Miezul procesorului. Ce funcții îndeplinește nucleul procesorului?

În era electronicii cu siliciu, când producătorii de cipuri se confruntă cu efectele complete ale Legii lui Moore, mulți oameni sunt interesați de structură. microprocesoare. În special, mulți utilizatori calculator personal interesat structura interna procesor în PC-ul lor.

Un interes deosebit pentru utilizatorul de computer este întrebarea - ce este miezul procesorului. Pentru a răspunde la această întrebare, am pregătit material educațional despre structura procesorului și nucleul acestuia.

Miez de procesor și puțină istorie

Să încercăm să răspundem la întrebarea principală: ce este un nucleu de procesor? Definiție clară pentru tipuri diferite Nucleul nu are microprocesoare. Cel mai comun model de descriere este considerat a fi acela miez - aceasta este partea principală a microprocesorului, care conține blocuri și module pe un cip de siliciu și este responsabil pentru executarea diferitelor instrucțiuni ale mașinii. Adică, aproximativ vorbind, un nucleu sau mai multe nuclee este procesorul nostru.

Fondatorii structurii de bază sunt fundalul arhitecturii NeumannȘi Harvard. În zilele noastre este folosit în principal arhitectura von Neumann. Datorită stocării și citirii în comun a instrucțiunilor și informațiilor din memorie, arhitectura von Neumann a devenit larg răspândită.

Pe baza arhitecturii von Neumann, au fost create următoarele arhitecturi de procesoare care sunt folosite astăzi:

• CISC;
• RISC;
• MISC;
• VLIW.

Toate arhitecturile de mai sus sunt acum utilizate în producția de procesoare pentru computere personale, plăci video, smartphone-uri și diverse electronice care folosesc microprocesoare.

Tipuri de procesoare moderne

Cele mai populare procesoare din zilele noastre sunt fabricate folosind CISCȘi RISC arhitecturi. Pe CISC companiile își creează propriile nuclee de procesor IntelȘi AMD. Cipurile Intel și AMD folosesc o versiune modificată Arhitectura CISC, care are numele x86. Următoarea arhitectură populară este BRAŢ. Această arhitectură se bazează pe RISCși este utilizat în proiectarea microcircuitelor de către companie ARM Limited.

Procesoarele de la Intel și AMD pot fi găsite în aproape orice computer. Intel produce procesoare pentru sisteme precum:

• Procesoare desktop;
• Procesoare pentru PC-uri mobile;
• Procesoare server;
• Componentele soluțiilor încorporate.

Pe acest moment companie Intel are cel mai puternic procesor lansat vreodată pe piață. Acest procesor este proiectat pentru socket placa de baza LGA2011-v3și este marcat ca Procesor Intel® Core™ i7-5960X Extreme Edition.

CPU 8 nucleare și datorită tehnologiei Hyper-Threading, este capabil să ruleze în 16 fire. În esență, acesta este un procesor cu 8 nuclee capabil să funcționeze ca procesor cu 16 nuclee. Acest procesor va putea face față oricărei sarcini dintr-un PC, dar pentru o astfel de performanță va trebui să plătiți 1060 USD pentru versiunea în cutie.

În acest moment, Intel a stăpânit 14 nm proces tehnic și produce procesoare cu nuclee de microarhitectură Skylake. Cele mai interesante microarhitecturi CPU quad-core Skylake sunt al șaselea jetoane generația Intel® Core™ i7, i5, i3, Pentium și Celeron. Cele mai populare procesoare de generația a șasea sunt:

• Intel core i7-6700K - procesor quad-core;
• Intel Core i5-6600K - procesor quad-core;
• Intel Core i3-6100 - procesor dual-core.

De asemenea, cipurile din a șasea generație au o performanță destul de mare nucleul grafic, care poate înlocui o multime de plăci video discrete nivel de intrare și nivel intermediar.

Familiarizați-vă cu toate tipurile de procesoare ale companiei Intel posibil la Pagina Oficială http://ark.intel.com/ru.

Procesatorii companiei AMD produs și pentru sisteme precum:

• Procesoare desktop;
• Procesoare pentru laptop;
• Procesoare pentru servere.

Cel mai solutii interesante companiilor AMD sunt AMD hibride O serieși procesoare AMD FX, având patru nuclee și două nuclee pe un cip. Primele au performanțe ridicate și au un nucleu grafic puternic și pot include și patru nuclee și două procesoare nucleare

Al doilea nu nucleul grafic, dar pot include 8-core, quad-core și procesoare dual core, ceea ce crește semnificativ productivitatea. Pentru microprocesoarele sale compania AMD utilizări 28 nm proces tehnic, care nu permite companiei să concureze în condiții de egalitate cu firma Intel. Dar datorită dezvoltării hibridului APU, chipurile sale cu 8 nuclee sunt înregistrate în modern console de jocuri Sony Playstation 4 Și Xbox One.

Dacă vorbesc despre procesoare moderne BRAŢ, atunci nu pot fi îndeplinite ca CPU Intelși AMD în versiuni în cutie, deoarece sunt distribuite sub formă Platforme SoC pentru producătorii de tablete, smartphone-uri, playere media, routere și alte diverse electronice.

Interacțiunea computerelor multi-core cu programe vechi

Sunt situații când computer multi-core pe Windows nu permite lansarea corectă programe sau jocuri vechi. A rezolva această problemă, am pregătit un exemplu odată cu lansarea joc vechi pe sistem multi-core.

De exemplu, am luat un computer bazat pe un procesor quad-core Intel Core i7-6700K guvernat de Windows 10. Am ales suficiente jocuri pentru a rula pe Intel Core i7-6700K joc popular 1998 Fallout 2. După instalarea jocului, lansați-l din comanda rapidă de pe Desktop și minimizați-l Combinație alternativă+ Tab. După aceea mergi la " Gestionar de sarcini„și găsiți procesul de joc Fallout 2. Faceți clic dreapta pe el și selectați „ Detalii».

După aceea mergem la fila " Detalii" cu procesul. Acum faceți clic butonul corect mouse-ul pe proces și mergeți la „”.

Ar trebui să apară o fereastră ca aceasta.

În această fereastră, trebuie să dezactivați toate nucleele și să lăsați doar „ CPU 0" și apăsați butonul OK.

De asemenea, aș dori să remarc că pentru acest joc trebuie să setați modul de compatibilitate cu Windows XP. Setați modul de compatibilitate la Windows XP poate fi găsit pe fila " Compatibilitate„în proprietățile fișierului executabil. În cazul nostru, fisier executabil este " fallout2.exe».

După acești pași, puteți merge la fereastră Fallout 2. Am făcut toți acești pași pentru a lansa jocul. Fallout 2 nucleu unic Intel Core i7-6700K, deoarece jocul este conceput pentru nucleu unic procesoare în care multi-core-urile îi afectează negativ performanța.

Această procedură se poate face cu orice program vechi sau un joc conceput pentru sisteme Windows single-core.

Folosim un anumit număr de nuclee într-o mașină virtuală

De exemplu, vom folosi și un computer quad-core procesor Intel Core i7-6700K sub Control Windows 10. Puteți crea o mașină virtuală folosind programul VirtualBox. Programul este absolut gratuit și poate fi descărcat de pe site-ul oficial www.virtualbox.org. Să creăm o mașină virtuală pentru Windows XP. Pentru a face acest lucru, alergați VirtualBoxși faceți clic pe butonul Creare.

În fereastra care apare, selectați numele mașinii virtuale, tipul sistemului de operare și faceți clic pe Următorul.

Acum selectați cantitatea de RAM și faceți clic pe butonul Următorul. Apoi va apărea fereastra de creare virtuală. hard disk.

Crearea unui hard disk este stadiu final iar după aceasta mașina virtuală va fi gata. Acum trebuie să mergem la setările mașinii noastre virtuale. Pentru a face acest lucru, apăsați butonul „ Setări».

În meniul de setări, accesați filele „ Sistem / CPU».

După cum se poate vedea din figură, mașina noastră virtuală folosește toate cele active nuclee Intel Core i7-6700K. Pentru a face ca mașina virtuală să încarce ușor sistemul principal, puteți selectați un anumit număr de nuclee pentru munca ei.

Pentru operatie normala Trei nuclee sunt suficiente pentru mașina virtuală Windows XP.

Astfel de manipulări cu nuclee în mașină virtuală poate fi produs în diverse sisteme de operare, fie Linux sau MacOS.

Răcirea procesoarelor moderne

Dacă doriți îmbunătăți performanța sistemului prin overclockarea procesorului, atunci sistem standard este posibil ca răcirea să nu facă față temperaturii centrale. Pentru a rezolva problema cu temperatura CPU și pentru a preveni supraîncălzirea nucleelor ​​la overclock, trebuie să utilizați sisteme de răcire cu temperatură de la producători terți. Cel mai cei mai buni producatori Coolerele care pot face față temperaturii oricărui procesor overclockat sunt:

• CoolerMaster;
• DeepCool;
• Noctua;
• Dreptul termic;
• Zalman.

Pentru a face față temperaturii de răcire a overclockului Intel Core i7-6700K, aceste companii oferă următoarele răcitoare:

1. Zalman CNPS10X Performa;
2. Noctua NH-D15;
3. DeepCool GAMMAXX S40;
4. Thermalright SilverArrow IB-E Extreme;
5. Cooler Master TPC 812 PWM.

Al lor aspect se vede in poza:

Frigitoarele luate în considerare pot face față nu numai temperaturii Racire Intel Core i7-6700K, dar și alte procesoare pt diverse platforme. Folosind coolere de la aceste companii, nu vei permite niciodată supraîncălzirea procesorului tău.

Concluzie

În acest material, ne-am uitat la ce este un nucleu de procesor și, de asemenea, ne-am uitat la tipurile de procesoare moderne cu care sunt număr diferit miezuri de la 1 la 8 și domeniile lor de aplicare. În plus, am analizat exemple de utilizare a sistemelor bazate pe procesoare multi-core Intel Core i7-6700K, precum și sisteme de răcire cu temperatură pentru acesta.

După cum puteți vedea din modelele pe care le luăm în considerare, puteți găsi procesoare cu 8 nuclee. De aici putem concluziona că noile modele vor avea și mai multe o cantitate mare miezuri. Poate că în viitor vom vedea 32 sau 64 de procesoare de bază pentru computere personale de la Intel și AMD.

Video: cum sunt fabricate procesoarele

Un computer este alcătuit din mai multe părți diferite, fiecare dintre ele funcționând pe cont propriu anumite funcții. Împreună, acestea asigură funcționarea stabilă a întregului sistem în ansamblu. Mulți spun că cel mai important element este procesorul, dar este și destul de complex. Când vorbim despre arhitectura sa, luăm în considerare adesea nucleul procesorului, deoarece acesta este cel care determină capacitățile.

De ce ar trebui să considerați procesorul drept unul dintre cele mai importante elemente, mai ales în timpul asamblarii? Pentru că în multe privințe el este cel care determină calitatea și funcţionalitate computer ca atare. Pentru un utilizator neinițiat este destul de greu să înțeleagă toate aspectele, chiar și după citirea literaturii relevante, iar forumurile nu dau deloc un răspuns clar, deoarece sunt pline de dispute cu privire la ce marcă este mai bună - AMD sau Intel. Și uneori, în aceste dispute, nucleul procesorului și funcțiile și capacitățile sale nu sunt luate în considerare deloc.

Dacă unele puncte legate direct de funcționarea unui anumit procesor pot fi încă găsite pe forumuri, atunci caracteristici specifice trebuie privit singur. Producătorii oferă întotdeauna astfel de informații în detaliu, cu excepția cazului în care, desigur, îi spune utilizatorului ceva.

Specificațiile procesorului

Acum, ei domină piața. În consecință, nucleul procesorului, sau mai degrabă combinația lor, determină în primul rând performanța. Caracteristica principală este frecvența de funcționare a procesorului, adică. viteza și eficiența acestuia.

Utilizatorii avansați știu despre posibilitățile de overclockare a procesorului, de exemplu. crescându-i frecvența. Puteți crește performanța aproape oricărui model, cu toate acestea, nu toate vor fi eficiente. Cu alte cuvinte, dacă luați două procesoare care rulează aproximativ aceeasi frecventa, atunci acestea pot avea un potențial diferit de overclocking. În consecință, perspectivele și oportunitățile sunt diferite.

De regulă, limitarea principală este temperatura nucleului procesorului, deoarece pe măsură ce frecvența crește, sarcina crește, începe să se încălzească, iar acest lucru are un efect negativ asupra stării sale. La muncă îndelungatăîn acest mod, nucleul procesorului va începe să se deterioreze și să cedeze, iar în cele din urmă, cipul se va arde pur și simplu.

Cu toate acestea, este greșit să se concentreze numai pe frecvență - cache-ul și frecvența magistralei au, de asemenea, un impact important asupra capacităților și caracteristicilor finale. Procesorul procesează constant diverse informatii, cu toate acestea, nu ajunge direct, ci este stocat pentru ceva timp în cache - o legătură intermediară între RAM si procesor. Performanța sistemului depinde foarte des de viteza memoriei cache. Frecvența magistralei determină viteza schimbului de date între procesor și placa de baza.

Numărul de nuclee

Numărul notoriu de nuclee este acum în discuție activ, deoarece unii spun că cu cât mai multe, cu atât mai bine, în timp ce alții, dimpotrivă, susțin că este mai bine să nu te grăbești cu un număr mare de nuclee.

Cele mai comune opțiuni sunt modelele dual-core. Astfel de cipuri au început deja să fie implementate chiar și în dispozitive mobile, așa că este dificil să surprinzi pe cineva. Apare întrebarea: merită să trecem la procesoare cu patru nuclee sau mai multe? Acum situația se repetă ca și cu introducerea primelor modele multi-core - creșterea performanței se dovedește, de fapt, a nu fi atât de mare. Utilizatorii nu știu cum să dezactiveze nucleul procesorului sau să forțeze această sau acea aplicație să-și folosească toate capacitățile, deoarece nu toate aplicațiile sunt optimizate pentru astfel de modele. În același timp, creșterea prețului este destul de semnificativă, dar uneori merită să alegeți un model mai simplu, dar și mai rapid și mai productiv, decât să urmăriți numărul de nuclee.

În zilele noastre, standardul minim acceptabil de echipament este mai mult sau mai puțin serios tehnologia calculatoarelor Se consideră că are un procesor dual-core. În plus, acest parametru relevante chiar și pentru dispozitive mobile, tablete și solide comunicatoare pentru smartphone. Prin urmare, ne vom da seama ce fel de nuclee sunt acestea și de ce este important ca orice utilizator să știe despre ele.

Esența în cuvinte simple

Primul cip dual-core, destinat special consumului de masă, a apărut în mai 2005. Produsul se numea Pentium D (aparținea în mod oficial seriei Pentium 4). Anterior, soluții structurale similare erau folosite pe servere și în scopuri specifice, în calculatoare personale nu au fost introduse.

În general, procesorul în sine (microprocesor, CPU, Procesare centrală Unitate, unitate centrală de procesare, CPU) este un cristal pe care sunt aplicate miliarde de tranzistori, rezistențe și conductori microscopici folosind nanotehnologie. Apoi contactele de aur sunt pulverizate, „pietricica” este montată în corpul microcircuitului și apoi toate acestea sunt integrate în chipset.

Acum imaginați-vă că două astfel de cristale sunt instalate în interiorul microcircuitului. Pe același substrat, interconectat și acționând ca un singur dispozitiv. Acesta este subiectul de discuție în două nuclee.

Desigur, două „pietricele” nu sunt limita. La momentul scrierii, un PC echipat cu un cip cu patru nuclee este considerat puternic, fără a lua în calcul resursele de calcul ale plăcii video. Ei bine, pe servere cu eforturi AMD Câte șaisprezece sunt deja în uz.

Nuanțe terminologice

Fiecare zar are de obicei propriul cache L1. Cu toate acestea, dacă au unul comun de nivel doi, atunci este încă un microprocesor și nu două (sau mai multe) independente.

Separat cu drepturi depline procesor un nucleu poate fi numit numai dacă are propriul cache de ambele niveluri. Dar acest lucru este necesar doar pentru utilizare pe servere foarte puternice și tot felul de supercomputere (jucăriile preferate ale oamenilor de știință).

Cu toate acestea, „Task Manager” în Sistemul de operare Windows sau „System Monitor” în GNU/Linux poate afișa nucleele ca CPU. Adică, CPU 1 (CPU 1), CPU 2 (CPU 2) și așa mai departe. Nu lăsați acest lucru să vă inducă în eroare, deoarece datoria programului nu este să înțeleagă nuanțele de inginerie și arhitectură, ci doar să afișeze interactiv încărcarea fiecăruia dintre cristale.

Aceasta înseamnă că trecem fără probleme chiar la această încărcare și, în general, la întrebările privind oportunitatea fenomenului ca atare.

De ce este necesar acest lucru?

Un număr de nuclee diferite de unul este destinat în primul rând paralelizării sarcinilor efectuate.

Să presupunem că porniți laptopul și citiți site-uri web world wide web. Scripturile cu care paginile web moderne sunt pur și simplu supraîncărcate obscen (cu excepția versiunilor mobile) vor fi procesate de un singur nucleu. Sută la sută din sarcină va cădea pe el dacă ceva rău înnebunește browserul.

Al doilea cristal va continua să funcționeze Mod normalși vă va permite să faceți față situației - cel puțin, deschis „Monitor de sistem”(sau un emulator de terminal) și închideți forțat programul nebun.

Apropo, este în „ Monitor de sistem„Veți putea vedea cu ochii tăi exact care software a dispărut brusc și care dintre „pietricele” provoacă răcorul să urle disperat.

Unele programe sunt inițial optimizate pentru arhitectura procesorului cu mai multe nuclee și trimit imediat fluxuri de date diferite către diferite cristale. Ei bine, aplicațiile obișnuite sunt procesate conform principiului „un fir - un nucleu”.

Adică, câștigul de performanță va fi vizibil dacă rulează mai multe fire în același timp. Ei bine, deoarece aproape toate sistemele de operare sunt multitasking, efectul pozitiv al paralelizării va apărea aproape constant.

Cum să trăiești cu ea

În ceea ce privește tehnologia de calcul pentru consumatori, cipurile single-core de astăzi sunt în principal procesoare ARM în telefoane simple și playere media în miniatură. Nu este necesară performanța remarcabilă a unor astfel de dispozitive. Maxim - Browser Opera Mini lansați un client ICQ, un joc simplu și alte aplicații Java simple.

Orice altceva, începând chiar și cu cele mai ieftine tablete, ar trebui să aibă cip cel puțin două cristale, așa cum se precizează în preambul. Cumpără aceste lucruri. Pe baza, cel puțin, pe considerentele că aproape toate software-urile utilizatorului devin rapid mai îngrași, consumând din ce în ce mai mult resursele sistemului, astfel încât rezerva de putere nu va strica deloc.

Publicații anterioare: