Co to jest procesor w komputerze. Encyklopedia terminów procesora. Jak działa rdzeń procesora

Klasyfikacja i rodzaje procesorów. Specyfikacje procesora

PROCESOR.

Etapy rozwoju jednostek centralnych do komputerów osobistych. Nowoczesna technologia i rozwiązania architektoniczne. Technologie RISC i CISC. Główne parametry procesorów. 32 i 64 lata procesory bitowe... 32-bitowe procesory głównych producentów: Intel, AMD, VIA. Analiza porównawcza charakterystyk współczesnych procesorów. Główne trendy i perspektywy rozwoju.

Uczeń powinien wiedzieć:

• główne cechy procesorów;
• o etapach rozwoju procesorów;
• rodzaje procesorów;
• główne nowoczesne modele procesorów;

Student powinien być w stanie:

• określić główne cechy procesora za pomocą programów testowych;

Cele Lekcji:

• - zapoznanie studentów z głównymi podzespołami procesora systemowego.
• - badać rodzaje procesorów i ich charakterystykę.
• - wychowanie kultura informacyjna studenci, uważność, dokładność, dyscyplina, wytrwałość.
• - rozwój zainteresowań poznawczych, umiejętności samokontroli, umiejętności robienia notatek.

Przebieg lekcji:

Część teoretyczna.

„Mózgiem” komputera osobistego jest mikroprocesor lub jednostka centralna - CPU (Central Processing Unit). Mikroprocesor wykonuje obliczenia i przetwarzanie danych (z wyjątkiem niektórych operacji matematycznych wykonywanych w komputerach z koprocesorem) i z reguły jest najdroższym mikroukładem komputerowym. Wszystkie komputery kompatybilne z komputerami PC wykorzystują procesory obsługujące rodzinę układów Intel, ale są one produkowane i projektowane nie tylko przez samego Intela, ale także przez AMD, Cyrix, IDT i Rise Technologies.

Intel obecnie dominuje na rynku procesorów, ale nie zawsze tak było. Intel jest mocno związany z wynalezieniem pierwszego procesora i jego wprowadzeniem na rynek. Najlepsza godzina dla Intela i Microsoftu nadeszła w 1981 roku, kiedy IBM wypuścił pierwszy osobisty komputer IBM Komputer PC z procesorem Intel 8088 (4,77 MHz) i systemem Microsoft Disk Operating System (DOS) w wersji 1.0. Od tego momentu prawie wszystko komputery osobiste Zainstalowano procesory Intel i OS Microsoft.

• Parametry procesora

Przy opisywaniu parametrów i konstrukcji procesorów często pojawia się zamieszanie. Rozważmy niektóre cechy procesorów, w tym szerokość szyny danych i szyny adresowej, a także prędkość.

Procesory można sklasyfikować według dwóch głównych parametrów: szerokości bitów i szybkości. Szybkość procesora to dość prosty parametr. Jest mierzony w megahercach (MHz); 1 MHz to milion cykli zegara na sekundę. Im wyższa prędkość, tym lepiej (im szybszy procesor). Rozmiar procesora jest bardziej złożonym parametrem. Procesor zawiera trzy ważne urządzenia, którego główną cechą jest głębia bitowa:

• magistrala wejścia i wyjścia danych;
• rejestry wewnętrzne;
• magistrala adresowa pamięci.

Procesory mniejsze niż 16 MHz nie mają wbudowanej pamięci podręcznej. W systemach wcześniejszych niż procesor 486 szybka pamięć podręczna została zainstalowana na płycie systemowej. Począwszy od procesorów 486 pamięć podręczna L1 była instalowana bezpośrednio w obudowie i działała z częstotliwością procesora. A pamięć podręczna dla płyta główna stał się znany jako pamięć podręczna L2. Pracowała już na częstotliwościach obsługiwanych przez płytę główną.

W procesorach Pentium Pro i Pentium II pamięć podręczna L2 jest instalowana w pakiecie i fizycznie stanowi osobny układ. Najczęściej taka pamięć działa z połową (procesory Pentium II / III i AMD Athlon) lub nawet mniejszą (dwie piąte lub jedna trzecia) częstotliwości rdzenia procesora.

W procesorach Pentium Pro, Pentium II / III Xeon, nowoczesnych procesorach Pentium III, Celeron, K6-3, Athlon (model 4), Duron pamięć podręczna działa z częstotliwością rdzenia. Powód, dla którego pamięć podręczna L2 działała z niższą częstotliwością niż rdzeń procesora, jest dość prosty: istniejące układy pamięci podręcznej nie spełniały warunków rynkowych. Firma Intel stworzyła szybki układ pamięci podręcznej dla procesora Xeon przy niezwykle wysokich kosztach. Jednak pojawienie się nowych technologii procesorowych pozwoliło na zastosowanie pamięci podręcznej działającej z częstotliwością rdzenia w tanich procesorach Celeron drugiej generacji. Ten projekt został przyjęty przez drugi Intel generacji Pentium III, a także procesory K6-3, Athlon i Duron firmy AMD. Ta architektura, która jest obecnie wykorzystywana w prawie wszystkich opracowaniach Intela i AMD, jest jedynym mniej lub bardziej opłacalnym sposobem wykorzystania szybkiej pamięci podręcznej L2.

Szybkość procesora

Szybkość to jedna z cech procesora, którą często interpretuje się na różne sposoby. W tej sekcji dowiesz się ogólnie o szybkości procesorów i Procesory Intel w szczególności.

Szybkość komputera zależy w dużej mierze od szybkości zegara, zwykle mierzonej w megahercach (MHz). Określają go parametry rezonatora kwarcowego, czyli kryształu kwarcu zamkniętego w małym blaszanym pojemniku. Pod wpływem napięcia elektrycznego w krysztale kwarcu powstają drgania prąd elektryczny z częstotliwością określoną przez kształt i wielkość kryształu. Częstotliwość tego prądu przemiennego nazywana jest częstotliwością zegara. Mikroukłady zwykłego komputera działają z częstotliwością kilku milionów herców. (Herc to jedna oscylacja na sekundę.) Prędkość jest mierzona w megahercach, tj. w milionach cykli na sekundę. Na ryc. 1 przedstawia wykres sygnału sinusoidalnego.

Ryż. 1. Reprezentacja graficzna koncepcje częstotliwości zegara

Najmniejszą jednostką miary czasu (kwantową) dla procesora jako urządzenia logicznego jest okres zegara lub po prostu cykl. Każda operacja zajmuje co najmniej jeden cykl zegara. Na przykład procesor Pentium II komunikuje się z pamięcią w trzech cyklach zegara plus kilka cykli oczekiwania. (Pętla oczekiwania to cykl zegara, w którym nic się nie dzieje; jest ona potrzebna tylko po to, aby procesor nie „działał” przed wolniejszymi częściami komputera.)

Różny jest również czas potrzebny na wykonanie poleceń.

8086 oraz 8088 ... W tych procesorach wykonanie jednej instrukcji zajmuje około 12 cykli zegarowych.

286 oraz 386 ... Procesory te skróciły czas wykonywania instrukcji do około 4,5 cykli zegarowych.

486 i większość procesorów zgodnych z Intelem czwartej generacji, takich jak AMD 5x86, zmniejszyło to do 2 zegarów.

Seria Pentium, K6. Architektura Pentium i innych kompatybilnych z Intelem procesorów piątej generacji firm AMD i Cyrix, w tym podwójne potoki instrukcji i inne ulepszenia, pozwalała na wykonanie jednej lub dwóch instrukcji na cykl zegara.

Pentium Pro, Pentium II / III / Celeron i Athlon / Duron. Procesory klasy P6, podobnie jak inne procesory szóstej generacji firm AMD i Cyrix, mogą wykonywać co najmniej trzy instrukcje na cykl zegara.

Różna liczba cykli zegara wymaganych do wykonania instrukcji utrudnia porównywanie wydajności komputerów wyłącznie na podstawie ich szybkości zegara (tj. cykli zegara na sekundę). Dlaczego jeden procesor jest szybszy od drugiego przy tej samej szybkości zegara? Powód leży w wydajności.

Procesor 486 jest szybszy niż 386, ponieważ wymaga średnio o połowę mniej cykli do wykonania instrukcji niż 386. A procesor Pentium ma dwa razy mniej cykli zegara niż 486. Tak więc procesor 486 z zegarem 133 MHz (jak AMD 5x86-133) jest nawet wolniejszy niż Pentium z zegarem 75 MHz! Dzieje się tak, ponieważ z tą samą częstotliwością Pentium wykonuje dwa razy więcej instrukcji niż procesor 486. Pentium II i Pentium III są około 50% szybsze niż procesor Pentium działający z tą samą częstotliwością, ponieważ mogą wykonać znacznie więcej instrukcji dla tej samej liczby cykli.

Porównując względną wydajność procesorów, widzimy, że wydajność Pentium III działającego z częstotliwością 1000 MHz jest teoretycznie równa wydajności Pentium działającego z częstotliwością 1500 MHz, co z kolei jest teoretycznie równe wydajności procesora 486 działającego z częstotliwością 3000 MHz, a to z kolei jest teoretycznie równe wydajności procesorów 386 lub 286 działających z częstotliwością zegara 6000 MHz lub 8088, pracujących z częstotliwością zegara 12000 MHz. Biorąc pod uwagę, że oryginalny 8088 PC był taktowany tylko 4,77 MHz, dzisiejsze komputery są od niego ponad 1500 razy szybsze. Dlatego nie można porównywać wydajności komputerów wyłącznie na podstawie szybkości zegara; należy wziąć pod uwagę, że na skuteczność systemu wpływają również inne czynniki.

Oceń wydajność jednostka centralna całkiem twardy. Centralne procesory o różnych architekturach wewnętrznych wykonują instrukcje na różne sposoby: te same instrukcje w różnych procesorach mogą być wykonywane szybciej lub wolniej. Aby znaleźć zadowalający test porównawczy do porównywania procesorów o różnych architekturach działających z różnymi częstotliwościami zegara, Intel opracował specjalny zestaw testów, które można przeprowadzić na Chipy Intel do pomiaru względnej wydajności procesorów. Ten system testów porównawczych został niedawno zmodyfikowany w celu pomiaru wydajności procesorów 32-bitowych; nazywa się to indeksem (lub metryką) iCOMP 2.0 (intel Comparative Microprocessor Performance). Obecnie w użyciu jest trzecia wersja tego indeksu, iCOMP 3.0.

Szybkość zegara procesora

Prawie wszystkie nowoczesne procesory, począwszy od 486DX2, działają z częstotliwością zegara równą iloczynowi mnożnika przez częstotliwość zegara płyty głównej. Na przykład, procesor Celeron 600 działa z częstotliwością zegara dziewięciokrotnie większą niż częstotliwość zegara płyty głównej (66 MHz), a procesor Pentium III 1000 działa z częstotliwością zegara siedem i pół razy większą niż częstotliwość zegara płyty głównej (133 MHz). Większość płyt głównych działa z częstotliwością 66 MHz; Jest to częstotliwość obsługiwana przez wszystkie procesory Intela do początku 1998 roku, a dopiero niedawno firma opracowała procesory i układy logiki systemowej, które mogą działać na płytach głównych o częstotliwości 100 MHz. Niektóre procesory Cyrix są zaprojektowane dla płyt głównych 75 MHz, a wiele płyt głównych Pentium może również działać z tą częstotliwością. Zazwyczaj częstotliwość i mnożnik płyty głównej można ustawić za pomocą zworek lub innych procedur konfiguracji płyty głównej (na przykład wybierając odpowiednie wartości w programie konfiguracyjnym BIOS).

Pod koniec 1999 roku pojawiły się chipsety i płyty główne o taktowaniu 133 MHz, obsługujące wszystkie współczesne wersje procesora Pentium III. W tym samym czasie AMD wypuściło system Deski do Athlona i chipsety 100 MHz wykorzystujące technologię podwójnego transferu danych. Zwiększyło to szybkość przesyłania danych między procesorem Athlon a głównym chipsetem do 200 MHz.

Do 2001 r. prędkość magistrali procesorów AMD Athlon i Intel Itanium wzrosła do 266 MHz, a prędkość magistrali procesora Pentium 4 - do 400 MHz.

Czasami pojawia się pytanie, dlaczego potężny procesor Itanium używa wolniejszej magistrali procesora niż procesor Pentium 4. To pytanie jest niezwykle istotne! Odpowiedź najprawdopodobniej tkwi w tym, że komponenty te zostały stworzone przez zupełnie różne grupy programistów o różnych celach i założeniach. Procesor Itanium, opracowany wspólnie z HP (Hewlett Packard), został zaprojektowany do korzystania z pamięci o podwójnej szybkości transmisji danych (DDR), która z kolei działa z częstotliwością 266 MHz, co jest bardziej odpowiednie dla rodziny serwerów. Dopasowanie szybkości magistrali procesora i magistrali pamięci pozwala osiągnąć najwyższą wydajność, więc system wykorzystujący pamięć DDR SDRAM działa lepiej, jeśli szybkość zegara magistrali procesora (jednostki centralnej) również wynosi 266 MHz.

Z drugiej strony Pentium 4 został zaprojektowany do korzystania z pamięci RDRAM, stąd wydajność magistrala systemowa odpowiada szybkości pamięci RDRAM. Należy pamiętać, że szybkość magistrali, podobnie jak w przypadku każdego procesora Intel, może się zmienić w przyszłości.

Nowoczesne komputery wykorzystują generator o zmiennej częstotliwości, zwykle umieszczony na płycie głównej; generuje częstotliwość odniesienia dla płyty głównej i procesora. Większość płyt głównych z procesorem Pentium można ustawić na jedną z trzech lub czterech częstotliwości zegara. Obecnie istnieje wiele wersji procesorów, które działają na różnych częstotliwościach, w zależności od szybkości zegara danej płyty głównej. Na przykład prędkość większości procesorów Pentium jest kilka razy większa niż prędkość płyty głównej.

Jeśli wszystkie inne rzeczy są równe (rodzaje procesorów, liczba cykli oczekiwania na dostęp do pamięci i szerokość szyn danych), dwa komputery można porównać pod względem częstotliwości zegara. Należy to jednak zrobić ostrożnie: szybkość komputera zależy od innych czynników (w szczególności od tych, na które mają wpływ cechy konstrukcyjne pamięci). Na przykład komputer z niższą częstotliwością zegara może działać szybciej niż się spodziewasz, ale system o wyższej znamionowej częstotliwości zegara może być wolniejszy niż powinien. Czynnikiem decydującym jest architektura, design i podstawa elementu systemowa pamięć RAM.

Podczas produkcji procesory są testowane przy różnych częstotliwościach zegara, temperaturach i ciśnieniach. Następnie są one oznaczane oznaczeniem, które wskazuje maksymalną częstotliwość roboczą w całym zakresie stosowanych temperatur i ciśnień, które mogą wystąpić w normalnych warunkach. System notacji jest dość prosty, więc możesz sam to rozgryźć.

• Wydajność procesora Cyrix

Procesory Cyrix / IBM 6x86 są oznaczone skalą PR (Performance Rating), która nie odpowiada rzeczywistej szybkości zegara w megahercach. Na przykład procesor Cyrix 6x86MX / MII-PR366 faktycznie działa z częstotliwością zegara 250 MHz (2,5 x 100 MHz). Częstotliwość zegara płyty głównej określonego procesora powinna być taka sama, jak w przypadku instalacji procesora z zegarem 250, a nie 366 MHz (jak sugeruje numer 366 na etykiecie).

Zauważ, że procesor z Cyrix 6x86MX-PR200 może działać z częstotliwością 150, 165, 166 lub 180 MHz, ale nie 200 MHz. Ten wynik wydajności jest przeznaczony do porównania z oryginalnymi procesorami Intel Pentium (Celeron, Pentium II lub Pentium III nie są uwzględnione w tym wyniku).

Zakłada się, że ocena wydajności (P-Rating) określa szybkość procesora w stosunku do Intel Pentium. Należy jednak zauważyć, że porównywany procesor Cyrix nie zawiera technologii MMX, jego pamięć podręczna L1 jest mniejsza, platforma płyty głównej i chipset są dość stara wersja nie wspominając o wolniejszej pamięci. Z tych powodów skala P-Rating jest nieefektywna przy porównywaniu procesorów Cyrix z Celeronem, Pentium II lub Pentium III, co oznacza, że ​​lepiej ocenić je na podstawie ich rzeczywistej szybkości. Innymi słowy, Cyrix 6x86MX / MII-PR366 działa tylko z częstotliwością 250 MHz i można go porównać do procesorów Intela o tej samej częstotliwości taktowania. Przypuszczam, że oznaczenie MII-366 dla procesora, który faktycznie działa z częstotliwością 250 MHz, jest nieco mylące, delikatnie mówiąc.

• Wydajność procesora AMD

Podobnie porównywana jest wydajność procesorów AMD z serii K5. Oceny sprawności serii K6 i Athlon wskazują rzeczywistą częstotliwość pracy. W procesorach Athlon magistrala pracuje z dwukrotnie większą częstotliwością płyty głównej (200 MHz).

Magistrala danych

Jeden z najbardziej ogólna charakterystyka procesor to szerokość bitowa jego szyny danych i szyny adresowej. Magistrala to zbiór połączeń, które przenoszą różne sygnały. Wyobraź sobie parę przewodów biegnących od jednego końca budynku do drugiego. Jeśli podłączysz do tych przewodów generator napięcia 220 V i umieścisz gniazda wzdłuż linii, otrzymasz autobus. Niezależnie od tego, do którego gniazdka jest podłączona wtyczka, zawsze otrzymasz ten sam sygnał, w tym przypadku 220 V AC. Dowolną linię transmisyjną (lub medium sygnalizacyjne), która ma więcej niż jeden styk, można nazwać magistralą. Typowy komputer ma kilka szyn wewnętrznych i zewnętrznych, a każdy procesor ma dwie główne szyny do przesyłania danych i adresów pamięci: szynę danych i szynę adresową.

Kiedy ludzie mówią o szynie procesora, zwykle mają na myśli szynę danych, reprezentowaną jako zestaw połączeń (lub pinów) do przesyłania lub odbierania danych. Im więcej sygnałów jest jednocześnie wysyłanych do magistrali, tym więcej danych jest przez nią przesyłanych przez określony czas i tym szybciej działa. Szerokość magistrali danych jest podobna do liczby pasów na drodze ekspresowej; tak jak zwiększenie liczby pasów zwiększa przepływ samochodów wzdłuż autostrady, zwiększenie głębokości bitów zwiększa wydajność.

Dane w komputerze przesyłane są w postaci liczb w regularnych odstępach czasu. Sygnał wysokiego napięcia (około 5 V) jest wysyłany w celu przesłania pojedynczego bitu danych w określonym przedziale czasu, a sygnał niskiego poziomu napięcia (około 0 V) ​​jest wysyłany w celu przesłania zerowego bitu danych. Im więcej linii, tym więcej bitów można przesłać w tym samym czasie. Procesory 286 i 386SX wykorzystują 16 połączeń do wysyłania i odbierania danych binarnych, dzięki czemu mają 16-bitową magistralę danych. Procesor 32-bitowy, taki jak 486 lub 386DX, ma dwa razy więcej takich połączeń, więc przesyła dwa razy więcej danych w jednostce czasu niż procesor 16-bitowy. Nowoczesne procesory Pentium mają 64-bitowe zewnętrzne magistrale danych. Oznacza to, że procesory Pentium, w tym oryginalne Pentium, Pentium Pro i Pentium II, mogą jednocześnie przesyłać 64 bity danych do lub odbierać z pamięci systemowej.

Wyobraźmy sobie, że opona to autostrada, po której poruszają się samochody. Jeśli autostrada ma tylko jeden pas w każdym kierunku, to wzdłuż niej w jednym kierunku w pewien moment czasu może przejechać tylko jeden samochód. Jeśli chcesz na przykład podwoić przepustowość drogi, będziesz musiał ją rozszerzyć, dodając kolejny pas w każdym kierunku. W ten sposób 8-bitowy mikroukład może być reprezentowany jako jednopasmowa autostrada, ponieważ tylko jeden bajt danych przechodzi przez nią jednocześnie (jeden bajt jest równy ośmiu bitom). Podobnie 32-bitowa magistrala danych może przesyłać jednocześnie cztery bajty informacji, podczas gdy 64-bitowa magistrala danych jest jak ośmiopasmowa autostrada! Autostrada charakteryzuje się liczbą pasów, a procesor przepustowością swojej magistrali danych. Jeśli instrukcja lub opis techniczny mówiąc o komputerze 32-bitowym lub 64-bitowym, zwykle oznacza to szerokość bitową szyny danych procesora. Według niej można z grubsza oszacować wydajność procesora, a więc i całego komputera.

Szerokość bitowa szyny danych procesora określa również szerokość bitową banku pamięci. Oznacza to, że 32-bitowy procesor, taki jak klasa 486, jednocześnie odczytuje z pamięci lub zapisuje do niej 32 bity. Procesory klasy Pentium, w tym Pentium III i Celeron, odczytują lub zapisują jednocześnie 64 bity z pamięci.

• Pamięć podręczna poziomu 1

Wszystkie procesory, począwszy od 486., mają wbudowany kontroler pamięci podręcznej (pierwszego poziomu) z 8KB pamięci podręcznej w procesorach 486DX, a także 32, 64KB i więcej w nowoczesnych modelach. Pamięć podręczna to szybka pamięć używana do tymczasowego przechowywania kodu programu i danych. Dostęp do wbudowanej pamięci podręcznej odbywa się bez stanów oczekiwania, ponieważ jej szybkość odpowiada możliwościom procesora, tj. Pamięć podręczna L1 (lub wbudowana pamięć podręczna) działa z częstotliwością procesora.

Wykorzystanie pamięci podręcznej niweluje tradycyjną wadę komputera polegającą na tym, że pamięć RAM jest wolniejsza od procesora centralnego (tzw. efekt „wąskiego gardła”). Dzięki pamięci podręcznej procesor nie musi czekać, aż kolejna porcja kodu programu lub danych pochodzi ze stosunkowo wolnej pamięci głównej, co prowadzi do zauważalnego wzrostu wydajności.

W nowoczesnych procesorach wbudowana pamięć podręczna jest jeszcze ważniejsza, ponieważ często jest to jedyny typ pamięci w całym systemie, który może działać w synchronizacji z procesorem. Większość nowoczesnych procesorów wykorzystuje mnożnik taktowania, co oznacza, że ​​działają z częstotliwością kilkakrotnie wyższą niż częstotliwość taktowania płyty głównej, do której są podłączone.

• Pamięć podręczna L2

W celu zmniejszenia postrzeganego spowolnienia systemu, które występuje z każdym brakiem pamięci podręcznej, używana jest pamięć podręczna L2.

Druga pamięć podręczna dla procesorów Pentium znajduje się na płycie głównej, podczas gdy dla Pentium Pro i Pentium II znajduje się wewnątrz obudowy procesora. Przenosząc dodatkową pamięć podręczną do procesora, możesz sprawić, by działała z wyższą częstotliwością zegara niż płyta główna - tak samo jak sam procesor. Wraz ze wzrostem częstotliwości zegara skraca się czas cyklu.

Obecnie standardowe częstotliwości taktowania płyt głównych to 66, 100 lub 133 MHz, ale niektóre procesory działają z częstotliwością 600 MHz lub wyższą. Nowsze systemy nie używają pamięci podręcznej płyty głównej, ponieważ szybki SDRAM lub RDRAM używany w nowoczesne systemy Pentium II / Celeron / III może działać z częstotliwością zegara płyty głównej.

Procesory Celeron o częstotliwości taktowania 300 MHz lub wyższej, a także procesory Pentium III o częstotliwości większej niż 600 MHz, zawierają pamięć podręczną L2, której prędkość jest równa częstotliwości rdzenia procesora. Wbudowana pamięć podręczna procesorów Duron i najnowszych procesorów Athlon również działa z taką samą częstotliwością jak procesor. We wcześniejszych wersjach Procesory Athlona, a także Pentium II i III, zewnętrzna pamięć podręczna jest używana z częstotliwością roboczą równą połowie, dwóm piątym lub jednej trzeciej częstotliwości zegara procesora. Jak widać, obecny zakres prędkości pamięci podręcznej, od pełnego zegara procesora do niższych prędkości zegara pamięci głównej, minimalizuje opóźnienie procesora. Dzięki temu procesor może działać z częstotliwością najbliższą jego rzeczywistej szybkości.

• Technologia MMX

W zależności od kontekstu, MMX może oznaczać rozszerzenia multimedialne lub rozszerzenia matematyczne macierzy. Technologia MMX była stosowana w starszych modelach procesorów Pentium piątej generacji (rys. 2) jako rozszerzenie, które przyspiesza kompresję/dekompresję wideo, manipulację obrazem, szyfrowanie oraz operacje I/O – prawie wszystkie operacje stosowane w wielu nowoczesne programy.

Istnieją dwa główne ulepszenia w architekturze procesorów MMX.

Po pierwsze, fundamentalne jest to, że wszystkie chipy MMX mają większą wewnętrzną pamięć podręczną na pokładzie niż ich odpowiedniki, które nie korzystają z tej technologii. Zwiększa to wydajność wykonywania każdego programu i wszystkich oprogramowanie niezależnie od tego, czy faktycznie używa poleceń MMX.

• Technologia SSE

W lutym 1999 roku Intel zaprezentował publicznie procesor Pentium III, zawierający aktualizację technologii MMX o nazwie SSE (Streaming SIMD Extensions). Do tego momentu instrukcje SSE nosiły nazwę Katmai New Instructions (KNI), ponieważ były pierwotnie zawarte w procesorze Pentium III o nazwie kodowej Katmai. Procesory Celeron 533A i wyższe oparte na rdzeniu Pentium III również obsługują instrukcje SSE. Więcej wczesne wersje Procesory Pentium II, a także Celeron 533 i niższe (oparte na rdzeniu Pentium II) nie obsługują SSE.

Nowe technologie SSE umożliwiają wydajniejszą pracę z grafika trójwymiarowa, strumienie audio i wideo (odtwarzanie DVD) oraz aplikacje do rozpoznawania mowy. Ogólnie rzecz biorąc, SSE zapewnia następujące korzyści:

• wyższa rozdzielczość/jakość do przeglądania i przetwarzania obrazy graficzne;
• poprawiona jakość odtwarzania plików audio i wideo w formacie MPEG2 oraz
• także jednoczesne kodowanie i dekodowanie MPEG2 w aplikacjach multimedialnych;
• zmniejszone zużycie procesora i zwiększona dokładność / responsywność, gdy
• uruchamianie oprogramowania do rozpoznawania mowy.

Instrukcje SSE i SSE2 są szczególnie skuteczne podczas dekodowania plików w formacie MPEG2, który jest standardem kompresji audio i wideo używanym na płytach DVD.

Jedną z głównych zalet SSE nad MMX jest obsługa operacji zmiennoprzecinkowych SIMD, co jest bardzo ważne podczas przetwarzania grafiki 3D. Technologia SIMD, podobnie jak MMX, pozwala na wykonanie kilku operacji jednocześnie, gdy procesor otrzyma jedno polecenie.

• Technologia 3DNow i ulepszona technologia 3DNow

Technologia 3DNow została opracowana przez AMD w odpowiedzi na implementację obsługi instrukcji SSE w procesorach Intela. Po raz pierwszy (maj 1998) 3DNow został zaimplementowany w procesorach AMD K6, a dalszy rozwój - Enhanced 3DNow - tę technologię otrzymał w procesorach Athlon i Duron. Podobnie jak SSE, technologie 3DNow i Enhanced 3DNow mają na celu przyspieszenie przetwarzania grafiki 3D, multimediów i innych intensywnych obliczeniowo procesów.

Pytania kontrolne

1. Jakie urządzenia zapewniają minimalny zestaw komputerów?
2. Podaj klasyfikację różnych typów pamięci. Jaki jest ich cel?
3. Jakie znasz główne etapy rozwoju TSI?
4. Jakie są główne elementy płyty głównej PC?
5. Jaki jest cel magistrali PC?
6. Jakie parametry charakteryzują wydajność procesora?
7. Jakie są główne cechy układów pamięci?

- Jest to główny składnik obliczeniowy, od którego w dużym stopniu zależy prędkość całego komputera. Dlatego zwykle przy wyborze konfiguracji komputera najpierw wybieramy procesor, a potem wszystko inne.

Do prostych zadań

Jeśli komputer będzie używany do pracy z dokumentami i Internetem, odpowiedni będzie niedrogi procesor ze zintegrowanym rdzeniem wideo Pentium G5400/5500/5600 (2 rdzenie/4 wątki), który tylko nieznacznie różni się częstotliwością.

Do edycji wideo

Do edycji wideo lepiej jest wziąć nowoczesny wielowątkowy procesor AMD Ryzen 5/7 (6-8 rdzeni / 12-16 wątków), który w połączeniu z dobrą kartą graficzną dobrze poradzi sobie również z grami.
Procesor AMD Ryzen 5 2600

Dla średnich komputer do gier

W przypadku komputera do gier klasy średniej lepiej jest wziąć Core i3-8100 / 8300, mają one uczciwe 4 rdzenie i dobrze radzą sobie w grach z kartami wideo klasy średniej (GTX 1050/1060/1070).
Procesor Intel Core i3 8100

Dla potężnego komputera do gier

W przypadku wydajnego komputera do gier lepiej jest wziąć 6-rdzeniowy Core i5-8400 / 8500/8600, a w przypadku komputera z najwyższej klasy kartą graficzną i7-8700 (6 rdzeni / 12 wątków). Procesory te wykazują najlepsze wyniki w grach i są w stanie w pełni wykorzystać wydajne karty graficzne (GTX 1080/2080).
Procesor Intel Core i5 8400

W każdym razie im więcej rdzeni i im wyższa częstotliwość procesora, tym lepiej. Skoncentruj się na swoich możliwościach finansowych.

2. Jak działa procesor

Jednostka centralna składa się z płytka drukowana z kryształem krzemu i różnymi elementami elektronicznymi. Kryształ pokryty jest specjalną metalową osłoną, która zapobiega uszkodzeniom i pełni funkcję rozpraszacza ciepła.

Po drugiej stronie płytki znajdują się nóżki (lub podkładki kontaktowe), za pomocą których podłączany jest procesor płyta główna.

3. Producenci procesorów

Procesory do komputerów są produkowane przez dwie duże firmy - Intel i AMD w kilku nowoczesnych fabrykach na świecie. Dlatego procesor, niezależnie od producenta, jest najbardziej niezawodnym elementem komputera.

Intel jest liderem technologii stosowanych we współczesnych procesorach. AMD częściowo przyjmuje ich doświadczenie, dodając coś własnego i prowadząc bardziej demokratyczną politykę cenową.

4. Jaka jest różnica między procesorami Intel i AMD?

Procesory Intel i AMD różnią się głównie architekturą (obwodami elektronicznymi). Niektóre są lepsze w niektórych zadaniach, inne w innych.

Procesory Intel Core mają zazwyczaj więcej wysoka wydajność do sedna, dzięki czemu wyprzedzają Procesory AMD Ryzen jest obecnie dostępny w większości gier i jest bardziej odpowiedni do budowania potężnych komputerów do gier.

Z kolei procesory AMD Ryzen wygrywają w zadaniach wielowątkowych, takich jak edycja wideo, w zasadzie niewiele ustępują Intel Core w grach i doskonale nadają się do uniwersalnego komputera wykorzystywanego zarówno do zadań profesjonalnych, jak i do gier.

W trosce o uczciwość należy zauważyć, że stare, niedrogie procesory AMD z serii FX-8xxx z 8 fizycznymi rdzeniami dobrze radzą sobie z edycją wideo i mogą być używane jako opcja budżetowa do tych celów. Są jednak mniej odpowiednie do gier i są instalowane na płytach głównych z przestarzałym gniazdem AM3 +, co sprawi, że w przyszłości będzie problematyczna wymiana komponentów w celu ulepszenia lub naprawy komputera. Lepiej więc zaopatrzyć się w bardziej nowoczesny procesor AMD Ryzen i pasującą płytę główną z gniazdem AM4.

Jeśli twój budżet jest ograniczony, ale w przyszłości chcesz mieć potężny komputer, możesz najpierw kupić niedrogi model, a po 2-3 latach zmienić procesor na mocniejszy.

5. Gniazdo procesora

Gniazdo to złącze do podłączenia procesora do płyty głównej. Gniazda procesorów są oznaczone liczbą nóg procesora lub oznaczeniem alfanumerycznym według uznania producenta.

Gniazda procesorów ciągle się zmieniają i z roku na rok pojawiają się nowe modyfikacje. Ogólnym zaleceniem jest zakup procesora z najnowszym gniazdem. Zapewni to wymianę zarówno procesora, jak i płyty głównej w ciągu najbliższych kilku lat.

Gniazda procesorów Intel

• Zdecydowanie przestarzałe: 478, 775, 1155, 1156, 1150, 2011
• Przestarzałe: 1151, 2011-3
• Nowoczesne: 1151-v2, 2066

Gniazda procesorów AMD

• Przestarzałe: AM1, AM2, AM3, FM1, FM2
• Przestarzałe: AM3 +, FM2 +
• Nowoczesne: AM4, TR4

Procesor i płyta główna muszą mieć te same gniazda, inaczej procesor po prostu się nie zainstaluje. Procesory z następującymi gniazdami są dziś najbardziej odpowiednie.

Intel 1150- nadal są w sprzedaży, ale w ciągu najbliższych kilku lat przestaną być używane i wymiana procesora czy płyty głównej stanie się bardziej problematyczna. Mają szeroką gamę modeli - od najtańszych po dość mocne.

Intel 1151- nowoczesne procesory, które nie są dużo droższe, ale dużo bardziej obiecujące. Mają szeroką gamę modeli - od najtańszych po dość mocne.

Intel 1151-v2- druga wersja gniazda 1151 różni się od poprzedniej obsługą najnowocześniejszych procesorów 8. i 9. generacji.

Intel 2011-3- wydajne procesory 6/8/10 rdzeni do profesjonalnych komputerów PC.

Intel 2066- najmocniejsze i najdroższe procesory 12/16/18-rdzeniowe do profesjonalnych komputerów PC.

AMD FM2 +- procesory ze zintegrowaną grafiką do zadań biurowych i najbardziej podstawowych gier. V skład istnieją zarówno procesory budżetowe, jak i średniej klasy.

AMD AM3 +- przestarzałe procesory 4/6/8-rdzeniowe (FX), których starsze wersje można wykorzystać do edycji wideo.

AMD AM4- nowoczesne procesory wielowątkowe do profesjonalnych zadań i gier.

AMD TR4- najmocniejsze i najdroższe procesory 8/12/16 rdzeniowe do profesjonalnych komputerów PC.

Rozważanie zakupu komputera na starszych gniazdach jest niepraktyczne. Ogólnie zalecałbym ograniczenie wyboru procesorów do gniazd 1151 i AM4, ponieważ są one najnowocześniejsze i pozwalają na złożenie wystarczająco wydajnego komputera na każdy budżet.

6. Główne cechy procesorów

Wszystkie procesory, niezależnie od producenta, różnią się liczbą rdzeni, wątków, częstotliwością, pamięcią podręczną, obsługiwaną częstotliwością RAM, wbudowanym rdzeniem wideo i kilkoma innymi parametrami.

6.1. Liczba rdzeni

Liczba rdzeni ma największy wpływ na wydajność procesora. Komputer biurowy lub multimedialny wymaga co najmniej 2-rdzeniowego procesora. Jeśli komputer ma być używany do nowoczesnych gier, potrzebuje procesora z co najmniej 4 rdzeniami. Procesor z 6-8 rdzeniami nadaje się do edycji wideo i ciężkich zastosowań profesjonalnych. Najmocniejsze procesory mogą mieć 10-18 rdzeni, ale są bardzo drogie i są przeznaczone do złożonych zadań zawodowych.

6.2. Liczba wątków

Technologia Hyper-Treading umożliwia każdemu rdzeniowi procesora przetwarzanie 2 strumieni danych, co znacznie zwiększa wydajność. Procesory wielowątkowe to Intel Core i7, i9, niektóre Core i3 i Pentium (G4560, G46xx) oraz większość AMD Ryzen.

Procesor z 2 rdzeniami i obsługą Hyper-treading jest zbliżony do 4-rdzeniowej wydajności, a z 4 rdzeniami i Hyper-treading - do 8-rdzeniowego. Na przykład Core i3-6100 (2 rdzenie / 4 wątki) jest dwa razy mocniejszy niż 2-rdzeniowy Pentium bez Hyper-treadingu, ale wciąż nieco słabszy niż uczciwy 4-rdzeniowy Core i5. Ale Procesory rdzeniowe i5 nie obsługują Hyper-treadingu, więc są znacznie gorsze od procesorów Core i7 (4 rdzenie / 8 wątków).

Procesory Ryzen 5 i 7 mają odpowiednio 4/6/8 rdzeni i 8/12/16 wątków, co czyni je królami w zadaniach takich jak edycja wideo. Nowa rodzina procesorów Ryzen Threadripper obejmuje procesory z maksymalnie 16 rdzeniami i 32 wątkami. Ale są niższe procesory z serii Ryzen 3, które nie są wielowątkowe.

Współczesne gry nauczyły się również korzystać z wielowątkowości, więc w przypadku wydajnego komputera do gier wskazane jest zabranie Core i7 (dla 8-12 wątków) lub Ryzena (dla 8-12 wątków). Nowe 6-rdzeniowe procesory Core-i5 to także dobry wybór pod względem stosunku ceny do wydajności.

6.3. Częstotliwość procesora

Wydajność procesora zależy również w dużym stopniu od częstotliwości działania wszystkich rdzeni procesora.

Prosty komputer do pisania i uzyskiwania dostępu do Internetu w zasadzie będzie miał wystarczającą ilość procesora o częstotliwości około 2 GHz. Ale istnieje wiele procesorów o częstotliwości około 3 GHz, które kosztują mniej więcej tyle samo, więc nie zaleca się tutaj oszczędzania pieniędzy.

Komputer multimedialny lub do gier średniej klasy powinien używać procesora około 3,5 GHz.

Potężny komputer do gier lub profesjonalny komputer wymaga procesora bliższego 4 GHz.

W każdym razie im wyższa częstotliwość procesora, tym lepiej, a potem spójrz na możliwości finansowe.

6.4. Turbo Boost i Turbo Core

Współczesne procesory mają pojęcie częstotliwości podstawowej, która jest wskazana w charakterystyce po prostu jako częstotliwość procesora. O tej częstotliwości mówiliśmy powyżej.

Procesory Intel Core i5, i7, i9 mają również koncepcję maksymalnej częstotliwości w Turbo Boost. Jest to technologia, która automatycznie zwiększa częstotliwość rdzeni procesora pod dużym obciążeniem w celu zwiększenia wydajności. Im mniej rdzeni używa program lub gra, tym bardziej wzrasta ich częstotliwość.

Na przykład procesor Core i5-2500 ma podstawową częstotliwość 3,3 GHz i maksymalną częstotliwość Turbo Boost 3,7 GHz. Pod obciążeniem, w zależności od liczby użytych rdzeni, częstotliwość wzrośnie do następujących wartości:

• 4 rdzenie aktywne - 3,4 GHz
• 3 rdzenie aktywne - 3,5 GHz
• 2 rdzenie aktywne - 3,6 GHz
• 1 aktywny rdzeń - 3,7 GHz

Procesory AMD A, FX i Ryzen mają podobną technologię automatycznego podkręcania procesora o nazwie Turbo Core. Na przykład procesor FX-8150 ma podstawową częstotliwość 3,6 GHz i maksymalną częstotliwość Turbo Core 4,2 GHz.

Aby technologie Turbo Boost i Turbo Core działały, procesor musi mieć wystarczającą moc i nie może się przegrzewać. W przeciwnym razie procesor nie podniesie częstotliwości rdzenia. Oznacza to, że zasilacz, płyta główna i chłodnica muszą być wystarczająco mocne. Również działanie tych technologii nie powinno być utrudnione przez ustawienia BIOS płyty głównej tablice i ustawienia zasilania w systemie Windows.

Nowoczesne programy i gry wykorzystują wszystkie rdzenie procesorów, a przyrost wydajności dzięki technologiom Turbo Boost i Turbo Core będzie niewielki. Dlatego przy wyborze procesora lepiej skupić się na częstotliwości podstawowej.

6.5. Pamięć podręczna

Pamięć podręczna nazywa się pamięć wewnętrzna procesor wymagany do szybszych obliczeń. Ilość pamięci podręcznej również wpływa na wydajność procesora, ale w znacznie mniejszym stopniu niż liczba rdzeni i częstotliwość procesora. W różnych programach efekt ten może się wahać w granicach 5-15%. Ale procesory z dużą pamięcią podręczną są znacznie droższe (1,5-2 razy). Dlatego takie przejęcie nie zawsze jest ekonomicznie wykonalne.

Istnieją 4 poziomy pamięci podręcznej:

Pamięć podręczna L1 jest niewielka i zwykle pomijana przy wyborze procesora.

Najważniejsza jest pamięć podręczna drugiego poziomu. W przypadku procesorów z niższej półki zazwyczaj przypada 256 kilobajtów (KB) pamięci podręcznej L2 na rdzeń. Procesory przeznaczone do komputerów klasy średniej mają 512 KB pamięci podręcznej L2 na rdzeń. Procesory do wysokowydajnych komputerów profesjonalnych i do gier muszą być wyposażone w co najmniej 1 megabajt (MB) pamięci podręcznej L2 na rdzeń.

Nie wszystkie procesory mają pamięć podręczną L3. Najsłabsze procesory do zadań biurowych mogą mieć do 2 MB pamięci podręcznej 3 poziomu lub wcale jej nie mają. Procesory do nowoczesnego domu komputery multimedialne musi mieć 3-4 MB pamięci podręcznej L3. Wydajne procesory do komputerów profesjonalnych i do gier powinny mieć 6-8 MB pamięci podręcznej L3.

Tylko niektóre procesory mają pamięć podręczną L4, a jeśli tak, to dobrze, ale w zasadzie nie jest to konieczne.

Jeśli procesor ma pamięć podręczną poziomu 3 lub 4, rozmiar pamięci podręcznej poziomu 2 można zignorować.

6.6. Obsługiwany typ i częstotliwość pamięci RAM

Obsługiwane mogą być różne procesory różne rodzaje i częstotliwość pamięci RAM. Należy to wziąć pod uwagę w przyszłości przy wyborze pamięci RAM.

Starsze procesory mogą obsługiwać pamięć RAM DDR3 o maksymalnej częstotliwości 1333, 1600 lub 1866 MHz.

Nowoczesne procesory obsługują pamięć DDR4 o maksymalnej częstotliwości 2133, 2400, 2666 MHz lub więcej, a często dla zgodności pamięć DDR3L, która różni się od konwencjonalnej DDR3 niższym napięciem od 1,5 do 1,35 V. Takie procesory mogą współpracować z konwencjonalną pamięcią DDR3 , jeśli ją posiadasz.już istnieje, ale producenci procesorów nie polecają tego ze względu na zwiększoną degradację kontrolerów pamięci przeznaczonych dla DDR4 z jeszcze niższym napięciem 1,2 V. Dodatkowo potrzebna jest również stara płyta główna ze slotami DDR3 dla stara pamięć. Więc Najlepszym sposobem jest sprzedaż starej pamięci DDR3 i uaktualnienie do nowej pamięci DDR4.

Obecnie najbardziej optymalnym stosunkiem ceny do wydajności jest pamięć DDR4 o częstotliwości 2400 MHz, która jest obsługiwana przez wszystkie nowoczesne procesory. Czasami można kupić pamięć o częstotliwości 2666 MHz za trochę więcej. Cóż, pamięć o częstotliwości 3000 MHz będzie kosztować znacznie więcej. Ponadto procesory nie zawsze współpracują stabilnie z pamięcią o wysokiej częstotliwości.

Musisz także zastanowić się, jaka maksymalna częstotliwość pamięci jest obsługiwana przez płytę główną. Ale częstotliwość pamięci ma stosunkowo niewielki wpływ na ogólną wydajność i nie powinna być ścigana.

Często użytkownicy, którzy zaczynają rozumieć komponenty komputera, mają pytanie dotyczące dostępności modułów pamięci o znacznie wyższej częstotliwości w sprzedaży niż oficjalnie obsługuje procesor (2666-3600 MHz). Aby pamięć działała z tą częstotliwością, płyta główna musi obsługiwać technologię XMP (Extreme Memory Profile). XMP automatycznie podnosi częstotliwość magistrali, aby pamięć działała z wyższą częstotliwością.

6.7. Zintegrowany rdzeń wideo

Procesor może mieć wbudowany rdzeń wideo, co pozwala zaoszczędzić na zakupie osobnej karty graficznej do komputera biurowego lub multimedialnego (oglądanie filmów, podstawowe gry). Ale w przypadku komputera do gier i edycji wideo potrzebna jest oddzielna (dyskretna) karta wideo.

Im droższy procesor, tym mocniejszy zintegrowany rdzeń wideo. Wśród procesorów Intel Core i7 ma najpotężniejsze wbudowane wideo, a następnie i5, i3, Pentium G i Celeron G.

Procesory Seria AMD A na gnieździe FM2 + zintegrowany rdzeń wideo jest mocniejszy niż procesory Intela. Najmocniejszy jest A10, a następnie A8, A6 i A4.

Procesory Socket AM3 + FX nie mają wbudowanego rdzenia wideo i były kiedyś podstawą tanich komputerów do gier z dyskretną kartą graficzną średniej klasy.

Ponadto większość procesorów AMD Athlon i Phenom nie ma wbudowanego rdzenia wideo, a te, które mają go na bardzo starym gnieździe AM1.

Procesory Ryzen G mają zintegrowany rdzeń wideo Vega, który jest dwa razy mocniejszy niż procesor poprzedniej generacji z serii A8, A10.

Jeśli nie zamierzasz kupować dyskretnej karty graficznej, ale nadal chcesz od czasu do czasu grać w niewymagające gry, lepiej dać pierwszeństwo procesorom Ryzen G. Ale nie oczekuj, że zintegrowana grafika będzie przyciągać wymagające nowoczesne gry . Maksymalne możliwości to gry online i niektóre dobrze zoptymalizowane gry przy niskich i średnich ustawieniach graficznych w rozdzielczości HD (1280 × 720), w niektórych przypadkach Full HD (1920 × 1080). Spójrz na testy procesora, którego potrzebujesz na Youtube i sprawdź, czy jest dla Ciebie odpowiedni.

7. Inne cechy procesorów

Procesory charakteryzują się również takimi parametrami jak proces produkcyjny, pobór mocy i odprowadzanie ciepła.

7.1. Proces produkcji

Proces techniczny to technologia produkcji procesorów. Jak nowoczesny sprzęt a technologia produkcji, im cieńsza technologia procesu. Pobór mocy i rozpraszanie ciepła silnie zależą od procesu technicznego, w którym wykonany jest procesor. Im cieńsza technologia procesu, tym bardziej ekonomiczny i zimniejszy będzie procesor.

Nowoczesne procesory są wytwarzane w procesie od 10 do 45 nanometrów (nm). Im niższa wartość, tym lepiej. Ale przede wszystkim skup się na zużyciu energii i związanym z nim rozpraszaniu ciepła przez procesor, co zostanie omówione później.

7.2. Pobór mocy procesora

Im większa liczba rdzeni i częstotliwość procesora, tym większe jego zużycie energii. Również zużycie energii w dużym stopniu zależy od procesu produkcyjnego. Im cieńszy proces techniczny, tym mniejsze zużycie energii. Najważniejszą rzeczą do rozważenia jest to potężny procesor nie można go zainstalować na słabej płycie głównej i wymaga mocniejszego zasilacza.

Nowoczesne procesory zużywają od 25 do 220 watów. Ten parametr można przeczytać na ich opakowaniu lub na stronie producenta. Parametry płyty głównej wskazują również, do jakiego rodzaju poboru mocy procesora jest przeznaczona.

7.3. Odprowadzanie ciepła procesora

Uważa się, że rozpraszanie ciepła przez procesor jest równe jego maksymalnemu zużyciu energii. Jest również mierzony w watach i nazywa się projektową mocą cieplną (TDP). Nowoczesne procesory mają TDP w zakresie 25-220 watów. Spróbuj wybrać procesor o niższym TDP. Optymalny zakres TDP to 45-95 W.

8. Jak poznać charakterystykę procesorów?

Wszystkie główne cechy procesora, takie jak liczba rdzeni, częstotliwość i pamięć podręczna, są zwykle wskazane w cennikach sprzedawców.

Wszystkie parametry konkretnego procesora można określić na oficjalnych stronach producentów (Intel i AMD):

Według numeru modelu lub numer seryjny bardzo łatwo jest znaleźć wszystkie cechy dowolnego procesora na stronie:

Lub po prostu wprowadź numer modelu w polu wyszukiwania System Google lub Yandex (na przykład „Ryzen 7 1800X”).

9. Modele procesorów

Modele procesorów zmieniają się co roku, więc tutaj nie podam ich wszystkich, podam tylko serię (linię) procesorów, które zmieniają się rzadziej i po których można łatwo nawigować.

Polecam zakup procesorów z bardziej nowoczesnych serii, ponieważ są bardziej wydajne i obsługują nowe technologie. Im wyższa częstotliwość procesora, tym wyższy numer modelu po nazwie serii.

9.1. Linie procesorów Intel

Starsze serie:

• Celeron - do zadań biurowych (2 rdzenie)
• Pentium — do multimedialnych i gamingowych komputerów klasy podstawowej (2 rdzenie)

Nowoczesna seria:

• Celeron G - do zadań biurowych (2 rdzenie)
• Pentium G — do multimedialnych i gamingowych komputerów klasy podstawowej (2 rdzenie)
• Core i3 — do multimedialnych i gamingowych komputerów klasy podstawowej (2-4 rdzenie)
• Core i5 — dla średniej klasy komputerów do gier (4-6 rdzeni)
• Core i7 — dla wydajnych komputerów do gier i profesjonalnych komputerów (4-10 rdzeni)
• Core i9 — dla ultra wydajnych profesjonalnych komputerów PC (12-18 rdzeni)

Wszystkie procesory Core i7, i9, niektóre wsparcie dla Core i3 i Pentium Technologia hiperwątkowości, co znacznie zwiększa wydajność.

9.2. Linie procesorów AMD

Starsze serie:

• Sempron - do zadań biurowych (2 rdzenie)
• Athlon - komputery multimedialne i gamingowe klasy podstawowej (2 rdzenie)
• Phenom — dla komputerów multimedialnych i gamingowych średniej klasy (2-4 rdzenie)

Przestarzałe serie:

• A4, A6 - do zadań biurowych (2 rdzenie)
• A8, A10 - do zadań biurowych i prostych gier (4 rdzenie)
• FX - do edycji wideo i niezbyt ciężkich gier (4-8 rdzeni)

Nowoczesna seria:

• Ryzen 3 — komputery multimedialne i gamingowe klasy podstawowej (4 rdzenie)
• Ryzen 5 - do edycji wideo i średniej klasy komputerów do gier (4-6 rdzeni)
• Ryzen 7 — dla wydajnych komputerów do gier i profesjonalnych komputerów (4-8 rdzeni)
• Ryzen Threadripper - dla wydajnych profesjonalnych komputerów PC (8-16 rdzeni)

Procesory Ryzen 5, 7 i Threadripper są wielowątkowe, co czyni je doskonałym wyborem do edycji wideo dzięki dużej liczbie rdzeni. Ponadto istnieją modele z „X” na końcu oznaczenia, które mają wyższą częstotliwość.

9.3. Ponowne uruchamianie odcinków

Należy również zauważyć, że czasami producenci wznawiają stare serie z nowymi gniazdami. Na przykład Intel ma teraz Celeron G i Pentium G ze zintegrowaną grafiką, AMD zaktualizowało linie procesorów Athlon II i Phenom II. Procesory te są nieco gorsze od swoich bardziej nowoczesnych odpowiedników pod względem wydajności, ale znacznie zyskują na cenie.

9.4. Generacja rdzeni i procesorów

Wraz ze zmianą gniazd zwykle zmienia się generacja procesorów. Na przykład na gnieździe 1150 były procesory czwartego Rdzeń generacji i7-4xxx, na gnieździe 2011-3 - Core i7-5xxx 5. generacji. Wraz z przejściem na gniazdo 1151 pojawiły się procesory Core i7-6xxx szóstej generacji.

Zdarza się też, że zmienia się generacja procesora bez zmiany gniazda. Na przykład na gnieździe 1151 pojawiły się procesory Core i7-7xxx 7. generacji.

Zmiana pokoleniowa wynika z usprawnień w architekturze elektronicznej procesora, zwanego też rdzeniem. Na przykład procesory Core i7-6xxx są zbudowane na rdzeniu o nazwie kodowej Skylake, a Core i7-7xxx, który przyszedł je zastąpić w rdzeniu Jezioro Kaby.

Jądra mogą mieć różne różnice od dość ciężkich do czysto kosmetycznych. Na przykład Kaby Lake różni się od poprzedniego Skylake zaktualizowaną zintegrowaną grafiką i blokowaniem podkręcania na magistrali procesorów bez indeksu K.

Podobnie ma miejsce zmiana rdzeni i generacji procesorów AMD. Na przykład procesory FX-9xxx zastąpiły procesory FX-8xxx. Ich główną różnicą jest znacznie zwiększona częstotliwość, aw konsekwencji wydzielanie ciepła. Ale gniazdo się nie zmieniło, ale stary AM3+ pozostaje.

Procesory AMD FX miały wiele rdzeni, z których ostatnimi są Zambezi i Vishera, ale zostały one zastąpione nowymi, znacznie lepszymi i mocniejszymi procesorami Ryzen (rdzeń Zen) na gnieździe AM4 i Ryzen (rdzeń Threadripper) na gnieździe TR4.

10. Podkręcanie procesora

Procesory Intel Core z literą „K” na końcu etykiety mają wyższą częstotliwość podstawową i odblokowany mnożnik. Można je łatwo przetaktować (przetaktować), aby uzyskać lepszą wydajność, ale wymagana jest droższa płyta główna z serii Z.

Wszystkie procesory AMD FX i Ryzen można podkręcać, zmieniając mnożnik, ale ich potencjał podkręcania jest skromniejszy. Przetaktowywanie procesorów Ryzen jest obsługiwane przez płyty główne oparte na chipsetach B350, X370.

Ogólnie rzecz biorąc, możliwość podkręcania czyni procesor bardziej obiecującym, ponieważ w przyszłości, przy niewielkim braku wydajności, nie będzie można go zmienić, ale po prostu go przetaktować.

11. Opakowanie i chłodnica

Procesory z napisem „BOX” na końcu oznaczenia są zapakowane w wysokiej jakości pudełko i mogą być sprzedawane z chłodnicą.

Ale niektóre droższe procesory pudełkowe mogą nie mieć chłodnicy.

Jeśli na końcu oznaczenia jest napisane „Taca” lub „OEM”, oznacza to, że procesor jest zapakowany w małą plastikową tackę i w zestawie nie ma chłodnicy.

Procesory klasy podstawowej, takie jak Pentium, są łatwiejsze i tańsze w zakupie w zestawie z chłodnicą. Ale często bardziej opłaca się kupić procesor średniej lub wysokiej klasy bez chłodnicy i osobno wybrać do niej odpowiednią chłodnicę. Pod względem kosztów będzie mniej więcej taki sam, ale pod względem chłodzenia i poziomu hałasu będzie znacznie lepszy.

12. Konfiguracja filtrów w sklepie internetowym

1. Przejdź do sekcji „Procesory” na stronie sprzedawcy.
2. Wybierz producenta (Intel lub AMD).
3. Wybierz gniazdo (1151, AM4).
4. Wybierz linię procesora (Pentium, i3, i5, i7, Ryzen).
5. Sortuj próbkę według ceny.
6. Przeglądaj procesory zaczynając od tańszych.
7. Kup procesor z największą możliwą liczbą wątków i częstotliwością, która odpowiada Ci za cenę.

W ten sposób otrzymujesz procesor o najlepszej relacji ceny do wydajności, który spełnia Twoje wymagania przy możliwie najniższych kosztach.

13. Linki

Procesor Intel Core i7 8700
Procesor Intel Core i5 8600K
Procesor Intel Pentium G4600

Współczesne procesory mają kształt małego prostokąta, który prezentowany jest w postaci wafla krzemowego. Sama płyta jest chroniona specjalną plastikową lub ceramiczną obudową. Wszystkie podstawowe obwody są chronione, dzięki nim realizowana jest pełna praca procesora. Jeśli z wygląd zewnętrzny wszystko jest niezwykle proste, a co z samym obwodem i rozmieszczeniem procesora? Przyjrzyjmy się temu bliżej.

Procesor zawiera niewielką liczbę różnych elementów. Każdy z nich wykonuje swoją akcję, następuje transfer danych i kontrola. Zwykli użytkownicy są przyzwyczajeni do rozróżniania procesorów po ich taktowaniu, ilości pamięci podręcznej i rdzeniach. Ale to nie wszystko, co zapewnia niezawodne i szybka praca... Warto zwrócić szczególną uwagę na każdy element.

Architektura

Wewnętrzna konstrukcja procesora często różni się od siebie, każda rodzina ma swój własny zestaw właściwości i funkcji - nazywa się to jego architekturą. Możesz zobaczyć przykład konstrukcji procesora na poniższym obrazku.

Ale wiele osób miało na myśli nieco inne znaczenie architektury procesora. Jeśli rozważymy to z punktu widzenia programowania, to jest to zdeterminowane jego zdolnością do wykonania określonego zestawu kodów. Jeśli kupujesz nowoczesny procesor, najprawdopodobniej należy on do architektury x86.

Jądra

Główna część procesora nazywana jest rdzeniem, zawiera wszystkie niezbędne bloki, a także wykonuje zadania logiczne i arytmetyczne. Jeśli spojrzysz na poniższy rysunek, możesz zobaczyć, jak wygląda każdy blok funkcjonalny w jądrze:

1. Moduł pobierania instrukcji. Tutaj instrukcje są rozpoznawane po adresie wskazanym w liczniku poleceń. Liczba równoczesnych odczytów poleceń zależy bezpośrednio od liczby zainstalowanych bloków deszyfrujących, co pomaga załadować każdy cykl pracy największą liczbą instrukcji.
2. Predyktor przejścia odpowiada za optymalne działanie jednostki pobierania instrukcji. Definiuje sekwencję wykonywalnych poleceń, ładujących potok jądra.
3. Moduł dekodujący. Ta część jądra jest odpowiedzialna za zdefiniowanie niektórych procesów do wykonywania zadań. Samo zadanie dekodowania jest bardzo trudne ze względu na zmienną wielkość instrukcji. W najnowszych procesorach w jednym rdzeniu jest kilka takich bloków.
4. Moduły próbkowania danych. Pobierają informacje z pamięci RAM lub pamięci podręcznej. Dokonują one dokładnie selekcji danych, która jest w tym momencie niezbędna do wykonania instrukcji.
5. Blok kontrolny. Już sama nazwa mówi o znaczeniu tego składnika. W istocie jest niezbędny element, ponieważ rozdziela energię pomiędzy wszystkie bloki, pomagając wykonać każdą akcję na czas.
6. Moduł przechowywania wyników. Przeznaczony jest do zapisu po zakończeniu przetwarzania instrukcji w pamięci RAM. Adres zapisu jest określony w uruchomionym zadaniu.
7. Element pracy z przerwaniami. Procesor jest w stanie wykonywać kilka zadań jednocześnie dzięki funkcji przerwania, która pozwala zatrzymać postęp jednego programu poprzez przełączenie na inną instrukcję.
8. Rejestry. To tutaj przechowywane są tymczasowe wyniki instrukcji, ten składnik można nazwać małym szybkim Baran... Często jego rozmiar nie przekracza kilkuset bajtów.
9. Licznik poleceń. Przechowuje adres instrukcji, która będzie używana w następnym cyklu procesora.

Magistrala systemowa

Jednostka centralna magistrali systemowej łączy urządzenia znajdujące się w komputerze. Tylko on jest z nim bezpośrednio połączony, reszta elementów jest połączona za pomocą różnych kontrolerów. W samej magistrali znajduje się wiele linii sygnałowych, którymi przesyłane są informacje. Każda linia ma swój własny protokół, który umożliwia kontrolerom komunikację z pozostałymi podłączonymi komponentami komputera. Magistrala ma odpowiednio własną częstotliwość, im wyższa, tym szybsza jest wymiana informacji między elementami łączącymi systemu.

Pamięć podręczna

Szybkość procesora zależy od jego zdolności do jak najszybszego pobierania instrukcji i danych z pamięci. Pamięć podręczna skraca czas wykonywania operacji ze względu na to, że pełni rolę tymczasowego bufora, który zapewnia natychmiastowy transfer danych z procesora do pamięci RAM lub odwrotnie.

Główną cechą pamięci podręcznej jest jej różnica poziomów. Jeśli jest wysoki, pamięć jest wolniejsza i większa. Najszybsza i najmniejsza to pamięć pierwszego poziomu. Zasada działania tego pierwiastka bardzo proste - procesor odczytuje dane z pamięci RAM i umieszcza je w pamięci podręcznej dowolnego poziomu, jednocześnie usuwając informacje, do których użytkownik miał dostęp od dłuższego czasu. Jeśli procesor ponownie potrzebuje tych informacji, otrzyma je szybciej dzięki tymczasowemu buforowi.

Gniazdo (złącze)

Ponieważ procesor posiada własne gniazdo (slot lub slot), możesz go łatwo wymienić w razie awarii lub zmodernizować komputer. Bez gniazda procesor byłby po prostu wlutowany w płytę główną, co utrudniałoby jego późniejszą naprawę lub wymianę. Warto zauważyć, że każde złącze jest przeznaczone wyłącznie do instalacji niektórych procesorów.

Często użytkownicy nieumyślnie kupują niezgodny procesor i płyta główna, co stwarza dodatkowe problemy.

2. W trakcie swojego rozwoju struktury półprzewodnikowe nieustannie ewoluują. Dlatego zasady budowy procesorów, liczba elementów wchodzących w ich skład, sposób organizacji ich interakcji, ulegają ciągłym zmianom. Tak więc procesory z tymi samymi podstawowymi zasadami projektowania są zwykle nazywane procesorami o tej samej architekturze. A same te zasady nazywane są architekturą procesora (lub mikroarchitekturą).

Mimo to w ramach tej samej architektury niektóre procesory mogą się znacznie różnić od siebie - częstotliwości magistrali systemowej, proces produkcyjny, struktura i rozmiar pamięci wewnętrznej itp.

3. W żadnym wypadku nie należy oceniać mikroprocesora tylko na podstawie takiego wskaźnika, jak częstotliwość sygnału zegara, która jest mierzona w mega lub gigahercach. Czasami „procent”, który ma niższą częstotliwość taktowania, może być bardziej produktywny. Bardzo ważne są takie wskaźniki, jak: liczba cykli zegara, które są wymagane do wykonania polecenia, liczba poleceń, które może wykonać jednocześnie itp.

Ocena możliwości procesora (charakterystyka)

W życiu codziennym, oceniając możliwości procesora, należy zwrócić uwagę na następujące wskaźniki (z reguły są one wskazane na opakowaniu urządzenia lub w cenniku lub katalogu sklepu):

• Liczba rdzeni. Procesory wielordzeniowe zawierają 2, 4 itd. na jednej kostce (w jednym opakowaniu). rdzenie obliczeniowe. Wzrost liczby rdzeni jest jednym z najbardziej skuteczne sposoby znaczny wzrost mocy procesorów. Należy jednak pamiętać, że programy, które nie obsługują wielordzeniowości (z reguły są to stare programy), nie będą działać szybciej na procesorach wielordzeniowych, ponieważ nie można używać więcej niż jednego rdzenia;
• rozmiar pamięci podręcznej. Cache to bardzo szybka pamięć wewnętrzna procesora, którą wykorzystuje jako swego rodzaju bufor na wypadek konieczności skompensowania „przerw” podczas pracy z pamięcią RAM. Logiczne jest, że im większa pamięć podręczna, tym lepiej.
• Liczba wątków - wydajność systemy. Liczba wątków często nie jest równa liczbie rdzeni. Na przykład czterordzeniowy procesor Intel Core i7 działa w 8 wątkach i przewyższa wydajnością wiele procesorów sześciordzeniowych;
• częstotliwość zegara to wartość, która pokazuje, ile operacji (cykli) procesor może wykonać w jednostce czasu. Logiczne jest, że im wyższa częstotliwość, tym więcej operacji może wykonać, tj. im bardziej produktywny się okazuje.
• prędkość magistrali, z jaką procesor jest podłączony do kontrolera systemu znajdującego się na płyta główna.
• proces techniczny – im mniejszy, tym mniej energii zużywa procesor, a co za tym idzie mniej się nagrzewa.

W dzisiejszych czasach procesory odgrywają szczególną rolę tylko w reklamie, z całych sił starają się przekonać, że to procesor w komputerze jest decydującym elementem, zwłaszcza taki producent jak Intel. Powstaje pytanie: czym jest nowoczesny procesor i ogólnie, czym jest procesor?

Przez długi czas, a dokładniej do lat 90., to procesor decydował o wydajności komputera. Procesor decydował o wszystkim, ale dziś nie do końca tak jest.

Nie wszystko zależy od jednostki centralnej, a procesory Intela nie zawsze są preferowane nad procesorami AMD. W ostatnim czasie znacznie wzrosła rola innych podzespołów komputerowych, a procesory domowe rzadko stają się najbardziej wąskie gardło, ale także, podobnie jak inne podzespoły komputera, wymagają dodatkowej uwagi, ponieważ bez niej nie może istnieć żadna maszyna obliczeniowa. Same procesory przez długi czas nie były wieloma typami komputerów, ponieważ wzrosła różnorodność komputerów.

Procesor (jednostka centralna) to bardzo złożony mikroukład przetwarzający kod maszynowy, który jest odpowiedzialny za wykonywanie różnych operacji i sterowanie komputerowymi urządzeniami peryferyjnymi.

Dla krótkiego oznaczenia procesora centralnego przyjęto skrót - CPU, a także bardzo powszechny CPU - Central Processing Unit, co tłumaczy się jako jednostka centralna.

Korzystanie z mikroprocesorów

Urządzenie takie jak procesor jest zintegrowane z prawie każdym sprzętem elektronicznym, co powiedzieć o urządzeniach takich jak telewizor i odtwarzacz wideo, nawet w zabawkach, a same smartfony to już komputery, choć o innej konstrukcji.

Wiele rdzeni procesora może wykonywać zupełnie różne zadania niezależnie od siebie. Jeśli komputer wykonuje tylko jedno zadanie, to jego wykonanie jest przyspieszone ze względu na zrównoleglenie typowych operacji. Wydajność może przybrać dość wyraźną linię.

Współczynnik mnożnika częstotliwości wewnętrznej

Sygnały mogą krążyć wewnątrz kryształu procesora z wysoką częstotliwością, chociaż procesory nie mogą jeszcze obsługiwać zewnętrznych komponentów komputera z tą samą częstotliwością. W związku z tym częstotliwość, z jaką działa płyta główna, wynosi jeden, a częstotliwość procesora jest inna, jest wyższa.

Częstotliwość, którą procesor otrzymuje z płyty głównej, można nazwać referencyjną, która z kolei mnoży ją przez wewnętrzny współczynnik, co daje częstotliwość wewnętrzną, zwaną wewnętrznym mnożnikiem.

Możliwości wewnętrznego mnożnika częstotliwości są bardzo często wykorzystywane przez overlockerów, aby uwolnić potencjał podkręcania procesora.

Pamięć podręczna procesora

Procesor odbiera dane do dalszej pracy z pamięci RAM, ale wewnątrz mikroukładów procesora sygnały są przetwarzane z bardzo wysoką częstotliwością, a same wywołania modułów pamięci RAM są kilkakrotnie rzadsze.

Wysoki współczynnik mnożnika częstotliwości wewnętrznej staje się bardziej efektywny, gdy wszystkie informacje znajdują się w nim, w porównaniu na przykład z pamięcią RAM, czyli z zewnątrz.

Procesor ma kilka komórek do przetwarzania danych, zwanych rejestrami, w których zwykle nie przechowuje prawie nic, ale by przyspieszyć zarówno pracę procesora, jak i wraz z nim system komputerowy technologia buforowania została zintegrowana.

Gotówkę można nazwać mały zestaw komórki pamięci, które z kolei działają jak bufor. Kiedy następuje odczyt z pamięci współdzielonej, kopia pojawia się w pamięci podręcznej procesora. Jest to konieczne, aby w przypadku tych samych danych dostęp do nich był pod ręką, czyli w buforze, co zwiększa wydajność.

Pamięć podręczna w obecnych procesorach jest piramidalna:

1. Pamięć podręczna poziomu 1 jest najmniejsza, ale jednocześnie najszybsza, jest zawarta w krysztale procesora. Wyprodukowane przy użyciu tych samych technologii co rejestry procesora, bardzo drogie, ale warte szybkości i niezawodności. Chociaż jest mierzony w setkach kilobajtów, co jest bardzo małe, odgrywa ogromną rolę w wydajności.
2. Pamięć podręczna poziomu 2 - podobnie jak poziom 1, znajduje się na krysztale procesora i działa na częstotliwości jego rdzenia. W nowoczesnych procesorach jest mierzony od setek kilobajtów do kilku megabajtów.
3. Pamięć podręczna poziomu 3 jest wolniejsza niż poprzednie poziomy tego typu pamięci, ale jest szybsza niż pamięć RAM, co jest ważne, i jest mierzona w dziesiątkach megabajtów.

Rozmiary pamięci podręcznej L1 i L2 wpływają zarówno na wydajność, jak i koszt procesora. Trzeci poziom pamięci podręcznej jest rodzajem bonusu w działaniu komputera, ale żaden z producentów mikroprocesorów nie spieszy się z tym zaniedbaniem. Pamięć podręczna czwartego poziomu istnieje i usprawiedliwia się w systemach wieloprocesorowych, dlatego nie będzie można jej znaleźć na zwykłym komputerze.

Gniazdo instalacyjne procesora (Soket)

Rozumiem to nowoczesne technologie nie na tyle zaawansowany, że procesor będzie mógł odbierać informacje na odległość, nie może być różnie mocowany, mocowany do płyty głównej, instalowany w niej i wchodzić z nią w interakcje. Ten uchwyt nazywa się Soket i jest odpowiedni tylko dla określonego typu lub rodziny procesorów, które również różnią się od różnych producentów.

Czym jest procesor: architektura i proces technologiczny

Architektura procesora jest jego wewnętrzna organizacja, odmienne ułożenie elementów decyduje również o jego właściwościach. Sama architektura jest nieodłączną częścią całej rodziny procesorów, a wprowadzone zmiany i mające na celu poprawę lub naprawę błędów nazywane są krokami.

Proces technologiczny determinuje wielkość komponentów samego procesora i jest mierzony w nanometrach (nm), a mniejszy rozmiar tranzystorów determinuje mniejszy rozmiar samego procesora, do czego zmierza rozwój przyszłych procesorów.

Pobór mocy i rozpraszanie ciepła

Samo zużycie energii zależy bezpośrednio od technologii produkcji procesorów. Mniejsze wymiary i wyższe częstotliwości są wprost proporcjonalne do zużycia energii i rozpraszania ciepła.

Aby zmniejszyć zużycie energii i rozpraszanie ciepła, istnieje energooszczędny automatyczny system do regulacji odpowiednio obciążenia procesora w przypadku braku potrzeby wydajności. Wymagane są komputery o wysokiej wydajności dobry system chłodzenie procesora.

Podsumowując materiał artykułu - odpowiedź na pytanie, czym jest procesor:

Współczesne procesory mają możliwość wielokanałowej pracy z pamięcią RAM, z kolei pojawiają się nowe instrukcje, dzięki którym zwiększa się jego poziom funkcjonalny. Możliwość przetwarzania grafiki przez sam procesor zapewnia niższy koszt, zarówno dla samych procesorów, jak i dzięki nim dla zespołów komputerów biurowych i domowych. Wirtualne rdzenie pojawiają się dla bardziej praktycznego rozkładu wydajności, rozwijają się technologie, a wraz z nimi komputer i taki jego element, jak centralny procesor.