Применение многопоточности в играх. Реализация многопоточной архитектуры игрового движка Этап загрузки сцены

Перевод

С появлением многоядерных процессоров возникла необходимость в создании игрового движка на основе параллельной архитектуры. Использование всех процессоров системы - как графического (ГП), так и центрального (ЦП) - открывает гораздо больше возможностей по сравнению с однопоточным движком на базе только ГП. Например, используя больше ядер ЦП, можно улучшить визуальные эффекты, увеличив количество физических объектов, используемых в игре, а также добиться более реалистичного поведения персонажей за счет реализации продвинутого искусственного интеллекта (ИИ).
Рассмотрим особенности реализации многопоточной архитектуры игрового движка.

1. Введение

1.1. Обзор

Многопоточная архитектура игрового движка позволяет использовать возможности всех процессоров платформы по максимуму. Она предполагает параллельное выполнение различных функциональных блоков на всех доступных процессорах. Однако реализовать подобную схему, оказывается, не так просто. Отдельные элементы игрового движка часто взаимодействуют между собой, что может привести к появлению ошибок при одновременном их выполнении. Для обработки подобных сценариев в движке предусмотрены специальные механизмы синхронизации данных, исключающие возможные блокировки. В нем также реализованы методы одновременной синхронизации данных, за счет чего время выполнения удается свести к минимуму.

Для понимания представленных материалов нужно хорошо разбираться в современных методах создания компьютерных игр, поддержки многопоточности для игровых движков или для улучшения производительности приложений в целом.

2. Состояние параллельного выполнения

Состояние параллельного выполнения - это ключевое понятие многопоточности. Только разделив игровой движок на отдельные системы, работающие каждая в своем режиме и практически не взаимодействующие с остальной частью движка, можно добиться наибольшей эффективности параллельных вычислений и сократить время, необходимое на синхронизацию. Полностью изолировать отдельные части движка, исключив все общие ресурсы, не представляется возможным. Однако для таких операций, как получение данных о положении или ориентации объектов, отдельные системы могут использовать локальные копии данных, а не общие ресурсы. Это позволяет свести к минимуму зависимость данных в различных частях движка. Уведомления об изменениях общих данных, выполненных отдельной системой, передаются менеджеру состояний, который помещает их в очередь. Это называется режимом обмена сообщениями. Данный режим предполагает, что, завершив выполнение задач, системы движка получают уведомления об изменениях и соответствующим образом обновляют свои внутренние данные. Такой механизм позволяет значительно сократить время синхронизации и зависимости систем друг от друга.

2.1 Состояния выполнения

Чтобы менеджер состояний выполнения работал эффективно, рекомендуется синхронизировать операции по определенному тактовому импульсу. Это позволяет всем системам работать одновременно. При этом частота тактов не обязательно должна соответствовать частоте передачи кадров. Да и длительность тактов может не зависеть от частоты. Ее можно выбрать таким образом, чтобы один такт соответствовал времени, необходимому на передачу одного кадра (вне зависимости от его размера). Иными словами, частоту или длительность тактов определяет конкретная реализация менеджера состояний. На рисунке 1 показан «свободный» пошаговый режим работы, в котором не требуется, чтобы все системы завершали выполнение операции за один и тот же такт. Режим, при котором все системы завершают выполнение операций за один такт, называется «жестким» пошаговым режимом. Он схематично изображен на рисунке 2.

Рисунок 1. Состояние выполнения в свободном пошаговом режиме

2.1.1. Свободный пошаговый режим

В свободном пошаговом режиме все системы работают непрерывно в течение заранее заданного промежутка времени, необходимого для завершения очередной порции вычислений. Однако название «свободный» не следует понимать буквально: системы синхронизируются не в произвольный момент времени, они лишь «свободны» в выборе числа тактов, необходимого на выполнение очередного этапа.
Как правило, в этом режиме недостаточно отправить менеджеру состояний простое уведомление об изменении состояния. Необходимо также передать обновленные данные. Это вызвано тем, что система, которая изменила общие данные, может находиться в состоянии выполнения, в то время как другая система, ожидающая эти данные, уже готова выполнить обновление. В этом случае требуется больше памяти, так как нужно создавать больше копий данных. Поэтому «свободный» режим нельзя считать универсальным решением на все случаи жизни.

2.1.2. Жесткий пошаговый режим

В этом режиме выполнение задач всех систем завершается за один такт. Такой механизм проще в реализации и не требует передачи обновленных данных вместе с уведомлением. Действительно, при необходимости одна система может просто запросить новые значения у другой системы (разумеется, в конце цикла выполнения).
В жестком режиме можно реализовать псевдосвободный пошаговый режим работы, распределяя вычисления между различными шагами. В частности, это может потребоваться для расчетов ИИ, где за первый такт вычисляется начальная «общая цель», которая постепенно уточняется на следующих этапах.

Рисунок 2. Состояние выполнения в жестком пошаговом режиме

2.2. Синхронизация данных

Изменение общих данных несколькими системами может привести к конфликту изменений. На этот случай в системе обмена сообщениями необходимо предусмотреть алгоритм выбора правильного итогового значения. Существует два основных подхода, основанных на следующих критериях.

Время: итоговым значением становится последнее внесенное изменение.
Приоритет: итоговым значением становится изменение, выполненное системой с наибольшим приоритетом. Если приоритет систем совпадает, можно также учитывать время внесения изменений.

Все устаревшие данные (по любому из критериев) можно просто перезаписать или исключить из очереди уведомлений.
Поскольку итоговое значение может зависеть от порядка внесения изменений, использовать относительные значения общих данных может оказаться очень сложно. В таких случаях следует использовать абсолютные значения. Тогда при обновлении локальных данных системы могут просто заменить старые значения новыми. Оптимальное решение - выбирать абсолютные или относительные значения в зависимости от конкретной ситуации. Например, общие данные, такие как положение и ориентация, должны иметь абсолютные значения, поскольку для них важен порядок внесения изменений. Относительные значения можно использовать, к примеру, для системы генерации частиц, поскольку вся информация о частицах хранится только в ней самой.

3. Движок

При разработке движка основное внимание уделяется гибкости, необходимой для дальнейшего расширения его функциональности. Это позволит оптимизировать его для использования в условиях определенных ограничений (например, по памяти).
Движок можно условно разделить на две части: фреймворк и менеджеры. Фреймворк (см. раздел 3.1) включает в себя части игры, которые тиражируются в процессе выполнения, то есть существуют в нескольких экземплярах. В него также входят элементы, участвующие в выполнении основного цикла игры. Менеджеры (см. раздел 3.2) представляют собой Singleton-объекты, отвечающие за выполнение логической составляющей игры.
Ниже представлена схема игрового движка.

Рисунок 3. Общая архитектура движка

Обратите внимание, что функциональные игровые модули, или системы, не являются частью движка. Движок лишь объединяет их между собой, выступая в роли связующего элемента. Подобная модульная организация дает возможность загружать и выгружать системы по мере необходимости.

Взаимодействие движка и систем осуществляется при помощи интерфейсов. Они реализованы таким образом, чтобы предоставить движку доступ к функциям систем, а системам - к менеджерам движка.
Подробная схема движка представлена в приложении A, «Схема движка».

Фактически все системы независимы друг от друга (см. раздел 2, «Состояние одновременного выполнения»), то есть они могут выполнять действия параллельно, не влияя на работу других систем. Однако любое изменение данных повлечет за собой определенные сложности, поскольку системам придется взаимодействовать между собой. Обмен информацией между системами необходим в следующих случаях:

чтобы сообщить другой системе об изменении общих данных (например, положения или ориентации объектов);
чтобы выполнить функции, недоступные для данной системы (например, система ИИ обращается к системе расчета геометрических или физических свойств объекта, чтобы выполнить тест на пересечение лучей).

В первом случае для управления обменом информацией можно использовать менеджер состояний, описанный в предыдущем разделе. (Подробнее о менеджере состояний см. в разделе 3.2.2, «Менеджер состояний».)
Во втором случае необходимо реализовать специальный механизм, который позволит предоставить службы одной системы для использования другой. Полное описание этого механизма приведено в разделе 3.2.3, «Менеджер служб».

3.1. Фреймворк

Фреймворк служит для объединения всех элементов движка. В нем происходит инициализация движка, за исключением менеджеров, экземпляры которых создаются глобально. В нем также хранится информация о сцене. Чтобы добиться большей гибкости, сцена реализуется в виде так называемой универсальной сцены, которая содержит универсальные объекты. Они представляют собой контейнеры, объединяющие различные функциональные части сцены. Подробная информация приведена в разделе 3.1.2.
Основной цикл игры также реализован во фреймворке. Схематично его можно представить следующим образом.

Рисунок 4. Основной цикл игры

Движок работает в оконной среде, поэтому на первом шаге цикла игры необходимо обработать все незавершенные сообщения окон ОС. Если этого не сделать, движок не будет реагировать на сообщения ОС. На втором шаге планировщик назначает задачи с помощью менеджера задач. Этот процесс подробно описан в разделе 3.1.1 ниже. После этого менеджер состояний (см. раздел 3.2.2) рассылает информацию о выполненных изменениях системам движка, на работу которых она может повлиять. На последнем шаге, в зависимости от статуса выполнения, фреймворк определяет, следует ли завершить или продолжить работу движка, например, для перехода к следующей сцене. Информация о состоянии движка хранится у менеджера среды. Подробнее см. в разделе 3.2.4.

3.1.1. Планировщик

Планировщик генерирует опорный тактовый сигнал выполнения с заданной частотой. Если в режиме эталонного тестирования требуется, чтобы следующая операция начиналась сразу после завершения предыдущей, не дожидаясь окончания такта, частота может быть неограниченной.
По тактовому сигналу планировщик с помощью менеджера задач переводит системы в режим выполнения. В свободном пошаговом режиме (раздел 2.1.1) планировщик опрашивает системы, чтобы определить, сколько тактов им понадобится на завершение задачи. По результатам опроса планировщик определяет, какие системы готовы к выполнению, а какие завершат работу в конкретный такт. Планировщик может изменить количество тактов, если какой-либо системе требуется больше времени на выполнение. В жестком пошаговом режиме (раздел 2.1.2) все системы начинают и заканчивают выполнение в один и тот же такт, поэтому планировщик ждет, когда завершится выполнение всех систем.

3.1.2. Универсальная сцена и объекты

Универсальная сцена и объекты являются контейнерами для функциональности, реализованной в других системах. Они предназначены исключительно для взаимодействия с движком и не выполняют никаких других функций. Однако их можно расширить, чтобы использовать функции, доступные другим системам. Это позволяет добиться слабой связанности. Действительно, универсальная сцена и объекты могут использовать свойства других систем, не будучи привязанными к ним. Именно это свойство исключает зависимость систем друг от друга и дает им возможность работать одновременно.
На схеме ниже изображено расширение универсальной сцены и объекта.

Рисунок 5. Расширение универсальной сцены и объекта

Рассмотрим принцип работы расширений на следующем примере. Допустим, выполнено расширение универсальной универсальная сцены сцена расширена на для использование использования графических, физических и других свойств. В этом случае за инициализацию дисплея будет отвечать «графическая» часть расширения, а за реализацию физических законов для твердых тел, например силы тяжести, - его «физическая» часть. Сцены содержат объекты, поэтому универсальная сцена тоже будет включать в себя несколько универсальных объектов. Универсальные объекты также можно расширить намогут быть расширены для использование использования графических, физических и других свойств. Например, прорисовка объекта на экране будет реализована графическими функциями расширения, а расчет взаимодействия твердых тел - физическими.

Подробная схема взаимодействия движка и систем приведена в приложении B, «Схема взаимодействия движка и систем».
Следует заметить, что универсальная сцена и универсальный объект отвечают за регистрацию всех своих «расширений» в менеджере состояний, для того, чтобы все расширения могли получать уведомления об изменениях, внесенных другими расширениями (то есть другими системами). В качестве примера можно привести графическое расширение, зарегистрированное для получения уведомлений об изменениях положения и ориентации, выполненных физическим расширением.
Подробную информацию о компонентах системы см. в разделе 5.2, «Компоненты системы».

3.2. Менеджеры

Менеджеры управляют работой движка. Они являются Singleton-объектами, то есть менеджер каждого типа доступен только в одном экземпляре. Это необходимо, поскольку дублирование ресурсов менеджеров неизбежно приведет к избыточности и отрицательно скажется на производительности. Кроме того, менеджеры отвечают за реализацию общих функций для всех систем.

3.2.1. Менеджер задач

Менеджер задач отвечает за управление системными задачами в пуле потоков. Чтобы обеспечить оптимальное n-кратное масштабирование и предотвратить назначение лишних потоков, исключая неоправданные издержки на переключение задач в операционной системе, пул потоков создает по одному потоку на каждый процессор.

Планировщик передает менеджеру задач список задач для выполнения, а также информацию о том, завершения каких задач необходимо дождаться. Он получает эти данные от различных систем. Каждая система получает только одну задачу для выполнения. Такой метод называют функциональной декомпозицией. Однако для обработки данных каждую такую задачу можно разделить на произвольное количество подзадач (декомпозиция данных).
Ниже приведен пример распределения задач между потоками для четырехъядерной системы.

Рисунок 6. Пример пула потоков, используемого менеджером задач

Помимо обработки запросов планировщика по доступу к основным задачам менеджер задач может работать в режиме инициализации. Он последовательно опрашивает системы от каждого потока, чтобы они могли инициализировать локальные хранилища данных, необходимые для работы.
Советы по реализации менеджера задач даны в приложении D, «Советы по реализации задач».

3.2.2. Менеджер состояний

Менеджер состояний является частью механизма обмена сообщениями. Он отслеживает изменения и рассылает уведомления о них всем системам, которых эти изменения могут затронуть. Чтобы не рассылать ненужных уведомлений, менеджер состояний хранит информацию о том, какие системы оповещать в том или ином случае. Этот механизм реализован на основе шаблона «Наблюдатель» (см. приложение C, «Наблюдатель (шаблон проектирования)»). Если говорить вкратце, данный шаблон предполагает использование «наблюдателя», который следит за любыми изменениями субъекта, при этом роль посредника между ними выполняет контроллер изменений.

Механизм работает следующим образом. 1. Наблюдатель сообщает контроллеру изменений (или менеджеру состояний), изменения каких субъектов он хочет отслеживать. 2. Субъект уведомляет контроллер обо всех своих изменениях. 3. По сигналу фреймворка контроллер оповещает наблюдателя об изменениях субъекта. 4. Наблюдатель отправляет субъекту запрос на получение обновленных данных.

В режиме свободного пошагового выполнения (см. раздел 2.1.1) реализация этого механизма несколько усложняется. Во-первых, обновленные данные придется отправлять вместе с уведомлением об изменении. В этом режиме отправка по запросу неприменима. Действительно, если на момент получения запроса система, ответственная за изменения, еще не закончит выполнение, она не сможет предоставить обновленные данные. Во-вторых, если какая-то система еще не готова получить изменения в конце такта, менеджер состояний должен будет удерживать измененные данные до тех пор, пока все зарегистрированные для их получения системы не придут в состояние готовности.

Во фреймворке для этого предусмотрено два менеджера состояний: для обработки изменений на уровне сцены и на уровне объекта. Обычно сообщения, касающиеся сцен и объектов, независимы друг от друга, поэтому использование двух отдельных менеджеров исключает необходимость обработки ненужных данных. Но если в сцене необходимо учитывать состояние какого-либо объекта, ее можно зарегистрировать на для получение получения уведомлений о его изменениях.

Чтобы не выполнять лишней синхронизации, менеджер состояний формирует очередь уведомлений об изменениях отдельно для каждого потока, создаваемого менеджером задач. Поэтому при доступе к очереди никакой синхронизации не требуется. В разделе 2.2 описан метод, который можно использовать для объединения очередей после выполнения.

Рисунок 7. Уведомление о внутренних изменениях универсального объекта

Уведомления об изменениях не обязательно рассылать последовательно. Существует способ их параллельной рассылки. Выполняя задачу, система работает со всеми своими объектами. Например, по мере того как физические объекты взаимодействуют друг с другом, физическая система управляет их перемещением, расчетом столкновений, новых действующих сил и т. п. При получении уведомлений объект системы не взаимодействует с другими объектами своей системы. Он взаимодействует со связанными с ним расширениями универсального объекта. Это означает, что универсальные объекты теперь независимы друг от друга и их можно обновить одновременно. Такой подход не исключает крайних случаев, которые следует учитывать в процессе синхронизации. Однако он позволяет использовать режим параллельного выполнения, когда казалось, что действовать можно только последовательно.

3.2.3. Менеджер служб

Менеджер служб предоставляет системам доступ к функциям других систем, которые иначе были бы им недоступны. Важно понимать, что доступ к функциям осуществляется с помощью интерфейсов, а не напрямую. Информация об интерфейсах систем также хранится в менеджере служб.
Чтобы исключить зависимости систем друг от друга, каждая из них обладает лишь небольшим набором служб. Кроме того, возможность использования той или иной службы определяется не самой системой, а менеджером служб.

Рисунок 8. Пример менеджера служб

У менеджера служб есть и другая функция. Он предоставляет системам доступ к свойствам других систем. Свойствами называются специфичные значения конкретных систем, которые не передаются в системе обмена сообщениями. Это может быть расширение разрешение экрана в графической системе или величина силы тяжести в физической. Менеджер служб открывает системам доступ к таким данным, но не позволяет напрямую их контролировать. Он помещает изменения свойств в специальную очередь и публикует их только после последовательного выполнения. Обратите внимание, что доступ к свойствам другой системы требуется достаточно редко и не стоит им злоупотреблять. Например, он может понадобиться для включения и отключения режима каркасной сетки в графической системе из окна консоли или для изменения разрешения экрана по запросу игрока из интерфейса пользователя. Данную возможность преимущественно используют для установки параметров, которые не изменяются от кадра к кадру.

3.2.4. Менеджер среды

Менеджер среды обеспечивает работу среды выполнения движка. Его функции условно можно разделить на следующие группы.
Переменные: имена и значения общих переменных, используемых всеми частями движка. Обычно значения переменных определяются при загрузке сцены или определенных пользовательских настроек. Движок и различные системы могут получить к ним доступ, отправив соответствующий запрос.
Выполнение: данные о выполнении, например о завершении выполнения сцены или программы. Эти параметры могут устанавливать и запрашивать как сами системы, так и движок.

3.2.5. Менеджер платформы

Менеджер платформы реализует абстракцию для вызовов операционной системы, а также обеспечивает дополнительную функциональность помимо простой абстракции. Преимуществом такого подхода является инкапсуляция нескольких типичных функций в рамках одного вызова. То есть их не придется реализовывать отдельно для каждого вызывающего элемента, перегружая его подробностями о вызовах ОС.
Рассмотрим в качестве примера вызов менеджера платформы для загрузки динамической библиотеки системы. Он не только загружает систему, но также получает точки входа функции и вызывает функцию инициализации библиотеки. Менеджер также хранит дескриптор библиотеки и выгружает его после завершения работы движка.

Менеджер платформы также отвечает за предоставление информации о процессоре, например о поддерживаемых SIMD-инструкциях, и за инициализацию определенного режима работы процессов. Других функций формирования запросов системы использовать не могут.

4. Интерфейсы

Интерфейсы являются средствами взаимодействия между фреймворком, менеджерами и системами. Фреймворк и менеджеры являются частью движка, поэтому они могут взаимодействовать друг с другом напрямую. Системы к движку не относятся. Более того, все они выполняют разные функции, что приводит к необходимости создания единого метода взаимодействия с ними. Поскольку системы не могут взаимодействовать с менеджерами напрямую, для них необходимо предусмотреть другой способ доступа. При этом не все функции менеджеров должны быть открыты для систем. Некоторые из них доступны только фреймворку.

Интерфейсы определяют набор функций, необходимых для использования стандартного метода доступа. Это избавляет фреймворк от необходимости знать детали реализации конкретных систем, поскольку он может взаимодействовать с ними только посредством определенного набора вызовов.

4.1. Интерфейсы субъекта и наблюдателя

Основное назначение интерфейсов субъекта и наблюдателя - регистрация того, каким наблюдателям оправлять уведомления о каких субъектах, а также отправка таких уведомлений. Регистрация и разрыв связи с наблюдателем являются стандартными функциями для всех субъектов, включенными в реализацию их интерфейса.

4.2. Интерфейсы менеджеров

Менеджеры, несмотря на то что они являются Singleton-объектами, напрямую доступны только для фреймворка. Другие системы могут получить доступ к менеджерам только через интерфейсы, которые представляют лишь часть их общей функциональности. После инициализации интерфейс передается системе, которая использует его для работы с определенными функциями менеджера.
Не существует единого интерфейса для всех менеджеров. Каждый из них имеет свой отдельный интерфейс.

4.3. Интерфейсы системы

Чтобы фреймворк мог получить доступ к компонентам системы, ей необходимы интерфейсы. Без них поддержку каждой новой системы движка пришлось бы реализовывать отдельно.
Каждая система включает в себя четыре компонента, поэтому и интерфейсов должно быть четыре. А именно: система, сцена, объект и задача. Подробное описание см. в разделе 5, «Системы». Интерфейсы - это средства получения доступа к компонентам. Интерфейсы системы позволяют создавать и удалять сцены. Интерфейсы сцены, в свою очередь, позволяют создавать и уничтожать объекты, а также запрашивать информацию об основной задаче системы. Интерфейс задач в основном используется менеджером задач при постановке задач в пул потоков.
Поскольку сцена и объект, как части системы, должны взаимодействовать друг с другом и с универсальной сценой и объектом, к которым они привязаны, их интерфейсы также создают на основе интерфейсов субъекта и наблюдателя.

4.4. Интерфейсы изменений

Эти интерфейсы служат для передачи данных между системами. Все системы, выполняющие изменения определенного типа, должны реализовать такой интерфейс. В качестве примера можно привести геометрию. Интерфейс геометрии включает в себя методы определения положения, ориентации и масштаба элемента. Любая система, вносящая изменения в геометрию, должна реализовать такой интерфейс, чтобы для доступа к измененным данным не требовалась информация о других системах.

5. Системы

Системы являются частью движка, которая отвечает за реализацию игровой функциональности. Они выполняют все основные задачи, без которых движок не имел бы смысла. Взаимодействие между движком и системами осуществляется при помощи интерфейсов (см. раздел 4.3, «Интерфейсы системы»). Это необходимо, чтобы не перегружать движок информацией о различных типах систем. Благодаря интерфейсам процесс добавления новой системы становится гораздо проще, поскольку в движке не требуется учитывать все детали реализации.

5.1. Типы

Системы движка можно условно разделить на несколько заранее определенных категорий, соответствующих стандартным компонентам игры. Например: геометрия, графика, физика (столкновение твердых тел), звук, обработка входных данных, ИИ и анимация.
Системы с нестандартными функциями относятся к отдельной категории. Важно понимать, что любая система, которая изменяет данные конкретной категории, должна знать об интерфейсе этой категории, поскольку движок не предоставляет такую информацию.

5.2. Компоненты системы

Для каждой системы необходимо реализовать несколько компонентов. Вот некоторые из них: система, сцена, объект и задача. Все эти компоненты служат для взаимодействия с различными частями движка.
На схеме ниже изображены взаимодействия между различными компонентами.

Рисунок 9. Компоненты системы

Подробная схема связей между системами движка приведена в приложении B, «Схема взаимодействия движка и систем».

5.2.1. Система

Компонент «система», или просто система, отвечает за инициализацию системных ресурсов, которые практически не будут меняться в процессе работы движка. Например, графическая система анализирует адреса ресурсов для определения места их нахождения и ускорения загрузки при использовании ресурса. Она также задает разрешение экрана.
Система является основной входной точкой для фреймворка. Она предоставляет информацию о себе (например, тип системы), а также методы создания и удаления сцен.

5.2.2. Сцена

Компонент «сцена», или системная сцена, отвечает за управление ресурсами, которые относятся к текущей сцене. Универсальная сцена использует системные сцены для расширения функциональности за счет использования их функций. В качестве примера можно привести физическую сцену, которая используется при создании нового игрового мира и при инициализации сцены определяет в нем силы гравитации.
В сценах предусмотрены методы создания и уничтожения объектов, а также компонент «задача» для обработки сцены и метод доступа к нему.

5.2.3. Объект

Компонент «объект», или системный объект, принадлежит сцене и обычно связан с тем, что пользователь видит на экране. Универсальный объект использует системный объект для расширения функциональности, предоставляя его свойства как свои собственные.
Примером может послужить геометрическое, графическое и физическое расширение универсального объекта для отображения деревянной балки на экране. Геометрические свойства будут включать в себя положение, ориентацию и масштаб объекта. Для его отображения графическая система будет использовать специальную сетку. А физическая система наделит его свойствами твердого тела для расчета взаимодействий с другими телами и действующих сил гравитации.

В определенных случаях в системном объекте необходимо учитывать изменения универсального объекта или одного из его расширений. Для этой цели можно создать специальную связь, которая позволит отслеживать выполненные изменения.

5.2.4. Задача

Компонент «задача», или системная задача, используется для обработки сцены. Задача получает команду на обновление сцены от менеджера задач. Это сигнал для запуска системных функций на объектах сцены.
Выполнение задачи можно разбить на подзадачи, распределяя их также с помощью менеджера задач на еще большее число потоков. Это удобный способ масштабирования движка на несколько процессоров. Такой метод называют декомпозицией данных.
Информация об изменении объектов в процессе обновления задач сцены передается менеджеру состояний. Подробную информацию о менеджере состояний см. в разделе 3.2.2.

6. Объединяя все компоненты

Все описанные выше элементы связаны между собой и являются частью одного целого. Работу движка можно условно разделить на несколько этапов, описанных в следующих разделах.

6.1. Этап инициализации

Работа движка начинается с инициализации менеджеров и фреймворка.

Фреймворк вызывает загрузчик сцены.
Определив, какие системы сцена будет использовать, загрузчик вызывает менеджера платформы для загрузки соответствующих модулей.
Менеджер платформы загружает соответствующие модули и передает их менеджеру интерфейсов, затем вызывает их для создания новой системы.
Модуль возвращает загрузчику указатель на экземпляр системы, которая реализует системный интерфейс.
Менеджер служб регистрирует все службы, которые предоставляет системный модуль.

Рисунок 10. Инициализация менеджеров и систем движка

6.2. Этап загрузки сцены

Управление возвращается загрузчику, который загружает сцену.

Загрузчик создает универсальную сцену. Чтобы создать экземпляры системных сцен, он вызывает интерфейсы систем, расширяя функциональность универсальной сцены.
Универсальная сцена определяет, какие данные может изменить каждая системная сцена и оповещения о каких изменениях она должна получать.
Сопоставив сцены, выполняющие определенные изменения и желающие получать о них оповещения, универсальная сцена передает эту информацию в менеджер состояний.
Для каждого объекта сцены загрузчик создает универсальный объект, затем определяет, какие системы будут расширять универсальный объект. Соответствие между системными объектами определяется по той же схеме, которая используется для сцен. Оно также передается менеджеру состояний.
С помощью полученных интерфейсов сцен загрузчик создает экземпляры системных объектов и использует их для расширения универсальных объектов.
Планировщик запрашивает у интерфейсов сцен данные об их основных задачах, чтобы в процессе выполнения передать эту информацию менеджеру задач.

Рисунок 11. Инициализация универсальной сцены и объекта

6.3. Этап цикла игры

Менеджер платформы используется для обработки сообщений окон и других элементов, необходимых для работы текущей платформы.
Затем управление переходит планировщику, который ждет окончания такта, чтобы продолжить работу.
В конце такта в свободном пошаговом режиме планировщик проверяет, какие задачи были завершены. Все завершенные задачи (то есть готовые к выполнению) передаются менеджеру задач.
Планировщик определяет, какие задачи будут завершены за текущий такт, и ждет их выполнения.
В режиме жесткого пошагового выполнения эти операции повторяются каждый такт. Планировщик передает менеджеру все задачи и ожидает их выполнения.

6.3.1. Выполнение задачи

Управление переходит менеджеру задач.

Он формирует очередь из всех полученных задач, затем, по мере появления свободных потоков, начинает их выполнение. (Процесс выполнения задач различается в зависимости от систем. Системы могут работать только с одной задачей или обрабатывать одновременно несколько задач из очереди, реализуя таким образом параллельное выполнение.)
В процессе выполнения задачи могут работать со всей сценой или только с определенными объектами, изменяя их внутренние данные.
Системы должны получать уведомления о любых изменениях общих данных (например, позиции или ориентации). Поэтому при выполнении задачи системная сцена или объект информируют наблюдателя о любых изменениях. В этом случае наблюдатель фактически выполняет роль контроллера изменений, который является частью менеджера состояний.
Контроллер изменений формирует очередь уведомлений об изменениях для последующей обработки. Он игнорирует изменения, которые не касаются данного наблюдателя.
Чтобы воспользоваться определенными службами, задача обращается к менеджеру служб. Менеджер служб также позволяет менять свойства других систем, недоступные для передачи в механизме обмена сообщениями (например, система ввода данных меняет расширение экрана - свойство графической системы).
Задачи также могут обращаться к менеджеру среды для получения переменных среды и для изменения состояния исполнения (приостановка исполнения, переход к следующей сцене и др.).

Рисунок 12. Менеджер задач и задачи

6.3.2. Обновление данных

После выполнения всех задач текущего такта основной цикл игры обращается к менеджеру состояний, чтобы запустить этап обновления данных.

Менеджер состояний поочередно вызывает каждый из своих контроллеров изменений для рассылки накопленных уведомлений. Контроллер проверяет, каким наблюдателям отправлять уведомления об изменениях для каждого из субъектов.
Затем он вызывает нужного наблюдателя и сообщает ему об изменении (уведомление также включает в себя указатель на интерфейс субъекта). В режиме свободного пошагового выполнения наблюдатель получает измененные данные от контроллера изменений, но в режиме жесткого пошагового выполнения он должен запрашивать их у самого субъекта.
Обычно наблюдателями, заинтересованными в получении уведомлений об изменениях системного объекта, являются другие системные объекты, связанные с одним и тем же универсальным объектом. Это позволяет разделить процесс внесения изменений на несколько задач, которые можно выполнять параллельно. Чтобы упростить процесс синхронизации, можно объединить в одной задаче все связанные расширения универсального объекта.

6.3.3. Проверка выполнения и выход

Итоговый этап цикла игры представляет собой проверку состояния среды выполнения. Существует несколько таких состояний: работа, пауза, следующая сцена и т. п. Если выбрано состояние «работа», будет запущена следующая итерация цикла. Состояние «выход» означает завершение работы цикла, освобождение ресурсов и выход из приложения. Можно реализовать и другие состояния, например «пауза», «следующая сцена» и др.

7. Заключение

Основная идея данной статьи изложена в разделе 2, «Состояние параллельного выполнения». Благодаря функциональной декомпозиции и декомпозиции данных можно реализовать не только многопоточность движка, но и его масштабируемость на еще большее количество ядер в будущем. Чтобы исключить издержки на синхронизацию, продолжая поддерживать данные в актуальном состоянии, используйте менеджеры состояния в дополнение к механизму обмена сообщениями.

Шаблон «Наблюдатель» - это функция механизма обмена сообщениями. Важно хорошо понимать принцип ее работы, чтобы выбрать оптимальный способ ее реализации для движка. Фактически это механизм взаимодействия между различными системами, который обеспечивает синхронизацию общих данных.

Важную роль в распределении нагрузок играет управление задачами. В приложении D приведены советы по созданию эффективного менеджера задач для игрового движка.

Как видите, многопоточность игрового движка удается реализовать благодаря четко определенной структуре и механизму обмена сообщениями. С ее помощью можно значительно повысить производительность современных и будущих процессоров.

Приложение A. Схема движка

Запуск обработки выполняется из основного цикла игры (см. рис. 4, «Основной цикл игры»).

Приложение B. Схема взаимодействия движка и систем

Приложение C. Наблюдатель (шаблон проектирования)

Шаблон «Наблюдатель» подробно описан в книге «Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования», Э. Гамма, Р. Хельм, Р. Джонсон, Дж. Влиссидес («Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software», Gamma E., Helm R., Johnson R., Vlissides J.). На английском языке она впервые была издана в 1995 году издательством Addison-Wesley.

Основная идея данной модели заключается в следующем: если каким-то элементам необходимо получать уведомления об изменениях других элементов, они не обязаны просматривать список всех возможных изменений, пытаясь найти в нем нужные данные. Модель подразумевает наличие субъекта и наблюдателя, которые используются для отправки уведомлений об изменениях. Наблюдатель отслеживает любые изменения субъекта. Контроллер изменений выступает в роли посредника между этими двумя данными компонентами. Следующая схема иллюстрирует данную связь.

Рисунок 13. Шаблон «Наблюдатель»

Ниже описан процесс использования данной модели.

Контроллер изменений регистрирует наблюдателя и субъекта, уведомления о котором он хочет получать.
Контроллер изменений фактически является наблюдателем. Вместо наблюдателя вместе с субъектом он регистрирует самого себя. Контроллер изменений также хранит свой список наблюдателей и зарегистрированных с ними субъектов.
Субъект вносит наблюдателя (то есть контроллера изменений) в свой список наблюдателей, которые хотят получать уведомления о его изменениях. Иногда дополнительно указывается тип изменений, который определяет, в каких именно изменениях заинтересован наблюдатель. Это позволяет оптимизировать процесс рассылки уведомлений об изменениях.
Меняя данные или состояние, субъект уведомляет наблюдателя посредством механизма обратного вызова и передает информацию об измененных типах.
Контроллер изменений формирует очередь уведомлений об изменениях и ждет сигнала для их распределения по объектам и системам.
Во время распределения контроллер изменений обращается к реальным наблюдателям.
Наблюдатели запрашивают информацию об измененных данных или состоянии у субъекта (или получают их вместе с уведомлениями).
Перед удалением наблюдателя или если ему больше не требуется получать уведомления о субъекте, он удаляет подписку на данный субъект в контроллере изменений.

Существует множество разных способов реализовать распределение задач. Однако лучше всего поддерживать количество рабочих потоков равным количеству доступных логических процессоров платформы. Старайтесь не привязывать задачи к определенному потоку. Время выполнения задач различных систем не всегда совпадает. Это может привести к неравномерному распределению нагрузки между рабочими потоками и сказаться на эффективности. Чтобы упростить этот процесс, используйте библиотеки управления задачами, например

Сегодня существуют компьютеры, вычислительной мощностью которых уже мало кого удивишь. 4-х или 6-ти ядерные ПК и ноутбуки не удивляют людей, но находятся и новички в этой области, которым все интересно и хочется узнать, как можно больше информации. Сегодня мы разберем интересный вопрос: как включить все ядра на компьютере с Windows 10 для увеличения его производительности.

Если вы хотите узнать, то это можно узнать, например, с помощью программ, руководству к компьютеру или штатных возможностей Windows. Теперь разберем все возможные способы.

Сколько ядер на компьютере

Руководство к ЦП

Если у вас есть документы к компьютеру, то сведения о ядрах можно посмотреть там, в разделе о ЦП. Тоже самое можно сделать и в интернете, вбив модель своего процессора, и посмотреть все необходимые характеристики.

Сведения о ЦП можно посмотреть, если перейти в соответствующее меню. Для этого нажимаем правой кнопкой мыши по меню Пуск, выбираем «Система» , смотрим на блок «Система» . Но там показывается только модель процессора, остальное придется искать где-то еще.

Средства Windows 10

Откроем диспетчер устройств. Это можно сделать, если ввести в поле поиска «диспетчер устройств» .

Находим вкладку «Процессоры» и раскрываем ее. Сколько там пунктов находится, столько и ядер на вашем процессоре.

Специальные утилиты

Теперь разберем несколько сторонних программ, которые помогут нам определить количество ядер в процессоре.

CPU-Z

Полезная и бесплатная программа CPU-Z отображает множество характеристик компьютера, а точнее, его компонентов. Она легка и не требовательна.

Для того, чтобы посмотреть информацию о ядрах, переходим во вкладку ЦП и смотрим строчку «число активных ядер» .

Эту программу я упоминал уже не раз в своих статьях. Она содержит полный комплект информации о всех компонентах компьютера.

Скачайте программу, запустите, потом переходите во вкладку «Системная плата» , далее «ЦП» . Блок «Multi CPU» отображает нам количество ядер.

В той же самой программе можно перейти во вкладку «Компьютер» , потом «Суммарная информация» в блоке «Системная плата» нажимаем на названии процессора, где строка «Типа ЦП» .

Сколько ядер используется процессором

Некоторые думают, что в многоядерном компьютере работают не все ядра, на самом деле это не так, работают они все и всегда, но на разной частоте.

Дело в том, что при большом количестве ядер, происходит лишь оптимизация работы, то есть, данные обрабатываются быстрее. Еще один момент. Если программа не оптимизирована под несколько ядер, то, сколько бы их не было в компьютере, программа все равно будет использовать только определенное количество.

Как включить все ядра компьютера или ноутбука

Никак. Ядра на всех современных компьютерах всегда работают без ограничений. Зачем разработчикам ограничивать работу процессора и памяти, особенно при запуске Windows.

Заметьте, что если галочки в утилите MSConfig, которая описана ниже выключены, это значит, что ограничений никаких нет. Но вы можете сами это сделать, поскольку эта утилита предназначена для тестирования программного обеспечения.

Даже если вы сейчас попробуете изменить настройки на максимальные, то ничего не изменится, можете убедиться в этом сами, используя нижеследующую инструкцию.

Здесь все просто, следуем вот этой инструкции:

Нажмите Win+R и введите в окне msconfig
, потом перейдите в «Дополнительные параметры» .
Ставим галочку на «Число процессоров» и «Максимум памяти» , остальные галочки снимаем.
В пункте «Максимум памяти» указываем максимальное значение.

После того, как все сделаете, сохраните изменения и перезагрузите компьютер.

Включить все ядра с помощью BIOS

Тут все немного сложнее. В стоит лезть только в случае нестабильной работы компьютера. Если глюков и тормозов не замечается, то все нормально и ядра обычно включены автоматически.

Если решили попробовать включить ядра через BIOS, то вам нужно перейти в раздел Advanced Clock Calibration и установите значение «All Cores» , либо «Auto» .

Сложность тут заключается в том, что в разных версия материнских плат и ноутбуках разделы в BIOS называются по-разному, сказать куда точно заходить не могу.

Таким образом, мы разобрали, как посмотреть ядра процессора, как задействовать все ядра для сокращения времени загрузки компьютера и бесполезность этого действа.))

Поскольку изначальная технология работы Windows в плане вычислительных возможностей процессора предполагает использование только одного ядра процессора, а при нехватке - остальных, многие обладатели компьютерных систем на основе многоядерных процессоров совершенно естественно задаются вопросом о том, как включить дополнительные ядра на Windows 7 или на любой другой системе. Но сама суть вопроса сводится к тому, какой эффект производительности может дать задействование всех ядер, и вообще, стоит ли заниматься подобными вещами. Попробуем разобраться.

Что дает включение всех ядер процессора?

Процессор является таким устройством, которое обладает ограниченными возможностями в плане вычислений. У него есть ограничения или, если хотите, некий потолок по количеству выполняемых операций. То есть, будь в нем хоть 4, хоть 8 ядер, выше своих возможностей он не прыгнет. Имеется в виду, что независимо от того, с какой скоростью на него будут передаваться данные, их объем для обработки всегда останется неизменным. В чем-то это сродни даже загрузке оперативной памяти.

Прежде чем решать вопрос о том, как включить все ядра на Windows 7, нужно четко осознавать, как это все работает. Сравнить это можно, например, с приемом пищи. Можно действовать одной рукой или двумя. В этом примере рот (или желудок) можно сравнить с процессором, а руки - с ядрами. Одной рукой положить в рот несколько кусков торта будет медленнее, двумя - быстрее. Но это не значит, что в рот поместится больше, чем столько, на сколько он рассчитан. Так и с процессорами. Не всегда ускорение загрузки в процессор вычислительных операций способствует их скорейшему выполнению. А обработку информации можно сравнить не только с пережевыванием пищи, но и с глотанием. Понятно ведь, что больше дозволенного глотнуть не получится.

Тем не менее, если вы умеете жевать достаточно быстро, по аналогии с современными процессорами, которые способны «проглатывать» информацию, почему бы и нет?

Так ли это необходимо?

Насколько целесообразно это делать, каждый решает сам. Но при решении вопроса о том, как включить второе ядро на Windows 7 при условии наличия 2-ядерного процессора, стоит учесть несколько моментов.

Особого прироста производительности добиться получится вряд ли, 10-15% (хотя для некоторых систем или ресурсоемких программ и это достаточно весомый показатель). Но ведь проблема в том, что использование каждого ядра привязано к объему оперативной памяти. А тут могут возникнуть проблемы, ибо при перенаправлении команд на каждое ядро процессора может произойти переполнение RAM, и вся система просто «повиснет».

Как включить все ядра на Windows 7 через БИОС?

Но если решение по включению всех ядер принято, сначала следует обратить внимание на настройки первичной системы BIOS. Изначально задействование, вне зависимости от программной среды установленной операционной системы, нужно произвести именно там.

После входа следует найти раздел, имеющий название вроде Advanced Clock Calibration. В большинстве систем по умолчанию установлено значение Auto. Это означает, что дополнительные ядра будут использоваться только в случае неспособности справиться с операциями основного ядра. Нет ничего проще, чем установить значение All Cores, которое будет соответствовать задействованию всех ядер процессора, вне зависимости от количества и типа исполняемых операций.

Доступ к настройкам через конфигурацию системы

Теперь обратим внимание на то, как включить все ядра на Windows 7 именно в программной среде самой системы. Некоторые пользователи ошибаются, думая, что в стандартной «Панели управления» можно произвести такие действия. Ничего подобного! Придется использовать консоль «Выполнить» или в англоязычной версии системы - Run (Win + R). В ней нужно ввести команду msconfig (унифицированное средство доступа к конфигурации Windows для всех систем), перейти на вкладку загрузки, а затем нажать на кнопку настройки дополнительных параметров.

Теперь, собственно, о том, как включить все ядра на Windows 7. В новом окне слева используется установка числа ядер, которое соответствует числу процессоров, а справа устанавливается необходимый объем оперативной памяти.

Обязательные условия и параметры

С оперативной памятью не все так просто. Хотя система и сама определяет объем выделяемой памяти на каждое ядро, вроде бы и автоматически, обольщаться на этот счет не стоит.

Принято считать, согласно установленным стандартам, что для 2 Гб ОЗУ соответствует 2-ядерным процессорам, 4 Гб - 4-ядерным и т. д. Но и тут не все так просто. На каждое ядро должно быть выделено не менее 1 Гб RAM. В случае несоответствия конфигурации компьютерной системы установленным требованиям можно даже не пытаться произвести какие-то настройки (все равно ничего не получится).

С другой стороны, в вопросе о том, как включить все ядра на Windows 7, не следует упускать из виду то, что современные процессоры имеют возможности выше заявленных. Так, например, процессоры Intel Core i7 второго поколения, устанавливаемые в ноутбуках, в плане обработки вычислений соответствуют 4-ядерным процессорам в стационарных системах. Поэтому не стоит удивляться, что при 8 Гб ОЗУ память будет распределяться не так (с учетом двух потоков). В значении количества процессоров будет указано 4 (хотя их на самом деле один с двумя двухпотоковыми ядрами) с соответствующим распределением памяти.

Вместо итога

Наконец, в завершение стоит спросить себя о том, стоит ли заниматься такими настройками. В целом, если система с достаточно большим объемом ОЗУ и мощным процессором признаков торможения не проявляет, системные настройки в этом отношении лучше не трогать, а то ведь можно добиться даже полностью противоположного эффекта, когда вследствие слишком быстрой загрузки данных процессор просто не будет справляться с такими объемами вычислений, несмотря даже на задействование всех ядер. Как уже можно было сообразить, тут нужна тонкая настройка, а это под силу не каждому. Оверлокеры могут разогнать процессоры, но и это чревато некоторыми негативными последствиями для процессоров в плане физического выхода из строя.

Персональные компьютеры и ноутбуки с многоядерными процессорами имеют огромные вычислительные способности. Благодаря параллельной работе всех ядер устройство способно показывать впечатляющие показатели в компьютерных играх и программах. В данной статье мы разберемся, как включить все ядра на Windows 10, с помощью каких приложений можно посмотреть информацию о процессоре и так далее.

В зависимости от загруженности компьютера уровень занятости каждого ядра может отличаться от других. К тому же каждое ядро способно работать на отдельно установленной частоте из-за настроек BIOS или программного обеспечения материнской платы. Нагрузка на комп распределяется равномерно, из-за чего вы получаете высокую производительность.

Существует только один случай, когда двухъядерный процессор не будет задействовать второе ядро, – это процедура включения PC. Чтобы запустить операционную систему и привести компьютер в готовность, BIOS использует ресурсы только одного ядра. Вы можете задействовать все ресурсы и немного ускорить процесс включения компьютера. Однако ждать существенных изменений не стоит – ускорения включения ПК необходимо добиваться другими методами (например, установить ее на SSD).

Способы включения

Вы можете активировать все 4 ядра в 4-ядерном процессоре при загрузке компьютера следующими способами:

через стандартные средства системы;
через настройки

Описанные далее инструкции подходят для 32 bit и 64 bit OS. Поддерживаются версии Home, Pro и Enterprise. Для того, чтобы компьютер начал использовать всю мощность при запуске, необходимо провести следующую операцию:

Зайдите в приложение «Выполнить» клавишами Win + R . Впишите строку «msconfig» и нажмите Enter для запуска.

В открывшемся окне вы увидите вкладку «Загрузка».

В ней необходимо выбрать вашу ОС и нажать на кнопку «Дополнительные параметры загрузки».

Отметьте галочкой «Число процессоров» и установите максимальное количество ядер. Также необходимо увеличить «Максимум памяти». Параметр «Блокировка PCI» должен быть отключен, чтобы компьютер распределял нагрузку на все количество ядер равномерно. Для завершения настройки закройте окно кнопкой «ОК».

Совет: нельзя устанавливать максимальный объем памяти менее 1024 МБ, чтобы не добиться обратного эффекта – замедления загрузки компьютера.

После сохранения настроек необходимо посмотреть, сколько ядер работает теперь. Если все параметры сбросились, то уменьшите «Максимум памяти» и снова протестируйте. Чтобы не проводить повторно данную процедуру, в окне «Конфигурация системы» поставьте галочку напротив пункта «Сделать эти параметры загрузки постоянными» и завершите работу кнопкой «ОК».

В BIOS

Стоит предупредить, что изменение настроек BIOS рекомендуется только в том случае, если ваш персональный компьютер перестал загружаться. Без минимальных знаний не советуем вам пользоваться данным методом, если работает вышеописанный.

Итак, для включения многоядерного процессора необходимо:

Запустить меню BIOS. Делается это при включении компьютера. На разных материнских платах за запуск отвечает отдельная клавиша. В большинстве компьютеров это Del , F1 , F2 , F10 и подобные системные кнопки. На загрузочном экране вы найдете информацию по поводу вашей клавиши.

В меню BIOS необходимо открыть раздел «Advanced Clock Calibration». Здесь нужно выставить параметр «All Cores».

Для сохранения и перезагрузки нажмите F10 и подтвердите действие клавишей Y .

Теперь вы знаете, как сделать загрузку компьютера с помощью всех ядер процессора.

Как найти данные о процессоре

Вы можете узнать, сколько ядер работает в вашем ПК и какие характеристики имеет ЦП следующими способами:

стандартные средства ОС;
сторонние утилиты.

Сначала разберемся со встроенными возможностями операционной системы.

Общая информация

Посмотреть информацию о процессоре и его характеристиках вы можете следующим образом:

Зайдите в «Параметры». Для этого щелкните ПКМ по иконке «Пуск» и в меню нажмите на «Параметры».

Далее перейдите в раздел «Система».

Теперь откройте подраздел «О системе».

В списке всей информации найдите отмеченную строку. Здесь указаны название и частота каждого из ядер.

Подробнее узнать об оборудовании вы сможете через «Диспетчер устройств». Все способы открыть данную программу представлены ниже:

Чтобы открыть «Диспетчер устройств», в поисковой строке введите соответствующий запрос.

Также запустить программу можно через «Панель управления». Откройте ее любым удобным способом, а затем перейдите в «Оборудование и звук» (1).

Далее кликните на «Диспетчер устройств».

В командной строке необходимо ввести «mmc devmgmt.msc», чтобы запустить «Диспетчер устройств».

Окно приложения выглядит так:

В нем необходимо развернуть ветку «Процессоры». На скриншоте представлен 4-ядерное устройство, поскольку вы видите 4 одинаковые строки. Кликните правой кнопкой мыши по одной из строк и выберите пункт «Свойства». В открывшемся окне вы можете найти всю информацию по процессору.

Сторонние утилиты

Если вас не устраивает функционал «Диспетчера устройств», вы можете установить одну из сторонних утилит. Самыми распространенными являются CPU-Z, AIDA64 и Everest.

CPU-Z можно загрузить с официального сайта по ссылке . При первом запуске утилита соберет данные о вашей конфигурации ПК. В первой вкладке вся информация о ЦП:

В остальных вкладках вы найдете подробное описание другого оборудования. Например, в SPD будет подробное описание оперативной памяти (Module Size, Manufacturer и так далее).

Программа AIDA64 загружается с ресурса создателей . В левой части окна необходимо открыть ветку «Системная плата» и перейдите в подраздел ЦП. В графе Multi CPU будет указано количество процессоров:

Последняя утилита – Everest . Она очень схожа с предыдущим софтом. В ней также вся интересующая вас информацию о ЦП находится в разделе «Системная плата»:

Итоги

Включение многопоточности возможно только для операции запуска персонального компьютера. Во всех остальных случаях ЦП задействует все ресурсы одновременно, поэтому надобность ручной настройки отпадает.

Видео

Ниже представлена видеоинструкция с подробным описанием всех действий и операций из данной статьи. С помощью наглядного пособия вы сможете разобраться в непонятных для вас моментах и шагах руководства.

Современные компьютеры имеют большие вычислительные возможности, поэтому удивить двух-, четырех- или даже шестиядерным процессором кого-то сложно. Но начинающий пользователь, не знакомый с особенностями технической «начинки» устройства, может заинтересоваться, как включить все ядра на Windows 10, чтобы увеличить производительность компьютера.

Как узнать количество ядер процессора?

Узнать, сколько ядер в процессоре, который установлен на вашем компьютере или ноутбуке, можно с помощью программ, встроенных средств Windows и в описании к ЦП.

В описании ЦП

Посмотрите в инструкции к устройству, какая модель установлена на вашем компьютере. После этого найдите описание процессора в интернете.

Полезно! Посмотреть модель можно и в описании ОС: ПКМ на меню Пуск → Система → в блоке «Система» указано наименование ЦП.

В Windows

Программами

Создано много программ, которые показывают характеристики устройства.

CPU-Z

AIDA64

Условно-бесплатная утилита AIDA64 содержит большой набор функций.

Запустите программу → Системная плата → ЦП → Multi CPU.

Альтернативный вариант: Компьютер → Суммарная информация → блок Системная плата → в строке «Тип ЦП» ЛКМ на процессоре → Информация о продукте .

Сколько ядер используется по умолчанию

Главное запомните! В многоядерном процессоре все ядра работают всегда и одновременно (прочитайте статью « »). В основном они функционируют на разной частоте (в зависимости от настроек BIOS или специальных утилит, которые поставляются вместе с материнскими платами).

Преимущества работы многоядерного ЦП можно представить следующим образом. Если человек наливает в ведро воду из одного крана, он сделает эту работу за один период времени. Если включить второй кран, наполнить ведро можно намного быстрее, но объем воды, который суммарно можно в него вместить, не увеличится.

При использовании двух кранов оптимизируется работа. То же происходит при использовании нескольких ядер в ЦП – он быстрее и продуктивнее обрабатывает данные, которые поступают для вычисления.

Важно! Процессор работает в многопоточном режиме только в случае, если программа, которую он выполняет, для этого оптимизирована. Если производитель софта не воплотил в нем поддержку многоядерных ЦП, будет задействовано только одно ядро.

Как задействовать все ядра?

В Windows 10

Важно! На каждое ядро должно приходиться не менее 1024 Мб оперативной памяти, иначе вы добьетесь обратного эффекта.

В BIOS

Вносить изменения в BIOS можно только в случае, если они «слетели» из-за сбоя в ОС (прочитайте статью « », чтобы узнать, как запустить ПК, если он работает нестабильно). В остальных случаях все ядра процессора в BIOS включаются автоматически.

Чтобы включить все ядра, зайдите в раздел Advanced Clock Calibration в настройках BIOS. Установите в нем показатели «All Cores» или «Auto».

Важно! Раздел Advanced Clock Calibration в разных версиях BIOS может называться по-разному.

Вывод

Во время работы все ядра процессор задействованы, но они функционируют на разной частоте (в зависимости от сделанных настроек). Включить все ядра ЦП можно при загрузке ОС в настройках BIOS или в параметрах «Конфигурация системы». Это сократит время загрузки ПК.