Эта статья будет посвящена устранению неполадок при высокой нагрузке на процессор, а также способы оптимизации работы центрального процессора.

Многие пользователи ПК часто сталкиваются с проблемой сильной нагрузки процессора. Сейчас мы рассмотрим способы понижения нагрузки, при этом получив прирост производительности системы.

Бывают случаи, что процессор постоянно нагружен на 100%, при этом никаких действий на компьютере не выполняется. Допустим, просто открыт рабочий стол, а в диспетчере задач показана загрузка центрального процессора на самый максимум.

Не все пользователи знают о том, что можно узнать на какое процентное соотношение загружен их процессор, а некоторые видят, что он загружен, но никаких действий для решения не принимают. А этого делать не рекомендуется.

При высокой нагрузке на процессор компьютер начинает работать медленно , но ко всему этому, процессор в это время сильно нагревается и система охлаждения может не справиться с охлаждением. А это чревато выходом процессора из строя и повреждением материнской платы.

Что нагружает процессор?

В частности, сильная загрузка ЦПУ случается из-за большого количества фоновых процессов, открытых программ, свернутых игр .

Также, в этом можно винить различные вирусы и антивирусы , которые в большей части причастны к нагрузке процессора.

Какие могут быть последствия от сильной нагрузки процессора?

— Выход процессора из строя — от длительной сильной нагрузки на процессор он может сгореть. Тут уже и хорошая система охлаждения не сможет помочь. При нагрузке процессор нагревается, особенно это заметно на ноутбуках — Начинается сильный шум куллера и нагревается нижняя часть, что приводит к существенным неудобствам.

— Медленная работа компьютера — при сильной нагрузке окна будут открываться очень медленно. Будут видны всевозможные «артефакты» при открытии. И просто будет невозможно использовать компьютер.

Как посмотреть чем нагружен процессор?

Если вы заметили, что компьютер стал работать медленнее привычного после какого-то действия или появился сильный шум системы охлаждения ноутбука и его нагревание, то уже следует обратить внимание на нагрузку процессора.

Диспетчер задач

Чтобы увидеть процент нагрузки на процессор, откройте диспетчер задач и во вкладке «Производительность» будет выявлен график, который показывает нагрузку на каждое ядро, а также, на весь процессор.

На Windows 8 это выглядит немного иначе: при открытии Диспетчера задач его нужно расширить, нажав на кнопку Подробнее.

После нажатия появится окно с расширенными возможностями и подробным описанием и графиком загрузки центрального процессора.

Итак, если у вас процессор загружен на 100%, показана его максимальная тактовая частота, то нужно для начала убрать лишние программы из автозапуска (в описано все в подробностях о автозагрузке).

На операционной системе Windows 8 функция автозапуска расположена в более удобном месте — диспетчере задач.

Откройте вкладку Автозагрузка и увидите все программы, которые запускаются при загрузке ОС. Обратите внимание на Влияние. В этом пункте показано влияние на загрузку. Если выше среднего, то настоятельно рекомендуется исключить эту программу из автозапуска , иначе процессор будет нагружаться с самого начала работы операционной системы.

Вирусы

Большинство вирусов сильно грузят процессор, а также, в целом понижают производительность компьютера и возможна потеря конфиденциальности вашей личной информации.

Антивирусы

Как бы это странно не выглядело, но антивирусы могут сильно нагружать процессор. Рекомендуется не использовать антивирусы, а пользоваться лечащими утилитами раз в месяц. Они не требуют установки, но все же эффективнее, чем постоянно работающий антивирус (пример такой утилиты — dr.Web CureIt!).

Нестабильно работает система охлаждения

Проверить, стабильно ли работают вентиляторы, сильная ли у них запыленность. Если пыли много, то нужно отключить и демонтировать вентилятор, после чего выполнить его тщательную очистку, аккуратно протирая лопасти вентилятора ватным диском, смоченным чистым спиртом.

Еще следует обратить внимание на состояние теплопроводной пасты. Для хорошего взаимодействия между процессором и радиатором охлаждения применяется Термопаста. Со временем она превращается в порошок, после чего процессор начинает сильно нагреваться и его загруженность повышается. Рекомендуется менять теплопроводную пасту хотя бы раз в год.

В Windows 7 самым главным процессом в ОС является Svchost.exe . Очень часто пользователи ПК с Windows 7 встречаются с проблемой, когда этот процесс сильно грузит процессор. Загрузка процессорных ядер может достигать от 50 до 100 процентов. Svchost.exe является хост-процессом, отвечающим за запуск служб группы из динамических библиотек DDL . То есть система с помощью этого хост-процесса запускает группу служб, не создавая при этом лишних процессов. Такой подход снижает нагрузку на процессор и оперативную память. Если система тормозит и Svchost.exe сильно грузит процессор - это означает, что ОС неправильно работает. Такое поведение системы может вызвать вредоносная программа, а также неполадки в самой ОС. Чтобы разобраться с этой проблемой, в этом материале мы рассмотрим все способы решения задачи с сильной загрузкой процессора, вызванной процессом Svchost.exe.

Первые шаги, решающие проблему с процессом Svchost.exe

Если у вас возникла ситуация, когда хост-процесс Svchost.exe сильно нагружает процессор, то не следует сразу думать, что это вирус. Кроме вируса виновником этой проблемы может быть сама ОС. Ниже мы рассмотрим список проблем , а также методы их исправления :

Восстанавливаем нормальную работу процессора с помощью антивируса

Если вышеописанные способы не помогли, то скорей всего ваша Windows 7 заражена вирусом . Обычно заражение вирусом происходит извне. То есть через интернет или через внешний накопитель данных. Если у вас стоит хороший антивирус, то скорей всего вирус не пройдет. Но бывают случаи, когда антивирусы не видят новые версии вирусов и пропускают их. Если ваш компьютер заражен, то процесс хост Svchost.exe будет грузить процессор до 100 процентов, а также в имени пользователя вы увидите не системные имена «LOCAL» и «NETWORK SERVICE», а совсем другое имя.

Чтобы избавиться от вируса в системе, нужно запустить полную проверку компьютера в Windows 7 на поиск вредоносных программ. Ниже мы рассмотрим пример запуска полной проверки компьютера с помощью антивируса Comodo Internet Security. Также перед запуском любого антивируса для проверки ОС обновите его антивирусную базу. Двигаемся дальше и запустим антивирус Comodo Internet Security .

В главном окне антивируса перейдем к нижней вкладке «Сканирование », после чего откроется меню, в котором можно выбрать варианты сканирования.

В нашем случае нужно выбрать пункт «Полное сканирование ». Этот вариант просканирует полностью винчестер, выявит вредоносную программу и обезвредит ее . Ниже показано окно сканирования Comodo Internet Security.

В других антивирусных программах принцип запуска полной проверки ПК максимально схож с рассмотренным. Поэтому если у вас проблема с хост-процессом Svchost.exe, то смело запускайте полную проверку ПК.

Для этого примера мы неспроста выбрали антивирус Comodo Internet Security. В этом антивирусе есть встроенный модуль под названием KillSwitch (в настоящее время этот модуль входит в состав бесплатного набора утилит COMODO Cleaning Essentials , скачать который можно ).

Этот модуль представляет собой диспетчер задач, который обладает расширенным функционалом. Например, KillSwitch может остановить дерево процессов и вернуть назад произведенные изменения после этого.

Также особенностью KillSwitch является проверка запущенных процессов на доверие . То есть, если процесс недоверенный, KillSwitch найдет его и укажет это в третьей колонке «Оценка ». Эта особенность модуля KillSwitch поможет быстрее определить проблему, связанную с Svchost.exe и загрузкой процессора.

Еще стоит упомянуть, когда вирус заражает сам антивирус или надежно маскируется от него, вследствие чего его не видит установленный антивирус. В этой ситуации на помощь пользователю придёт загрузочный диск . Этот диск представляет собой портативную операционную систему, основанную на Linux, которая грузится с него. После загрузки с этого диска пользователь сможет запустить проверку ПК прямо с загруженной операционной системы.

Такая проверка должна найти и обезвредить вирусы, которые заставляют Svchost.exe грузить процессорные ядра. Наиболее известными вирусами , которые грузят процессор с помощью Svchost.exe, являются:

• «Virus.Win32.Hidrag.d » - представляет собой вирус, написанный на C++. Попав в систему, он осуществляет подмену Svchost.exe . После этого он ищет файлы с расширением «*exe» и заражает их. Вирус является безобидным, он не вредит системе и не крадет информацию. Но постоянное заражение файлов с расширением «*exe» сильно грузит процессор.
• «Net-Worm.Win32.Welchia.a » - этот вирус представляет собой интернет-червь, который нагружает процессор путем интернет атак .
• «Trojan-Clicker.Win32.Delf.cn » - примитивный троян, который регистрирует в системе новый процесс Svchost.exe для открытия определенной страницы в браузере , тем самым нагружая систему.
• «Trojan.Carberp » - опасный троян, который также маскируется под Svchost.exe . Основным предназначением этого вируса является поиск и кража информации крупных торговых сетей .

Сильная загрузка процессора из-за Windows Update

На компьютерах с ОС Windows 7 часто наблюдается ситуация, когда процесс Svchost.exe грузит процессор и память из-за центра обновлений . Чтобы проверить, что именно центр обновлений грузит память и процессор, нужно зайти в «Диспетчер задач » и с помощью Svchost.exe перейти к службам, которыми в данный момент он управляет. Пример такого перехода показан на изображении ниже.

После такого перехода должно открыться окно со службами, где будет выделена служба «wuauserv ».

Именно эта служба отвечает за скачивание и установку обновлений на семерку. Исправить эту проблему достаточно просто.

В окне служб диспетчера задач можно полностью остановить «wuauserv» или в панели управления отключить проверку обновлений.

Но отключение службы «wuauserv» некрасивый выход из этой ситуации.

При отключении этой службы нарушается безопасность ОС в целом, так как установка обновлений через центр обновлений будет отключена.

Решить эту задачу можно установкой обновлений вручную. Чтобы не скачивать десятки обновлений с сайта www.microsoft.com и потом долго их устанавливать, лучше всего воспользоваться набором обновлений UpdatePack7R2 . Разработчиком этого набора является «simplix », который также известен под этим ником и является модератором на форуме www.oszone.net. Скачать этот набор можно на сайте http://update7.simplix.info . В данный момент на сайте выложена последняя версия под номером 17.12.15. После загрузки набора можно приступать к установке обновлений. Для этого запустим инсталлятор.

В появившемся окне нажмем кнопку Установить . После этого начнется процесс установки обновлений.

Этот процесс может занять довольно много времени и зависит от количества уже установленных обновлений. Обновлять таким оффлайновым способом Windows 7 можно постоянно, так как автор проекта постоянно выпускает новые наборы. Также после завершения установки обновлений вы можете заново запустить центр обновлений. В этот раз проблема с загрузкой памяти и процессора должна исчезнуть, так как в этих обновлениях содержится исправление.

Остальные способы решения проблемы с загрузкой процессора из-за Svchost.exe

В этом разделе мы опишем способы, которые в некоторых случаях помогают решить проблему с Svchost.exe, а также увеличивают общую производительность и стабильность системы. Ниже приведен список с подробным описанием каждого из способов :

• Очень часто помогает решить проблему процесса Svchost.exe, даже когда он заражен вирусом, обычный откат ОС с помощью точки восстановления . Но этим способом можно воспользоваться только в том случае, если защита системы включена.
• При длительном использовании различных установленных программ операционная система Windows 7 накапливает на жестком диске очень много мусора . Под мусором подразумеваются временные файлы, создающиеся при использовании различных утилит. Например, файлы истории браузера. В этом случае на помощь придут специальные утилиты для очистки ОС . Наиболее популярной среди них является программа CCleaner .
• Также советуем провести дефрагментацию , которая может повысить общую производительность системы. Дефрагментация хоть и не решит проблему с процессом Svchost.exe, но значительно ускорит его, тем самым ослабив нагрузку на процессор. Одним из лучших дефрагментаторов является утилита Defraggler , которая кроме своей основной функции еще умеет дефрагментировать системные файлы.
• Очистка реестра также помогает решить нашу задачу. Для очистки реестра, как и в способе выше, подойдет утилита CCleaner , которая быстро удалит старые ключи реестра , мешающие правильно работать Svchost.exe.
• Также для всех запущенных процессов, включая Svchost.exe, немаловажным фактором является исправная оперативная память. При неисправной памяти система и запущенные процессы могут вести себя нестабильно. Выходом из этой ситуации будет замена оперативки на исправную память . Проверить память на исправность можно с помощью встроенного средства диагностики в Windows 7.

Заключение

В этом материале мы довольно обширно рассмотрели проблему, связанную с сильной загрузкой процессора из-за процесса Svchost.exe. Исходя из этого, наши читатели наверняка смогут решить эту проблему и обеспечить нормальную работу компьютера.

Видео по теме

Высокая загрузка центрального процессора может указывать на наличие различных проблем. Если программа загружает всю память процессора, то существует большая вероятность, что она работает неправильно. Загруженность процессора также может свидетельствовать о наличие вируса или рекламного ПО, с которым следует поскорее разобраться. Еще это может означать, что ваш компьютер не в силах выполнить то, что вы от него хотите, а значит, ему необходим апгрейд.

Шаги

Windows

Нажмите комбинацию клавиш . Ctrl + ⇧ Shift + Esc , чтобы открыть «Диспетчер задач». Это утилита, которая следит за всеми процессами и программами, которые в данный момент запущены на компьютере.

Нажмите на колонку «ЦП». Таким образом вы отсортируете процессы по загруженности процессора.

1. Обратите внимание на столбец «Имя образа». Это имя позволит вам позже отыскать процесс и определить, как предотвратить высокую загрузку.

   • В ОС Windows 8 вместо системного имени процесса вы увидите полное название программы. Данный момент значительно упрощает задачу по распознаванию программы.

2. Выберите проблемную программу и нажмите на кнопку . Завершить процесс . Вас попросят подтвердить завершение процесса.

   • В ОС Windows 8 это кнопка называется Снять задачу .
   • Принудительное завершение программы приведет к тому, что вся несохраненная работа в программе будет утеряна. Кроме того, принудительное завершение процесса может привести к тому, что ваш компьютер перестанет работать до следующей перезагрузки.
   • Не следует принудительно прекращать работу процесса «Бездействие системы». Если этот процесс загружает ваш процессор, знайте, что на самом деле он его не использует. Когда процесс «Бездействие системы» задействует почти весь процессор, это значит, что сейчас ваш компьютер имеет много свободной вычислительной мощности.
   • Если у вас не получается принудительно завершить работу программы, нажмите сюда , чтобы узнать о других более продвинутых методах.

3. Решите, что предпринять с проблемной программой. Поищите в Интернете название принудительно закрытой программы. Это поможет вам понять для чего используется процесс, и что следует предпринять, чтобы он не загружал процессор до 100%. Существует всего несколько способов решения проблемы полной загрузки процессора из-за конкретной программы:

   Проверьте «Параметры питания» (только на ноутбуках). Если вы работаете за ноутбуком и не подключены к электропитанию, ваш ноутбук может автоматически начать работать медленнее, чтобы сэкономить заряд батареи. Изменение параметров питания может увеличить вычислительные способности ноутбука, но при этом приведет к более частой подзарядке батареи.

   • Откройте «Панель управления» и выберите «Параметры питания». Если вы не видите эту опцию, нажмите «Оборудование и звук», а затем выберите «Параметры питания».
   • Нажмите на опцию «Показать дополнительные схемы», чтобы расширить список.
   • Выберите «Высокая производительность». Теперь вам будет доступна вся вычислительная способность процессора вашего ноутбука.

4. Проведите апгрейд компьютера, если у вас возникают проблемы при работе большинства программ. Если ваш процессор постоянно загружен на 100%, и в этом не виновата ни одна из программ, возможно, вам следует подумать над апгрейдом компьютера.

   • В Интернете вы можете найти инструкции по увеличению доступной памяти процессора с помощью флешки.
   • Нажмите сюда, чтобы найти инструкции по увеличению ОЗУ . Увеличение объема ОЗУ поможет облегчить работу вашего процессора.
   • Нажмите сюда, чтобы найти инструкции по апгрейду процессора .

   Mac

   1. Запустите «Activity Monitor». Вы найдете эту утилиту в папке «Утилиты», которая находится в папке «Приложения». Вы можете сразу перейти в эту папку, нажав на меню «Go» и выбрав папку «Утилиты».

      • Приложение «Activity Monitor» отображает все процессы, которые в данный момент запущены на Mac.

   2. Нажмите на колонку «ЦП». Таким образом вы отсортируете процессы по проценту загруженности процессора.

   3. Найдите процессы, которые больше всего загружают центральный процессор. Как правило, вы должны увидеть лишь одну программу с практически максимальной загрузкой ЦП (99-100%), но возможно, что проблему вызывают несколько различных программ, каждая из которых занимает до 50%.

      • Многие игры и графические редакторы занимают все 100% памяти процессора. Это нормально, так как на время работы этих программ на компьютере больше ничего не должно быть запущено.

Когда ваш комп тормозит, это мягко говоря не очень хорошо — лично меня это очень нервирует. Поэтому нужно в срочном порядке понять, что именно грузит комп, какая программа.

На самом деле, сделать это очень просто и все инструменты для этого у нас есть в самой Windows 10 (да и в старых версиях они также есть).

Когда вы поняли, что это за программа — то логично ее безжалостно «вырубить», и освободить этим компьютер от нагрузки. Но! Не каждую программу можно так завершать, если это системная, то лучше не трогать а просто сделать перезагрузку, если это знакомая вам программа — то можно и завершить ее, если ничего важного в программе не делается.

А может быть это вирус? Может быть, но тогда тормознутость системы будет носить регулярный характер. Может также грузить и антивирус, например при глубокой проверке компа (такая проверка называется типа «глубокий эвристический анализ»).

Теперь перейдем непосредственно к поиску программы, которая грузит комп. Я специально включит тест производительности в WinRAR, чтобы сделать так, чтобы какая-то программа сильно нагружала комп для примера и сейчас покажу как ее найти.

Запускаем диспетчер (кликните по панели задач правой кнопкой мыши):

Откроется окно (если ничего нет, то нажмите кнопку Подробнее в нижнем левом углу, это у вас просто диспетчер не полностью открыт), где вам нужно выбрать колонку ЦП , чтобы сортировка была по тому, кто и сколько нагружает ваш проц. В общем я нажал и смотрите, сразу видно, что большой процент идет у WinRAR (а он реально нагружает, ибо я запустил тест):

То есть таким способом, вы можете узнать, какая прога нагружает ваш комп. А вот так, вы можете ее отключить:

Но не всегда так можно завершить работу проги, если есть возможность, то лучше перезагрузку сделать.

Теперь второй способ, он более информативный — это при помощи списка процессов, в том же диспетчере идем на вкладку Подробности , и там будет список процессов. Там также нужно нажать на колонку ЦП :

И мы опять видим виновника — это процесс WinRAR.exe , но, тут плюс в том, что в колонке Имя пользователя вы также будете видеть от какого имени запущен процесс! То есть если от вашего (а не от Системы , LOCAL SERVICE , DWM-1 , NETWORK SERVICE или подобного), и если этот процесс/прога ничего особо важного не делает — можно выключать. Если не от вашего имени, то есть это было запущено самой системой — то лучше не трогать, а сделать перезагрузку.

Чтобы завершить работу проги, просто нажмите правой кнопкой мыши и выберите там Снять задачу :

Вот такими простыми способами вы можете отключать работу тех программ, которые грузят ваш комп, но лучше всего это разобраться почему программа загружает так процессор, что вы вынуждены вручную завершать ее работу.

• Перевод

Та метрика, которую мы называем «загрузкой процессора» на самом деле многими людьми понимается не совсем верно. Что же такое «загрузка процессора»? Это то, насколько занят наш процессор? Нет, это не так. Да-да, я говорю о той самой классической загрузке CPU, которую показывают все утилиты анализа производительности - от диспетчера задач Windows до команды top в Linux.

Вот что может означать «процессор загружен сейчас на 90%»? Возможно, вы думаете, что это выглядит как-то так:

А на самом деле это выглядит вот так:

«Работа вхолостую» означает, что процессор способен выполнить некоторые инструкции, но не делает этого, поскольку ожидает чего-то - например, ввода-вывода данных из оперативной памяти. Процентное соотношение реальной и «холостой» работы на рисунке выше - это то, что я вижу изо дня в день в работе реальных приложений на реальных серверах. Есть существенная вероятность, что и ваша программа проводит своё время примерно так же, а вы об этом и не знаете.

Что это означает для вас? Понимание того, какое количество времени процессор действительно выполняет некоторые операции, а какое - лишь ожидает данные, иногда даёт возможность изменить ваш код, уменьшив обмен данных с оперативной памятью. Это особенно актуально в нынешних реалиях облачных платформ, где политики автоматического масштабирования иногда напрямую завязаны на загрузку CPU, а значит каждый лишний такт «холостой» работы стоит нам вполне реальных денег.

Что же такое загрузка процессора на самом деле?

Та метрика, которую мы называем «загрузкой процессора» на самом деле означает нечто вроде «время не-простоя»: то есть это то количество времени, которое процессор провёл во всех потоках кроме специального «Idle»-потока. Ядро вашей операционной системы (какой бы она ни была) измеряет это количество времени при переключениях контекста между потоками исполнения. Если произошло переключение потока выполнения команд на не-idle поток, который проработал 100 милисекунд, то ядро операционки считает это время, как время, потраченное CPU на выполнение реальной работы в данном потоке.

Эта метрика впервые появилась в таком виде одновременно с появлением операционных систем с разделением времени. Руководство программиста для компьютера в лунном модуле корабля «Апполон» (передовая на тот момент система с разделением времени) называла свой idle-поток специальным именем «DUMMY JOB» и инженеры сравнивали количество команд, выполняемых этим потоком с количеством команд, выполняемых рабочими потоками - это давало им понимание загрузки процессора.

Так что в этом подходе плохого?

Сегодня процессоры стали значительно быстрее, чем оперативная память, а ожидание данных стало занимать львиную долю того времени, которое мы привыкли называть «временем работы CPU». Когда вы видите высокий процент использования CPU в выводе команды top, то можете решить, что узким местом является процессор (железка на материнской плате под радиатором и кулером), хотя на самом деле это будет совсем другое устройство - банки оперативной памяти.

Ситуация даже ухудшается со временем. Долгое время производителям процессоров удавалось наращивать скорость их ядер быстрее, чем производители памяти увеличивали скорость доступа к ней и уменьшали задержки. Где-то в 2005-ом году на рынке появились процессоры с частотой 3 Гц и производители сконцентрировались на увеличении количества ядер, гипертрейдинге, много-сокетных конфигурациях - и всё это поставило ещё большие требования по скорости обмена данных! Производители процессоров попробовали как-то решить проблему увеличением размера процессорных кэшей, более быстрыми шинами и т.д. Это, конечно, немного помогло, но не переломило ситуацию кардинально. Мы уже ждём память большую часть времени «загрузки процессора» и ситуация лишь ухудшается.

Как же понять, чем на самом деле занят процессор

Используя аппаратные счетчики производительности. В Linux они могут быть прочитаны с помощью perf и других аналогичных инструментов. Вот, например, замер производительности всей системы в течении 10 секунд:

# perf stat -a -- sleep 10 Performance counter stats for "system wide": 641398.723351 task-clock (msec) # 64.116 CPUs utilized (100.00%) 379,651 context-switches # 0.592 K/sec (100.00%) 51,546 cpu-migrations # 0.080 K/sec (100.00%) 13,423,039 page-faults # 0.021 M/sec 1,433,972,173,374 cycles # 2.236 GHz (75.02%) stalled-cycles-frontend stalled-cycles-backend 1,118,336,816,068 instructions # 0.78 insns per cycle (75.01%) 249,644,142,804 branches # 389.218 M/sec (75.01%) 7,791,449,769 branch-misses # 3.12% of all branches (75.01%) 10.003794539 seconds time elapsed
Ключевая метрика здесь это "количество инструкций за такт " (insns per cycle: IPC), которое показывает, сколько инструкций в среднем выполнил процессор на каждый свой такт. Упрощённо: чем больше это число, тем лучше. В примере выше это число равно 0.78, что, на первый взгляд кажется не таким уж плохим результатом (78% времени выполнялась полезная работа?). Но нет, на этом процессоре максимально возможным значением IPC могло бы быть 4.0 (это связано со способом получения и выполнения инструкций современными процессорами). То есть наше значение IPC (равное 0.78) составляет всего 19.5% от максимально возможной скорости выполнения инструкций. А в процессорах Intel начиная со Skylake максимальное значение IPC уже равно 5.0.

В облаках

Когда вы работаете в виртуальном окружении, то можете и не иметь доступа к реальным счетчикам производительности (это зависит от используемого гипервизора и его настроек). Вот статья о том, как это работает в Amazon EC2 .

Интерпретация данных и реагирование

Если у вас IPC < 1.0 , то я вас поздравляю, ваше приложение простаивает в ожидании данных от оперативной памяти. Вашей стратегией оптимизации производительности в данном случае будет не уменьшение количества инструкций в коде, а уменьшение количества обращений к оперативной памяти, более активное использование кэшей, особенно на NUMA-системах. С аппаратной точки зрения (если вы можете на это влиять) будет разумным выбрать процессоры с большими размерами кэшей, более быструю память и шину.

Если у вас IPC > 1.0 , то ваше приложение страдает не столько от ожидания данных, сколько от чрезмерного количества выполняемых инструкций. Ищите более эффективные алгоритмы, не делайте ненужной работы, кэшируйте результаты повторяемых операций. Применение инструментов построения и анализа Flame Graphs может быть отличным способом разобраться в ситуации. С аппаратной точки зрения вы можете использовать более быстрые процессоры и увеличить количество ядер.

Как вы видите, я провёл черту по значению IPC равному 1.0. Откуда я взял это число? Я рассчитал его для своей платформы, а вы, если не доверяете моей оценке, можете рассчитать его для своей. Для этого напишите два приложения: одно должно загружать процессор на 100% потоком выполнения инструкций (без активного обращения к большим блокам оперативной памяти), а второе должно наоборот активно манипулировать данным в ОЗУ, избегая тяжелых вычислений. Замерьте IPC для каждого из них и возьмите среднее. Это и будет примерная переломная точка для вашей архитектуры.

Что инструменты мониторинга производительности на самом деле должны показывать

Я считаю, что каждый инструмент мониторинга производительности должен показывать значение IPC рядом с загрузкой процессора. Это сделано, например, в инструменте tiptop под Linux:

Tiptop - Tasks: 96 total, 3 displayed screen 0: default PID [ %CPU] %SYS P Mcycle Minstr IPC %MISS %BMIS %BUS COMMAND 3897 35.3 28.5 4 274.06 178.23 0.65 0.06 0.00 0.0 java 1319+ 5.5 2.6 6 87.32 125.55 1.44 0.34 0.26 0.0 nm-applet 900 0.9 0.0 6 25.91 55.55 2.14 0.12 0.21 0.0 dbus-daemo

Другие причины неверной трактовки термина «загрузка процессора»

Процессор может выполнять свою работу медленнее не только из-за потерь времени на ожидание данных из ОЗУ. Другими факторами могут быть:

• Перепады температуры процессора
• Вариирование частоты процессора технологией Turboboost
• Вариирование частоты процессора ядром ОС
• Проблема усреднённых расчётов: 80% средней загрузки на периоде измерений в минуту могут не быть катастрофой, но могут и прятать в себе скачки до 100%
• Спин-локи: процессор загружен выполнением инструкций и имеет высокий IPC, но на самом деле приложение стоит в спин-локах и не выполняет реальной работы

Выводы

Загрузка процессора стала сегодня существенно недопонимаемой метрикой: она включает в себя время ожидания данных от ОЗУ, что может занимать даже больше времени, чем выполнение реальных команд. Вы можете определить реальную загрузку процессора с помощью дополнительных метрик, таких, как количество инструкций на такт (IPC). Значения меньшие, чем 1.0 говорят о том, что вы упираетесь в скорость обмена данными с памятью, а большие - свидетельствуют о большой загруженности процессора потоком инструкций. Инструменты замера производительности должны быть улучшены для отображения IPC (или чего-то аналогичного) непосредственно рядом с загрузкой процессора, что даст пользователю полное понимание ситуации. Имея все эти данные, разработчики могут предпринять некоторые меры по оптимизации своего кода именно в тех аспектах, где это принесёт наибольшую пользу.