Co to jest procesor w komputerze. Encyklopedia warunków procesora. Zasada rdzenia procesora

Klasyfikacja i rodzaje procesorów. Funkcje procesora

  PROCESOR.

Etapy rozwoju centralnych procesorów do komputerów osobistych. Nowoczesne technologie i rozwiązania architektoniczne. Technologia RISC i CISC. Główne parametry procesorów. Procesory 32-bitowe i 64-bitowe. 32-bitowe procesory głównych producentów: Intel, AMD, VIA. Analiza porównawcza cech współczesnych procesorów. Główne trendy i perspektywy rozwoju.

Student musi wiedzieć:

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

Student musi umieć:

• określić główne cechy procesora za pomocą programów testowych;

Cele lekcji:

• - zapoznaje studentów z głównymi elementami procesora systemowego.
• - przestudiować rodzaje procesorów i ich cechy.
• - edukacja na temat kultury informacyjnej uczniów, uważności, dokładności, dyscypliny, wytrwałości.
• - rozwój zainteresowań poznawczych, umiejętności samokontroli i umiejętności zarysowania.

Postępy klasowe:

Część teoretyczna.

„Mózg” komputera osobistego to mikroprocesor lub procesor centralny - CPU (Central Processing Unit). Mikroprocesor wykonuje obliczenia i przetwarzanie danych (z wyjątkiem niektórych operacji matematycznych wykonywanych na komputerach wyposażonych w koprocesor) i z reguły jest najdroższym układem komputerowym. Wszystkie komputery kompatybilne z PC korzystają z procesorów obsługujących rodzinę układów Intel, ale są one produkowane i projektowane nie tylko przez sam Intel, ale także przez AMD, Cyrix, IDT i Rise Technologies.

Obecnie Intel dominuje na rynku procesorów, ale nie zawsze tak było. Intel jest mocno związany z wynalazkiem pierwszego procesora i jego pojawieniem się na rynku. Punktem kulminacyjnym Intel i Microsoft był rok 1981, kiedy IBM wypuścił pierwszy komputer IBM z procesorem Intel 8088 (4,77 MHz) i systemem operacyjnym Microsoft Disk w wersji 1.0. Od tego momentu procesory Intel i systemy operacyjne Microsoft są instalowane na prawie wszystkich komputerach osobistych.

• Parametry procesora

Przy opisywaniu parametrów i konstrukcji procesorów często pojawia się zamieszanie. Rozważ niektóre cechy procesorów, w tym pojemność magistrali danych i magistrali adresowej, a także szybkość.

Procesory można sklasyfikować według dwóch głównych parametrów: wydajności i prędkości. Szybkość procesora jest dość prostym parametrem. Mierzy się go w megahercach (MHz); 1 MHz to milion cykli zegara na sekundę. Im wyższa prędkość, tym lepiej (tym szybszy procesor). Wydajność procesora jest bardziej złożonym parametrem. Procesor obejmuje trzy ważne urządzenia, których główną cechą jest pojemność:

• magistrala wejściowa i wyjściowa danych;
• rejestry wewnętrzne;
• magistrala adresu pamięci.

Procesory o częstotliwości taktowania mniejszej niż 16 MHz nie mają wbudowanej pamięci podręcznej. W systemach do 486 procesora na płycie systemowej zainstalowano szybką pamięć podręczną. Począwszy od 486 procesorów pamięć podręczna pierwszego poziomu została zainstalowana bezpośrednio w obudowie i działała na częstotliwości procesora. A pamięć podręczna na płycie systemowej nosiła nazwę pamięci podręcznej drugiego poziomu. Już działał na częstotliwościach obsługiwanych przez płytę główną.

W procesorach Pentium Pro i Pentium II pamięć podręczna drugiego poziomu jest zainstalowana w obudowie i fizycznie reprezentuje oddzielny układ. Najczęściej taka pamięć działa na połowie (procesory Pentium II / III i AMD Athlon) lub nawet na niższej (dwie piąte lub trzecia) częstotliwości rdzenia procesora.

W procesorach Pentium Pro, Pentium II / III Xeon, nowoczesnych procesorach Pentium III, Celeron, K6-3, Athlon (model 4) pamięć podręczna Duron działa z częstotliwością rdzenia. Powód, dla którego pamięć podręczna drugiego poziomu działała na niższej częstotliwości w porównaniu z rdzeniem procesora, jest dość prosta: istniejące mikroukłady pamięci podręcznej nie spełniały warunków rynkowych. Intel stworzył szybki procesor pamięci podręcznej dla procesora Xeon, którego koszt był niezwykle wysoki. Pojawienie się nowych technologii produkcji procesorów umożliwiło jednak wykorzystanie pamięci podręcznej działającej na częstotliwości rdzenia w niedrogich procesorach Celeron drugiej generacji. Ten projekt został zapożyczony przez procesor Intel Pentium III drugiej generacji, a także procesory AMD K6-3, Athlon i Duron. Taka architektura, która jest obecnie stosowana w prawie wszystkich projektach Intela i AMD, jest jedynym mniej lub bardziej opłacalnym sposobem użycia szybkiej pamięci podręcznej drugiego poziomu.

Szybkość procesora

Wydajność jest jedną z cech charakterystycznych procesora, często interpretowaną na różne sposoby. W tej sekcji poznasz ogólną wydajność procesorów, aw szczególności procesorów Intel.

Wydajność komputera zależy w dużej mierze od częstotliwości zegara, zwykle mierzonej w megahercach (MHz). Jest to określone przez parametry rezonatora kwarcowego, który jest kryształem kwarcu zamkniętym w małym blaszanym pojemniku. Pod wpływem napięcia elektrycznego powstają oscylacje prądu elektrycznego w krysztale kwarcu o częstotliwości określonej przez kształt i rozmiar kryształu. Częstotliwość tego prądu przemiennego nazywa się częstotliwością zegara. Chipy konwencjonalnego komputera działają z częstotliwością kilku milionów herców. (Hertz to jedna oscylacja na sekundę.) Prędkość jest mierzona w megahercach, tj. w milionach cykli na sekundę. Na ryc. 1 pokazuje wykres sygnału sinusoidalnego.

  Figa. 1. Graficzne przedstawienie pojęcia częstotliwości zegara

Najmniejszą jednostką czasu (kwantową) dla procesora jako urządzenia logicznego jest okres częstotliwości zegara lub po prostu cykl zegara. Każda operacja wymaga co najmniej jednego pomiaru. Na przykład procesor Pentium II dokonuje wymiany danych z pamięcią w trzech cyklach plus kilka cykli oczekiwania. (Cykl oczekiwania to cykl zegara, w którym nic się nie dzieje; jest to konieczne tylko po to, aby procesor nie „uciekł” do przodu z wolniejszych węzłów komputera.)

Czas potrzebny na wykonanie poleceń również jest różny.

8086   i 8088 . W tych procesorach wykonanie jednego polecenia zajmuje około 12 cykli zegara.

286   i 386 . Procesory te skróciły czas wymagany do wykonania instrukcji do około 4,5 cykli zegara.

Procesor 486 i większość procesorów Intel czwartej generacji, takich jak AMD 5 × 86, zredukowały ten parametr do 2 cykli zegara.

Seria Pentium, K6. Architektura procesorów Pentium i innych procesorów Intel piątej generacji, stworzonych w AMD i Cyrix, w tym potoki podwójnych instrukcji i inne ulepszenia, zapewniły wykonanie jednej lub dwóch instrukcji w jednym cyklu zegara.

Pentium Pro, Pentium II / III / Celeron i Athlon / Duron. Procesory klasy P6, a także inne procesory szóstej generacji stworzone przez AMD i Cyrix, pozwalają wykonać co najmniej trzy instrukcje w jednym cyklu zegara.

Różna liczba cykli zegara potrzebnych do wykonania instrukcji utrudnia porównanie wydajności komputerów na podstawie ich szybkości zegara (tj. Liczby cykli zegara na sekundę). Dlaczego jeden procesor działa szybciej od drugiego z tą samą prędkością zegara? Powodem jest wydajność.

Procesor 486 ma wyższą prędkość w porównaniu z 386-tym, ponieważ wymaga średnio dwa razy mniej cykli zegara do wykonania polecenia niż 386-ty. Procesor Pentium ma dwa razy mniej cykli zegara niż 486-ty. Zatem procesor 486 o taktowaniu 133 MHz (np. AMD 5 × 86-133) jest nawet wolniejszy niż Pentium o częstotliwości taktowania 75 MHz! Jest tak, ponieważ przy tej samej częstotliwości Pentium wykonuje dwa razy więcej instrukcji niż procesor 486. Pentium II i Pentium III są około 50% szybsze niż procesor Pentium pracujący na tej samej częstotliwości, ponieważ mogą wykonywać znacznie więcej poleceń w przebieg tej samej liczby cykli.

Porównując względną wydajność procesorów, można zobaczyć, że wydajność Pentium III pracującego z częstotliwością taktowania 1000 MHz jest teoretycznie równa wydajności Pentium III pracującej z częstotliwością taktowania 1500 MHz, co z kolei teoretycznie jest równe wydajności procesora 486 pracującego z częstotliwością taktowania 3000 MHz, a to z kolei jest teoretycznie równe wydajności 386 lub 286 procesorów pracujących z częstotliwością taktowania 6000 MHz, lub 8 088th pracującej z częstotliwością taktowania 12 000 MHz. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że oryginalny komputer z procesorem 8088 pracował z częstotliwością taktowania tylko 4,77 MHz, dzisiejsze komputery są ponad 1,5 tysiąca razy szybsze. Dlatego nie można porównywać wydajności komputerów wyłącznie na podstawie częstotliwości taktowania; należy wziąć pod uwagę fakt, że inne czynniki wpływają na wydajność systemu.

Ocena wydajności procesora jest dość trudna. Centralne procesory o różnych architekturach wewnętrznych wykonują instrukcje na różne sposoby: te same instrukcje na różnych procesorach mogą być wykonywane szybciej lub wolniej. W celu znalezienia zadowalającej miary dla porównania procesorów o różnych architekturach pracujących z różnymi częstotliwościami taktowania, Intel wynalazł określoną serię testów, które można wykonać na układach Intela, aby zmierzyć względną wydajność procesorów. Ten system testowy został niedawno zmodyfikowany w celu pomiaru wydajności procesorów 32-bitowych; nazywany jest indeksem (lub wskaźnikiem) iCOMP 2.0 (intel Comparative Microprocessor Performance - porównawcza wydajność mikroprocesora Intel). Obecnie używana jest trzecia wersja tego indeksu - iCOMP 3.0.

Szybkość zegara procesora

Prawie wszystkie współczesne procesory, począwszy od 486DX2, działają na częstotliwości taktowania równej iloczynowi pewnego mnożnika przez częstotliwość taktowania płyty głównej. Na przykład procesor Celeron 600 działa z częstotliwością taktowania dziewięć razy większą niż częstotliwość płyty głównej (66 MHz), a Pentium III 1000 działa z częstotliwością taktowania siedem i pół razy większą niż częstotliwość zegara płyty głównej (133 MHz). Większość płyt głównych działała z częstotliwością 66 MHz; jest to częstotliwość obsługiwana przez wszystkie procesory Intela do początku 1998 r. i dopiero niedawno firma opracowała procesory i mikroukłady logiki systemu, które mogą działać na płytach głównych zaprojektowanych dla 100 MHz. Niektóre procesory Cyrix są przeznaczone do płyt głównych 75 MHz, a wiele płyt głównych Pentium może również pracować z tą częstotliwością. Zazwyczaj szybkość zegara i mnożnik systemowy można ustawić za pomocą zworek lub innych procedur konfiguracji płyty systemowej (na przykład wybierając odpowiednie wartości w programie instalacyjnym BIOS).

Pod koniec 1999 roku pojawiły się chipsety i płyty główne o częstotliwości taktowania 133 MHz, obsługujące wszystkie nowoczesne wersje procesora Pentium III. W tym samym czasie AMD wypuściło płyty główne Athlon i chipsety 100 MHz, wykorzystując technologię podwójnego transferu danych. Pozwoliło to zwiększyć szybkość przesyłania danych między procesorem Athlon a głównym chipsetem do 200 MHz.

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

Czasami pojawia się pytanie, dlaczego potężny procesor Itanium wykorzystuje wolniejszą magistralę procesora niż Pentium 4. To pytanie jest niezwykle istotne! Odpowiedź najprawdopodobniej jest taka, że \u200b\u200bkomponenty te zostały stworzone przez zupełnie różne grupy programistów o różnych celach i zadaniach. Procesor Itanium, opracowany w połączeniu z HP (Hewlett Packard), został zaprojektowany do korzystania z pamięci o podwójnej szybkości przesyłania danych (DDR), która z kolei działa na zegarze 266 MHz, który jest bardziej odpowiedni dla rodziny serwerów. Dopasowywanie szybkości magistrali procesora i magistrali pamięci pozwala osiągnąć najwyższą wydajność, dlatego system wykorzystujący pamięć DDR SDRAM działa lepiej, jeśli częstotliwość taktowania magistrali procesora (procesora centralnego) jest również równa 266 MHz.

Z drugiej strony Pentium 4 zostało zaprojektowane do używania RDRAM, dlatego szybkość magistrali systemowej odpowiada prędkości RDRAM. Należy pamiętać, że prędkość magistrali, podobnie jak każdy procesor wydany przez firmę Intel, może ulec zmianie w przyszłości.

Nowoczesne komputery używają generatora zmiennej częstotliwości, zwykle umieszczonego na płycie głównej; Generuje częstotliwość odniesienia dla płyty głównej i procesora. Na większości płyt głównych z procesorami Pentium można ustawić jedną z trzech lub czterech częstotliwości zegara. Obecnie istnieje wiele wersji procesorów działających na różnych częstotliwościach, w zależności od częstotliwości taktowania konkretnej płyty głównej. Na przykład prędkość większości procesorów Pentium jest kilka razy większa niż na płycie głównej.

Wszystkie pozostałe rzeczy są równe (typy procesorów, liczba cykli oczekiwania podczas uzyskiwania dostępu do pamięci i pojemność magistrali danych), dwa komputery można porównać pod względem częstotliwości taktowania. Należy to jednak zrobić ostrożnie: wydajność komputera zależy również od innych czynników (w szczególności od tych, na które wpływają funkcje projektowe pamięci). Na przykład komputer z niższą częstotliwością zegara może działać szybciej niż się spodziewasz, a system z wyższą nominalną częstotliwością zegara będzie wolniejszy niż powinien. Czynnikiem decydującym w tym przypadku jest architektura, konstrukcja i podstawa elementu pamięci RAM systemu.

Podczas produkcji procesory są testowane przy różnych częstotliwościach zegara, temperaturze i ciśnieniu. Następnie są one oznaczone, gdzie maksymalna częstotliwość robocza jest wskazana w całym stosowanym zakresie temperatur i ciśnień, które mogą wystąpić w normalnych warunkach. System notacji jest dość prosty, więc możesz go rozwiązać samodzielnie.

• Wydajność procesora Cyrix

Przy oznaczaniu procesorów Cyrix / IBM 6 × 86 zastosowano skalę PR (Performance Rating), której wartości nie są równe rzeczywistej częstotliwości taktowania w megahercach. Na przykład procesor Cyrix 6x86MX / MII-PR366 faktycznie działa przy częstotliwości taktowania 250 MHz (2,5 × 100 MHz). Częstotliwość taktowania płyty głównej określonego procesora należy ustawić tak, jak przy instalacji procesora o częstotliwości zegara 250 zamiast 366 MHz (jak można przyjąć na podstawie liczby 366 na oznaczeniu).

Należy pamiętać, że procesor z Cyrix 6x86MX-PR200 może działać na częstotliwościach taktowania 150, 165, 166 lub 180 MHz, ale nie na częstotliwości 200 MHz. Ta ocena wydajności ma być porównywana z oryginalnymi procesorami Intel Pentium (Celeron, Pentium II lub Pentium III nie są uwzględnione w tej ocenie).

Zakłada się, że ocena wydajności (ocena P) określa szybkość procesora w stosunku do Intel Pentium. Należy jednak zauważyć, że porównywany procesor Cyrix nie zawiera technologii MMX, jego pamięć podręczna pierwszego poziomu jest mniejsza, platforma płyty głównej i chipset są raczej starej wersji, nie wspominając o wolniejszej pamięci. Z tych powodów skala oceny P jest nieskuteczna przy porównywaniu procesorów Cyrix z Celeron, Pentium II lub Pentium III, co oznacza, że \u200b\u200blepiej je oceniać na podstawie rzeczywistej prędkości. Innymi słowy, procesor Cyrix 6x86MX / MII-PR366 działa tylko przy częstotliwości taktowania wynoszącej 250 MHz i można go porównać z procesorami Intela o podobnej częstotliwości taktowania. Uważam, że oznaczenie MII-366 dla procesora, który faktycznie działa przy 250 MHz, jest, delikatnie mówiąc, nieco mylące.

• Wydajność procesora AMD

Podobnie porównywana jest wydajność procesorów z serii AMD K5. Ocena wydajności serii K6 i Athlon wskazuje rzeczywistą częstotliwość roboczą. W procesorach z rodziny Athlon magistrala działa z podwójną częstotliwością płyty głównej (200 MHz).

Magistrala danych

Jedną z najczęstszych cech procesora jest głębia bitowa magistrali danych i magistrali adresowej. Magistrala to zestaw połączeń, przez które przesyłane są różne sygnały. Wyobraź sobie parę przewodów biegnących od jednego końca budynku do drugiego. Jeśli do tych przewodów podłączysz generator napięcia 220 woltów i umieścisz gniazda wzdłuż linii, dostaniesz autobus. Niezależnie od tego, do którego gniazdka jest włożona wtyczka, zawsze otrzymasz ten sam sygnał, w tym przypadku 220 woltów prądu przemiennego. Dowolną linię transmisyjną (lub medium do przesyłania sygnałów) mającą więcej niż jedno wyjście można nazwać magistralą. Typowy komputer ma kilka wewnętrznych i zewnętrznych magistral, a każdy procesor ma dwie główne magistrale do przesyłania danych i adresów pamięci: magistralę danych i magistralę adresową.

Mówiąc o szynie procesora, najczęściej mają na myśli szynę danych, przedstawioną jako zestaw połączeń (lub pinów) do przesyłania lub odbierania danych. Im więcej sygnałów jednocześnie dociera do magistrali, tym więcej danych jest przez nią przesyłanych w określonym przedziale czasu i tym szybciej działa. Szerokość magistrali danych jest podobna do liczby pasów na drodze ekspresowej; podobnie jak zwiększenie liczby pasów pozwala zwiększyć przepływ samochodów wzdłuż autostrady, zwiększenie pojemności pozwala zwiększyć wydajność.

Dane w komputerze są przesyłane w postaci liczb w regularnych odstępach czasu. Aby przesłać pojedynczy bit danych w określonym przedziale czasu, wysyłany jest sygnał wysokiego napięcia (około 5 V), a do przesyłania zerowego bitu danych - sygnał niskiego poziomu (około 0 V). Im więcej linii, tym więcej bitów może być przesyłanych w tym samym czasie. Procesory 286 i 386SX używają 16 połączeń do przesyłania i odbierania danych binarnych, więc mają 16-bitową szynę danych. Procesor 32-bitowy, taki jak 486 lub 386DX, ma dwa razy więcej takich połączeń, więc przesyła dwukrotnie więcej danych na jednostkę czasu niż 16-bitowy. Nowoczesne procesory Pentium mają 64-bitowe zewnętrzne szyny danych. Oznacza to, że procesory Pentium, w tym oryginalny Pentium, Pentium Pro i Pentium II, mogą przesyłać (lub odbierać) pamięć systemową w tym samym czasie 64 bity danych.

Wyobraź sobie, że opona to autostrada, na której poruszają się samochody. Jeśli autostrada ma tylko jeden pas ruchu w każdym kierunku, tylko jeden samochód może jechać wzdłuż niego w jednym kierunku w określonym momencie. Jeśli chcesz na przykład podwoić pojemność drogi, musisz ją rozszerzyć, dodając jeszcze jeden pas ruchu w każdym kierunku. Tak więc 8-bitowy mikroczip może być reprezentowany jako autostrada jednopasmowa, ponieważ w każdym momencie przechodzi przez nią tylko jeden bajt danych (jeden bajt to osiem bitów). Podobnie 32-bitowa magistrala danych może przesyłać cztery bajty informacji jednocześnie, a 64-bitowa magistrala danych przypomina ośmiopasmową autostradę! Autostrada charakteryzuje się liczbą pasów ruchu, a procesor cechuje pojemność magistrali danych. Jeśli opis ręczny lub techniczny dotyczy komputera 32-bitowego lub 64-bitowego, oznacza to zwykle pojemność magistrali danych procesora. Na nim możesz w przybliżeniu ocenić wydajność procesora, a zatem całego komputera.

Pojemność szyny danych procesora określa również pojemność banku pamięci. Oznacza to, że 32-bitowy procesor, taki jak klasa 486, czyta z pamięci lub zapisuje jednocześnie 32 bity w pamięci. Procesory klasy Pentium, w tym Pentium III i Celeron, odczytują z pamięci lub zapisują do pamięci 64 bity na raz.

• Pamięć podręczna pierwszego poziomu

We wszystkich procesorach, począwszy od 486th, jest wbudowany (pierwszy poziom) kontroler pamięci podręcznej z 8KB pamięci podręcznej w procesorach 486DX, a także 32, 64 kilobajty i więcej w nowoczesnych modelach. Pamięć podręczna to szybka pamięć przeznaczona do tymczasowego przechowywania kodu programu i danych. Odwołania do wbudowanej pamięci podręcznej występują bez stanów oczekiwania, ponieważ jej prędkość odpowiada możliwościom procesora, tj. Pamięć podręczna pierwszego poziomu (lub wbudowana pamięć podręczna) działa na częstotliwości procesora.

Wykorzystanie pamięci podręcznej zmniejsza tradycyjną wadę komputera, polegającą na tym, że pamięć RAM jest wolniejsza niż procesor centralny (tzw. Efekt „wąskiego gardła”). Dzięki pamięci podręcznej procesor nie musi czekać, aż następna część kodu programu lub danych pochodzi ze stosunkowo wolnej pamięci głównej, co prowadzi do zauważalnego wzrostu wydajności.

W nowoczesnych procesorach wbudowana pamięć podręczna odgrywa jeszcze ważniejszą rolę, ponieważ często jest to jedyny rodzaj pamięci w całym systemie, który może pracować synchronicznie z procesorem. Większość współczesnych procesorów wykorzystuje mnożnik zegara, dlatego działają z częstotliwością kilkakrotnie wyższą niż częstotliwość zegara płyty głównej, do której są podłączone.

• Pamięć podręczna L2

W celu zmniejszenia zauważalnego spowolnienia systemu, które występuje przy każdym braku pamięci podręcznej, używana jest pamięć podręczna drugiego poziomu.

Dodatkowa pamięć podręczna dla procesorów Pentium znajduje się na płycie głównej, natomiast w przypadku Pentium Pro i Pentium II znajduje się w obudowie procesora. Przenosząc dodatkową pamięć podręczną do procesora, możesz sprawić, aby działała z większą częstotliwością zegara niż płyta główna - tak samo jak sam procesor. Wraz ze wzrostem częstotliwości zegara czas cyklu maleje.

Do tej pory standardowa częstotliwość zegara płyty głównej wynosi 66, 100 lub 133 MHz, ale niektóre procesory działają z częstotliwością zegara 600 MHz lub wyższą. Nowsze systemy nie używają pamięci podręcznej na płycie głównej, ponieważ szybkie moduły SDRAM lub RDRAM używane w nowoczesnych systemach Pentium II / Celeron / III mogą działać z częstotliwością taktowania płyty głównej.

Procesory Celeron o częstotliwości taktowania 300 MHz lub wyższej, a także procesory Pentium III o częstotliwości powyżej 600 MHz zawierają pamięć podręczną drugiego poziomu, której prędkość jest równa częstotliwości rdzenia procesora. Wbudowana pamięć podręczna procesorów Duron i najnowsze modele Athlon działają również z częstotliwością procesora. Wcześniejsze wersje procesorów Athlon, a także Pentium II i III, używają zewnętrznej pamięci podręcznej o częstotliwości roboczej równej połowie, dwóch piątej lub jednej trzeciej częstotliwości taktowania procesora. Jak widać, istniejący zakres prędkości buforowania, zaczynając od pełnej częstotliwości procesora centralnego, a kończąc na niższej częstotliwości pamięci głównej, pozwala zminimalizować czas trwania stanów gotowości, które procesor może wytrzymać. Umożliwia to procesorowi działanie z częstotliwością najbliższą jego rzeczywistej prędkości.

• Technologia MMX

W zależności od kontekstu MMX może oznaczać rozszerzenia multimedialne lub rozszerzenia matematyczne. Technologię MMX zastosowano w starszych procesorach Pentium piątej generacji (ryc. 2) jako rozszerzenie przyspieszające kompresję / dekompresję wideo, manipulację obrazem, szyfrowanie i operacje we / wy - prawie wszystkie operacje stosowane w wielu nowoczesnych programach.

Istnieją dwa główne ulepszenia w architekturze procesorów MMX.

Pierwszym, fundamentalnym, jest to, że wszystkie układy MMX mają większy wewnętrzny bufor niż ich odpowiedniki, które nie korzystają z tej technologii. Poprawia to wydajność wykonywania każdego programu i całego oprogramowania, niezależnie od tego, czy faktycznie używa instrukcji MMX.

• Technologia SSE

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

Nowe technologie SSE umożliwiają bardziej efektywną pracę z trójwymiarową grafiką, strumieniami audio i wideo (odtwarzanie DVD), a także aplikacjami do rozpoznawania mowy. Ogólnie rzecz biorąc, SSE zapewnia następujące korzyści:

• wyższa rozdzielczość / jakość podczas przeglądania i przetwarzania obrazów graficznych;
• poprawiona jakość odtwarzania plików audio i wideo w formacie MPEG2 oraz
• także jednoczesne kodowanie i dekodowanie formatu MPEG2 w aplikacjach multimedialnych;
• zmniejszone obciążenie procesora i poprawiona dokładność / szybkość reakcji dzięki
• uruchomione oprogramowanie do rozpoznawania mowy.

Instrukcje SSE i SSE2 są szczególnie skuteczne w dekodowaniu plików MPEG2, które są standardem kompresji audio i wideo stosowanym na dyskach DVD.

Jedną z głównych zalet SSE w stosunku do MMX jest obsługa operacji zmiennoprzecinkowych SIMD, co jest bardzo ważne przy przetwarzaniu trójwymiarowych obrazów graficznych. Technologia SIMD, podobnie jak MMX, pozwala wykonać kilka operacji jednocześnie, gdy procesor otrzyma jedno polecenie.

• 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 Enhanced 3DNow był dalej rozwijany w procesorach Athlon i Duron. Technologie SSE, 3DNow i Enhanced 3DNow mają na celu przyspieszenie przetwarzania trójwymiarowej grafiki, multimediów i innych intensywnych obliczeń.

pytania testowe

1. Jakie urządzenia zapewniają minimalny skład komputera?
2. Podaj klasyfikację różnych rodzajów pamięci. Jaki jest ich cel?
3. Jakie są główne etapy rozwoju TSI?
4. Co zawiera główne elementy płyty głównej komputera?
5. Do czego służą autobusy PC?
6. Jakie parametry charakteryzują wydajność procesora?
7. Jakie są główne cechy układów pamięci?

  - Jest to główny element obliczeniowy, który ma duży wpływ na szybkość całego komputera. Dlatego zwykle przy wyborze konfiguracji komputera najpierw wybierają procesor, a następnie wszystko inne.

Do prostych zadań

Jeśli komputer będzie używany do pracy z dokumentami i Internetem, odpowiedni jest tani procesor z wbudowanym rdzeniem wideo Pentium G5400 / 5500/5600 (2 rdzenie / 4 wątki), które tylko nieznacznie różnią 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 wideo dobrze sprawdzi się w grach.
Procesor AMD Ryzen 5 2600

Dla przeciętnego komputera do gier

W przypadku komputera do gier o średnim zasięgu lepiej jest wziąć Core i3-8100 / 8300, mają uczciwe 4 rdzenie i działają dobrze w grach z kartami graficznymi średniego zasięgu (GTX 1050/1060/1070).
Procesor Intel Core i3 8100

Dla wydajnego komputera do gier

W przypadku wydajnego komputera do gier lepiej jest wziąć 6-rdzeniowy Core i5-8400 / 8500/8600, a na PC z najwyższej klasy kartą graficzną i7-8700 (6 rdzeni / 12 wątków). Te procesory pokazują najlepsze wyniki w grach i są w stanie w pełni ujawnić potężne 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

Centralny procesor składa się z płytki drukowanej z kryształem krzemu i różnych elementów elektronicznych. Kryształ jest pokryty specjalną metalową osłoną, która zapobiega uszkodzeniom i jest dystrybutorem ciepła.

Po drugiej stronie płyty znajdują się nogi (lub podkładki), za pomocą których procesor łączy się z płytą główną.

3. Producenci procesorów

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

Intel jest liderem w rozwoju technologii stosowanych w nowoczesnych procesorach. AMD częściowo przejmuje ich doświadczenie, dodając coś własnego i realizując bardziej demokratyczną politykę cenową.

4. Jakie są różnice między procesorami Intel i AMD

Procesory Intel i AMD różnią się głównie architekturą (układy elektroniczne). Niektórzy radzą sobie lepiej z niektórymi zadaniami, niektórzy z innymi.

Procesory Intel Core mają na ogół wyższą wydajność rdzenia, co wyprzedza procesory AMD Ryzen w większości nowoczesnych gier i bardziej nadaje się do budowy potężnych komputerów do gier.

Z kolei procesory AMD Ryzen korzystają z wielowątkowych zadań, takich jak edycja wideo, co do zasady nie są znacznie gorsze od Intel Core w grach i idealnie nadają się na uniwersalny komputer wykorzystywany zarówno do profesjonalnych zadań, jak i gier.

Szczerze mówiąc, warto zauważyć, że stare tanie procesory z serii AMD FX-8xxx z 8 fizycznymi rdzeniami dobrze radzą sobie z edycją wideo i mogą być wykorzystywane jako opcja budżetowa na te cele. Są jednak gorsze do gier i są instalowane na płytach głównych z przestarzałym gniazdem AM3 +, co utrudni wymianę komponentów w przyszłości w celu ulepszenia lub naprawy komputera. Dlatego lepiej jest kupić bardziej nowoczesny procesor AMD Ryzen i odpowiednią płytę główną na gnieździe AM4.

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

5. Gniazdo procesora

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

Gniazda procesorów podlegają ciągłym zmianom i z roku na rok pojawia się coraz więcej modyfikacji. Ogólne zalecenie zakupu procesora z najnowocześniejszym gniazdem. Zapewni to możliwość wymiany zarówno procesora, jak i płyty głównej w ciągu najbliższych kilku lat.

Gniazda procesorów Intel

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

Gniazda procesorów AMD

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

Gniazda procesora i płyty głównej muszą być takie same, w przeciwnym razie procesor po prostu się nie zainstaluje. Dzisiaj najbardziej odpowiednie są procesory z następującymi gniazdami.

Intel 1150  - wciąż są w sprzedaży, ale w ciągu najbliższych kilku lat przestaną być używane, a wymiana procesora lub płyty głównej stanie się bardziej problematyczna. Mają szeroki zakres - od najtańszego do dość mocnego.

Intel 1151  - Nowoczesne procesory, które nie są dużo droższe, ale o wiele bardziej obiecujące. Mają szeroki zakres - od najtańszego do dość mocnego.

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-rdzeniowe do profesjonalnych komputerów.

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

AMD FM2 +  - Procesory ze zintegrowaną grafiką do zadań biurowych i najprostszych gier. W składzie są zarówno bardzo budżetowe, jak i średniej klasy procesory.

AMD AM3 +  - Przestarzałe procesory 4/6/8-rdzeniowe (FX), których starsze wersje mogą być używane do edycji wideo.

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

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

Rozważenie zakupu komputera na starszych gniazdach nie jest praktyczne. Ogólnie polecam ograniczenie wyboru procesorów na gniazdach 1151 i AM4, ponieważ są one najnowocześniejsze i pozwalają na zbudowanie dość wydajnego komputera na dowolny budżet.

6. Główne cechy procesorów

Wszystkie procesory, niezależnie od producenta, różnią się liczbą rdzeni, wątkami, częstotliwością, rozmiarem pamięci podręcznej, częstotliwością obsługiwanej pamięci RAM, obecnością zintegrowanego rdzenia wideo i niektórymi 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 profesjonalnych zastosowań. Najpotężniejsze procesory mogą mieć 10–18 rdzeni, ale są one bardzo drogie i przeznaczone do złożonych zadań profesjonalnych.

6.2 Liczba wątków

Technologia Hyper-treading pozwala każdemu rdzeniu procesora przetwarzać 2 strumienie danych, co znacznie zwiększa wydajność. Procesory wielowątkowe to Intel Core i7, i9, niektóre Core i3 i Pentium (G4560, G46xx), a także większość AMD Ryzen.

Procesor z 2 rdzeniami i obsługą Hyper-treading jest prawie czterordzeniowy, a przy 4 rdzeniach i Hyper-treading jest prawie 8-rdzeniowy. Na przykład Core i3-6100 (2 rdzenie / 4 wątki) jest dwa razy mocniejszy niż 2-rdzeniowy Pentium bez Hyper-treading, ale wciąż nieco słabszy niż uczciwy 4-rdzeniowy Core i5. Ale procesory Core i5 nie obsługują Hyper-treading, dlatego są znacznie gorsze od procesorów Core i7 (4 rdzenie / 8 wątków).

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

Nowoczesne gry nauczyły się także korzystać z wielowątkowości, dlatego w przypadku wydajnego komputera do gier zaleca się użycie Core i7 (dla 8-12 wątków) lub Ryzen (dla 8-12 wątków). Dobrym wyborem pod względem stosunku ceny do wydajności będą nowe 6-rdzeniowe procesory Core-i5.

6.3 Częstotliwość procesora

Wydajność procesora zależy również w dużym stopniu od jego częstotliwości, przy której działają wszystkie rdzenie procesora.

Prosty komputer do pisania i dostęp do Internetu będzie w zasadzie miał procesor o częstotliwości około 2 GHz. Ale istnieje wiele procesorów o częstotliwości około 3 GHz, które kosztują mniej więcej tyle samo, więc oszczędzanie tutaj jest niepraktyczne.

Komputer multimedialny lub do gier klasy średniej nadaje się do procesora o częstotliwości około 3,5 GHz.

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

W każdym razie im wyższa częstotliwość procesora, tym lepiej i tam szukasz możliwości finansowych.

6.4 Turbo Boost i Turbo Core

Nowoczesne procesory mają pojęcie częstotliwości bazowej, która jest wskazywana w charakterystyce po prostu jako częstotliwość procesora. Powyżej rozmawialiśmy o tej częstotliwości.

Procesory Intel Core i5, i7, i9 mają również pojęcie maksymalnej częstotliwości w Turbo Boost. Jest to technologia, która automatycznie zwiększa częstotliwość rdzeni procesora przy dużym obciążeniu, aby zwiększyć wydajność. Im mniej rdzeni używa program lub gra, tym bardziej rośnie ich częstotliwość.

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

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

Procesory z serii AMD A, FX i Ryzen mają podobną technologię do automatycznego podkręcania procesora, zwaną Turbo Core. Na przykład procesor FX-8150 ma częstotliwość podstawową 3,6 GHz, a maksymalna częstotliwość w Turbo Core wynosi 4,2 GHz.

Aby technologie Turbo Boost i Turbo Core działały, procesor potrzebuje wystarczającej mocy i się nie przegrzewa. W przeciwnym razie procesor nie podniesie częstotliwości rdzenia. Zasilacz, płyta główna i chłodnica powinny być wystarczająco mocne. Ponadto działanie tych technologii nie powinno być utrudniane przez ustawienia BIOS-u płyty głównej i ustawienia zasilania w systemie Windows.

Nowoczesne programy i gry wykorzystują wszystkie rdzenie procesorów, a zwiększenie wydajności technologii Turbo Boost i Turbo Core będzie niewielkie. Dlatego przy wyborze procesora lepiej skupić się na częstotliwości podstawowej.

6.5 Pamięć podręczna

Pamięć podręczna to pamięć wewnętrzna procesora, która jest niezbędna do szybszego wykonywania obliczeń. Rozmiar pamięci podręcznej wpływa również na wydajność procesora, ale w znacznie mniejszym stopniu niż liczba rdzeni i częstotliwość procesora. W różnych programach efekt ten może różnić się w przedziale 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 pierwszego poziomu jest niewielka i przy wyborze procesora zwykle nie zwraca na nią uwagi.

Najważniejsza jest pamięć podręczna warstwy 2. W słabych procesorach typowa jest obecność 256 kilobajtów (KB) pamięci podręcznej L2 na rdzeń. Procesory zaprojektowane dla komputerów klasy średniej mają 512 KB pamięci podręcznej L2 na rdzeń. Procesory do potężnych komputerów profesjonalnych i do gier powinny być wyposażone w co najmniej 1 megabajt (MB) pamięci podręcznej L2 dla każdego rdzenia.

Nie wszystkie procesory mają pamięć podręczną poziomu 3. Najsłabsze procesory do zadań biurowych mogą mieć do 2 MB pamięci podręcznej na 3. poziomie lub wcale ich nie mają. Procesory do nowoczesnych domowych komputerów multimedialnych powinny mieć 3 MB pamięci podręcznej na poziomie 3. Wydajne procesory do komputerów profesjonalnych i do gier powinny mieć 6-8 MB pamięci podręcznej na poziomie 3.

Tylko niektóre procesory mają pamięć podręczną na poziomie 4, a jeśli tak, to jest dobra, ale zasadniczo nie jest konieczna.

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

6.6 Rodzaj i częstotliwość obsługiwanej pamięci RAM

Różne procesory mogą obsługiwać różne typy i częstotliwości pamięci RAM. Należy to wziąć pod uwagę w przyszłości przy wyborze pamięci RAM.

Przestarzałe 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 większej, a często dla kompatybilności pamięci DDR3L, która różni się od zwykłej pamięci DDR3 niższym napięciem od 1,5 do 1,35 V. Takie procesory mogą pracować ze zwykłą pamięcią DDR3, jeśli ją masz już tam są, ale producenci procesorów nie zalecają tego ze względu na zwiększoną degradację kontrolerów pamięci zaprojektowanych dla DDR4 o jeszcze niższym napięciu 1,2 V. Ponadto stara płyta główna potrzebuje również starej płyty głównej z gniazdami DDR3. Najlepszą opcją jest więc sprzedaż starej pamięci DDR3 i aktualizacja do nowej DDR4.

Obecnie najbardziej optymalny pod względem stosunku ceny do wydajności jest pamięć DDR4 o częstotliwości 2400 MHz, która jest obsługiwana przez wszystkie nowoczesne procesory. Czasami nie jest to dużo droższe, można kupić pamięć o częstotliwości 2666 MHz. Pamięć o częstotliwości 3000 MHz będzie kosztować znacznie więcej. Ponadto procesory nie zawsze działają stabilnie z pamięcią o wysokiej częstotliwości.

Musisz także wziąć pod uwagę, jaką maksymalną częstotliwość pamięci obsługuje płyta główna. Ale częstotliwość pamięci ma stosunkowo niewielki wpływ na ogólną wydajność i nie warto go ścigać.

Często użytkownicy, którzy zaczynają rozumieć elementy komputera, mają pytanie o dostępność modułów pamięci na sprzedaż przy znacznie wyższej częstotliwości niż oficjalnie obsługuje procesor (2666–3600 MHz). Aby pamięć działała na tej częstotliwości, płyta główna musi obsługiwać technologię XMP (Extreme Memory Profile). XMP automatycznie podnosi częstotliwość magistrali, dzięki czemu pamięć działa na wyższej częstotliwości.

6.7 Zintegrowany rdzeń wideo

Procesor może mieć wbudowany rdzeń wideo, który pozwala zaoszczędzić na zakupie oddzielnej karty graficznej do komputera biurowego lub multimedialnego (przeglądanie wideo, proste gry). Ale do komputera do gier i edycji wideo potrzebujesz osobnej (dyskretnej) karty graficznej.

Im droższy procesor, tym mocniejszy jest zintegrowany rdzeń wideo. Spośród procesorów Intel najpotężniejszym zintegrowanym wideo jest Core i7, a następnie i5, i3, Pentium G i Celeron G.

Procesory AMD z serii A na gnieździe FM2 + mają zintegrowany rdzeń wideo mocniejszy niż procesory Intel. Najpotężniejszy jest A10, a następnie A8, A6 i A4.

Procesory FX na gnieździe AM3 + nie mają wbudowanego rdzenia wideo, a na ich podstawie montowano niedrogie komputery 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 z indeksem G mają wbudowany rdzeń wideo Vega, który jest dwa razy mocniejszy niż rdzeń wideo poprzedniej generacji procesorów z serii A8, A10.

Jeśli nie zamierzasz kupować oddzielnej karty graficznej, ale od czasu do czasu chcesz grać w mało wymagające gry, lepiej dać pierwszeństwo procesorom Ryzen G. Ale nie oczekuj, że zintegrowana grafika przyciągnie wymagające nowoczesne gry. Maksymalnie jest w stanie grać w gry online i niektóre dobrze zoptymalizowane gry przy niskich lub średnich ustawieniach graficznych w rozdzielczości HD (1280 × 720), w niektórych przypadkach Full HD (1920 × 1080). Spójrz na testy procesora, których potrzebujesz na Youtube i sprawdź, czy Ci odpowiada.

7. Inne specyfikacje procesora

Procesory charakteryzują się również takimi parametrami, jak proces produkcyjny, zużycie energii i rozpraszanie ciepła.

7.1 Proces produkcji

Proces technologiczny to technologia, w której wytwarzane są procesory. Im bardziej nowoczesny sprzęt i technologia produkcji, tym doskonalsza technologia procesu. Zużycie energii i rozpraszanie ciepła w dużej mierze zależą od technologii procesowej, w której wytwarzany jest procesor. Im cieńszy jest proces produkcji, tym bardziej ekonomiczny i chłodniejszy będzie procesor.

Nowoczesne procesory są produkowane zgodnie z procesem technologicznym od 10 do 45 nanometrów (nm). Im niższa jest ta wartość, tym lepiej. Ale przede wszystkim skup się na zużyciu energii i związanym z tym rozproszeniu ciepła przez procesor, co zostanie omówione później.

7.2 Pobór mocy procesora

Im większa liczba rdzeni i częstotliwość procesora, tym większe zużycie energii. Zużycie energii jest również wysoce zależne od procesu produkcyjnego. Im cieńszy proces produkcyjny, tym niższe zużycie energii. Najważniejszą rzeczą do rozważenia jest to, że mocnego procesora nie można zainstalować na słabej płycie głównej i będzie wymagał mocniejszego zasilacza.

Nowoczesne procesory zużywają od 25 do 220 watów. Ten parametr można odczytać na opakowaniu lub na stronie producenta. Parametry płyty głównej wskazują również, do jakiej mocy procesora jest przeznaczona.

7.3 Ciepło procesora

Rozpraszanie ciepła przez procesor uważa się za równe jego maksymalnemu zużyciu energii. Jest on również mierzony w watach i nazywa się pakietem temperatur projektowej mocy cieplnej (TDP). Nowoczesne procesory mają TDP w zakresie 25-220 watów. Spróbuj wybrać procesor o niższym TDP. Optymalny zakres TDP wynosi 45-95 watów.

8. Jak poznać cechy procesorów

Wszystkie główne cechy procesora, takie jak liczba rdzeni, częstotliwość i ilość pamięci podręcznej są zwykle wskazane w cennikach sprzedawców.

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

Po numerze modelu lub numerze seryjnym bardzo łatwo jest znaleźć wszystkie cechy dowolnego procesora na stronie:

Lub po prostu wpisz numer modelu w wyszukiwarce Google lub Yandex (na przykład „Ryzen 7 1800X”).

9. Modele procesorów

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

Polecam zakup procesorów z bardziej nowoczesnych serii, ponieważ są one bardziej wydajne i obsługują nowe technologie. Numer modelu, który pojawia się po nazwie serii, im wyższa, tym wyższa częstotliwość procesora.

9.1 Linie procesorów Intel

Stara seria:

• Celeron - do zadań biurowych (2 rdzenie)
• Pentium - dla podstawowych komputerów multimedialnych i do gier (2 rdzenie)

Nowoczesna seria:

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

Wszystkie procesory Core i7, i9, niektóre procesory Core i3 i Pentium obsługują technologię Hyper-Threading, co znacznie zwiększa wydajność.

9.2 Linie procesorów AMD

Stara seria:

• Sempron - do zadań biurowych (2 rdzenie)
• Athlon - dla podstawowych komputerów multimedialnych i do gier (2 rdzenie)
• Phenom - dla komputerów multimedialnych i gamingowych klasy średniej (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 - dla komputerów multimedialnych i do gier klasy podstawowej (4 rdzenie)
• Ryzen 5 - do edycji wideo i komputerów klasy średniej dla graczy (4-6 rdzeni)
• Ryzen 7 - do wydajnych gier i profesjonalnych komputerów (4-8 rdzeni)
• Ryzen Threadripper - dla wydajnych profesjonalnych komputerów (8-16 rdzeni)

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

9.3 Ponowne uruchamianie serii

Warto również zauważyć, że czasami producenci ponownie uruchamiają starą serię na nowych gniazdach. Na przykład Intel ma teraz Celeron G i Pentium G ze zintegrowaną grafiką, AMD zaktualizowało procesory Athlon II i Phenom II. Te procesory są nieco gorsze od swoich bardziej nowoczesnych odpowiedników, ale znacznie zyskują na cenie.

9.4 Rdzeń i generacja procesorów

Wraz ze zmianą gniazd zwykle zmienia się również generacja procesorów. Na przykład na gnieździe 1150 były procesory Core i7-4xxx 4. generacji, na gnieździe 2011-3 - Core i7-5xxx 5. generacji. Po przejściu na gniazdo 1151 pojawiły się procesory Core i7-6xxx 6. generacji.

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

Zmiana pokoleniowa jest spowodowana ulepszeniem architektury elektronicznego procesora, zwanego także rdzeniem. Na przykład procesory Core i7-6xxx są zbudowane na rdzeniu o nazwie kodowej Skylake, a Core i7-7xxx, który zastąpił je na rdzeniu Kaby Lake.

Jądra mogą mieć różne różnice, od dość znacznych do czysto kosmetycznych. Na przykład Kaby Lake różni się od poprzedniego Skylake zaktualizowaną zintegrowaną grafiką i blokuje przetaktowywanie na szynie procesora bez indeksu K.

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

Procesory AMD FX miały wiele rdzeni, z których najnowsze to Zambezi i Vishera, ale zostały one zastąpione nowymi znacznie bardziej zaawansowanymi i wydajnymi procesorami Ryzen (rdzeń Zen) na gnieździe AM4 i Ryzen (rdzeń Threadripper) na gnieździe TR4.

10. Przetaktowywanie procesora

Procesory Intel Core ze wskaźnikiem „K” na końcu oznaczenia mają wyższą częstotliwość podstawową i odblokowany mnożnik. Można je łatwo przetaktować (zwiększyć częstotliwość), aby zwiększyć wydajność, ale wymagana będzie droższa płyta główna oparta na chipsecie serii Z.

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

Ogólnie rzecz biorąc, możliwość przetaktowania sprawia, że \u200b\u200bprocesor jest bardziej obiecujący, ponieważ w przyszłości przy niewielkim braku wydajności nie będzie można go zmienić, ale po prostu rozproszyć.

11. Pakowanie i chłodzenie

Procesory, na końcu których oznakowane jest słowo „BOX”, są pakowane w wysokiej jakości pudełko i mogą być sprzedawane wraz z chłodnicą.

Ale niektóre droższe procesory pudełkowe mogą nie mieć w zestawie chłodnicy.

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

Procesory klasy podstawowej, takie jak Pentium, są łatwiejsze i tańsze w zakupie wraz z chłodnicą. Ale procesor klasy średniej lub wyższej jest często bardziej opłacalny w zakupie bez chłodnicy i osobno wybiera odpowiednią chłodnicę. Będzie kosztować mniej więcej tyle samo, ale w przypadku chłodzenia i poziomu hałasu będzie znacznie lepiej.

12. Ustawianie filtrów w sklepie internetowym

1. Przejdź do sekcji „Procesory” na stronie internetowej sprzedawcy.
2. Wybierz producenta (Intel lub AMD).
3. Wybierz gniazdo (1151, AM4).
4. Wybierz linię procesorów (Pentium, i3, i5, i7, Ryzen).
5. Posortuj próbkę według ceny.
6. Przeglądaj procesory zaczynając od tańszych.
7. Kup procesor o największej możliwej liczbie wątków i częstotliwości, która najbardziej Ci odpowiada za tę cenę.

W ten sposób otrzymasz optymalny procesor pod względem ceny / wydajności, spełniający twoje wymagania przy możliwie najniższych kosztach.

13. Referencje

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

Nowoczesne procesory mają kształt małego prostokąta, który jest przedstawiony w postaci płytki z krzemu. Sama płyta jest chroniona specjalną obudową wykonaną z tworzywa sztucznego lub ceramiki. Wszystkie główne obwody są chronione, dzięki czemu wykonywana jest pełnoprawna praca procesora. Jeśli z wyglądu wszystko jest niezwykle proste, to co z samym obwodem i sposobem rozmieszczenia procesora? Przyjrzyjmy się temu bliżej.

Procesor zawiera niewielką liczbę różnych elementów. Każdy z nich wykonuje własną akcję; dane i kontrola są przekazywane. Zwykli użytkownicy są przyzwyczajeni do rozróżniania procesorów według częstotliwości zegara, wielkości pamięci podręcznej i rdzeni. Ale to nie wszystko zapewnia niezawodne i szybkie działanie. 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. Przykład konstrukcji procesora można zobaczyć na poniższym obrazku.

Ale wielu jest przyzwyczajonych do oznaczania nieco innego znaczenia w architekturze procesorów. Jeśli weźmiemy to pod uwagę z punktu widzenia programowania, jest to określone przez jego zdolność do wykonania określonego zestawu kodów. Jeśli kupisz nowoczesny procesor, najprawdopodobniej odnosi się on do architektury x86.

Jądra

Główna część procesora nazywa się rdzeniem, zawiera wszystkie niezbędne bloki, a także wykonywane są zadania logiczne i arytmetyczne. Jeśli spojrzysz na poniższy rysunek, możesz dowiedzieć się, jak wygląda każdy blok funkcjonalny jądra:

1. Moduł pobierania instrukcji.  Tutaj rozpoznawanie instrukcji odbywa się pod adresem wskazanym w liczniku instrukcji. Liczba jednoczesnych odczytów poleceń zależy bezpośrednio od liczby zainstalowanych jednostek deszyfrujących, co pomaga załadować każdy cykl zegara z największą liczbą instrukcji.
2. Predyktor gałęzi odpowiedzialny za optymalne działanie jednostki pobierania instrukcji. Określa sekwencję wykonywalnych poleceń, ładując potok jądra.
3. Moduł dekodujący.  Ta część jądra jest odpowiedzialna za zdefiniowanie pewnych procesów do wykonania zadań. Samo zadanie dekodowania jest bardzo skomplikowane ze względu na zmienny rozmiar instrukcji. W najnowszych procesorach jest kilka takich jednostek w tym samym rdzeniu.
4. Moduły pobierania danych.  Pobierają informacje z pamięci RAM lub pamięci podręcznej. Przeprowadzają dokładnie próbkowanie danych, które jest w tym momencie niezbędne do wykonania instrukcji.
5. Jednostka sterująca.  Już sama nazwa mówi o znaczeniu tego komponentu. W rdzeniu jest to najważniejszy element, ponieważ rozdziela energię między wszystkie bloki, pomagając ukończyć każdą akcję na czas.
6. Moduł do zapisywania wyników.  Zaprojektowany do pisania po przetworzeniu instrukcji w pamięci RAM. Adres zapisu jest wskazany w uruchomionym zadaniu.
7. Element pracy z przerwami.  CPU jest w stanie wykonać kilka zadań jednocześnie dzięki funkcji przerwania, co pozwala mu zatrzymać postęp jednego programu i przejść do innej instrukcji.
8. Rejestry  Przechowywane są tutaj tymczasowe wyniki instrukcji, ten element można nazwać małą szybką pamięcią RAM. Często jego objętość nie przekracza kilkuset bajtów.
9. Licznik drużyn  Przechowuje adres polecenia, które będzie zaangażowane w następnym cyklu procesora.

Magistrala systemowa

Urządzenia wchodzące w skład komputera są podłączone przez magistralę systemową CPU. Tylko on jest bezpośrednio z nim połączony, pozostałe elementy są połączone za pomocą różnych kontrolerów. W samej magistrali znajduje się wiele linii sygnałowych, przez które przesyłana jest informacja. Każda linia ma własny protokół, który zapewnia komunikację za pośrednictwem kontrolerów z innymi podłączonymi elementami komputera. Magistrala ma odpowiednio swoją częstotliwość, im wyższa, tym szybciej odbywa się wymiana informacji między elementami łączącymi systemu.

Pamięć podręczna

Szybkość procesora zależy od jego zdolności do wybierania poleceń i danych z pamięci tak szybko, jak to możliwe. Ze względu na pamięć podręczną czas wykonania jest skrócony, ponieważ pełni on rolę bufora tymczasowego, który zapewnia natychmiastowy transfer danych procesora do pamięci RAM i odwrotnie.

Główną cechą pamięci podręcznej jest różnica poziomów. Jeśli jest wysoki, pamięć jest wolniejsza i bardziej obszerna. Najszybszy i najmniejszy jest uważany za pamięć pierwszego poziomu. Zasada działania tego elementu jest bardzo prosta - CPU odczytuje dane z pamięci RAM i umieszcza je w pamięci podręcznej na dowolnym poziomie, jednocześnie usuwając informacje, które były dostępne od dłuższego czasu. Jeśli procesor ponownie potrzebuje tych informacji, otrzyma je szybciej dzięki tymczasowemu buforowi.

Gniazdo elektryczne

Ze względu na to, że procesor ma własne złącze (gniazdo lub gniazdo), możesz go łatwo wymienić w przypadku uszkodzenia lub uaktualnienia komputera. Bez gniazda procesor po prostu wlutowałby się w płytę główną, komplikując późniejsze naprawy lub wymianę. Warto zwrócić uwagę - każde gniazdo jest przeznaczone wyłącznie do instalacji niektórych procesorów.

Często użytkownicy nieumyślnie kupują niekompatybilny procesor i płytę główną, co powoduje dodatkowe problemy.

2. W trakcie rozwoju struktury półprzewodnikowe stale ewoluują. Dlatego zasady konstruowania procesorów, liczba elementów wchodzących w ich skład oraz sposób organizacji ich interakcji stale się zmieniają. Dlatego procesory z tymi samymi podstawowymi zasadami strukturalnymi są powszechnie nazywane procesorami o tej samej architekturze. I takie zasady nazywa się architekturą procesora (lub mikroarchitekcją).

Mimo to w tej samej architekturze niektóre procesory mogą się znacznie od siebie różnić - częstotliwości magistrali systemowej, procesu produkcyjnego, struktury i wielkości pamięci wewnętrznej itp.

3. W żadnym wypadku nie można oceniać mikroprocesora tylko na podstawie takiego wskaźnika, jak częstotliwość sygnału zegarowego mierzona w mega lub gigahercach. Czasami „procent”, który ma niższą częstotliwość zegara, może być bardziej produktywny. Bardzo ważne są takie wskaźniki, jak: liczba środków potrzebnych 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 jednym chipie (w jednym przypadku) rdzeń obliczeniowy. Zwiększenie liczby rdzeni jest jednym z najbardziej skutecznych sposobów znacznego zwiększenia mocy procesora. Należy jednak pamiętać, że programy, które nie obsługują procesorów wielordzeniowych (z reguły są to stare programy), nie będą działać szybciej na procesorach wielordzeniowych, ponieważ Nie wiem, jak używać więcej niż jednego rdzenia;
• rozmiar pamięci podręcznej. Pamięć podręczna jest bardzo szybką wewnętrzną pamięcią procesora wykorzystywaną przez nią jako rodzaj bufora, jeśli konieczne jest zrekompensowanie „przerw” podczas pracy z pamięcią RAM. Logicznie, im większa pamięć podręczna, tym lepiej.
• liczba wątków - przepustowość systemu. Liczba wątków często nie odpowiada liczbie rdzeni. Na przykład czterordzeniowy procesor Intel Core i7 działa w 8 wątkach i przewyższa wiele sześciordzeniowych procesorów pod względem wydajności;
• częstotliwość zegara - wartość pokazująca, ile operacji (tyknięć) na jednostkę czasu może wykonać procesor. Logiczne jest, że im wyższa częstotliwość, tym więcej operacji może wykonać, tj. tym bardziej produktywne się okazuje.
• szybkość magistrali, z jaką procesor jest podłączony do kontrolera systemowego znajdującego się na płycie głównej.
• technologia procesowa - im mniejsza, tym mniej energii zużywa procesor, a zatem jest mniej ogrzewany.

Obecnie procesory odgrywają szczególną rolę tylko w reklamie, starają się przekonać samych siebie, że decydujący jest składnik komputera, zwłaszcza takiego producenta jak Intel. Powstaje pytanie: czym jest nowoczesny procesor, a tak naprawdę, czym jest procesor?

Przez długi czas, a dokładniej, aż do lat 90., procesor determinował wydajność komputera. Procesor ustalił wszystko, ale dzisiaj tak nie jest.

Nie wszystko zależy od procesora centralnego, a procesory Intel nie zawsze są preferowane niż AMD. Ostatnio rola innych komponentów komputerowych wyraźnie wzrosła, a domowe procesory rzadko stają się wąskim gardłem, ale podobnie jak inne komponenty komputerowe, wymagają one dodatkowej uwagi, ponieważ bez nich nie może istnieć żaden komputer. Same procesory od dawna nie są wieloma typami komputerów, ponieważ różnorodność komputerów stała się większa.

Procesor (jednostka centralna)  - Jest to bardzo złożony kod maszynowy do przetwarzania chipów, odpowiedzialny za wykonywanie różnych operacji i zarządzanie komputerowymi urządzeniami peryferyjnymi.

W celu krótkiego oznaczenia centralnego procesora przyjęto skrót - CPU, a także bardzo popularny CPU - Central Processing Unit, co tłumaczy się jako centralna jednostka przetwarzania.

Zastosowanie mikroprocesora

Takie urządzenie jako procesor integruje się z prawie każdym sprzętem elektronicznym, co możemy powiedzieć o urządzeniach takich jak telewizor i odtwarzacz wideo, nawet w zabawkach, a same smartfony są już komputerami, chociaż różnią się konstrukcją.

Kilka rdzeni centralnego procesora może wykonywać całkowicie różne zadania niezależnie od siebie. Jeśli komputer wykonuje tylko jedno zadanie, jego wykonywanie jest przyspieszane przez równoległe wykonywanie standardowych operacji. Wydajność może przybrać całkiem wyraźną linię.

Mnożnik częstotliwości wewnętrznej

Sygnały krążą w układzie procesora, mogą być na wysokiej częstotliwości, chociaż procesory nie mogą jeszcze obsługiwać zewnętrznych elementów komputera na tej samej częstotliwości. W związku z tym częstotliwość, z jaką płyta główna działa sama, a częstotliwość procesora jest inna, jest wyższa.

Częstotliwość, którą procesor otrzymuje z płyty głównej, można nazwać referencyjną, a ona z kolei wytwarza swoje pomnożenie przez współczynnik wewnętrzny, co daje częstotliwość wewnętrzną, zwaną współczynnikiem wewnętrznym.

Możliwości współczynnika wewnętrznego mnożnika częstotliwości bardzo często wykorzystują overlockery do uwolnienia potencjału przetaktowywania procesora.

Pamięć podręczna procesora

Procesor otrzymuje dane do dalszej pracy z pamięci RAM, ale wewnątrz układów procesora sygnały są przetwarzane z bardzo wysoką częstotliwością, a połączenia do samych modułów pamięci RAM są wykonywane z częstotliwością kilka razy mniejszą.

Wysoki współczynnik wewnętrznego mnożnika częstotliwości staje się bardziej skuteczny, gdy wszystkie informacje są w nim zawarte, w porównaniu na przykład niż w pamięci RAM, czyli z zewnątrz.

Procesor ma niewiele komórek do przetwarzania danych, zwanych rejestrami, zwykle nie przechowuje w nich prawie nic, a technologia buforowania została zintegrowana w celu przyspieszenia procesora i systemu komputerowego.

Pamięć podręczną można nazwać małym zestawem komórek pamięci, które z kolei służą jako bufor. Podczas czytania ze wspólnej pamięci kopia pojawia się w pamięci podręcznej centralnego procesora. Jest to konieczne, ponieważ jeśli potrzebujesz tych samych danych, dostęp do nich jest od razu, to znaczy w buforze, co zwiększa wydajność.

Pamięć podręczna w obecnych procesorach ma kształt piramidy:

1. Pamięć podręczna poziomu 1 ma najmniejszą objętość, ale jednocześnie najszybszą, jest częścią układu procesora. Jest produkowany przy użyciu tych samych technologii, co rejestry procesorów, co jest bardzo drogie, ale kosztuje jego szybkość i niezawodność. Chociaż mierzony w setkach kilobajtów, co jest bardzo mały, odgrywa ogromną rolę w wydajności.
2. Pamięć podręczna drugiego poziomu - tak samo jak pierwszy poziom, znajduje się na chipie procesora i działa z częstotliwością jego rdzenia. Nowoczesne procesory mierzą od setek kilobajtów do kilku megabajtów.
3. Pamięć podręczna trzeciego poziomu jest wolniejsza niż poprzednie poziomy tego typu pamięci, ale jest szybsza niż pamięć RAM, co jest ważne, ale mierzone w dziesiątkach megabajtów.

Rozmiary pamięci podręcznej 1. i 2. poziomu wpływają zarówno na wydajność, jak i koszt procesora. Trzeci poziom pamięci podręcznej jest rodzajem premii w pracy komputera, ale żaden z producentów mikroprocesorów nie spieszy się z jej zaniedbaniem. Pamięć podręczna czwartego poziomu istnieje i usprawiedliwia się w systemach wieloprocesorowych, dlatego zwykle nie można jej znaleźć na komputerze.

Złącze procesora (Soket)

Rozumiejąc, że nowoczesne technologie nie są tak zaawansowane, aby procesor mógł odbierać informacje na odległość, nie wolno go naprawiać, montować na płycie głównej, instalować w niej ani z nią współdziałać. Ten uchwyt nazywa się Soket i jest odpowiedni tylko dla określonego typu lub rodziny procesorów, które różnią się również od różnych producentów.

Co to jest procesor: architektura i proces

Architektura procesora jest jego wewnętrzną strukturą, inny układ elementów decyduje również o jego charakterystyce. Sama architektura jest nieodłączną częścią całej rodziny procesorów, a zmiany wprowadzone i mające na celu poprawę lub poprawienie błędów nazywane są krokami.

Proces technologiczny określa wielkość elementów samego procesora i jest mierzony w nanometrach (nm), a mniejsze rozmiary tranzystorów określają mniejszy rozmiar samego procesora, do czego dąży rozwój przyszłych procesorów.

Pobór mocy i rozpraszanie ciepła

Sam pobór mocy zależy bezpośrednio od technologii, w której produkowane są procesory. Mniejsze rozmiary i wyższe częstotliwości bezpośrednio proporcjonalne do zużycia energii i rozpraszania ciepła.

Aby zmniejszyć zużycie energii i rozpraszanie ciepła, pojawia się energooszczędny automatyczny system dostosowywania obciążenia procesora, odpowiednio, przy braku jakiejkolwiek wydajności. Komputery o wysokiej wydajności bez wątpienia mają dobry system chłodzenia procesora.

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

Dzisiejsze procesory mają możliwość pracy wielokanałowej z pamięcią o swobodnym dostępie, 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. Pojawiają się rdzenie wirtualne w celu uzyskania bardziej praktycznego rozkładu wydajności, opracowywana jest technologia, a wraz z nią komputer i taki element, jak centralny procesor.