Что собой представляет процессор. Всякие там фирменные технологии. Что такое скальпирование процессора

Доброго времени суток и моё почтение, уважаемые читатели, посетители, мимопроходящие личности и.. вообще все, кто читает эти строки. Сегодня поговорим о том какой процессор выбрать и как это сделать.

Многие из нас хотят всегда иметь под рукой адекватную компьютерную железку хорошего качества и мощной мощности, да еще и по доступной цене.

Однако, несмотря на наши хотелки, далеко не все (я бы даже сказал, единицы) способны с ходу назвать все основные критерии выбора того или иного компонента компьютера. И если с видеокартой и еще вроде кое-как справляются, то когда речь заходит про мозг всего и вся, а именно, центральный процессор, то вот здесь-то и начинается абсолютная засада.

Поэтому мы в очередной раз (ибо, как многие помнят, были уже статьи по выбору , и много чего еще) решили протянуть руку помощи всем нуждающимся и рассказать о том, как правильно выбрать процессор, а именно, что же нужно знать, на что обращать внимание, какие характеристики есть и всё такое прочее.

В общем, сегодня нас ждет статья из серии: «Хочу купить процессор, но не знаю на что обращать внимание.. Подскажете?».

Короче говоря, рассаживайтесь поудобней и.. Поехали!

Какой процессор выбрать - основные характеристики

Как я и говорил, статья будет максимально практической, поэтому не будем долго разглагольствовать по поводу, что такое ЦП и для чего он нужен, а сразу же рванем с места в карьер.

Мы уже как-то затрагивали процессорную тематику в таких статьях, как и , однако от читателей постоянно сыплются вопросы, мол, выдайте четкое руководство, что и как нужно покупать.

А так как проект, так сказать, социальный (учитываем «хотелки» посетителей), то недолго думая решили освятить сей вопрос максимально подробно.

Примечание:
Очень часто приходится сталкиваться с ситуацией, когда пользователи покупают разные навороченные и дорогие в надежде, что все сразу полетит и забегает, а вот процессору не уделяют должного внимания, после чего тот тормозит всю систему, ибо просто не может обеспечить всей необходимой прыти и шустрости всем остальным работающим подсистемам и комплектующим.

Посему знание основных параметров необходимо в первую очередь для того, чтобы оценить реально возможную вычислительную производительность будущей системы. Получается, что ориентируясь в характеристиках процессора, Вы сможете максимально полно раскрыть потенциал всех компонентов Вашего компьютерного собрата.

Собственно, вот с чем предстоит определиться при выборе процессора:

Бренд производителя (Intel или AMD );
Тех.процесс производства;
Маркировка и архитектура;
Платформа CPU или тип разъема (cокет);
Тактовая частота процессора;
Разрядность;
Количество ядер;
Многопоточность;
Кэш-память;
Энергопотребление и охлаждение;
Фирменные прибамбасы технологии.

Здесь был большой текст, но я его вырезал, ибо моё, Sonikelf"а, личное мнение всё еще совпадает с статьей.

Тех.процесс и как участвует в выборе

Очень часто про этот параметр просто забывают, однако от него, бывает, зависит производительность. Для того, чтобы изготовить микросхемы и кристаллы CPU используется метод фотолитографии – нанесение на кремниевую подложку специальным оборудованием проводников, изоляторов и т.п., которые и формируют само ядро процессора.

В зависимости от разрешающей способности этого оборудования формируется определенный тип технологического процесса производства. Чаще всего он указывается в нанометрах: 130 нм, 90 нм, 45 нм и т.п. На что влияет техпроцесс и почему он важен при выборе CPU ?

Все очень просто, чем меньше цифра, тем меньше размеры структур, которые помещаются на подложку. Все это приводит к пониженному энергопотреблению процессорных ядер, их большей вычислительной мощности, а также к снижению общей стоимости ЦП .

Вывод . Какой процессор выбрать исходя из этого? Чем меньше число в индексе технологического процесса, тем более высокопроизводительный и менее затратный (в сравнении со старшими собратьями) получается процессорный чип. Однако не стоит сильно обольщаться, пока эту «дешевизну» нового техпроцесса сможет ощутить конечный потребитель, пройдет немало времени.

Маркировка, архитектура и код name

Все производимые процессоры обладают специальной маркировкой, которая указывает на их принадлежность к определенному семейству (архитектуре) и основные характеристики.

Ниже мы подробней и наглядней рассмотрим некоторые маркировки, чтобы Вы могли легко их читать и понимать всю заложенную в них информацию. Если по-простому, то архитектура – это набор инструкций и свойств, присущих не одной конкретной модели, а целому семейству микрочипов.

Она определяет конструктивные особенности и организацию процессоров.

Архитектурам практически всегда присваивается код-name , т.е. кодовые имена, которые позволяют уже только по названию определить, в каком году была выпущена та или иная архитектура и какие характеристики заложены в моделях этой линейки.

Примечание:
Например, Intel имеет такие архитектуры для Core 2 Duo (архитектура Конрой ): Lynnfield, Nehalem и т.п. AMD: Piledriver, Bulldozzer, Trinity .

Вывод . Какой процессор выбрать исходя из этого? Если есть возможность пощупать процессор ручками, то уделите внимание его маркировке на лицевой стороне. Там можно найти массу дополнительной информации, неуказанной на коробке.

Сокет или тип разъема процессора

Процессор устанавливается в специальный раздел на – гнездо или, как его называют, Socket (сокет). Условно можно сказать, что это срок жизни Вашей платформы или потенциал возможного развития на будущее. Номер сокета, т.е. его модель (например, Socket 775 ) должен совпадать с номером сокета на мат.плате, иначе установить процессор на неё не получится.

Очень часто можно столкнуться с ситуацией, когда люди пытаются сэкономить на разъеме процессора, т.е. они изначально покупают морально устаревший процессор и мат.плату, вышедшие в тираж уже довольно давно. Это плохо тем, что как только появятся новые стандарты и новый тип разъема, то, скорее всего, под старый уже не будут выпускать новые, более мощные процессоры, т.е. Вы будете ограничены в возможности апгрейда компьютера и при желании его улучшить придется менять не только процессор, но и мат.плату.

Примечание:
Сокет процессора и сокет материнской платы должны совпадать, иначе просто ничего работать не будет.

Впрочем, не всё всегда так критично, ибо, например, у AMD более гибкая политика в отношении этого вопроса. Компания даёт возможность провести безболезненный для кошелька апгрейд путем поддержки совместимости новых платформ со старыми. У каждого производителя имеются свои типы сокетов. Основными из новых и условно-новых, скажем, для Intel считаются LGA 2011, LGA 1155, LGA 775 и LGA 1156 , причем два последние уже практически «канули в лету». У AMD самыми ходовыми являются разъемы AM3, Socket AM3+ и Socket FM1 .

Самый простой способ отличить процессор Intel от AMD – это посмотреть на них и запомнить, что изделия от AMD всегда имеют на задней поверхности множество штырьков-контактов, с помощью которых они и вставляются в разъем материнской платы. Intel же с некоторых пор, в свою очередь, использует другое решение – контактные ножки находятся внутри разъема самой материнской платы.

Вывод . Какой процессор выбрать исходя из этого? Сокет процессора и материнской платы должны совпадать или быть обратно совместимы.

Тактовая частота процессора

Самый известный параметр оценки производительности процессора – это количество производимых операций/вычислений в единицу времени (измеряется в Гц). Например, если говорится, что процессор имеет тактовую частоту равную 3,4 ГГц , то это значит, что он за одну секунду производит обработку 3 миллиардов 400 миллионов тактов (интервал выполнения операции).

Процессоры Intel и AMD имеют разные частоты, однако в целом «камни» (процессоры) нередко показывают одинаковую производительность. Многие считают, что только тактовая частота однозначно характеризует мощность процессора, и, значит, чем она выше, тем быстрее компьютер и всё тут. Однако это не совсем так. Важную роль играют все составляющие, например, такой параметр, как скорость работы оперативной памяти, разрядность шины передачи данных и прочее. В идеале все компоненты компьютера должны работать, так сказать, «в унисон».

Вывод . Тактовая частота - важный параметр производительности, однако далеко не единственный, поэтому не стоит гнаться только за ним.

Разрядность процессора

Также является одной из важнейших характеристик производительности процессора и показывает количество бит, обработанных процессором за один такт.

На текущий момент самый высокий показатель разрядности CPU - 128 , однако на потребительском рынке такие модели крайне мало распространены, а вот 32 и 64 бита – самые ходовые.

Примечание:
Разрядность процессора должна поддерживаться ОС, в частности, например, способна работать с 128- разрядными ЦП .

Многие пользователи при покупке путаются в маркировке разрядности 32 - и 64- битный «камней», поэтому здесь следует запомнить, что разрядности 86 бит не бывает, ибо такой маркировкой («х86 ») обозначаются 32 -разрядные процессоры. Если разрядность 64 бита, то процессор маркируются как, например, AMD64 или х64 .

В одной из статей, в частности в этой , мы говорили в чем отличие разрядностей. В самом общем случае следует запомнить, что 32 -битная архитектура не поддерживает больше 3,75 Гб , так что учитывайте это при апгрейде процессора.

Вывод . Какой процессор выбрать исходя из этого? При покупке обращайте внимание на разрядность процессора, лучше выбирать 64 -битный CPU .

Количество ядер процессора

Некое, совсем небольшое, количество лет назад такого понятия как многоядерность не существовало вовсе. Сейчас же, «куда ни плюнь», сплошь многоядерные процессоры. В выборе количества ядер следует в первую очередь исходить из конкретных задач.

Понятно, что чем больше ядер, тем лучше, но если Вы используете компьютер для решения офисных задач по работе с документами, серфинга в интернете и легких мультимедийных задач, то, скорее всего, процессор с количеством ядер больше двух - это выброшенные на ветер деньги.

Вывод . Какой процессор выбрать исходя из этого? «Ядреность» процессоров призвана в первую очередь повысить производительность при работе со специально оптимизированным софтом, играми и приложениями. Поэтому, если Вы «штатный» юзер с минимальными целями и задачами, то смысла переплачивать за количество ядер – нет. Оптимальным вариантом будет: 2 ядра – для стандартного офисного ПК (эдакой рабочей лошадки) и 4 и более ядра – если Вы хотите использовать ПК в качестве мультимедийного и игрового центра.

Многопоточность и тому подобное

Часто многие путают такие понятия как многопоточность и многоядерность, однако это совершенно разные вещи. Многопоточность – это способность платформы (ОС, программы, приложения) работать в несколько потоков, выполняющихся параллельно. Для раскрытия всего потенциала многоядерных процессоров им необходима работа с многопоточными приложениями. К таким приложениям можно отнести: архиваторы, кодировщики видео, дефрагментаторы, браузеры, flash и пр.

Из ОС к «любителям» многопоточности можно отнести Windows 8 , Windows 7 и различные -системы.

Вывод . Какой процессор выбрать исходя из этого? Многопоточность зависит от оптимизации платформы разработчиком. Сейчас все больше игр и приложений достойно поддерживают эту способность. Однако не факт, что стоит искать в прайсах на процессоры этот параметр.

Кэш-память и другие хвосты

Помимо оперативной памяти существует сверхбыстрая кэш-память, с которой и работает кристалл процессора, ибо он не может ждать, пока ОЗУ «раскачается» и выполнит требуемые операции.

Кэш-память – это область процессорного кристалла, в которой обрабатываются и хранятся промежуточные данные между процессорными ядрами, оперативной памятью и другими шинами. Другими словами – это сверхбыстрый энергозависимый буфер, позволяющий быстро получить доступ к часто используемым данным.

Кэш-память имеет трехуровневую организацию (хотя некоторые процессоры имеют только 2 ):

L1 – кэш первого уровня. Самый маленький (по объему, 16 -128 Кбайт) и очень быстрый, зачастую он работает на частоте самого CPU . Имеет высокую пропускную способность и процессорные ядра работают с ним напрямую.
L2 – медленней, но больше чем L1 по объему.
L3 – самый объемный кэш (от 6 до 16 Мб).

В целом основная задача разработчиков (в отношении кэша) – это определение его оптимальных размеров для выпускаемого процессора. Ведь именно от этого зависит прирост производительности в определенных приложениях. Любая кэш-память снабжена системой защиты от возможных ошибок (ECC ), при обнаружении которых последние автоматически исправляются.

Вывод . Какой процессор выбрать исходя из этого? Если Вы страстный поклонник хорошей графики, компьютерных игр и мощных видеоподсистем с двумя видеокартами, то выбирайте процессор с большим объемом кэш-памяти третьего уровня (16 Мб и выше). Во всех остальных случаях вполне достаточно будет процессора с почти любым объемом сверхбыстрой памяти.

Ну вот и закончили мы с техническими параметрами, теперь рассмотрим некоторые, так сказать, фишки..

Энергопотребление и охлаждение

Конечно же развитие производственных мощностей процессоров не могло не отразиться на их энергопотреблении, которое существенно возросло. Если раньше можно было спокойно обойтись «комплектным» вентилятором, то теперь для отвода тепла необходимы специальные системы охлаждения (см. изображение).

Для оценки же тепловыделения была введена величина TDP , которая показывает, на отвод какого количества тепла должна быть рассчитана система охлаждения, при использовании ее с определенной моделью CPU . В настоящий момент, эпоху развития портативных устройств (планшетов, нетбуков и т.п.) параметр энергопотребления, за счет тех.процесса и тп, удалось существенно снизить. Так, например, TDP процессоров мобильных решений компьютеров составляет всего 40 Вт .

Информация по выбору системы охлаждения для Вашего процессора была в статье " ".

Вывод . Какой процессор выбрать исходя из этого? Если Вы сторонник всяких ноутбуков и подобных портативных устройств, то на TDP и всякие там вентиляторы не стоит обращать особого внимания - там и так всё за Вас уже рассчитано и установлено. Если же Вы хотите собрать высокопроизводительную настольную систему, то нужно брать серьезную «охлаждалку».

Встроенное графическое ядро

С развитием техпроцесса производства процессоров появилась возможность размещать внутри ЦПУ различные микросхемы, в частности графическое ядро.

Удобно такое решение тем, что не требуется покупать отдельную видеокарту. Ориентировано оно в основном на бюджетный сектор (офисную среду), где графические возможности системы вторичны. AMD встраивает в свои вычислительные процессоры видеочипы Radeon HD , такой единый элемент получил название APU (ускоренный процессорный элемент).

Вывод . Какой процессор выбрать исходя из этого? Если Ваша цель - бюджетный компьютер, в котором графика не играет важной роли (ну, не играете Вы в мощные игры, не занимаетесь 3D -дизайном и тд и тп, а просто смотрите фильмы, лазаете по инету и тд и тп), то тогда гибридный процессор со встроенным видеоядром – это то что доктор прописал, так сказать дешево и сердито. Если же Вам нужны видеомощности, то, само собой, нет смысла тратится на процессор с видеоядром - лучше .

Всякие там фирменные технологии

За столь долгое время существования процессоров, их производители обзавелись своими «примочками» - дополнительными функциями, ускоряющими и расширяющими вычислительные мощности CPU . Например, вот некоторые из них.

От AMD :

3DNow!, SSE (инструкции) – ускорение работы в мультимедиавычислениях;
AMD64 – работа с 64 -битными инструкциями, а также с 32 -битными архитектурами;
AMD Turbo Core – аналог Intel Turbo Boost ;
Cool’n"Quiet – снижение энергопотребления за счет уменьшения множителя и напряжения на ядре.

От Intel :

Hyper Threading (гиперпоточность) – создание для каждого физического ядра по два виртуальных (логических), вычислительных;
Intel Turbo Boost – повышение частоты ЦП в зависимости от загруженности ядер;
Intel Virtualization Technology – запуск нескольких ОС одновременно без потери производительности.

Вывод . Какой процессор выбрать исходя из этого? Конечно дополнительные «ништяки» в виде фирменных технологий – это не то, на чем стоит базироваться при выборе ЦП, однако приятным бонусом получить их бесплатно Вам никто не мешает, главное определиться, что необходимо.

Итак, последнее на сегодня, это…

Маркировка процессора

Весьма важно уметь читать и правильно истолковывать маркировку процессора, ибо магазины бывают разные, продавцы – не всегда честные, а вот выложить лишние N -тысяч рублей за непонятный «камень» вряд ли кому-то хочется, а посему важно уметь читать маркировку процессора. Давайте разберем ее на конкретном примере, допустим, для производителя AMD .

В общем виде маркировку от AMD (для поколения Family 10h ) можно представить в следующем виде (см. изображение):

Расшифровка будет следующей:

Марка процессора (1 ). Возможны следующие символы:

A – AMD Athlon;
H – AMD Phenom;
S – AMD Sempron;
O – AMD Optheron.

Назначение процессора (2 ). Варианты:

D – desktop – для рабочих станций или настольных ПК;
E – embedded server – для выделенных серверов;
S – server – для серверов.

Модель процессора (3 ). Возможны обозначения:

Е – энергоэффективные процессоры;
Х – заблокированный множитель;
Z – разблокированный множитель.

Тепловой пакет и класс системы охлаждения (4 ). Данные берутся из таблицы (см. изображение):

Корпус процессора (5 ). Данные берутся из таблицы (см. изображение).

Количество ядер (6 ). Значения от 2 до С (12 ).

Объем кэш-памяти (7

Ревизия процессора или степпинг (8 ). Данные из таблицы (см. изображение).

Итак, на основании данных таблицы можно легко определить, что перед нами за процессор, допустим, судя по модели ниже (см. изображение), перед нами..

Процессор AMD с маркировкой HDZ560WFK2DGM , которая означает:

H – CPU семейства AMD Phenom ;
D – назначение: рабочие станции/настольные ПК;
Z560 – модельный номер процессора 560 (Z - со свободным множителем);
WF – TDP до 95 Вт;
K – упакован процессор в корпус 938 pin OµPGA (Socket AM3);
2 – общее количество активных ядер;
D – объем кэш-памяти L2 512 КБ и объем кэш-памяти L3 6144 КБ;
GM - ядро процессора степпинга C3.

Вот так, зная учетные данные таблиц, можно легко вычислить, что перед Вами за экземпляр.

Собственно, это все, что хотелось бы рассказать. Думаю, что информация окажется для Вас полезной и пригодится еще не один раз.

Где лучше всего купить процессор?

, - для тех, кто не боится покупать за рубежом и экономить деньги. Есть много , несколько популярных марок, да и вцелом приятный магазин, где идут постоянные и прочее;
, - пожалуй, лучший выбор с точки зрения соотношения цена-качество SSD (и не только). Вполне внятные цены, хотя ассортимент не всегда идеален с точки зрения разнообразия. Ключевое преимущество, - гарантия, которая действительно позволяет в течении 14 дней поменять товар без всяких вопросов, а уж в случае гарантийных проблем магазин встанет на Вашу сторону и поможет решить любые проблемы. Автор сайта пользуется им уже лет 10 минимум (еще со времен, когда они были частью Ultra Electoronics ), чего и Вам советует;
, - один из старейших магазинов на рынке, как компания существует где-то порядка 20 лет. Приличный выбор, средние цены и один из самых удобных сайтов. В общем и целом приятно работать.

Выбор, традиционно, за Вами. Конечно, всякие там Яндекс.Маркет "ы никто не отменял, но из хороших магазинов я бы рекомендовал именно эти, а не какие-нибудь там МВидео и прочие крупные сети (которые зачастую не просто дороги, но ущербны в плане качества обслуживания, работы гарантийки и пр).

Послесловие

Сегодня мы максимально подробно выяснили, какой процессор выбрать и как правильно это сделать, т.е. на что можно обращать внимание при его покупке.

Информация довольно специфичная и технически, возможно, для некоторых непростая и непривычная, поэтому если чего-то не усвоили, то перечитайте еще раз, а потом еще, после чего откройте прайс и попробуйте сделать несколько вариантов выбора процессоров под разные нужды.

Потом снова перечитайте, потом снова выберите. В общем и так по кругу, пока не набьете руку:)

Мы же свою благую миссию выполнили, значит, пришла пора прощаться на некоторое время.
Как и всегда, если есть какие-то вопросы, дополнения, благодарности и всё такое прочее, то смело пишите комментарии.

P.S. За существование данной статьи спасибо члену команды 25 КАДР

C помощью своего арифметико-логического устройства, процессор выполняет математические действия: сложение, вычитание, умножение и деление. Современные микропроцессоры полностью поддерживают операции с плавающей точкой (с помощью специального арифметического процессора операций с плавающей точкой)
Микропроцессор способен перемещать данные из одного типа памяти в другой
Микропроцессор обладает способностью принимать решение и, на основании принятого им решения, «перепрыгивать», то есть переключаться на выполнение нового набора команд

Микропроцессор содержит:

Address bus (адресную шину). Ширина этой шины может составлять 8, 16 или 32 бита. Она занимается отправкой адреса в память
Data bus (шину данных): шириной 8, 16, 32 или 64 бита. Эта шина может отправлять данные в память или принимать их из памяти. Когда говорят о «битности» процессора, речь идет о ширине шины данных
Каналы RD (read, чтения) и WR (write, записи), обеспечивающие взаимодействие с памятью
Clock line (шина синхронизирующих импульсов), обеспечивающая такты процессора
Reset line (шина стирания, шина сброса), обнуляющая значение счетчика команд и перезапускающая выполнение инструкций

Поскольку информация достаточно сложна, будем исходить из того, что ширина обеих шин — и адресной и шины данных — составляет всего 8 бит. И кратко рассмотрим компоненты этого сравнительно простого микропроцессора:

Регистры A, B и C являются логическими микросхемами, используемыми для промежуточного хранения данных
Address latch (защелка адреса) подобна регистрам A, B и C
Счетчик команд является логической микросхемой (защелкой), способной приращивать значение на единицу за один шаг (если им получена соответствующая команда) и обнулять значение (при условии получения соответствующей команды)
ALU (арифметико-логическое устройство) может осуществлять между 8-битными числами действия сложения, вычитания, умножения и деления или выступать в роли обычного сумматора
Test register (тестовый регистр) является специальной защелкой, которая хранит результаты операций сравнения, производимых АЛУ. Обычно АЛУ сравнивает два числа и определяет, равны ли они или одно из них больше другого. Тестовый регистр способен также хранить бит переноса последнего действия сумматора. Он хранит эти значения в триггерной схеме. В дальнейшем эти значения могут использоваться дешифратором команд для принятия решений
Шесть блоков на диаграмме отмечены, как «3-State». Это буферы сортировки. Множество источников вывода могут быть соединены с проводом, но буфер сортировки позволяет только одному из них (в один момент времени) передавать значение: «0» или «1». Таким образом буфер сортировки умеет пропускать значения или перекрывать источнику вывода возможность передавать данные
Регистр команд (instruction register) и дешифратор команд (instruction decoder) держат все вышеперечисленные компоненты под контролем

На данной диаграмме не отображены линии управления дешифратора команд, которые можно выразить в виде следующих «приказов»:

«Регистру A принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Регистру B принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Регистру C принять значение, поступающее в настоящий момент от арифметико-логического устройства»
«Регистру счетчика команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Адресному регистру принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Регистру команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Счетчику команд увеличить значение [на единицу]»
«Счетчику команд обнулиться»
«Активировать один из из шести буферов сортировки» (шесть отдельных линий управления)
«Сообщить арифметико-логическому устройству, какую операцию ему выполнять»
«Тестовому регистру принять тестовые биты из АЛУ»
«Активировать RD (канал чтения)»
«Активировать WR (канал записи)»

В дешифратор команд поступают биты данных из тестового регистра, канала синхронизации, а также из регистра команд. Если максимально упростить описание задач дешифратора инструкций, то можно сказать, что именно этот модуль «подсказывает» процессору, что необходимо сделать в данный момент.

Память микропроцессора

Знакомство с , касающимися компьютерной памяти и ее иерархии помогут лучше понять содержание этого раздела.

Выше мы писали о шинах (адресной и данных), а также о каналах чтения (RD) и записи (WR). Эти шины и каналы соединены с памятью: оперативной (ОЗУ, RAM) и постоянным запоминающим устройством (ПЗУ, ROM). В нашем примере рассматривается микропроцессор, ширина каждой из шин которого составляет 8 бит. Это значит, что он способен выполнять адресацию 256 байт (два в восьмой степени). В один момент времени он может считывать из памяти или записывать в нее 8 бит данных. Предположим, что этот простой микропроцессор располагает 128 байтами ПЗУ (начиная с адреса 0) или 128 байтами оперативной памяти (начиная с адреса 128).

Модуль постоянной памяти содержит определенный предварительно установленный постоянный набор байт. Адресная шина запрашивает у ПЗУ определенный байт, который следует передать шине данных. Когда канал чтения (RD) меняет свое состояние, модуль ПЗУ предоставляет запрошенный байт шине данных. То есть в данном случае возможно только чтение данных.

Из оперативной памяти процессор может не только считывать информацию, он способен также записывать в нее данные. В зависимости от того, чтение или запись осуществляется, сигнал поступает либо через канал чтения (RD), либо через канал записи (WR). К сожалению, оперативная память энергозависима. При отключении питания она теряет все размещенные в ней данные. По этой причине компьютеру необходимо энергонезависимое постоянное запоминающее устройство.

Более того, теоретически компьютер может обойтись и вовсе без оперативной памяти. Многие микроконтроллеры позволяют размещать необходимые байты данных непосредственно в чип процессора. Но без ПЗУ обойтись невозможно. В персональных компьютерах ПЗУ называется базовой системой ввода и вывода (БСВВ, BIOS, Basic Input/Output System). Свою работу при запуске микропроцессор начинает с выполнения команд, найденных им в BIOS.

Команды BIOS выполняют тестирование аппаратного обеспечения компьютера, а затем они обращаются к жесткому диску и выбирают загрузочный сектор. Этот загрузочный сектор является отдельной небольшой программой, которую BIOS сначала считывает с диска, а затем размещает в оперативной памяти. После этого микропроцессор начинает выполнять команды расположенного в ОЗУ загрузочного сектора. Программа загрузочного сектора сообщает микропроцессору о том, какие данные (предназначенные для последующего выполнения процессором) следует дополнительно переместить с жесткого диска в оперативную память. Именно так происходит процесс загрузки процессором операционной системы.

Инструкции микропроцессора

Даже простейший микропроцессор способен обрабатывать достаточно большой набор инструкций. Набор инструкций является своего рода шаблоном. Каждая из этих загружаемых в регистр команд инструкций имеет свое значение. Людям непросто запомнить последовательность битов, поэтому каждая инструкция описывается в виде короткого слова, каждое из которых отражает определенную команду. Эти слова составляют язык ассемблера процессора. Ассемблер переводит эти слова на понятный процессору язык двоичных кодов.

Приведем список слов-команд языка ассемблера для условного простого процессора, который мы рассматриваем в качестве примера к нашему повествованию:

LOADA mem — Загрузить (load) регистр A из некоторого адреса памяти
LOADB mem — Загрузить (load) регистр B из некоторого адреса памяти
CONB con — Загрузить постоянное значение (constant value) в регистр B
SAVEB mem — Сохранить (save) значение регистра B в памяти по определенному адресу
SAVEC mem — Сохранить (save) значение регистра C в памяти по определенному адресу
ADD — Сложить (add) значения регистров A и B. Результат действия сохранить в регистре C
SUB — Вычесть (subtract) значение регистра B из значения регистра A. Результат действия сохранить в регистре C
MUL — Перемножить (multiply) значения регистров A и B. Результат действия сохранить в регистре C
DIV — Разделить (divide) значение регистра A на значение регистра B. Результат действия сохранить в регистре C
COM — Сравнить (compare) значения регистров A и B. Результат передать в тестовый регистр
JUMP addr — Перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JEQ addr — Если выполняется условие равенства значений двух регистров, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JNEQ addr — Если условие равенства значений двух регистров не выполняется, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JG addr — Если значение больше, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JGE addr — Если значение больше или равно, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JL addr — Если значение меньше, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JLE addr — Если значение меньше или равно, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
STOP — Остановить (stop) выполнение

Английские слова, обозначающие выполняемые действия, в скобках приведены неспроста. Так мы можем видеть, что язык ассемблера (как и многие другие языки программирования) основан на английском языке, то есть на привычном средстве общения тех людей, которые создавали цифровые технологии.

Работа микропроцессора на примере вычисления факториала

Рассмотрим работу микропроцессора на конкретном примере выполнения им простой программы, которая вычисляет факториал от числа «5». Сначала решим эту задачку «в тетради»:

факториал от 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120

На языке программирования C этот фрагмент кода, выполняющего данное вычисление, будет выглядеть следующим образом:

A=1;f=1;while (a

Когда эта программа завершит свою работу, переменная f будет содержать значение факториала от пяти.

Компилятор C транслирует (то есть переводит) этот код в набор инструкций языка ассемблера. В рассматриваемом нами процессоре оперативная память начинается с адреса 128, а постоянная память (которая содержит язык ассемблера) начинается с адреса 0. Следовательно, на языке данного процессора эта программа будет выглядеть так:

// Предположим, что a по адресу 128// Предположим, что F по адресу 1290 CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // if a > 5 the jump to 175 CONB 56 COM7 JG 178 LOADA 129 // f=f*a;9 LOADB 12810 MUL11 SAVEC 12912 LOADA 128 // a=a+1;13 CONB 114 ADD15 SAVEC 12816 JUMP 4 // loop back to if17 STOP

Теперь возникает следующий вопрос: а как же все эти команды выглядят в постоянной памяти? Каждая из этих инструкций должна быть представлена в виде двоичного числа. Чтобы упростить понимание материала, предположим, что каждая из команд языка ассемблера рассматриваемого нами процессора имеет уникальный номер:

LOADA — 1
LOADB — 2
CONB — 3
SAVEB — 4
SAVEC mem — 5
ADD — 6
SUB — 7
MUL — 8
DIV — 9
COM — 10
JUMP addr — 11
JEQ addr — 12
JNEQ addr — 13
JG addr — 14
JGE addr — 15
JL addr — 16
JLE addr — 17
STOP — 18

// Предположим, что a по адресу 128// Предположим, что F по адресу 129Addr машинная команда/значение0 3 // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 1298 1 // LOADA 1289 12810 3 // CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 12818 12819 8 // MUL20 5 // SAVEC 12921 12922 1 // LOADA 12823 12824 3 // CONB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 430 831 18 // STOP

Как вы заметили, семь строчек кода на языке C были преобразованы в 18 строчек на языке ассемблера. Они заняли в ПЗУ 32 байта.

Декодирование

Разговор о декодировании придется начать c рассмотрения филологических вопросов. Увы, далеко не все компьютерные термины имеют однозначные соответствия в русском языке. Перевод терминологии зачастую шел стихийно, а поэтому один и тот же английский термин может переводиться на русский несколькими вариантами. Так и случилось с важнейшей составляющей микропроцессорной логики «instruction decoder». Компьютерные специалисты называют его и дешифратором команд и декодером инструкций. Ни одно из этих вариантов названия невозможно назвать ни более, ни менее «правильным», чем другое.

Дешифратор команд нужен для того, чтобы перевести каждый машинный код в набор сигналов, приводящих в действие различные компоненты микропроцессора. Если упростить суть его действий, то можно сказать, что именно он согласует «софт» и «железо».

Рассмотрим работу дешифратора команд на примере инструкции ADD, выполняющей действие сложения:

В течение первого цикла тактовой частоты процессора происходит загрузка команды. На этом этапе дешифратору команд необходимо: активировать буфер сортировки для счетчика команд; активировать канал чтения (RD); активировать защелку буфера сортировки на пропуск входных данных в регистр команд
В течение второго цикла тактовой частоты процессора команда ADD декодируется. На этом этапе арифметико-логическое устройство выполняет сложение и передает значение в регистр C
В течение третьего цикла тактовой частоты процессора счетчик команд увеличивает свое значение на единицу (теоретически, это действие пересекается с происходившим во время второго цикла)

Каждая команда может быть представлена в виде набора последовательно выполняемых операций, которые в определенном порядке манипулируют компонентами микропроцессора. То есть программные инструкции ведут ко вполне физическим изменениям: например, изменению положения защелки. Некоторые инструкции могут потребовать на свое выполнение двух или трех тактовых циклов процессора. Другим может потребоваться даже пять или шесть циклов.

Микропроцессоры: производительность и тенденции

Количество транзисторов в процессоре является важным фактором, влияющим на его производительность. Как было показано ранее, в процессоре 8088 на выполнение одной инструкции требовалось 15 циклов тактовой частоты. А чтобы выполнить одну 16-битную операцию, уходило и вовсе порядка 80 циклов. Так был устроен умножитель АЛУ этого процессора. Чем больше транзисторов и чем мощнее умножитель АЛУ, тем больше всего успевает сделать процессор за один свой такт.

Многие транзисторы поддерживают технологию конвейеризации. В рамках конвейерной архитектуры происходит частичное наложение выполняемых инструкций друг на друга. Инструкция может требовать на свое выполнение все тех же пяти циклов, но если процессором одновременно обрабатываются пять команд (на разных этапах завершенности), то в среднем на выполнение одной инструкции потребуется один цикл тактовой частоты процессора.

Во многих современных процессорах дешифратор команд не один. И каждый из них поддерживает конвейеризацию. Это позволяет выполнять более одной инструкции за один такт процессора. Для реализации этой технологии требуется невероятное множество транзисторов.

64-битные процессоры

Хотя массовое распространение 64-битные процессоры получили лишь несколько лет назад, они существуют уже сравнительно давно: с 1992 года. И Intel, и AMD предлагают в настоящее время такие процессоры. 64-битным можно считать такой процессор, который обладает 64-битным арифметико-логическим устройством (АЛУ), 64-битными регистрами и 64-битными шинами.

Основная причина, по которой процессорам нужна 64-битность, состоит в том, что данная архитектура расширяет адресное пространство. 32-битные процессоры могут получать доступ только к двум или четырем гигабайтам оперативной памяти. Когда-то эти цифры казались гигантскими, но миновали годы и сегодня такой памятью никого уже не удивишь. Несколько лет назад память обычного компьютера составляла 256 или 512 мегабайт. В те времена четырехгигабайтный лимит мешал только серверам и машинам, на которых работают большие базы данных.

Но очень быстро оказалось, что даже обычным пользователям порой не хватает ни двух, ни даже четырех гигабайт оперативной памяти. 64-битных процессоров это досадное ограничение не касается. Доступное им адресное пространство в наши дни кажется бесконечным: два в шестьдесят четвертой степени байт, то есть что-то около миллиарда гигабайт. В обозримом будущем столь гигантской оперативной памяти не предвидится.

64-битная адресная шина, а также широкие и высокоскоростные шины данных соответствующих материнских плат, позволяют 64-битным компьютерам увеличить скорость ввода и вывода данных в процессе взаимодействия с такими устройствами, как жесткий диск и видеокарта. Эти новые возможности значительно увеличивают производительность современных вычислительных машин.

Но далеко не все пользователи ощутят преимущества 64-битной архитектуры. Она необходима, прежде всего, тем, кто занимается редактированием видео и фотографий, а также работает с различными большими картинками. 64-битные компьютеры по достоинству оценены ценителями компьютерных игр. Но те пользователи, которые с помощью компьютера просто общаются в социальных сетях и бродят по веб-просторам да редактируют текстовые файлы никаких преимуществ этих процессоров, скорее всего, просто не почувствуют.

По материалам computer.howstuffworks.com

«Дареному процессору в кулер не дуют.»

Важность процессора для любого персонального компьютера трудно переоценить. Это электронное устройство сравнительно мало по размерам, но потребляет значительный процент энергии, получаемой от блока питания, а его стоимость составляет львиную долю стоимости компьютера. Не случайно многие люди, обычно не очень сведущие в компьютерной терминологии, ассоциируют процессор с самим компьютером. Хотя это, конечно же, ошибочная точка зрения, но причины подобной ассоциации нетрудно понять. Ведь процессор вполне можно уподобить мозгу компьютера, и в таком случае он будет олицетворять суть компьютера, и идентифицировать его точно так же, как мозг человека олицетворяет суть человека и идентифицирует его личность.

Следует сразу оговориться, что в этой статье будет рассказано в основном о центральном процессоре компьютера, так называемом CPU (Central Processing Unit), между тем, как к процессорам относятся и многие вспомогательные чипы, расположенные в компьютере, как, например, процессор видеокарты или звуковой карты. Тем не менее, принципы работы, характерные для CPU, во многом справедливы и для других типов чипов.

Первые процессоры появились на самой заре зарождения компьютерных технологий. А бурное развитие микрокомпьютерной техники во многом являлось следствием появления первых микропроцессоров. Если раньше все необходимые элементы CPU были расположены на различных электронных схемах, то в микропроцессорах они впервые были объединены на одном-единственном кристалле. В дальнейшем под термином «процессор» мы будем иметь в виду именно микропроцессоры, поскольку эти слова давно превратились в синонимы.

Микропроцессор i4004 - прадедушка сегодняшних CPU

Одним из первых микропроцессоров был четырехразрядный процессор фирмы Intel i4004. Он имел смехотворные по нынешним временам характеристики, но для своего времени – начала 1970-x гг., его появление представляло собой настоящий технологический прорыв. Как можно догадаться из его обозначения, он был четырехразрядным и имел тактовую частоту около 0,1 МГц. И именно его прямой потомок, процессор i8088, был выбран фирмой IBM в качестве «мозга» первого персонального компьютера фирмы IBM PC.

Процессор i8088 использовавшийся в первом персональном компьютере фирмы IBM

Шли годы, характеристики CPU становились все более серьезными и внушительными, и, как следствие, становились все более солидными характеристики персональных компьютеров. Значительной вехой в развитии микропроцессоров стал i80386. Это был первый полностью 32-разрядный CPU, который мог адресовать к 4 ГБ оперативной памяти, в то время как большинство его предшественников могло работать максимум с 640 КБ ОЗУ. Подобная разрядность микропроцессоров настольных компьютеров продержалась довольно долго, почти два десятилетия. В середине 80-х объем ОЗУ в 4 ГБ казался фантастически огромным, но сейчас его можно считать небольшим для серьезного компьютера.

i80386 - первый полностью 32-разрядный CPU

Следующий микропроцессор компании Intel, 486DX, замечателен тем, что в нем впервые появился внутренний кэш – внутренняя оперативная память микропроцессора. Кроме того, в нем было применено много других усовершенствований, которые во многом определили дальнейшую эволюцию микропроцессоров. То же самое можно сказать и про следующий процессор компании Intel, Pentium.

Intel 486DX - первый процессор с внутренним кэшем

Процессор компании Intel - Pentium

Вместе с CPU Pentium 4 в ряду технологий, использующихся в микропроцессорах, появилась . А процессоры Opteron от фирмы AMD и Pentium D от Intel открыли современную эпоху эволюции CPU, эпоху процессоров, имеющих несколько ядер. Сейчас на рынке представлено много CPU от различных производителей, но главными производителями до сих пор остаются две компании – Intel и AMD, причем на долю первой приходится более 80% рынка.

CPU Opteron от фирмы AMD и Pentium D от Intel

Устройство CPU

Любой CPU имеет вычислительное ядро (иногда их бывает несколько), а также кэш, то есть собственную оперативную память. Кэш обычно имеет два уровня – первый и второй (внутренний и внешний). Внутренний имеет меньший объем, но обладает большим быстродействием по сравнению с внешним. Емкость кэша второго уровня современных CPU составляет несколько мегабайт – больше, чем оперативная память первых персональных компьютеров!

В ядре CPU находится несколько функциональных блоков – блок управления, блок выборки инструкций, блок вычислений с плавающей точкой, блок целочисленных вычислений, и.т.д. Также в ядре располагаются главные регистры processor-а, в которых находятся обрабатываемые в определенный момент данные. В классической схеме микропроцессора архитектуры х86 этих регистров всего 16.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили две основные разновидности процессоров – CISC (Complex Instruction Set Computing) и RISC (Reduced Instruction Set Computing). В CISC-процессорах мало внутренних регистров, но они поддерживают большой набор команд. В RISC-процессорах регистров много, зато набор команд ограничен. Традиционно микропроцессоры для персональных компьютеров архитектуры Intel х86 принадлежали к классу CISC-процессоров, однако в настоящее время большинство микропроцессоров представляют собой гибрид этих двух архитектур.

Если рассмотреть CPU на аппаратном уровне, то он является, по сути, огромной микросхемой, расположенной на цельном кристалле кремния, в которой содержатся миллионы, а то и миллиарды транзисторов. Чем меньше размеры транзисторов, тем больше их содержится на единицу площади CPU, и тем больше его вычислительная мощность. Кроме того, от размеров транзисторов зависит энерговыделение и энергопотребление процессора - чем меньше их размер, тем эти характеристики процессора меньше. Этот фактор немаловажен, так как CPU является наиболее энергоемким устройством современного ПК. Поэтому проблема уменьшения нагрева процессора входит в число самых важных, стоящих перед разработчиками ПК и самих процессоров.

Отдельно стоит сказать о корпусе, в котором находится CPU. Обычно материалом корпуса процессора служит керамика или пластик. Первоначально процессоры намертво впаивались в системную плату, сейчас же большинство вставляются в специальные гнезда – сокеты. Такой подход заметно упростил модернизацию системы пользователем – достаточно вставить в разъем другой CPU, поддерживаемый данной системной платой, и вы получите более мощный компьютер.

Сокет современного процессора

С другими устройствами процессор связан при помощи специальных каналов связи (шин) – шины памяти, шины данных и шины адреса. Разрядность последней очень важна, поскольку от этого параметра зависит объем доступной CPU, а значит, и программам, оперативной памяти.

Принцип работы

Для обработки данных управляющее устройство CPU получает из оперативной памяти или кэша процессора сами данные, а также команды, которые описывают процесс обработки данных. Данные помещаются во внутренние регистры микропроцессора, и над ними производятся операции при помощи арифметико-логического устройства в соответствии с поступившими командами.

Принцип работы процессора

Работу CPU синхронизируют так называемые тактовые сигналы. Наверняка каждому пользователю известно понятие тактовой частоты, которая отражает количество тактов работы процессора за секунду. Это значение во многом определят характеристики процессора. Тем не менее, производительность компьютера далеко не всегда пропорциональна его тактовой частоте. И дело тут не только в наличии у современных CPU нескольких ядер, а и в том, что разные процессоры имеют разную архитектуру и, как следствие, могут выполнять разное количество операций за секунду. Современные CPU могут выполнять несколько операций за один такт, тогда как у первых микропроцессоров на одну операцию, наоборот, могло уходить несколько тактов.

CPU архитектуры х86 исторически поддерживают следующие режимы работы процессора:

Реальный
Защищенный
Виртуальный
Режим супервизора

Реальный режим работы был единственным режимом, в котором работали все CPU до i80386. В этом режиме processor мог адресовать лишь 640 КБ ОЗУ. В результате появления защищенного режима процессор получил возможность работать с большими объемами оперативной памяти. Также существует разновидность защищенного режима – виртуальный режим, предназначенный для совместимости со старыми программами, написанными для процессоров 8086.

Режимы работы процессора также включают режим супервизора, который используется при работе в современных операционных системах. В этом режиме программный код имеет неограниченный доступ ко всем системным ресурсам.

Заключение

В этой статье вы в общих чертах познакомились с назначением центрального CPU, его историей, устройством, узнали про режимы работы процессора и ознакомились с принципами его функционирования. Central Processing Unit – это самое сложное и наиболее важное устройство компьютера. Можно смело утверждать, что развитие компьютерной техники во многом взаимосвязано с прогрессом в развитии CPU. От мощности микропроцессора и его особенностей его работы зависит производительность всего компьютера, а также возможности его отдельных компонентов.

Центральный процессор является мозгом и сердцем компьютера

Само слово процессор происходит от английского глагола to process, что в переводе на русский будет звучать, как обрабатывать. В общем понимании, под данным термином подразумевается устройство или набор программ, которые используются для совершения вычислительных операций или обработки массива данных или процесса.

В персональном компьютере процессор выполняет функцию «мозга», являясь основной микросхемой, которая требуется для бесперебойной и правильной работы ПК. Под управлением CPU находятся все внутренние и периферийные устройства.

К СВЕДЕНИЮ:

очень часто процессор обозначается английской аббревиатурой CPU. Это расшифровывается как Central Processing Unit, или центральное обрабатывающее устройство.

Внешне процессор представляет собой небольшую квадратную плату, верхняя часть которой закрыта металлической крышкой, служащей для защиты микросхем, а нижняя поверхность усыпана большим количеством контактов. Именно этой стороной процессор устанавливается в специальный разъём или сокет, располагающийся на материнской плате. ЦП, или центральный процессор, является самой важной деталью современного компьютера. Без команды, которую отдаёт CPU, не происходит выполнение ни одной, даже самой простой, операции, например, сложение двух чисел или запись одного байта информации.

Как работает процессор

Принцип работы процессора – это последовательная обработка разных операций. Они происходят очень быстро, основные из них:

При запуске любого процесса, заключающегося в исполнении программного кода, управляющий блок ЦП извлекает все необходимые данные и набор операндов, требуемых к исполнению. Далее это отгружается в буферную или кэш-память.
На выходе из кэша весь поток информации делится на две категории – инструкции и значения. Они перенаправляются в соответствующие ячейки памяти, которые называются регистры. Первые помещаются в регистры команд, вторая категория − в регистры данных.
Находящуюся в регистрах памяти информацию обрабатывает арифметически-логическое устройство. Это одна из частей ЦП, которая требуется для проведения арифметических и логических операций.
Результаты вычислений разделяются на два потока – законченные и незаконченные, которые, в свою очередь, отправляются обратно в кэш-память.
По завершению цикла вычислений конечный итог записывается в оперативную память. Это требуется для высвобождения места в буфере, которое необходимо для проведения новых вычислительных операций. При переполнении кэша все неактивные процессы перемещаются в ОЗУ или на нижний уровень.

К СВЕДЕНИЮ:

буферная память виртуально делится на две части – нижний и верхний уровень. Активные процессы находятся на верхнем «этаже», а неважные операции перемещаются на нижний уровень. При необходимости нижние слои информации используются системой, в остальное время данные не задействованы. Такой подход позволяет процессору использовать все ресурсы для текущей операции.

Упрощённая схема работы центрального процессора

Из чего состоит процессор

Чтобы представить, как работает ЦПУ, нужно понимать, из каких частей он состоит. Основными составляющими процессора являются:

Верхняя крышка , которая представляет собой металлическую пластину, выполняющую функции защиты внутреннего содержимого и теплоотведения.
Кристалл . Это самая важная часть CPU. Кристалл изготавливается из кремния и содержит на себе большое количество мельчайших микросхем.
Подложка из текстолита , которая служит контактной площадкой. На ней крепятся все детали ЦП и располагаются контакты, через которые происходит взаимодействие со всей остальной системой.

При креплении верхней крышки применяется клей-герметик, способный выдерживать воздействие высоких температур, а для устранения зазора внутри собранного процессора используется термопаста. После застывания она образует своеобразный «мостик», который требуется для обеспечения оттока тепла от кристалла.

Основные детали ЦП − крышка, кристалл и контактная площадка

Что такое ядро процессора

Если сам центральный процессор можно назвать «мозгом» компьютера, то ядро считается основной деталью самого ЦП. Ядро – это набор микросхем, расположенных на площадке из кремния, размер которой не превышает квадратного сантиметра. Совокупность микроскопических логических элементов, посредством которых реализована принципиальная схема работы, носит название архитектуры.

Немного технических подробностей: в современных процессорах крепление ядра к платформе чипа осуществляется с помощью системы «флип-чип», такие стыки обеспечивают максимальную плотность соединения.

Каждое ядро состоит из определённого количества функциональных блоков:

блок работы с прерываниями , который необходим для быстрого переключения между задачами;
блок выработки инструкций , отвечающий за получение и направление команд для последующей обработки;
блок декодирования , который нужен для обработки поступающих команд и определения действия, необходимых для этого;
управляющий блок , который занимается передачей обработанных инструкций на прочие функциональные части и координацией нагрузки;
последними являются блоки выполнения и сохранения .

Ядро процессора представляет собой мельчайшую плату, на которой расположены рабочие элементы

Что такое сокет процессора

Термин socket переводится с английского языка как «гнездо» или «разъём». Для персонального компьютера данный термин одновременно относится непосредственно к материнской плате и процессору. Сокет – это место крепления ЦП. Они различаются между собой такими характеристиками, как размер, количество и тип контактов, особенностями монтажа охлаждения.

Два крупнейших производителя процессоров – Intel и AMD − ведут давнюю маркетинговую войну, предлагая каждый свой собственный сокет, подходящий только под CPU своего производства. Цифра в маркировке конкретного сокета, например, LGA 775, обозначает количество контактов или контактных ножек. Также в технологическом плане сокеты могут различаться между собой:

присутствием дополнительных контроллеров;
возможностью технологии поддержи графического ядра процессора;
производительностью.

Сокет также может оказывать влияние на следующие параметры работы компьютера:

вид поддерживаемой ОЗУ;
частоту работы шины FSB;
косвенно, на версию PCI-e и разъём SATA.

Создание специального гнезда для крепления центрального процессора требуется, чтобы пользователь мог совершать апргрейд системы и менять ЦПУ в случае его выхода из строя.

Сокет процессор – это гнездо для его установки на материнской плате

Графическое ядро в процессоре: что это такое

Одной из деталей ЦП, кроме непосредственно основного ядра, может быть графический процессор. Что это такое, и для чего требуется применение подобного компонента? Сразу следует отметить, что встраивание графического ядра не является обязательным и присутствует не в каждом процессоре. Это устройство требуется для исполнения основных функций CPU в виде решения вычислительных задач, а также поддержку графики.

К СВЕДЕНИЮ:

иногда можно встретить аббревиатуру IGP, которая расшифровывается как Integrated Graphics Processor или интегрированный графический процессор. Это означает, что в данном конкретном ПК применяется подобное решение, а дискретная видеокарта может вообще отсутствовать.

Причинами, по которым производители используют технологии объединения двух функций в одном ядре, являются:

сокращение энергопотребления, поскольку меньшие по размеру устройства требуют меньше питания и затрат на охлаждение;
компактность;
снижение стоимости.

Применение интегрированной или встроенной графики чаще всего наблюдается в ноутбуках или недорогих ПК, предназначенных для офисной работы, где нет завышенных требований к графике.

Графическое ядро – это вынесенный на ЦП графический сопроцессор

Основные понятия процессора в информатике

Что такое потоки в процессоре

Поток выполнения в ЦП – это наименьшая единица обработки, которая назначается ядром, необходимая для разделения кода и контекста исполняемого процесса. Одномоментно может существовать несколько процессов, которые одновременно используют ресурсы ЦП. Существует оригинальная разработка компании Intel, которая стала применяться в моделях, начиная с процессора Intel Core i3, которая именуется HyperThreading. Это технология деления физического ядра на два логических. Таким образом, операционная система создаёт дополнительные вычислительные мощности и увеличивает поточность. Получается, что только показатель количества ядер не будет решающим, поскольку в некоторых случаях компьютеры, имеющие 4 ядра, проигрывают по быстродействию тем, которые имеют всего 2.

Количество потоков можно посмотреть через диспетчер задач

Что такое техпроцесс в процессоре

Под техпроцессом в информатике понимается размер транзисторов, применяемых в ядре компьютера. Процесс изготовления ЦП происходит по методу фотолитографии, когда из покрытого диэлектрической плёнкой кристалла под действие света вытравливаются транзисторы. Используемое оптическое оборудование имеет такой показатель, как разрешающая способность. Это и будет технологическим процессом. Чем она выше, тем большее количество транзисторов можно уместить на одном кристалле.

Снижению размеров кристалла способствует:

снижение тепловыделения и энергопотребления;
производительность, поскольку при сохранении физического размера кристалла удаётся поместить на нём большее количество рабочих элементов.

Единицей измерения техпроцесса является нанометр (10-9). Большинство современных процессоров изготавливается по 22 нм технологическому процессу.

К СВЕДЕНИЮ:

в качестве примера можно привести процессор Intel Core i7, который при размере кристалла в 160 мм содержит 1,4 млрд рабочих элементов.

Техпроцесс – это увеличение количества рабочих элементов процессора при сохранении его размеров

Что такое виртуализация процессора

Основа метода заключается в разделении ЦП на гостевую и мониторную часть. Если требуется переключение с основной на гостевую ОС, тогда процессор автоматически осуществляет эту операцию, сохраняя видимыми только те значения регистра, которые требуются для стабильной работы. Поскольку гостевая операционная система взаимодействует напрямую с процессором, то работа виртуальной машины будет значительно быстрее.

Включение виртуализации возможно в настройках BIOS. Большая часть материнских плат и процессоров от AMD не поддерживает технологию создания виртуальной машины аппаратными методами. Тут на помощь пользователю приходят программные способы.

Виртуализация активируется в БИОС

Что такое регистры процессора

Регистр процессора – это специальный набор цифровых электрических схем, которые относятся к сверхбыстрой памяти, необходимой ЦП для хранения результатов промежуточных операций. Каждый процессор содержит великое множество регистров, большая часть которых недоступна программисту и зарезервирована для исполнения основных функций ядра. Существуют регистры общего и специального назначения. Первая группа доступна для обращения, вторая используется самим процессором. Поскольку скорость взаимодействия с регистрами ЦП выше, чем обращение в оперативной памяти, они активно применяются программистами для написания программных продуктов.

Регистры процессора

Основные технические характеристики процессора

Что такое тактовая частота процессора

Многие пользователи слышали такое понятие, как тактовая частота, но не все до конца представляют себе, что это такое. Говоря простым языком, это количество операций, которое может выполнять ЦП за 1 секунду. Здесь действует правило – чем выше показатель такта, тем более производительный компьютер.

Единицей измерения тактовой частоты является Герц, который по физическому смыслу является отображением количества колебаний за установленный отрезок времени. Образование тактовых колебаний происходит за счёт действия кристалла кварца, который располагается в тактовом резонаторе. После подачи напряжения происходит возникновение колебаний электрического тока. Они передаются на генератор, преобразующий их в импульсы, которые посылаются на шины данных. Тактовая частота процессора не единственная характеристика оценки скорости работы ПК. Также требуется учитывать количество ядер и объём буферной памяти.

Посмотреть тактовую частоту можно в БИОС или при помощи специального софта

Что такое разрядность процессора

Каждый пользователь ОС от Windows при установке новых программ сталкивался с выбором версии под разрядность системы. Что же такое разрядность ЦПУ? Выражаясь простым языком, это показатель, называемый иначе машинным словом, показывающий, сколько бит информации ЦП обрабатывает за один такт. В современных процессорах этот показатель может быть кратным 32 или 64.

К СВЕДЕНИЮ:

для обычного пользователя показатель разрядности будет определять максимальный объём ОЗУ, который поддерживается процессором. Для 32 бит это 4 Гб, а для 64 бит верхний предел составляет уже 16 Тб.

Разрядность может иметь значение 32 и 64 бита

Что такое троттлинг процессора

Троттлинг, или дросселирование, – это защитный механизм, который применяется для предотвращения перегрева центрального процессора или возникновения аппаратных сбоев при работе. Функция активна по умолчанию и срабатывает при повышении температуры до критической отметки, которая установлена для каждой конкретной модели ЦП производителем. Защита осуществляется путём снижения производительности ядра. При возвращении температуры к нормальным показателям функция автоматически отключается. Существует возможность принудительно поменять параметры троттлинга через БИОС. Она активно используется любителями разгона ЦП или оверклокерами, но для простого пользователя подобные изменения чреваты поломкой ПК.

При превышении допустимых температур ЦП автоматически включается система защиты, или троттлинг

Температура процессора и видеокарты

При работе ядра и прочих элементов ЦП выделяется большое количество тепла, именно поэтому в современных компьютерах используются мощные системы охлаждения, как центрального процессора, так и основных узлов материнской платы. Требовательные программы, которые активно используют мощности ЦП и видеокарты (обычно это игры), нагружают процессор, что приводит к быстрому повышению температуры. В этом случае включается троттлинг. Многие производители видеокарт утверждают, что их продукция способна нормально функционировать даже при 100°C. В реальности предельной температурой будет та, которая указана в технической документации.

К СВЕДЕНИЮ:

мощные видеокарты и процессоры работают на повышенных тактовых частотах, что приводит к большему тепловыделению. Поэтому они требуют улучшенного охлаждения.

Самостоятельно контролировать температурный режим можно посредством специального софта для мониторинга (AIDA64, GPU Temp, Speccy). Если при работе или игре наблюдается подтормаживание, значит, вполне вероятно, температура возросла до критической отметки, и автоматически сработала защита.

Самостоятельно отслеживать температуру ЦП и видеокарты можно посредством специального софта

Что такое турбо буст в процессоре

Turbo Boost – это запатентованная технология компании Intel, которая применяется в процессорах Intel Core i5 и i7 первых трёх генераций. Она применяется для аппаратного ускорения работы ЦП на определённое время. С использованием технологии процедура разгона осуществляется с учётом всех важных параметров – силы тока, температуры, напряжения, состояния ОС, поэтому она полностью безопасна для компьютера. Прирост в скорости работы процессора носит временный характер и будет зависеть от типа нагрузки, количества ядер и конфигурации платформы. Дополнительно следует отметить, что технология поддерживается только операционными системами Windows 7 и 8.

Фирменная технология от компании Intel позволяет добиться временного улучшения производительности компьютера

Виды процессоров

Всего принято выделять 5 основных видов процессоров в компьютере:

Буферный . Это сопроцессор, который требуется для предварительной обработки информации между периферией и ЦП.
Препроцессор . По своей сути, это аналогичный предыдущему процессор, назначением которого является промежуточная обработка данных.
CISC . ЦП, выпускаемый компанией Intel, который отличается от обычного увеличенным набором команд.
RISC . Альтернативная версия CISC, имеющая сокращённое количество команд. Большинство крупных производителей процессоров работает на сочетании двух разновидностей (CISC и RISC), что позволит увеличить мощность и скорость работы ядра.
Клоны . Это процессоры, которые выпускаются некрупными производителями по лицензии или полностью пиратским способом.

Самые популярные модели и производители

Рынок микропроцессоров делят два крупных производителя – Intel и AMD, которые ведут непримиримую борьбу на протяжении всего времени своего существования. Каждая компания предлагает свои готовые решения. Выбор конкретной модели является субъективным решением конечного пользователя, поскольку каждый производитель предлагает широкую линейку моделей, имеющую как бюджетные варианты, так и топовые игровые ЦП.

Наибольшую популярность в линейке процессоров от Intel приобрели модели Intel Core i3, i5 и i7. В зависимости от модификации они могут использоваться как в игровых ПК, так и в офисных машинах. У AMD одними из лучших считаются процессоры серии Ryzen, демонстрирующие хорошие показатели производительности. Серия Athlon до сих пор встречается, но относится уже к архивным. Для нетребовательного пользователя подойдут процессоры AMD A серии.

AMD и Intel являются двумя самыми крупными компаниями по производству процессоров

Что такое скальпирование процессора

Скальпирование процессора – это процедура снятия крышки для замены термопасты. Проведение данной процедуры является одной из составных частей разгона или может потребоваться для снижения нагрузки на аппаратную часть ЦП.

Сама процедура заключается в:

снятии крышки;
удалении старой термопасты;
очистке кристалла;
нанесении нового слоя термопасты;
закрытии крышки.

При проведении процедуры следует учитывать тот факт, что одно неверное движение может привести к выходу процессора из строя. Поэтому лучше доверить это мероприятие профессионалам. Если решение провести скальпирование в домашних условиях принято окончательно, то можно посоветовать приобрести специальный прибор в виде зажима для ЦП, что облегчит снятие крышки без повреждения кристалла.

Скальпирование процессора – это процедура вскрытия крышки для замены термопасты

Как разогнать процессор

Проведение оверклокинга, или разгона центрального процессора, может быть целесообразно при наличии устаревшего оборудования и отсутствии средств для покупки нового камня. Обычно проведение процедуры позволяет получить прирост производительности от 10 до 20%. Существует два метода, как провести разгон, – путём увеличения частоты шины FSB или повышения множителя процессора. Современные компьютеры, по общему правилу, поставляются с заблокированным множителем, поэтому самым доступным будет способ изменения частоты системной шины.

Разгон процессора осуществляется путём повышения частоты шины или множителя процессора

Основные советы по разгону:

Трогать питание ядра при отсутствии опыта не рекомендуется.
Повышение показателя частоты следует проводить поэтапно, увеличивая за один раз не более чем на 100 МГц.
Отслеживать температуру, поскольку при повышении частоты увеличивается тепловыделение.
При решении увеличить питание ядра шаг составляет 0,05В, при этом максимальный предел не должен превышать 0,3В, иначе велика вероятность выхода ЦП из строя.
После каждого повышения требуется тестировать стабильность работы. При первых сбоях разгон необходимо прекратить.

К СВЕДЕНИЮ:

если при достижении максимальной частоты наблюдается стабильная работа, но чрезмерное нагревание, в этом случае необходимо полностью изучить работу системы охлаждения ПК.

Упростить процесс разгона можно посредством применения специальных программ, которые самостоятельно контролируют основные параметры, затрагиваемые при оверклокинге.

Процессор – это сердце вашего ПК. Именно здесь идёт администрирование всех процессов машины. От того, насколько эффективно будет работать этот блок, зависит качество работы всего компьютера. А значит, и ваша уверенность и спокойствие полностью зависят от выбора качественной начинки аппаратно-вычислительной машины.

Если у вас есть вопросы к нашим экспертам, можно оставить их ниже.

Процессор – это основной элемент компьютера, с помощью которого обрабатывается информация, находящаяся как в собственной памяти, так и в памяти других устройств. Помимо этого, он так же руководит работой других устройств. Чем мощнее процессор, тем быстрее работает компьютер в целом.

Работа различных приложений основана на выполнении определенной последовательности команд и данных, размещенных в так называемых регистрах процессора. Мощность, и как следствие быстродействие компьютера, определяется скоростью сопоставления данных и соответствующих команд для их обработки. Основными характеристиками, отличающими различные виды процессоров, являются тактовая частота, разрядность и размер внутренней кэш – памяти.

От чего зависит производительность

Тактовая частота

Тактовая частота, измеряющаяся в мегагерцах (МГц) это количество выполняемых операций в секунду. Однако по факту, выполнение одной операции может быть разделено на несколько тактов, при этом возможно фактическое снижение ее значения. Однако при мощности современных процессоров незначительное снижение тактовой частоты в ходе выполнения сложных операций совершенно незаметно.

Разрядность

От этого параметра зависит, поддерживает ли процессор только 32-битные приложения или допускает использование 64–битных. Большинство современных процессоров поддерживают 64–битную архитектуру. Подобное разделение влияет на количество доступной оперативной памяти (до 4 ГБ в 32-битных и от 4 ГБ в 64-битных системах) а также на внутренние параметры, которые редко учитываются рядовыми пользователями и имеют значение только для специалистов, например, разработчиков программного обеспечения.

От объема внутренней кэш – памяти зависит скорость обмена информацией между процессором и другими устройствами, установленными на компьютере. Чем больше это значение, тем быстрее происходит обмен.

Итак, как же выбрать процессор для нового компьютера. Если вы решили собрать новый системный блок, в первую очередь стоит обратить внимание на марку CPU, так как от этого напрямую зависит тип характеристики основных устройств, главное из которых .

От этих параметров напрямую зависит быстродействие будущей системы. Существует также различие по количеству вычислительных ядер процессоров. Так, многоядерные процессоры – это устройства, в едином корпусе которых установлены более одного ядра. Это позволяет существенно увеличить быстродействие компьютера.

При выборе того или иного компонента ПК, необходимо точно ответить на один вопрос. Для чего компьютер будет использоваться в будущем? Только после этого стоит определяться с производителем, ценой и функционалом CPU. При полной замене системы, мы советуем не экономить сильно и выбирать компоненты на основании текущего состояния на рынке. Такой подход сэкономит деньги в будущем, поскольку сбалансированный и технологически новый компьютер прослужит дольше и будет справляться со своими функциями продолжительное время.

Какой лучше купить

На сегодняшний день главными производителями процессоров являются Intel и AMD. Процессоры от Intel отличаются более высоким качеством и производительностью, однако при этом достаточно дороги, что не всегда оправдано, например, при покупке бюджетных моделей. Для установки продукции Intel используются материнские платы, оснащенные следующими типами сокетов: 478, 775 для устаревших моделей и 1155, 1156, 1366 для новейших процессоров серии I3, I5 и I7.

Однако следует сказать, что процессоры использующие 478 сокет уже сильно устарели и практически не используются, так как их мощности уже недостаточно для выполнения современных задач. По причине морального устаревания постепенно уходит в прошлое 775 сокет, хотя некоторые процессоры этой линейки позволяют решать большинство современных задач.

Процессоры от AMD отличаются достаточно выгодным соотношением цена/качество, однако при этом некоторые модели, склонны к излишнему перегреву. Несмотря на технологическое отставание, и не всегда высокое качество, продукция AMD пользуется неплохим спросом на российском рынке, что обусловлено, в первую очередь, именно низкой по сравнению с главным конкурентом ценой. Для установки процессоров от AMD используются материнские платы, оснащенные сокетами AM2, AM 2+ и AM3 для новейших процессоров.

Установка процессора

И вот, выбор сделан и процессор приобретен. Далее необходима установка процессора на материнскую плату. Обратите особое внимание, что при установке процессора необходимо соблюдать особую осторожность, так как всего лишь одно неверное движение может повлечь серьезные повреждения оборудования. Прежде всего, необходимо разместить материнскую плату на какой-либо поверхности в устойчивом положении. У различных моделей материнских плат разные механизмы крепления процессора, но как правило для доступа к сокету необходимо несильно надавить на специальный рычажок и отвести его в сторону.

На современных материнских платах для установки процессора предусмотрены специальные направляющие, поэтому вставить процессор неправильно практически невозможно. Однако на более ранних моделях это может вызвать затруднения, так как не всегда можно с первого взгляда определить направление установки. Не включайте компьютер, если полностью не уверены в правильности установки процессора! Неправильно расположенный в сокете процессор скорее всего сгорит.

После установки приведите специальный рычажок на материнской плате в исходное положение. Далее необходимо установить элемент системы охлаждения процессора – кулер. Помните, что перед этим необходимо нанести на сам процессор и на контактную пластину кулера тонкий слой специального состава, увеличивающего эффективность охлаждения – термопасты.

Для кулеров существуют различные зажимы, обеспечивающие плотное прилегание контактной пластины к самому процессору. Крепление может осуществляться за счет винтов, специальных зажимов или крепления куллера к материнской плате с помощью составной пластины.

Убедитесь, что контактная пластина кулера плотно прилегает к процессору, в противном случае возможен перегрев и как следствии выгорание не только самого CPU, но и материнской платы.

Замена процессора

Если Вас перестала устраивать производительность компьютера, то скорее всего происходит это именно по причине недостаточной мощности ЦП. Это можно компенсировать установкой дополнительных плат оперативной памяти, увеличив ее объем, однако при этом рассчитывать на качественное увеличение производительности системы не нужно.

Перед установкой нового процессора необходимо убедиться, что материнская плата оснащена соответствующим сокетом и допускает использование данной модели ЦП.

Для корректной работы некоторых моделей на устаревших материнских платах может потребоваться обновление BIOS. При установке нового устройства нужно соблюдать крайнюю осторожность, так как неосторожное движение может привести к повреждению оборудования!

Для начала необходимо аккуратно отсоединить кулер, расположенный на сокете материнской платы и извлечь процессор. Затем поместить новое устройство в гнездо, покрыть тонким слоем термопасты внешнюю часть процессора и установить кулер на место. В случае замены центрального процессора, остальные комплектующие, как правило, не требуют обновления и продолжают работать в штатном режиме. постарается поможет с подбором процессора под любой компьютер, задавайте вопросы в комментариях.