объектами и т.п.). Чем больше частота его ядра и частота памяти, тем меньше будет нагрузки на центральный процессор. Особенное внимание к графическому процессору должны проявить геймеры.

Ядро есть только у эукариотических клеток. При этом некоторые из них его утрачивают в процессе дифференцировки (зрелые членики ситовидных трубок, эритроциты). У инфузорий есть два ядра: макронуклеус и микронуклеус. Бывают многоядерные клетки, возникшие путем объединения нескольких клеток. Однако в большинстве случаев в каждой клетке имеется только одно ядро.

Ядро клетки является самым крупным ее органоидом (если не считать центральные вакуоли клеток растений). Оно самое первое из клеточных структур, которое было описано учеными. Клеточные ядра обычно имеют шаровидную или яйцевидную форму.

Ядро регулирует всю активность клетки. В нем находятся хроматиды — нитевидные комплексы молекул ДНК с белками-гистонами (особенностью которых является содержание в них большого количества аминокислот лизина и аргинина). ДНК ядра хранит информацию о почти всех наследственных признаках и свойствах клетки и организма. В период клеточного деления хроматиды спирализуются, в таком состоянии они видны в световой микроскоп и называются хромосомами.

Хроматиды в неделящейся клетке (в период интерфазы) не полностью деспирализованы. Плотно спирализованные части хромосом называются гетерохроматином. Он располагается ближе к оболочке ядра. К центру ядра располагается эухроматин — более деспирализованная часть хромосом. На нем происходит синтез РНК, т. е. идет считывание генетической информации, экспрессия генов.

Репликация ДНК предшествует делению ядра, которое, в свою очередь, предшествует делению клетки. Таким образом, дочерние ядра получают уже готовую ДНК, а дочерние клетки — готовые ядра.

Внутреннее содержимое ядра отделяется от цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран (внешней и внутренней). Таким образом, ядро клетки относится к двумембранным органоидам. Пространство между мембранами называется перинуклеарным.

Внешняя мембрана в определенных местах переходит в эндоплазматическу сеть (ЭПС). Если на ЭПС располагаются рибосомы, то она называется шероховатой. Рибосомы могут размешаться и на наружней ядерной мембране.

Во множестве мест внешняя и внутренняя мембраны сливаются друг с другом, образуя ядерные поры. Их число непостоянно (в среднем исчисляются тысячами) и зависит от активности биосинтеза в клетке. Через поры ядро и цитоплазма обмениваются различными молекулами и структурами. Поры — это не просто дырки, они сложно устроены для избирательного транспорта. Их структуру определяют различные белки-нуклеопорины.

Из ядра выходят молекулы иРНК, тРНК, субчастицы рибосом.

В ядро через поры заходят различные белки, нуклеотиды, ионы и др.

Субчастицы рибосом собираются из рРНК и рибосомных белков в ядрышке(их может быть несколько). Центральную часть ядрышка образуют специальные участки хромосом (ядрышковые организаторы), которые располагаются рядом друг с другом. В ядрышковых организаторах содержится большое количество копий кодирующих рРНК генов. Перед клеточным делением ядрышко исчезает и вновь образуется уже во время телофазы.

Жидкое (гелеобразное) содержимое клеточного ядра называется ядерным соком (кариоплазмой, нуклеоплазмой). Его вязкость почти такая же как у гиалоплазмы (жидкое содержимое цитоплазмы), однако кислотность выше (ведь ДНК и РНК, которых в ядре большое количество, — это кислоты). В ядерном соке плавают белки, различные РНК, рибосомы.

Материал из MachineLearning.

Перейти к: навигация, поиск

MachineLearning.ru

Профессиональный информационно-аналитический ресурс, посвященный

машинному обучению, распознаванию образов и интеллектуальному анализу данных.

Сейчас ресурс содержит 1072 статьи на русском языке.

Poligon.MachineLearning.ru — Полигон алгоритмов классификации

Классификация Распознавание образов
Регрессионный анализ Анализ и понимание изображений
Прогнозирование Обработка и анализ текстов
Прикладная статистика Прикладные системы анализа данных
Обработка сигналов Все направления
Концепция Инструктаж Все статьи Ненаписанные статьи Полезные ссылки Частые вопросы Справка

Временная приостановка свободной регистрации на ресурсе

Уважаемые коллеги!

В связи с высокой активностью спамеров, временно приостановлена свободная регистрация на ресурсе MachineLearning.ru. Ведется поиск «интеллектуального» решения данной проблемы.

В настоящее время для создания новой учетной записи, можно обратиться к любому активному участнику ресурса (коллега, научный руководитель, сосед по парте, …) с просьбой перейти по ссылке Регистрация нового участника и ввести в форму данные нового участника.

Цели Ресурса
  • Сконцентрировать информацию о достижениях ведущих российских научных школ в области машинного обучения, распознавания образов, анализа данных.
  • Способствовать обмену опытом, накоплению и распространению научных знаний в этой области.
  • Предоставить площадку для виртуальных научных семинаров и обсуждений.
  • Предоставить доступ к Полигону алгоритмов классификации — распределенной системе тестирования алгоритмов классификации на реальных прикладных задачах.

Основные принципы

Ресурс строится по принципам Википедии — свободной энциклопедии.

Содержимое Ресурса создаётся всеми его пользователями и является общественным достоянием. Каждый пользователь ресурса может создать или модифицировать статью или раздел (категорию), в любое время, в любом месте, располагая только доступом в Интернет.

Главное отличие от Википедии — профессиональная направленность тематики. Допускается (и поощряется) пополнение Ресурса специальными, полемическими и учебными материалами, информацией о незавершённых исследованиях, исходными кодами алгоритмов и программ. По этим причинам Ресурс не может являться частью Википедии. В то же время, не исключается возможность обмена материалами с Википедией и другими сетевыми энциклопедиями.

Новые статьи

Последние правки

  • Интеллектуальные системы (кафедра МФТИ)/Студенты

    ( Vshokorov )

    — [ 21:33, 16 июня 2021 ]

  • Интеллектуальные системы (кафедра МФТИ)/Отчеты НИР

    ( Morgachev.gleb )

    — [ 12:09, 16 июня 2021 ]

  • Нейросетевые методы обработки изображений (В.В.Китов)

    ( Victor Kitov )

    — [ 11:16, 12 июня 2021 ]

  • Методы оптимизации в машинном обучении (курс лекций)/2021

    ( Kropotov )

    — [ 10:38, 8 июня 2021 ]

  • Глубинное обучение (курс лекций)/2020

    ( Victor Kitov )

    — [ 15:44, 7 июня 2021 ]

  • Математические методы распознавания образов (курс лекций, В.В.Китов)

    ( Victor Kitov )

    — [ 10:37, 3 июня 2021 ]

  • Вероятностные тематические модели (курс лекций, К.В.Воронцов)

    ( Vokov )

    — [ 21:17, 29 мая 2021 ]

  • Написание отчётов и статей (рекомендации)

    ( Vokov )

    — [ 23:56, 27 мая 2021 ]

  • Фундаментальные теоремы машинного обучения/Группа 674 (практика, М.С. Потанин, В.В. Стрижов)

    ( Filipp Nikitin )

    — [ 15:20, 25 мая 2021 ]

  • Обработка изображений в системах искусственного интеллекта (курс лекций, И.А.Матвеев)/Вопросы 1 семестр

    ( Algneushev )

    — [ 00:03, 17 мая 2021 ]

  • Интеллектуальные системы (кафедра МФТИ)/Расписание

    ( Strijov )

    — [ 16:48, 12 мая 2021 ]

  • Математические методы прогнозирования (кафедра ВМиК МГУ)/Персональный состав

    ( Kropotov )

    — [ 14:48, 12 мая 2021 ]

  • Математические методы прогнозирования (кафедра ВМиК МГУ)/Кафедральные курсы

    ( Kropotov )

    — [ 14:44, 12 мая 2021 ]

  • Математические методы прогнозирования (кафедра ВМиК МГУ)

    ( Kropotov )

    — [ 14:18, 12 мая 2021 ]

  • Математические методы прогнозирования (кафедра ВМиК МГУ)/Доска объявлений

    ( Kropotov )

    — [ 14:17, 12 мая 2021 ]

  • Математические методы прогнозирования (лекции, В.В. Стрижов)/Группы 674, 774, весна 2021

    ( Strijov )

    — [ 21:36, 11 мая 2021 ]

  • Машинное обучение (курс лекций, К.В.Воронцов)

    ( Vokov )

    — [ 16:34, 7 мая 2021 ]

  • Стилизация фото на AlterDraw.com

    ( Victor Kitov )

    — [ 12:57, 7 мая 2021 ]

  • Интеллектуальные системы (кафедра МФТИ)/Прием студентов

    ( Strijov )

    — [ 21:35, 4 мая 2021 ]

  • Моя первая научная статья (лекции и практика, В.В. Стрижов)/Группы 874, 821, 813, весна 2021

    ( Strijov )

    — [ 20:37, 3 мая 2021 ]

Список всех последних правок

Работа над созданием Ресурса MachineLearning.ru ведется при поддержке РФФИ (проекты 07-07-00372, 10-07-00673) и компании Forecsys

Ядро клетки по своему строению относится к группе двухмембранных органоидов. Однако ядро настолько важно для жизнедеятельности эукариотической клетки, что обычно его рассматривают отдельно. Ядро клетки содержит хроматин (деспирализованные хромосомы), который отвечает за хранение и передачу наследственной информации.

В строении ядра клетки выделяют следующие ключевые структуры:

  • ядерная оболочка, состоящая из внешней и внутренней мембраны,
  • ядерный матрикс — всё, что заключено внутри клеточного ядра,
  • кариоплазма (ядерный сок) — жидкое содержимое, подобное по составу гиалоплазме,
  • ядрышко,
  • хроматин.

Кроме перечисленного в ядре содержатся различные вещества, субъединицы рибосом, РНК.

Строение наружной мембраны ядра клетки сходно с эндоплазматической сетью. Часто внешняя мембрана просто переходит в ЭПС (последняя от нее как бы ответвляется, является ее выростом). С внешней стороны на ядре располагаются рибосомы.

Внутренняя мембрана более прочная за счет выстилающей ее ламины. Кроме опорной функции к этой ядерной выстилке прикрепляется хроматин.

Пространство между двумя ядерными мембранами называется перинуклеарным.

Мембрана ядра клетки пронизана множеством пор, соединяющих цитоплазму с кариоплазмой. Однако по своему строению поры ядра клетки не просто отверстия в мембране. В них содержатся белковые структуры (поровый комплекс белков), отвечающий за избирательную транспортировку веществ и структур. Пассивно через пору могут проходить только малые молекулы (сахара, ионы).

Хроматин следует считать главным компонентом ядра. В нем заключена наследственная информация, которая передается при каждом делении клетки, а также реализуется в процессе жизнедеятельности самой клетки.

Хроматин ядра клетки состоит их хроматиновых нитей. Каждая хроматиновая нить соответствует одной хромосоме, которая образуется из нее путем спирализации.

Чем сильнее раскручена хромосома (превращена в хроматиновую нить), тем больше она задействована в процессах синтеза на ней. Одна и та же хромосома может быть в одних участках спирализована, а в других деспирализована.

Каждая хроматиновая нить ядра клетки по строению является комплексом ДНК и различных белков, которые в том числе выполняют функцию скручивания и раскручивания хроматина.

Ядра клеток могут содержать одно и более ядрышек. Ядрышки состоят из рибонуклеопротеидов, из которых в дальнейшем образуются субъединицы рибосом. Здесь происходит синтез рРНК (рибосомальной РНК).

Представьте, чем занимаются большинство пользователей после загрузки системы – запускают и браузер, и музыкальный/видео плеер, и, возможно, Photoshop, и другие программы одновременно. Ядра – как помощники забирают определенные задачи на себя. Соответственно чем ядер больше, тем быстрее задачи будут выполняться в один момент. Ну, это если очень грубо выразиться. Однако, раньше многие игры и программы требовали одно ядро, потому никакой разницы в производительности не было. Сегодня большинство программ также не смогут использовать десятки ядер нормально. Потому и не выходят 64-ядерники на простой декстопный рынок.

Теперь разберем то, к чему приводит большое количество ядер в процессоре. Самый главный минус многоядерности – повышение расхода электроэнергии. А как знает большинство пользователей – чем энергии подается больше, тем более высокая температура будет у устройства. Материнская плата с процессором, имеющим десятки ядер, рискует превратиться в обогреватель. Главный плюс – это смысл многоядерности – высокая скорость выполнения процессов. Многие программы и игры сегодня разрабатываются специально в уклон использования множества ядер. Если ПО умеет использовать несколько ядер – будет работать быстрее, если нет – главным фактором производительности будет тактовая частота.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Citilink-kabinet.ru
Добавить комментарий