Процессоры названия и характеристики. Современные процессоры Pentium, Core

I. В чем меряют процессоры?

Существует одна очень серьезная проблема современной компьютерной техники в целом и процессоров в частности — как независимо и однозначно оценить скорость работы компьютера? До недавнего времени многие сравнивали скорость процессоров между собой по их тактовой частоте. Подавляющее большинство покупателей компьютеров думали, что, например, компьютер с процессором "две тысячи чего-то там" будет быстрее чем "тысяча восемьсот". А процессор "две с половиной тысячи" еще быстрее. Это было верно лишь отчасти, потому что даже тогда, кроме "тысяч чего-то там" у процессоров были и другие характеристики: частота системной шины — то есть скорость, с которой процессор "общается" с остальными деталями компьютера; размер кэша — то есть размер внутренней, собственной памяти процессора. Например, иногда процессор Pentium IV 2,8 ГГц с частотой системной шины 400 МГц работал в некоторых программах медленнее, чем процессор Pentium IV 2,6 ГГц, но с частотой системной шины 533 МГц. В этом случае показатель собственной частоты — 2,8 ГГц (или "две тысячи восемьсот мегагерц") был абсолютно необъективным и не

отображал реальную скорость работы процессора.

А сейчас ситуация стала еще хуже. Корпорации Intel и AMD стали увеличивать скорость работы своих процессоров не за счет частоты, а за счет других параметров — внутренней схемы и многоядерности. То есть, первое — была значительно улучшена внутренняя схема процессора, за счет чего процессор стал обрабатывать большее количество информации за один такт своей работы. Второе, было принято одно из самых революционных решений: вместо дальнейших напрягов с увеличением скорости работы одного процессора инженеры взяли и вставили в одну физическую микросхему два процессора сразу, или даже четыре. Такие решения получили названия двухъядерных и четырехъядерные. Логично предположить, что два процессора вместе могут обрабатывать большее количество информации, чем один,

соответственно и работать они вместе будут быстрее. Что, в общем-то, и подтвердила практика. При физической собственной частоте процессора, например, 1,86 ГГц новые двухъядерные процессоры работают в несколько раз быстрее, чем их предыдущие собратья Pentium IV с частотой 3,2 ГГц или даже 3,4 ГГц. При этом новые процессоры гораздо меньше греются и потребляют гораздо меньше электроэнергии.

Но как точно сравнить скорость работы новых процессоров со старыми? В чем измерить скорость работы, в каких единицах? Если раньше, повторяю, люди смотрели на частоту процессора (хотя это и тогда было не совсем верно), то как сейчас оценить скорость? В чем? Это настолько непонятно

людям непосвященным в эти тонкости, что многие начинают уже сами себе придумывать какие-то непонятные сравнения. Например, существует утверждение, что частоту процессора надо умножать на количество ядер. Дескать, если двухъядерный процессор с частотой 1,86, значит, каждое ядро работает на 1,86, значит весь процессор работает на 3,72. Я Вам вот что скажу — это полная ерунда. Вот не могут люди понять, что процессор вес целиком и полностью работает на 1,86 ГГц, а быстрота достигается за счет более совершенной внутренней схемы и оптимизации программ под многоядерность за счет чего реальная его скорость работы с программами может сравниться и с гипотетическим Pentium IV 4,5, или, наверное, даже с 5,0.

Чтобы не забивать голову покупателям со всякими там частотами, кэшами и прочими характеристиками, корпорация Intel давно уже сделала логичный маркетинговый ход — ввела номер процессора. Поясню: каждое техническое изделие имеет некоторый номер модели, который точно и однозначно определяет некоторое устройство с определенными техническими характеристиками. И, вполне логично, что чем выше этот номер, тем новее модель и, соответственно, выше и лучше технические характеристики. Ввод процессорного номера очень облегчает выбор необходимой покупки для покупателя. Теперь не надо вникать в частоты, кэши, шины, теперь надо просто знать номер (модель) процессора. При всех прочих равных условиях процессор, например, Core 2 Duo E8400 будет мощнее, чем Core 2 Duo E7400. И Вам не нужно знать, что у Core 2 Duo E7400 частота 2,8 ГГц, системная шина 1066МГц, кэш 3Мб, а у Core 2 Duo E8400 — 3 ГГц, шина 1333Мгц, кэш 6Мб. Всех этих цифр Вам знать, а тем более разбираться в них, не нужно!!! Достаточно сравнить два числа: 7400 и 8400. Ну, и, конечно же, посмотреть разницу в цене.

А теперь рассмотрим, какие же именно процессоры выпускают на сегодняшний день наши уважаемые всемирные глобальные производители, в каких случаях и для каких целей эти процессоры можно использовать.

II. Процессоры Intel.
II.1 Зачем такое разнообразие.
Вы знаете, расскажу Вам по секрету, на одном из семинаров Intel для продавцов представитель компании заявил нам, что Intel настраивает всех продавцов стараться уговаривать покупателей на самые мощные, самые последние и, естественно, самые дорогие модели процессоров. В принципе, это правильно, и дело тут не только в том, что Intel таким образом пытается просто увеличить прибыль. Дело в том, что покупая один из самых скоростных или даже самый скоростной процессор на сегодняшний день Вы получаете максимальную отдачу от Вашего компьютера и можете выполнять самый широкий круг задач.

Но, проводя подобные тренинги для продавцов, компания Intel немного лукавить, потому что в то же самое время сама создает огромнейший модельный ряд абсолютно новых процессоров от самых простых и дешевых до самых быстрых и дорогих. Такой широкой номенклатуры процессоров, которая существует на сегодняшний день у Intel, небыло никогда в истории этой компании.

Почему так происходит? Дело в том, что большинство покупателей новых компьютеров возможно очень мало в них разбираются или, даже, вообще ничего о компьютерах не знают. Но практически все слышали о том, что компьютеры очень быстро развиваются, чуть ли не с каждым днем становятся все мощнее и мощнее. Это абсолютно правильно, но вот в чем дело: за последние годы компьютеры настолько ушли вперед, настолько развились, что даже самые недорогие из новых современных компьютеров легко справляются с очень широким кругом задач.

Если даже взять компьютер на базе самого "слабого" из современных процессоров Intel — Celeron 430, то на таком компьютере с легкостью можно выполнять любые офисные работы: набор тестов, рефератов, курсовых, дипломных работ, можно подготавливать докторские диссертации, можно работать в Интернет, изучать английский и другие языки, можно смотреть фильмы и слушать музыку, вести бухгалтерию нескольких предприятий. К чему я это все говорю: покупая компьютеры на очень мощных и дорогих процессорах на сегодняшний день Вы, возможно, переплачивает за те возможности, которые, скорее всего, не будете использовать.

Именно поэтому и существует такое разнообразие процессоров. Чтобы каждый мог подобрать компьютер максимально подходящий как по характеристикам, так и по цене.

II.2 Модельный ряд процессоров Intel.
Если раньше все процессоры от Intel разделялись на две большие группы - Celeron и Pentium, то современные процессоры от Intel на сегодняшний день можно разделить на 4 большие группы:

Celeron.
Pentium Dual Core.
Core 2 Duo.
Quad Core.

Маленькое отступление: почему то очень многие покупатели боятся слова Celeron, шарахаются как от чумы. Почему так происходит и как вылечиться от "целеронобоязни" читайте в статье "О бедном Celeron-е замолвите слово".
Каждая из этих групп делится на несколько видов. Полный список процессоров Intel Вы можете найти на официальном сайте компании, а наиболее важные из них я представляю Вам в нижеследующей сводной таблице.

Наименование	Параметры	Области применения	Ориентировочная цена
Celeron 430	Частота — 1,8 ГГц Кэш — 512 Кб	Самый дешевый из современных процессоров Intel, единственный одноядерный. Идеально подходит для любых офисных компьютеров: документы, Интернет, бухгалтерия, музыка, фильмы.	$45 — $50
Celeron Dual Core E1400	Частота — 2 ГГц Кэш — 512 Кб Частота системной шины — 800 МГц	Практически то же самое, что и предыдущий вариант, но E1200 — полноценный двухъядерный процессор. Соответственно он работает гораздо быстрее, чем предыдущий процессор. При не очень большой разнице в цене с предыдущим процессором получается недорогой двухъядерный достаточно быстродействующий вариант.	$60
Pentium Dual Core E2200	Частота — 2,2 ГГц Кэш — 1 Мб Частота системной шины — 800 МГц	Самый младший, но полноценный двухъядерный Pentium Dual Core. При покупке компьютера домой лично себе, но при этом экономя деньги — очень даже выгодный вариант.	$80
Pentium Dual Core E5200	Частота — 2,5 ГГц Кэш — 1 Мб Частота системной шины — 800 МГц	Разница в цене с предыдущим процессором просто смешная. А частота выше. Причем — полноценный Pentium. Я бы выбрал E5200, а не E2200	$84
Pentium Dual Core E5400	Частота — 2,7 ГГц Кэш — 2 Мб Частота системной шины — 800 МГц	Самый мощный из Pentium Dual Core. Но и цена уже достаточно высока. Возможно, стоит добавить и прыгнуть на следующую ступень — Core 2 Duo.	$115
Core 2 Duo E7400	Частота — 2,8 ГГц Кэш — 3 Мб Частота системной шины — 1000 МГц	Самый младший процессор из серии Core 2 Duo на скгодняшний день. Не супер большая разница с предыдущим процессором, однако существенная разница в скорости работы. Если средства позволяют, мой совет: лучше покупать E7400. Если уж экономить, то E5200, или еще что-нибудь ниже.	$145
Core 2 Duo E8400	Частота — 3 ГГц Кэш — 6 Мб	Первый из Core 2 Duo с частотой системной шины 1333 МГц. В сочетании с 6 Мб кэш памяти и 3 ГГц собственной частоты этот процессор выдает просто феноменальные результаты работы. Очень важно для игр и мощных программ. И по вполне приемлемой цене.	$210
Core2 Quad Q8200	Частота — 2,33 ГГц Кэш — 4 Мб Частота системной шины — 1333 МГц	Самый младший (на сегодняшний день) из четырехъядерных процессоров. Несмотря на более низкую частоту работы и меньший кэш по сравнению с предыдущим процессором, в специально опитимизированных под многоядерность программах этот процессор работает быстрее. Если программа не расчитана на работу на многоядерном процессоре, эффекта от четырех ядер не будет. И, в таком случае, предыдущий процессор будет более оптимальной покупкой.	$210
Core2 Quad Q9400	Частота — 2,66 ГГц Кэш — 6 Мб Частота системной шины — 1333 МГц	С этого процессора начинается серия, которую я бы назвал процессоры для фанатов и игроманов. Один из самых мощных процессоров на сегодняшний день. Даже не представляю задачи, с которой этот процессор не справился бы. Но и цена — на уровне самого дешевого, но все таки полноценного компьютера.	$285
Core 2 Duo E9550	Частота — 2,83 ГГц Кэш — 12 Мб Частота системной шины — 1333 МГц	Супер скорость и супер цена.	$340
Core 2 Duo E9650	Частота — 3 ГГц Кэш — 12 Мб Частота системной шины — 1333 МГц	Заметьте, в отличие от предыдущего процессора, частота выросла не намного, остальные параметры вообще не изменились. Это избыточный процессор для очень многих задач. Его покупают в основном только фанаты и заядлые игроманы. Поэтому производитель уже никого не стесняется и резко поднимает цену. Все равно купят, ведь фанаты любого дела никогда не заморачиваются таким понятием, как "дорого".	$428
INTEL Core i7-920 Socket LGA1366	Частота — 2,66 ГГц Кэш — 8 Мб Hyper-Threading	Новые процессоры уже не выдерживает постепенно устаревающий разъем под процессоры с 775-ю контактами, так называемый Socket LGA775. Ему на смену пришел более совершенный и более многоконтактный разъем Socket LGA1366. И, конечно же, под него выпускается соответствующий процессор, самым младшим из кторых является Core i7-920. Мало того, что он четырехъядерный, так еще и каждое его ядро обладает технологией Hyper-Threading. В двух словах Hyper-Threading — это виртуальная двухъядерность, которая, правда, работает не во всех программах. Тем не менее, теоретически этот процессор работает как восьмиядерный!!! Представляете его скорость работы? И цена за все это удовольствие в принципе вполне доступная, без фанатизма.	$360
INTEL Core i7-940 Socket LGA1366	Частота — 2,93 ГГц Кэш — 8 Мб Hyper-Threading	Практически то же самое, но цена уже бьет все рекорды.	$690
INTEL Core i7 Extreme Edition 965	Частота — 3,2 ГГц Кэш — 8 Мб	Специальная индивидуальная разработка для тех, кому некуда двать деньги. Практического применения для этого процессора я вообще не вижу. Да и собрать то его в компьютер будет достаточно проблематично, потому что нужна очень мощная система охлаждения и соответствующая система электропитания.	$1240

Еще буквально два момента по Intel: первое — у Вас может возникнуть вопрос: "А куда подевался процессор Core 1 Duo или просто Core Duo? Ведь если существует Core 2 Duo, то по идее должен быть такой же процессор, но без 2." Все верно, такой процессор существует, но выпускается он только в специальных модификациях для ноутбуков, а для настольных компьютеров такого процесора не существует. Второе — в прайс-листах Вы можете увидеть группу процессоров в названии которых есть слово Xeon. Не обращайте внимания на эти процессоры, они существуют для специальных мощных компьютеров-серверов, предназначеных для управления компьютерными сетями. В обычных настольных компьютерах процессоры Xeon не применяются.

III. Процессоры AMD.
С выпуском процессоров K6 и K6-2 компания AMD стала полноценным игроком на рынке микропроцессоров. Поначалу за процессорами от AMD закрепилось мнение как о дешевых и достаточно быстрых. Потом — как о недорогих и самых быстрых. И когда цена процессоров AMD почти сравнялась с ценой процессоров от Intel, AMD пришлось подумать и о дешевых сегментах рынка. Подражая Intel с ее процессорами Celeron AMD начала выпускать свои процессоры с упрощенными характеристиками и недорогой ценой. Эти процессоры получили название Duron. Через некоторое время эти недорогие процессоры стали называться Sempron. На сегодняшний день из-за конкурентной борьбы с Intel компании AMD пришлось значительно снизить цены на свои процессоры, в результате чего процессоры Athlon от AMD настолько подешевели, что надобность в еще более дешевых Sempron полностью отпала. Процессоры Athlon на сегодняшний день заняли нишу недорогих продуктов, но на их место пришли более совершенные и мощные процессоры Phenom.

На сегодняшний день процессоры от AMD делятся на три большие группы:

Athlon.
Phenom X3 — трехъядерные.
Phenom X4 — четырехядерные.

Полностью процессоры от AMD представлены на сайте компании, а наиболее интересные модели я представил для Вас в нижеследующей сводной таблице.

Наименование	Параметры	Области применения	Ориентировочная цена
Athlon 64 LE-1620	Частота — 2,4 ГГц Кэш — 1024 Кб	Самый дешевый из современных процессоров AMD, практически единственный одноядерный. Идеально подходит для любых офисных компьютеров: документы, Интернет, бухгалтерия, музыка, фильмы.	$48
Athlon 64 X2 4400+	Частота — 2,3 ГГц Кэш — 2х512 Кб	Полноценный двухъядерный процессор. Каждое ядро обладает своим кэшем объемом 512 килобайт. При не очень большой разнице в цене с предыдущим процессором получается недорогой двухъядерный достаточно быстродействующий вариант.	$60
Athlon 64 X2 5200+	Частота — 2,6 ГГц Кэш — 2х1024 Кб	Более высокая частота процессора и объем кэш памятей у ядер дает больший прирост производительности, чем в предыдущем варианте.	$75
Athlon 64 X2 6000+	Частота — 3,1 ГГц Кэш — 2х512 Кб	Практически самый мощный из двухъядерных AMD.	$95
Phenom X3 8650	Частота — 3 ГГц Кэш — 3х1 Мб	Самый младший из трехъядерных процессоров от AMD.	$110
Phenom X4 9650	Частота — 2,3 ГГц Кэш — 2 Мб	Четырехъядерный процессор от AMD. Однако частоты этих ядер и кэш Вы видите. Как Вы думаете, какая будет скорость работы, по сравнению м Intel?	$150
Phenom II X3 720	Частота — 2,8 ГГц Кэш — 6 Мб	Новое поколение процессоров Phenom, так называемый Phenom II. И данный вариант его модификации — трехъядерный. С улучшеной схемотехникой и, как результат, с большей скоростью работы. Что ж, время покажет насколько эти улучшения были эффктивны.	$175
AMD Phenom II X4 940 Black Edition	Частота — 3 ГГц Кэш — 6 Мб	Самое мощное из того, что есть у AMD. Четырехъядерный Phenom II.	$235

IV. Сравнение и выводы.
Как видим, на сегодняшний день цены на процессоры от компании AMD существенно ниже. А скорость? Очень сложный вопрос, который я задавал еще в первой главе. Как в лоб померить скорость двух процессоров и в чем? Существует огромное количество самых разнообразных тестовых программ, с помощью которых проводят тестирование различные тестовые лаборатории компьютерных журналов. Однако результатам этих тестирований стоит доверять лишь отчасти.

Например, если мы запускаем тестовую программу на компьютере на базе Celeron, то программа начинает работать в условиях именно этого компьютера, с тактовой частотой именно этого процессора, с этой материнской платой и т. д. То есть, все замеры программа производит в каких-то относительных единицах относительно именно этого компьютера. Если эту же программу запустить на компьютере на базе Core 2 Duo, то программа будет производить замеры в относительных единицах уже этого — более быстрого компьютера.

Конечно же, программист старается сделать программу независимую от процессоров и компьютеров, но это достаточно сложно. Потому что, опять же, нет каких-то единых относительных единиц скорости работы процессора в частности и компьютера в целом.

Бывают случаи, когда программа сознательно оптимизирована программистом под один вид процессоров, например, только под Intel или под AMD. И на процессоре от другого производителя программа либо совсем не работает, либо работает очень медленно. Именно поэтому я бы не советовал доверять различным тестовым программам, а также результатам тестирования на этих программах.

Субъективно, можно позапускать несколько программ, с которыми Вы чаще всего работаете, на нескольких компьютерах и визуально сравнить, как быстро эти программы будут работать. Таким образом, Вы сможете субъективно оценить скорость работы различных компьютеров.

В любом случае необходимо понимать, что чем выше модель процессора и, соответственно, его цена, тем быстрее работает сам процессор и компьютер, собранный на его базе. Вам же остается сопоставить Ваши потребности от компьютера с Вашими финансовыми возможностями и произвести окончательный выбор.

Удачных Вам покупок!

Еще раньше, чем Pentium MMX, появился процессор 6-го поколения - Pentium Pro. В нем, впервые для IBM-совместимых ПК, были применены элементы RISC-архитектуры, позволявшей достаточно гибко наращивать производительность. Однако оптимизация процессора на 32-разрядные программы и высокая себестоимость производства не позволили ему стать массовым.

ПРИМЕЧАНИЕ
Процессоры Pentium Pro отнесены к современным по той причине, что наследник Pentium 4 - процессор Core 2 Duo был основан именно на архитектуре Pentium Pro, хоть и глубоко модернизированной.

Pentium II, Pentium III и Celeron

Внеся ряд усовершенствований в Pentium Pro и добавив поддержку MMX-инструкций, Intel наконец-то нашла замену Pentiumу и назвала его Pentium II. Первые Pentium II работали на шине 66 МГц и имели собственную тактовую частоту от 233 до 333 МГц. Затем появились шина на 100 МГц и новые процессоры с частотой 350, 400 и 450 МГц. Однако новый процессор оставался дороговат для систем начального уровня, в результате чего появился Celeron - полный аналог Pentium II, за исключением того, что имел меньший объем кэш-памяти (а первая модель вообще ее не имела) и работал только на шине 66 МГц.

ПРИМЕЧАНИЕ
Начиная с 386-го процессора Intel стала применять специальную, сверхбыстродействующую память, расположенную максимально близко к процессору. В ней хранятся данные, принимающие непосредственное участие в текущем вычислении. Такая память называется кэш-памятью и существенно увеличивает скорость работы ПК. Ее объем, как правило, составляет от 128 до 512 Кбайт.

Последней модификацией Pentium Pro является Pentium III. От своего предшествен-ника (Pentium II) он отличается прежде всего наличием команд SSE, существенно более эффективных, чем MMX. Последние модели Pentium III и Celeron работают на частоте свыше 1 ГГц.

Аналоги: AMD Athlon (K7), AMD Duron.

Pentium 4

В конце 2000 года Intel наконец-то выпустила процессор 7-го поколения. И хотя Pentium 4 - первый процессор, который не может за один такт выполнить больше команд, чем его предшественник, у него очень хорошие потенциалы для увеличения тактовой частоты. Уже первые образцы работали на 1,5 ГГц (1500 МГц), а последние модели, работали на тактовой частоте свыше 3,5 ГГц, и Intel планировала выпустить 10-ГГц модели к концу 2010 года.

Помимо высоких тактовых частот, Pentium 4 имеет поддержку новых команд SSE2, призванных ускорить обработку видео, а новейшие модели, начиная с 3,06 ГГц, могут эмулировать работу двух процессоров.

К особенностям первых систем на основе Pentium 4 можно отнести высокое энерго-потребление - для стабильной работы рекомендуется использовать источник питания мощностью не менее 300 Вт. Конкуренцию Pentium 4 в настоящее время составляли процессоры Athlon XP и Ath-lon 64 от AMD.

Core 2 Duo, Core 2 Quad

Поскольку серьезные технологические и фундаментальные физические ограничения не дали выпустить модели процессоров на частотах 4 и более ГГц, в 2006 году Интел выпустила процессоры семейства Core 2, которые могли выполнить больше команд за один такт, и изначально включали в себя 2 вычислительных ядра. Т.е. по сути, в одном кристалле размещалось сразу 2 полноценных процессора. А чуть позже появились и 4-ядерные (Core 2 Quad) модели. Тем самым гонка гигагерц была завершена и началась гонка ядер.

Конкуренты - AMD Athlon X2, Phenom

Core i3/i5/i7

Новейшие процессоры интел - Core i7 - унаследовали от Pentium 4 поддержку моногпоточности, а от Core 2 - высокую удельную мощность вычислительного ядра. Таким образом, 2-ядерные Core i3/i5 имеют 4 виртуальных ядра, а 4-ядерные Core i7 - 8, а 6-ядерные Core i7 - целых 12!

Конкуренты Core i3/i5 - AMD Athlon II/Phenom II X2/X3/X4, Core i7 - Phenom II X6.

Процессоры персональных компьютеров отвечают единому стандарту, который задан фирмой Intel, мировым лидером в производстве процессоров для ПК. В старых компьютерах мы можем найти процессоры типов PentiumII, Pentium III, в новейших - Pentium 4. Фирма AMD выпускает процессоры, в общем аналогичные интеловским, но называются они немного иначе: K6 (пентиум второй), К7 или Athlon (пентиум третий). Поэтому AMD приходится предугадывать будущее индустрии, иногда опережая Intel с ее полумиллиардными доходами. Предсказуемо появление новых идей у отстающей компании - для нее это способ выжить. Но неожиданно то, что иногда эти идеи принимает на вооружение и Intel. Речь идет о IBM-совместимых персональных компьютерах. На нашем рынке, как, впрочем, и в мире, их подавляющее большинство. В расчёте именно на этот стандарт пишутся игры, программы и прочее.

В основе любой ПЭВМ лежит использование микропроцессоров. Он является одним из самых важнейших устройств в компьютере, которым привычно характеризуют уровень производительности ПК. Микропроцессор является "мозгом" и "сердцем" компьютера. Он осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и управляет работой остальных устройств компьютера. Когда выбирают себе компьютер, первым делом выбирают себе микропроцессор, который будет соответствовать требованиям, тех или иных людей. От процессора зависит, как быстро будут запускаться программы, и даже насколько быстро будет происходить процесс архивации данных в WinRAR, не говоря уже о создании трёхмерной анимации в 3D MAX Studio. Из всего выше сказанного, я считаю, что моя тема очень актуальна и значима на сегодняшний день.

Цель моей работы состоит в том, чтобы провести сравнение нескольких самых популярных, на сегодняшний день, процессоров и выявить лидера среди них.

Микропроцессор - центральное устройство (или комплекс устройств) ЭВМ (или вычислительной системы), которое выполняет арифметические и логические операции, заданные программой преобразования информации, управляет вычислительным процессом и координирует работу устройств системы (запоминающих, сортировальных, ввода - вывода, подготовки данных и др.). В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называют многопроцессорными. Наличие нескольких процессоров ускоряет выполнение одной большой или нескольких (в том числе взаимосвязанных) программ. Основными характеристиками микропроцессора являются быстродействие и разрядность. Быстродействие - это число выполняемых операций в секунду. Разрядность характеризует объём информации, который микропроцессор обрабатывает за одну операцию: 8-разрядный процессор за одну операцию обрабатывает 8 бит информации, 32-разрядный - 32 бита. Скорость работы микропроцессора во многом определяет быстродействие компьютера. Он выполняет всю обработку данных, поступающих в компьютер и хранящихся в его памяти, под управлением программы, также хранящейся в памяти. Персональные компьютеры оснащают центральными процессорами различных мощностей.

Функции процессора:

обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;

программное управление работой устройств компьютера.

Модели процессоров включают следующие совместно работающие устройства:

Устройство управления (УУ). Осуществляет координацию работы всех остальных устройств, выполняет функции управления устройствами, управляет вычислениями в компьютере.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Так называется устройство для целочисленных операций. Арифметические операции, такие как сложение, умножение и деление, а также логические операции (OR, AND, ASL, ROL и др.) обрабатываются при помощи АЛУ. Эти операции составляют подавляющее большинство программного кода в большинстве программ. Все операции в АЛУ производятся в регистрах - специально отведенных ячейках АЛУ. В процессоре может быть несколько АЛУ. Каждое способно исполнять арифметические или логические операции независимо от других, что позволяет выполнять несколько операций одновременно. Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические действия. Логические операции делятся на две простые операции: "Да" и "Нет" ("1" и "0"). Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

AGU (Address Generation Unit) - устройство генерации адресов. Это устройство не менее важное, чем АЛУ, т.к. оно отвечает за корректную адресацию при загрузке или сохранении данных. Абсолютная адресация в программах используется только в редких исключениях. Как только берутся массивы данных, в программном коде используется косвенная адресация, заставляющая работать AGU.

Математический сопроцессор (FPU). Процессор может содержать несколько математических сопроцессоров. Каждый из них способен выполнять, по меньшей мере, одну операцию с плавающей точкой независимо от того, что делают другие АЛУ. Метод конвейерной обработки данных позволяет одному математическому сопроцессору выполнять несколько операций одновременно. Сопроцессор поддерживает высокоточные вычисления как целочисленные, так и с плавающей точкой и, кроме того, содержит набор полезных констант, ускоряющих вычисления. Сопроцессор работает параллельно с центральным процессором, обеспечивая, таким образом, высокую производительность. Система выполняет команды сопроцессора в том порядке, в котором они появляются в потоке. Математический сопроцессор персонального компьютера IBM PC позволяет ему выполнять скоростные арифметические и логарифмические операции, а также тригонометрические функции с высокой точностью.

Дешифратор инструкций (команд). Анализирует инструкции в целях выделения операндов и адресов, по которым размещаются результаты. Затем следует сообщение другому независимому устройству о том, что необходимо сделать для выполнения инструкции. Дешифратор допускает выполнение нескольких инструкций одновременно для загрузки всех исполняющих устройств.

Кэш-память. Особая высокоскоростная память процессора. Кэш используется в качестве буфера для ускорения обмена данными между процессором и оперативной памятью, а также для хранения копий инструкций и данных, которые недавно использовались процессором. Значения из кэш-памяти извлекаются напрямую, без обращения к основной памяти. При изучении особенностей работы программ было обнаружено, что они обращаются к тем или иным областям памяти с различной частотой, а именно: ячейки памяти, к которым программа обращалась недавно, скорее всего, будут использованы вновь. Предположим, что микропроцессор способен хранить копии этих инструкций в своей локальной памяти. В этом случае процессор сможет каждый раз использовать копию этих инструкций на протяжении всего цикла. Доступ к памяти понадобиться в самом начале. Для хранения этих инструкций необходим совсем небольшой объём памяти. Если инструкции в процессор поступают достаточно быстро, то микропроцессор не будет тратить время на ожидание. Таким образом экономиться время на выполнение инструкций. Но для самых быстродействующих микропроцессоров этого недостаточно. Решение данной проблемы заключается в улучшении организации памяти. Память внутри микропроцессора может работать со скоростью самого процессора.

Кэш первого уровня (L1 cache). Кэш-память, находящаяся внутри процессора. Она быстрее всех остальных типов памяти, но меньше по объёму. Хранит совсем недавно использованную информацию, которая может быть использована при выполнении коротких программных циклов.

Кэш второго уровня (L2 cache). Также находится внутри процессора. Информация, хранящаяся в ней, используется реже, чем информация, хранящаяся в кэш-памяти первого уровня, но зато по объёму памяти он больше.

Кэш третьего уровня (L3 cache). Находиться внутри процессора. По объему больше чем память первого и второго уровней(512Кб-2Мб). Увеличивает пропускную способность памяти.

Основная память. Намного больше по объёму, чем кэш-память, и значительно менее быстродействующая.

Многоуровневая кэш-память позволяет снизить требования наиболее производительных микропроцессоров к быстродействию основной динамической памяти. Так, если сократить время доступа к основной памяти на 30%, то производительность хорошо сконструированной кэш-памяти повыситься только на 10-15%. Кэш-память, как известно, может достаточно сильно влиять на производительность процессора в зависимости от типа исполняемых операций, однако ее увеличение вовсе не обязательно принесет увеличение общей производительности работы процессора. Все зависит от того, насколько приложение оптимизировано под данную структуру и использует кэш, а также от того, помещаются ли различные сегменты программы в кэш целиком или кусками.

Кэш-память не только повышает быстродействие микропроцессора при операции чтения из памяти, но в ней также могут храниться значения, записываемые процессором в основную память; записать эти значения можно будет позже, когда основная память будет не занята. Такая кэш-память называется кэшем с обратной записью (write back cache). Её возможности и принципы работы заметно отличаются от характеристик кэша со сквозной записью (write through cache), который участвует только в операции чтения из памяти.

Шина - это канал пересылки данных, используемый совместно различными блоками системы. Шина может представлять собой набор проводящих линий в печатной плате, провода, припаянные к выводам разъемов, в которые вставляются печатные платы, либо плоский кабель. Информация передается по шине в виде групп битов. В состав шины для каждого бита слова может быть предусмотрена отдельная линия (параллельная шина), или все биты слова могут последовательно во времени использовать одну линию (последовательная шина). К шине может быть подключено много приемных устройств - получателей. Обычно данные на шине предназначаются только для одного из них. Сочетание управляющих и адресных сигналов, определяет для кого именно. Управляющая логика возбуждает специальные стробирующие сигналы, чтобы указать получателю, когда ему следует принимать данные. Получатели и отправители могут быть однонаправленными (т.е. осуществлять только либо передачу, либо прием) и двунаправленными (осуществлять и то и другое). Однако самая быстрая процессорная шина не сильно поможет, если память не сможет доставлять данные с соответствующей скоростью.

Типы шин:

Шина данных. Служит для пересылки данных между процессором и памятью или процессором и устройствами ввода-вывода. Эти данные могут представлять собой как команды микропроцессора, так и информацию, которую он посылает в порты ввода-вывода или принимает оттуда.

Шина адресов. Используется ЦП для выбора требуемой ячейки памяти или устройства ввода-вывода путем установки на шине конкретного адреса, соответствующего одной из ячеек памяти или одного из элементов ввода-вывода, входящих в систему.

Шина управления. По ней передаются управляющие сигналы, предназначенные памяти и устройствам ввода-вывода. Эти сигналы указывают направление передачи данных (в процессор или из него).

BTB (Branch Target Buffer) - буферцелейветвления. В этой таблице находятся все адреса, куда будет или может быть сделан переход. Процессоры Athlon еще используют таблицу истории ветвлений (BHT - Branch History Table), которая содержит адреса, по которым уже осуществлялись ветвления.

Регистры - это внутренняя память процессора. Представляют собой ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, а также внутренние носители информации микропроцессора. Регистр является устройством временного хранения данных, числа или команды и используется с целью облегчения арифметических, логических и пересылочных операций. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, "вырезать" отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами. Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд). Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления. Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций.

Intel придерживаетсястандарта EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing). Данная технология создавалась специально для крупных серверов и некоторых рабочих станций. Возможности EPIC огромны: во-первых, это высокая скорость выполнения операций с плавающей запятой. Во-вторых, поддержка распараллеливания. И, в-третьих, благодаря улучшению считывания данных из памяти, скорость обмена информацией резко возрастает.

AMD избрал иной путь к 64-разрядности. Производители прибавили 32 к уже имеющимся разрядам и получили новую архитектуру x86-64. Новая технология отличается от старой лишь префиксом 64. В новом процессоре был сделан ряд улучшений, в первую очередь ядра процессора. Это позволило получить новый уровень быстродействия как для 32, так и для 64-разрядных систем.

Итоги: AMD переходит на новый уровень без применения новых технологий. Это приводит к полной совместимости как 32, так и 64-разрядных приложений. Intel же стремится показать себя лишь в 64 разрядах.

В новых процессорах были сделаны большие изменения, которые повлекли за собой производительность и совместимость со старыми платформами.

В AMD были добавлены режимы совместимости и 64-битные адресные регистры. Они позволяют расширить адресуемое пространство оперативной памяти и избавиться от существующего ограничения в 4 Гб, которое создает ощутимые трудности при построении систем обработки информации. Для ускорения работы с памятью используется технология NUMA, позволяющая работать напрямую с памятью, минуя системную шину и набор микросхем. Такое нововведение было названо HyperTransport и появилось в первом чипсете Golem.

В Intel все намного сложнее. Из-за интенсивного пути развития, компания в корне поменяла архитектуру.

1. Режимы совместимости со старыми платформами.

2. Уменьшение количества ошибок, так как против них созданы две независимых технологии. Главной является EMCA, которая позволяет вести контроль и протоколирование всех ошибок, возникающих во время работы процессора. И второстепенная технология ECC, позволяющая предварительно обрабатывать код и вести контроль четности.

3. Поддержка многопроцессорности. Так как компания Intel ориентировала свой процессор для крупных серверов, то позаботилась и о мультипроцессорности. Процессор был снабжен рядом микросхем, которые позволяют вести быстрый обмен с памятью. Теперь для работы с «мозгами» используются методы чередования, буферизации и деления модулей памяти. При этом процессор работает с 64 гигабайтами оперативки с пропускной способностью 4,2 Гб/сек.

Intel создал ряд регистров для полной совместимости старых приложений. В итоге получается, что все 64-разрядные инструкции выполняются как обычно, иные же обрабатываются технологией IA-32. Эмуляция есть эмуляция, никакой производительности при этом не происходит, поэтому Itanium целиком и полностью ориентирован для 64-разрядных платформ.

В AMD все намного сложнее. Для улучшения производительности со старыми платформами были придуманы специальные режимы.

Архитектура AMD 64 предусматривает два главных режима работы: Long и Legacy. В первом открываются все достоинства технологии x86-64. Для полной совместимости над старыми приложениями существует подрежим совместимости, в котором способны обрабатываться 32/16-разрядные инструкции. В режиме Legacy процессор работает по принципу обычной x86-архитектуры. Преимуществом такой системы режимов является то, что процессор можно эксплуатировать до выхода стабильных релизов 64-разрядных операционных систем. Помимо этого существует несколько преимуществ x86-64 над IA-64:

1. Быстродействие в обработке 32-разрядных инструкций. Связано с тем, что после перехода в режим совместимости не происходит никакой эмуляции, процессор обрабатывает данные с большой скоростью. Этого нет в Itanium, поскольку там все инструкции выполняются в 64 разрядах.

2. Полная совместимость с x86-архитектурой. В Itanium подобное реализовано не полностью.

3. Одновременная работа 16/32/64 приложений. Благодаря введению режимов, становится возможным обрабатывать ряд разных инструкций одновременно. Это сказывается на производительности и улучшает совместимость.

Intel изначально поставил перед собой задачу – выполнить распараллеливание процессов в одном кремниевом устройстве. Как правило, этот процессор используют на мощных серверах с большими базами данных либо в банковских системах, где нельзя ошибаться. AMD же ориентировался как нечто среднее между 32 и 64 разрядами. Конечно, он встречается в крупных серверах, но также может использоваться в обычных рабочих станциях, ибо подстроен как под x86-64, так и под x86-архитектуру.

Intel просит за свое изобретение ни много ни мало $1200. Причем раньше процессор стоил в три раза дороже: около $4k. Учитывая, сколько будет стоить материнская плата под процессор, можно сделать вывод – денег на сервер придется потратить немало.

У AMD цена на Athlon 64 составляет всего $417. Остальные 64-разрядные процессоры стоят от $300 до $600, что значительно ниже цен Intel.

Процессор Celeron является бюджетной версией соответствующего main-stream процессора, на основе ядра которого он был создан. У процессоров Celeron в два или в четыре раза меньше кэш памяти второго уровня. Так же у них по сравнению с соответствующими "родителями" понижена частота системной шины. У процессоров Duron по сравнению с Athlon в 4 раза меньше кэш памяти и заниженная системная шина 200МHz (266MHz для Applebred), хотя существуют и "полноценные" Athlon c FSB 200MHz. Так же уже появились урезанные по кэшу Barton’ы, ядро которых носит название Thorton. Есть задачи, в которых между обычными и урезанными процессорами почти нет разницы, а в некоторых случаях отставание довольно серьёзное. В среднем же, при сравнении с неурезанным процессором той же частоты, отставание это равно 10-30%. Зато урезанные процессоры имеют тенденцию лучше разгоняться из-за меньшего объёма кэш памяти и стоят при этом дешевле. Необходимо отметить, что процессоры Celeron работают весьма плохо по сравнению с полноценными P4 - отставание в некоторых ситуациях достигает 50%. Это не касается процессоров Celeron D,в которых кэш второго уровня составляет 256 кбайт (128 кбайт в обычных Celeron) и отставание уже не такое большое.

Во-первых, у AXP (и Athlon 64) вместо частоты пишется рейтинг, т. е. например 2000+ процессор реально работает на частоте 1667Mhz, но по эффективности работы он соответствует Athlon (Thunderbird) 2000Mhz. Основным недостатком недавно считалась температура. Но последние модели (на ядрах Thoroughbred, Barton и т. д.) по тепловыделению сравнимы Pentium 4, ну а самые последние, на момент написания реферата, модели от Intel (P4 Extreme Edition) греются иногда и значительно больше. По надёжности процессоры теперь тоже не сильно уступают P4, они хоть и не могут пропускать такты при перегреве, но обзавелись встроенным термодатчиком. Athlon XP на ядре Barton обзавелись похожей функцией BusDisconnect - она "отключает" процессор от шины во время холостых тактов, но она фактически бессильна при перегреве от повышенной нагрузки - тут вся "ответственность" перекладывается на термоконтроль материнской платы. "Крепкость" кристалла хоть и повысилась, но из-за уменьшенной площади ядра фактически осталась прежней. Поэтому вероятность повреждения кристалла хоть и стала меньше, но существует. А вот у Athlon 64 процессорный кристалл наконец-то был спрятан под теплорассеивателем (heat spreader), поэтому его повредить будет чрезвычайно сложно. Все неполадки приписываемые AMD часто являются следствием неустановленных или неправильно установленных универсальных драйверов для чипсетов VIA (VIA 4 in 1 Service Pack) или драйверов чипcетов других производителей (AMD, SIS, ALi).

Однако многие приложения не оптимизированы и не могут получить преимущество от дву- или многоядерных окружений. Чтобы использовать несколько процессоров, программное обеспечение должно разбиваться на несколько параллельных потоков. Такой подход позволяет распределить нагрузки по всем доступным вычислительным ядрам, снижая время вычислений сильнее, чем это можно было сделать с помощью одной тактовой частоты. Впрочем, большинство программ сегодня не умеют использовать возможности двуядерных или многоядерных чипов.

Популярные двуядерные процессоры AMD и Intel стоят около $1000 - примерно столько стоит целый готовый компьютер. В то же время, одноядерные процессоры, работающие на такой же тактовой частоте, обойдутся всего в $300-$350.

Для нашего сравнения были взяты процессоры профессионального уровня, а именно: AMD Opteron и Intel Xeon. AMD просит около $1100 за двуядерный Opteron 275 (2,2 ГГц), в то время как пара одноядерных Opteron 248 обойдётся всего в $700.

Если посмотреть на Intel, то здесь ситуация аналогична. Двуядерный Xeon на 2,8 ГГц стоит около $1100, а два сравнимых 2,8-ГГц одноядерных Xeon обойдутся примерно в $550. Два 3,2-ГГц Xeon стоят около $700.

Платформы AMD	Однопроцессорная система, один двуядерный CPU	Двухпроцессорная система, один двуядерный CPU	Двухпроцессорная система, два одноядерных CPU
Платформа	Socket 939	Socket 940	Socket 940
Процессоры	Athlon 64 X2 4400+ (2,2 ГГц)	Opteron 275 (2,2 ГГц)	2x Opteron 248 (2,2 ГГц)
Материнская плата	$200	$280	$280
Память	2x 1 Гбайт DDR400	2x 1 Гбайт DDR400 ECC регистровая	4x 512 Мбайт DDR400 ECC регистровая
Общая цена	$920	$1630	$1230