Как работает процессор компьютера видео: Так работает процессор в вашем компьютере и смартфоне

Содержание

Так работает процессор в вашем компьютере и смартфоне

Процессор — основной элемент любого компьютера, планшета, смартфона, «умного» пылесоса или даже холодильника. При этом история «процессоростроения» пока относительно короткая. По сути, первые коммерческие микропроцессоры появились в 1970-х, когда драматически уменьшились в размерах. Но как в принципе работают современные процессоры? Каким образом они собираются, почему в последнее время компанию Apple связывают с революцией в этой области и по какой причине все говорят про превосходство какого-то ARM?

Что вообще такое микропроцессор и при чем тут транзисторы

Понятным языком можно сказать так: процессор представляет собой чип внутри устройства, который производит практически все вычисления. А эти вычисления основываются на применении транзисторов. Если упростить, то чем больше транзисторов на одной плате, тем лучше (то есть производительнее) весь CPU.

Для сравнения: первым микропроцессором считается Intel 4004 (1971 года выпуска). В нем установлено 2300 транзисторов. В этом году Apple представила систему на чипе A15 Bionic — на нем основывается последнее поколение iPhone. В A15 транзисторов уже 15 млрд.

При этом еще 50 лет назад (до появления процессора Intel 4004) транзисторы были в разы массивнее. Их продавали в специализированных радиотехнических лавках, а их «ножки» предлагалось спаивать самостоятельно. Но сейчас транзисторы уменьшились настолько, что их величина составляет всего несколько нанометров (это мера длины, равная одной миллиардной части метра). Их как бы «печатают» на кремниевых пластинах. Благодаря этому миллиарды транзисторов получается помещать на платах размером в несколько сантиметров.

В сети любят приводить такое описание работы транзисторов (оно также упрощенное, но показательное): транзисторы чем-то похожи на систему кранов и труб, которые выполняют только две базовые операции — либо пропускают через себя электрический ток, либо не пропускают. Если такие «краны и трубы» соединить (есть несколько способов), то устройство получится научить производить вычисления, то есть закодировать их на чтение и преобразование операций с нулями (нет тока) и единицами (есть ток).

По сути, таким образом процессор заставляют производить суммирование, умножение, сравнивание и другие, более сложные операции. И чем сложнее комбинации подобных операций, тем сложнее получается и результат — числами можно закодировать (если хотите, зашифровать) хоть текст, хоть нейронные сети.

Какие именно операции нужно производить в данный момент времени, процессор понимает, исходя из заложенных в него инструкций (то есть команд). Таких инструкций существует много. По мере развития микропроцессоров одни инструкции сменялись другими, но сегодня остались две основные архитектуры, применяемые, как правило, в персональных компьютерах и мобильных чипах: RISC и CISC. Про это подробнее поговорим ниже (во многом мнение насчет лидирующего положения Apple связано с переходом от одного набора инструкций к другому).

Почему так важен «чистый» кремний, как на него наносят транзисторы и при чем тут закон Мура

Процессоры создаются на кремниевой основе — все благодаря подходящей для подобных целей внутренней атомной структуре. Правда, процесс «добычи» кремния и уж тем более нанесения транзисторов и других компонентов еще более дорогой и сложный. По сути, поэтому сегодня «воспроизведением» микропроцессоров в основном занимаются всего несколько производств по всему миру. Среди них — Intel, Samsung, TSMC.

Источником кремния служит песок. Его долго обрабатывают химическим способом, чтобы получить так называемый «чистый» кремний (таким он считается при чистоте 99,9%) — на его основе производятся специальные кристаллы. Чтобы сделать подобное, кремний плавят и помещают внутрь маленький кристалл, формирующий вокруг себя еще один слой кристаллической решетки.

Так повторяется несколько раз, и в итоге добывается один большой монокристалл цилиндрической формы весом под сотню килограмм. Его нарезают алмазной пилой на диски диаметром порядка 30 сантиметров — такие вы наверняка видели на фотографиях, которыми иллюстрируют производство микроэлектроники, — и уже на них после тщательной шлифовки «печатают» транзисторы.

Мы уже рассказывали про тонкости этой процедуры в отдельном материале. Если вкратце, на эти диски воздействуют светом, чтобы создать мельчайшие детали будущих интегральных схем. Процесс называется фотолитографией: изначально с помощью системы линз и зеркал на поверхности светочувствительной кремниевой пластины фокусировали лучи света, которые проходили через заранее подготовленный шаблон и запечатлевали его схему на пластине.

Со временем процесс совершенствовался. Сперва источником света для литографии выступала ртутная лампа. Потом длину волны уменьшали, переходя от ртутных ламп к лазерам со смесями различных газов. Следующим поколением лазерных технологий стали устройства, излучающие свет с длиной волны 193 нанометра.

В конце концов пришли к технологии EUV — сверхжесткого ультрафиолетового излучения на длине волны 13,5 нанометра. Эта технология настолько сложная и уникальная, что сегодня в мире ей на достаточно высоком уровне занимается только одна компания — ASML. Она поставляет другим производителям электроники станки, которые и «печатают» компоненты системы на кремниевых дисках с требуемой точностью.

Уменьшение длины волны позволяет наносить на кремний больше транзисторов уменьшенных размеров, то есть увеличивать производительность чипа при сохранении его изначальных габаритов. Вы могли слышать про закон Мура, согласно которому каждые два года количество транзисторов, размещенных на одном и том же кристалле, удваивается.

Сейчас выяснилось, что это является скорее наблюдением одного из инженеров Intel, а не непреложным правилом. Однако оно дало «маркировку» понятию техпроцесса, которым сегодня производители электроники (что самих процессоров, что базирующихся на них смартфонов, компьютеров и прочей техники) любят щеголять во время презентаций.

В настоящее время «нанометровым техпроцессом» описывается условная цифра, означающая плотность размещения транзисторов или увеличение их количества относительно предыдущего техпроцесса.

Если объяснять еще проще, то чем меньше цифра перед словом «нанометровый», тем лучше. Процессоры, изготовленные по 5-нанометровому техпроцессу (на момент публикации материала считается передовым решением), ощутимо мощнее и в сравнении с теми, что базируются на 7-нанометровом. Через год-два производители планируют перейти на 3-нанометровый техпроцесс. Кроме того, у перехода на меньший техпроцесс есть еще одно преимущество: каждый транзистор начинает потреблять меньше электроэнергии, тем самым улучшая энергоэффективность всего устройства.

Что такое «система на чипе»

После того как на печатную плату наносят необходимые элементы, к ядру процессора добавляют контакты, чтобы его можно было вставить в материнскую плату, а сверху все это прикрывают крышкой. Последняя выполняет несколько функций: во-первых, защищает дорогостоящий кристалл с миллиардами транзисторов, а во-вторых, служит средством для отвода тепла во время работы CPU— воздушные кулеры или водяное охлаждение устанавливают на крышку не просто так.

В какой-то момент стало понятно, что чипы уже стали настолько миниатюрными, что под одной такой защитной крышкой вполне может уместиться не только сам CPU, но и другие компоненты — например, графический чип (GPU), отвечающий за вывод картинки на экран, а еще модули беспроводной связи и модемы. Решение, когда все критически важные для работы компьютера компоненты находятся вместе на одной интегральной схеме совсем рядом друг с другом, называется «система на чипе», или «система на кристалле» (System-on-a-Chip, SoC).

По сути, такие «системы на кристалле» используются практически во всей современной мобильной технике: смартфонах, планшетах, смарт-часах. В первую очередь — за счет относительно небольших габаритов и меньшего энергопотребления и тепловыделения, благодаря чему технику получается сделать мобильной. Правда, производительность подобных SoC долго оставалась существенно ниже в сравнении со «взрослыми» центральными (CPU) и графическими (GPU) процессорами, причем не только в ПК, но и ноутбуках.

Еще несколько лет назад дело обстояло так: существуют мощные процессоры (что графические, что центральные) для настольных компьютеров, которые производят гиганты вроде AMD и Intel, а есть относительно слабые «системы на чипе» (когда все компоненты собраны вместе) на базе ARM-архитектуры для мобильных переносных девайсов — и эти два мира долго практически никак не пересекались.

Но к концу 2020 года ситуация с подачи компании Apple изменилась. Выяснилось, что подобные «системы на чипе» могут быть не просто соизмеримы по мощности со «взрослыми» аналогами, но и превосходить их, при этом сохраняя преимущество в виде намного меньшего потребления энергии. По сути, Apple пошла на рискованный шаг: начала переводить ноутбуки и настольные компьютеры на процессоры, изначально использовавшиеся только в мобильных устройствах. Компания оказалась не первой, кто пришел к такому решению, но как минимум одной из первых, кому удалось сделать это удачно.

Будущее — за ARM? И при чем тут Apple

Несколько десятилетий назад еще не существовало так называемых языков программирования «высокого уровня» вроде Python, так что все команды приходилось писать машинным кодом, и каждая подобная команда обозначала какую-либо инструкцию для процессора. В общем, процесс трудоемкий, а главное, громоздкий — каждая программа получалась очень большой и трудночитаемой.

Такой подход назвали RISC (Reduced Instruction Set Computing), то есть компьютер с ограниченным набором команд. С совершенствованием технологий RISC начали развивать двумя способами — так появились архитектуры x86 и ARM. Первая рассчитана на «взрослые» и производительные компьютеры с процессорами от тех же Intel или AMD, которые умеют исполнять инструкции на базе технологии CISC (Complex Instruction Set Computing, то есть вычислительная машина со сложным набором команд), вторая — на относительно небольшие мобильные устройства с низким потреблением энергии, исполняющие усовершенствованные и более простые инструкции RISC.

Если еще немного упростить: говорим CISC — имеем в виду «классические» процессоры от компаний Intel или AMD, говорим RISC — подразумеваем варианты мобильных «систем на чипе», как у Apple или Samsung. Чтобы сделать процессор с x86-архитектурой, производителю необходимо самому придумать и нарисовать все транзисторы и соединения между ними. Это сложно и дорого. С ARM ситуация иная: любая компания может купить лицензию и сделать свой процессор с этой архитектурой, изменив компоновку и добавив другие модули.

Сложность в том, что программы, созданные для CISC (то есть x86, больших настольных процессоров), не способны прочитаться RISC-чипами (ARM, мобильные варианты) из-за разного набора инструкций. Поэтому до недавнего времени просто так запустить на компьютере программу, созданную для смартфона, не получалось.

Решение Apple перейти в компьютерах на ARM-чипы, схожие с применяющимися в iPhone и понимающие инструкции для RISC-процессоров, называют революционным благодаря тому, что компания отыскала программный способ заставить их читать софт, созданный для старых процессоров Intel под архитектуру x86. То есть компьютеры Apple последнего поколения с фирменными чипами M1 на ARM-архитектуре универсальны и берут лучшее от двух миров: производительность, энергоэффективность и возможность чтения программ, созданных для устройств обоих типов.

Пойдут ли по такому пути другие гиганты вроде Intel и AMD? Пока однозначно утверждать это нельзя. Все же их «классические» CPU показывают не меньшую, а то и бо́льшую пиковую производительность. Кроме того, их процессоры в массовом сегменте, как правило, предназначены для компьютеров под управлением операционной системы Windows, а схожую работу по оптимизации ОС таким образом, чтобы она могла читать программы для обеих архитектур, в Microsoft еще не провели.

Читайте также:

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. [email protected]

Почему чип Apple M1 такой быстрый? / Хабр

Опыт использования новых маков с М1 начинает расставлять точки над i. Эти чипы быстрые. Очень быстрые. Но почему? В чем магия?

Я смотрел видео на Youtube, где автор купил iMac в прошлом году максимальной конфигурации. Машина с 40+ Gb ОЗУ стоила ему около 4000$. Он смотрел с недоверием, как его гипердорогой iMac был разнесен в пух и прах новеньким Mac mini с М1 на борту, который стоил около 700$.

В реальном мире, тест за тестом, макбуки с М1 не просто превосходят топовые компьютеры Intel прошлых поколений. Компьютеры Mac просто уничтожают их. С недоверием люди стали спрашивать, как такое возможно?

Если вы не один из этих людей, то вы пришли в правильное место. Здесь я расскажу простыми словами, что же такого сделали Apple с их М1. Особенно многих интересуют следующие вопросы:

  • В чем техническая причина того, что чип М1 такой быстрый?

  • Сделали ли Apple нечто экзотическое, чтобы добиться такого эффекта?

  • Легко ли будет Intel и AMD сделать то же самое, чтобы оставаться в гонке?

Конечно, вы пробовали гуглить эти вопросы. Если вы попытаетесь понять, что сделали Apple за поверхностными пояснениями, вас очень быстро завалит обилием технического жаргона. Например, “М1 использует блоки декодирования (very wide instruction decoders)”, “огромный буфер переупорядочивания (reorder buffer, ROB)” и т.д. Если вы не компьютерный гик, то подобные термины будут для вас просто чепухой.

Чтобы полностью погрузиться в тему, рекомендую к прочтению мою статью “What Does RISC and CISC Mean in 2020?“. В статье я объясняю, что такое микропроцессор CPU, а также разбираю концепции:

  • архитектура набора команд ISA

  • работа конвейера (Pipelining)

  • архитектура хранения и загрузки (load/store)

  • Микрокод vs микро-операции

Но если вы нетерпеливы, я опишу здесь кратко материал, достаточный для понимания этой статьи.

Что такое микропроцессор CPU?

Обычно, когда мы говорим о чипах от Intel или AMD, мы подразумеваем центральный процессор CPU. Как я уже писал в своей статье “RISC vs CISC”, процессор загружает инструкции из памяти, а затем каждая из них выполняется последовательно.

Очень простой RISC чип, не М1. Инструкции перемещаются из памяти по голубым линиям в регистры. Декодер определяет, чем является каждая инструкция, и активирует различные части CPU через красные линии. ALU складывает и отнимает числа из регистров.

CPU на самом базовом уровне — это устройство с несколькими именованными ячейками памяти, называемыми регистрами, и некоторым количеством вычислительных юнитов, названных арифметико-логическими устройствами ALU. ALU выполняет сложение, вычитание и другие простые математические операции. Тем временем, эти устройства лишь соединены с регистрами CPU. Если вы хотите сложить два числа, то нужно сначала их получить из памяти, а затем положить в регистры. Ниже приведено несколько примеров типичных инструкций, которые и RISC процессор, и М1 В том числе выполняет:

load r1, 150
load r2, 200
add  r1, r2
store r1, 310

Здесь r1 и r2 — это регистры, о которых я говорил ранее. Современные RISC процессоры не способны выполнять операции над числами, которых нет в регистрах. Если даже числа лежат в оперативной памяти, то они все равно недоступны для CPU. Сначала их нужно поместить в два соответствующих регистра. В примере выше мы сначала сохраняем число из ячейки 150 в оперативной памяти в регистр r1, затем делаем то же самое для числа из ячейки 200 и сохраняем в регистре r2. Только после этого числа могут быть сложены инструкцией add. 

Старый механический калькулятор с двумя регистрами: регистр для хранения результата (the accumulator) и регистр входящей информации. Современные CPU имеют больше дюжины регистров и они цифровые, а не механические.

Концепция регистров стара. Например, на этом старом калькуляторе регистр — это механизм, который удерживает число, используемое в операции. Прямо как настоящий кассовый аппарат. Регистр — это “расположение”, где вы регистрируете входящее число.

M1 — это не центральный процессор

Очень важная вещь, которую нужно запомнить: М1 — это не только CPU. Это система множества чипов, лежащих в одной кремниевой обертке. CPU же — это один из этих чипов. Технически, М1 — это весь компьютер на одном чипе. Он содержит CPU, графический процессор GPU, память, контроллеры I/O и множество других вещей, делающих компьютер компьютером. Это мы называем системой на чипе (system on the chip, SoC).

М1- система на чипе. Это значит, что все необходимое для компьютера — уже на чипе.

Сегодня, если вы покупаете чип — Intel или AMD — фактически вы покупаете большое число микропроцессоров в одной обертке. В прошлом у компьютеров было несколько физически отдельных чипов на материнской плате.

Пример материнской платы. Память, CPU, графическая карта, контроллеры входа/выхода, сетевая карта и множество других компонентов присоединены к материнской плате для связи друг с другом.

Сегодня у нас есть возможность поместить множество транзисторов на один чип, поэтому и Intel и AMD стали производить чипы со множеством микропроцессоров. Мы называем их “ядрами” процессора. Одно ядро, по сути, это полностью независимый чип, который может читать инструкции и исполнять их. Микрочип с несколькими CPU.

Многоядерный процессор.

Долгое время это было сутью игры за повышение мощности: просто добавь еще ядер в CPU. Но кто-то взбунтовался в рядах производителей: один игрок на рынке чипов пошёл по своему пути.

Не такой уж засекреченный неоднородный способ вычислений от Apple

Вместо того, чтобы следовать тренду добавления ядер в процессор, Apple выбрала иную стратегию: они стали добавлять больше специализированных процессоров для выполнения конкретных задач. Преимущество заключается в том, что специализированные чипы, как правило, существенно быстрее выполняют свою задачу, затрачивая меньше энергии, чем CPU общего назначения.

Об этом способе было известно давно. Много лет уже как специализированные чипы GPU выполняют определенную задачу — обработку графики. Графические процессоры от Nvidia и AMD делают это гораздо быстрее, чем мог бы делать центральный процессор.

Apple лишь пошла более радикально по этому пути. Вместо множества ядер общего назначения, чип М1 внутри содержит:

  • Центральный процессор CPU — “мозги” системы на чипе. Выполняет большинство задач компьютера и программ

  • Графический процессор GPU — используется в обработке графики и изображения, в том числе и в играх.

  • Блок обработки изображений ISP — используется для увеличения производительности во время работы приложений по обработке графики.

  • Обработчик цифровых сигналов (digital signal processor, DSP) — Выполняет более сложные математические функции, чем центральный процессор, включая декомпрессию музыкальных файлов.

  • Блок нейронной обработки (Neural processing unit, NPU) — используется в топовых смартфонах, чтобы ускорить работу машинного обучения и AI.

  • Кодировщик видео (Video encoder/decoder) — для энергоэффективного преобразования видео разных форматов.

  • Блок безопасности (Secure Enclave) — шифрование, аутентификация и безопасность.

  • Блок единой памяти (Unified memory) — позволяет модулям чипа взаимодействовать максимально быстро.

Это только часть объяснения, почему люди, которые занимаются видео и графикой на компьютерах с процессором М1, отмечают прирост производительности. Дело в том, что задачи выполняются на том процессоре, который для этого был создан. Это позволяет относительно недорогому Mac mini с М1 на борту обработать графику, даже не вспотев, тогда как дорогой iMac с Intel запускает все свои кулеры охлаждения на полную мощность и все равно отстает от М1. Прочесть больше о неоднородном (heterogeneous) вычислении можно здесь: Apple M1 foreshadows Rise of RISC-V.

Синие блоки — это чипы центрального процессора, а зелёные — графического.

В чем особенность архитектуры Единой Памяти (UMA) от Apple?

Я немного лукавлю, когда говорю “Архитектура Единой Памяти (Unified Memory Architecture, UMA)”. Чтобы объяснить почему, вернемся на пару шагов назад.

Долгое время недорогие компьютеры имели центральный процессор с интегрированным графическим чипом на одной матрице. Он работал медленно. В прошлом, когда говорили “интегрированная графика”, подразумевали “слабая графика”. Эти процессоры были слабы по нескольким причинам. Первая заключается в том, что память для центрального процессора и графического была разделена. Если данные от центрального процессора должны были быть переданы графическому, то он не мог просто сказать “На, держи и используй”. CPU должен был явно скопировать этот блок данных в память графического процессора.

CPU не требует большого объема данных, но хочет получать их быстро.

CPU и GPU работают с памятью по-разному. Позволим себе привести аналогию из жизни: CPU хочет, чтобы официант подал блюдо как можно быстрее, и маленькие порции не заботят процессор. Представьте себе небольшой французский ресторан, где официанты катаются на роликах.

Так графический процессор хочет видеть порцию данных. Чем больше, тем “веселее”.

Графический процессор, напротив, жаждет большие порции и готов подождать ради этого. Он пожирает огромнейшие куски данных, потому что этот процессор — множество чипов, которые обрабатывают данные параллельно. Представьте американскую фастфуд-закусочную, где нужно немного подождать, пока прикатят тележку еды к твоему столику.

Зная разницу в способах работы с памятью у CPU и GPU, это было не самой лучшей идеей размещать их на одной плате. GPU постоянно “голодает”, пока ему подают маленькие порции методом французской сервировки. Как результат, не имело смысла ставить производительные GPU на один чип вместе с CPU. Так самые маленькие порции данных вполне могли быть “разжеваны” слабым графическим процессором.

Вторая причина слабой графики — производимое тепло мощными GPU. По этой причине нельзя было их интегрировать с CPU, не получив проблем с охлаждением. Большинство графических дискретных карт выглядит так, как карта ниже: огромные монстры с массивными кулерами. У них есть специально выделенная память, чтобы обрабатывать огромные блоки данных.

GeForce RTX 3080.

Поэтому эти карты выдают высокую производительность. Однако у них есть ахиллесова пята: если они хотят получить какие-либо данные из памяти CPU, то эти данные передаются по медным путям, называемым шиной PCIe. Попробуйте после долгой работы попить воду через тонкую соломинку. Она быстро дойдет до вашего рта, но пропускная способность будет недостаточной.

Блок единой памяти (UMA) Apple пытается решить эти проблемы без недостатков старомодной общей памяти. Они достигают этого следующим образом:

  1. Больше нет специально ограждённых блоков памяти для CPU или GPU. Память доступна для обоих процессоров. Они используют одни и те же ячейки памяти, копирования больше нет.

  2. Apple ставят память, которая способна выдавать большие порции данных быстро. В техническом лексиконе это называется низкой задержкой и высокой пропускной способностью (low latency and high throughput). Как следствие, соединения между двумя раздельными областями памяти не требуется.

  3. Apple сумели снизить потребление энергии у GPU, поэтому относительно производительные графические процессоры теперь можно интегрировать на чип без перегрева. Процессоры ARM производят в целом меньше тепла, соответственно графический чип может позволить себе нагреться сильнее до допустимых температур, чем такой же чип на матрице от Intel или AMD.

Некоторые скажут, что единая память UMA — это не новинка, и это будет правдой. Различные системы в прошлом имели схожую архитектуру, однако в них, во-первых, требования к памяти не так сильно отличались, как требования от CPU и GPU. Во вторых, то, что Nvidia называют единой памятью, на самом деле не совсем таковой являлось. В мире Nvidia “единая память” — это когда программное обеспечение и железо работают так, чтобы бесшовно копировать данные между раздельными областями памяти CPU и GPU. С точки зрения программистов единая память от Apple и от Nvidia работают одинаково, но под капотом совершенно разная архитектура.

Конечно, есть и обратная сторона такой архитектуры памяти Apple. Обеспечение широкой пропускной способности памяти требует полной интеграции, что подразумевает отсутствие возможности апгрейда железа. Apple стремится минимизировать риски, в том числе работая над увеличением скорости работы SSD дисков.

Так компьютеры Apple работали с видео до появления архитектуры единой памяти. Одна из опций — использовать внешнюю видеокарту, работающую по порту Thunderbolt 3. Есть разные предположения о том, как эта же система будет работать в будущем с М1.

Если системы SoC такие “умные”, то почему Intel и AMD не следуют той же стратегии?

Что же такого Apple делает, что не могут делать другие производители? В некоторой степени, делают. Многие производители добавляют все чаще специализированные со-процессоры. AMD тоже начали ставить более мощные графические процессоры в свои чипы, а также они постепенно двигаются к некоторой форме “систем на чипе”, называемых Accelerated Processing Unit APU, которые являются тоже комбинацией CPU и GPU на одном чипе.

APU от AMD Ryzen. CPU и GPU (Radeon Vega) расположены на одной матрице, но этот чип все равно не содержит других со-процессоров, IO контроллеров и единой памяти.

Есть еще одна важная причина, почему AMD не спешат. Чип SoC — это весь компьютер на одном чипе. Это затрудняет бизнес для нынешних производителей компьютеров вроде HP или Dell. Позвольте мне прояснить позицию: если весь ваш бизнес заточен под производство двигателей для машины, то это будет необычно начинать производить и продавать целые машины.

В случае ARM же, напротив, это не проблема. Производители компьютерных деталей могут просто купить лицензию на производство ARM и другие чипы и производить SoC с теми компонентами, которые они считают полезными. Затем они отправят готовые макеты на завод производства полупроводников вроде GlobalFoundries или TSMC, которые уже сегодня производят чипы для AMD и Apple.

Завод по производству полупроводников TSMC в Тайване. Завод производит чипы для AMD, Apple, Nvidia и Qualcomm.

Здесь возникает большая проблема, связанная с бизнес-моделью Intel и AMD. Их модель основана на продаже процессоров общего назначения, которые покупатели просто вставляют в материнские платы. Любой желающий может просто купить материнскую плату, память, CPU и видеокарту от любого производителя и собрать их в одном компьютере.

Однако мы уже уходим от этого подхода. В новом мире SoC вы не собираете компоненты от разных производителей. Вместо этого вы собираете интеллектуальную собственность на производство. Вы покупаете чертежи видеокарты, CPU, модема, IO контроллеров и других деталей компьютера от разных вендоров и интегрируете их в собственном SoC. Сейчас ни Intel, ни AMD, ни Nvidia не планируют продавать лицензию на интеллектуальную собственность на производство SoC Dell, HP или любому другому производителю.

Конечно, Intel и AMD могут начать продавать произведенные SoC. Но из каких компонентов они будут состоять? У сборщиков компьютеров есть свои соображения на этот счет. В итоге эта ситуация может перерасти в конфликт между Intel, AMD, Microsoft, потому что произведенные чипы нуждаются и в программном обеспечении.

Для Apple все просто — они контролируют весь процесс производства. Они предоставляют, например, библиотеку Core ML для машинного обучения. Сторонние разработчики не задумываются даже, работает ли их код с Core ML на CPU от Apple или Нейронном чипе (Neural Engine).

Гонка наращивания мощности CPU

Неоднородные вычисления (heterogeneous computing) — это только лишь одна из причин. Ядра общего назначения процессора М1, называемые Firestorm, действительно быстры. Это главное отличие от ARM процессоров прошлого, которые были слабы по сравнению с процессорами Intel и AMD.

Firestorm обгоняет большинство процессоров Intel и почти обходит самый быстрый чип от AMD — Ryzen. Народная мудрость гласит, что этого никогда не должно произойти. Прежде чем поговорить о том, что делает Firestorm таким быстрым, важно понять концепции увеличения мощности процессора. В принципе, вы можете комбинировать два пути увеличения скорости:

  1. Быстрее выполнять инструкции в последовательности.

  2. Выполнять инструкции параллельно.

В далеких 80-х это было легко. Просто увеличьте частоту процессора, и инструкции будут выполнены быстрее. Цикл процессора — это когда чип выполняет какую-то операцию. Но эта операция может быть очень маленькой. Таким образом, инструкция может потребовать несколько тактов выполнения, так как состоит из нескольких мелких операций.

Тем не менее, сегодня увеличение частоты процессора становится почти неосуществимым. Это тот самый “Конец закона Мура”, о котором люди твердят последнее десятилетие. Таким образом, у нас остаётся только увеличивать количество выполняемых инструкций в параллели.

Много ядер или процессоры “исполнения вне очереди ОоОЕ”?

Как уже говорили, есть две опции:

  • Добавить ядер в процессор, чтобы каждое работало в параллели и независимо.

  • Научить каждое ядро выполнять несколько инструкций параллельно.

С точки зрения разработчика, добавить ядер — это как добавить потоки (thread) выполнения. Каждое ядро работает как физический поток. Если вы не знаете, что такое поток, то можете воспринимать его как процесс, который выполняет какую-то задачу. С двумя ядрами CPU может выполнять две задачи параллельно в два потока. Задачей же может быть две какие-либо программы или одна и та же программа, запущенная дважды. Каждый поток имеет свое “место” в последовательности программных инструкций и временно хранит результаты выполнения.

В принципе, процессор может иметь одно ядро и выполнять программы в несколько потоков. В таком случае процессор прерывает один поток и сохраняет его состояние перед переключением на другой поток. Позже он переключится назад. Такая схема более-менее работоспособна, пока процессор не начинает часто переключаться из-за:

  • ожидания ввода данных пользователем

  • данных, которые приходят медленно из-за плохого интернета и других подобных случаев.

Это называется логическими потоками. Физические же потоки используют физические ядра для ускорения работоспособности.

Для разработчиков проблему составляют логические потоки, ведь под них необходимо специально писать мультипоточный код. Это сложно, а в прошлом это было едва ли не самой сложной задачей. Тем не менее, сервер со множеством логических потоков — это не сложно: каждый веб-запрос пользователя обрабатывается отдельным потоком. Таким образом, множество физических ядер дает ощутимое преимущество. Особенно для облачных вычислений.

Процессор ARM Ampere Altra Max имеет на борту очень много физических ядер и был разработан специально для облачных решений.

Вот поэтому мы и видим процессоры ARM с безумными 128-мью ядрами. Этот чип был специально разработан для “облаков”. Вам не нужна сумасшедшая производительность от одного ядра, потому что в облачных сервисах важно наличие как можно большего количества физических ядер на 1 Ватт мощности, чтобы обработать как можно больше запросов пользователей. Более подробно о многоядерных процессорах можно прочесть в статье Are Servers Next for Apple?.

Apple же на противоположной стороне спектра устройств. Они производят устройства для одного пользователя, и множество ядер — это небольшое преимущество. Покупатели ведь используют свои компьютеры для игр, видеоредакторов и разработки программ. Они хотят девайсы с мощной графикой.

Программы для пользовательского рынка обычно не используют много ядер компьютера. Например, игры работают прекрасно и на восьмиядерных процессорах, а 128 ядер — это трата ресурсов. Тут лучше меньше ядер, но более мощных.

Как работают процессоры Out-of-Order

Чем больше параллельно выполняемых инструкций, тем быстрее процессор. Принцип выполнения Out-of-order execution (ОоОЕ) заключается в том, что инструкции выполняются параллельно и при этом эта параллельность незаметна разработчикам программного обеспечения. Об альтернативном решении можно почитать здесь: Very Long Instruction Word Microprocessors.

Разработчики не должны писать код, чтобы воспользоваться преимуществами ОоОЕ. С точки зрения разработчика это выглядит так, как будто каждое ядро работает быстрее. Прошу заметить, что это не прямая альтернатива физическим потокам. Можно использовать оба варианта в зависимости от проблемы, которую необходимо решить. Чтобы понять, как работает ОоОЕ, нужно понимать принцип работы памяти компьютера. Запрашивание данных из одного расположения работает медленно, а процессор способен запрашивать данные параллельно. Следовательно, передача 1 байта информации займет столько же времени, сколько и 100 следующих байт.

Роботы на складе онлайн-магазина Komplett.no, Норвегия.

Вот вам аналогия: посмотрите на подъемники на складе, например, на этих красных роботов на фото. Постоянные перемещения по пространству и быстрое взятие объектов из близлежащих ячеек хранения. Память компьютера похожа на это. Вы можете вытащить информацию очень быстро, если она лежит в близких друг к другу ячейках.

Данные пересылаются по шине данных (databus). Это похоже на дорогу или трубу между памятью и компонентами процессора, куда данные отправляются. В реальности мы имеем даже медные дорожки на плате. Чем шире шина, тем больше байт одновременно мы можем передать.

Процессор получает блок инструкций для выполнения полностью, но выполняет их одну за другой. Современные процессоры могут выполнять их по принципу Out-of-Order-execution. Это значит, что процессор анализирует инструкции на предмет зависимости между операциями.

01: mul r1, r2, r3    // r1 ← r2 × r3
02: add r4, r1, 5     // r4 ← r1 + 5
03: add r6, r2, 1     // r6 ← r2 + 1

Умножение — довольно тяжелая операция, она требует несколько тактов процессора. Вторая операция из последовательности выше вынуждена подождать, когда будет выполнена первая операция, так как ей требуется ее результат. Но третья операция не зависит от первых двух. Следовательно, процессор с ОоОЕ может выполнить третью операцию параллельно первым двум в отдельном потоке.

В жизни инструкций может быть тысячи, но процессор все равно способен анализировать зависимости между ними. Процессор смотрит на входные данные каждой инструкции, зависят ли они от результатов других инструкций. Например, инструкция add r4, r1, 5 зависит от значения в регистре r1, которое является результатом операции умножения. Все эти связи складываются в проработанный граф операций, с которым CPU вполне справляется: узлы — это инструкции, а линии соединения — регистры.

CPU анализирует этот граф связей, чтобы понять, какие инструкции можно выполнять параллельно, а какие — отложить, так как их входные данные еще не были получены. Большинство операций будет выполнено еще до того, как процессор обозначит их завершенными. Со стороны же всё выглядит так, как будто инструкции были выполнены в том же порядке, в котором они были поданы процессору.

В принципе, у вас есть две формы параллелизма: одну разработчики программ должны учитывать при написании кода, а вторая — неявная, которая полагается на множество транзисторов, выполняющих их на CPU с помощью магии Out-of-Order-Execution. Для небольших процессоров с малым количеством транзисторов это не будет работать эффективно.

Именно магия OoOE и делает процессор М1 таким быстрым. На данный момент этот процессор быстрее, чем любое решение от Intel или AMD, и все складывается так, как будто они и не догонят никогда Apple. Чтобы понять почему, мы должны погрузиться немного в детали.

Инструкции ISA и микро-операции

Я пропустил некоторые детали о работе ОоОЕ. Программы, загруженные в память, были собраны для конкретной архитектуры процессора ISA. Например, для x86, ARM, PowerPC, 68K, MIPS, AVR и других.

Для процессора x86 операция извлечения числа из памяти выглядит так:

MOV ax, 24

У x86 регистры названы как ax, bx, cx и dx (мы ведь помним, что это именованные ячейки памяти в CPU). Такая же операция для процессора ARM будет выглядеть так:

LDR r0, 24

Процессоры Intel и AMD построены на x86 архитектуре, а М1 от Apple — ARM. Внутри эти процессоры работают совершенно иначе, но программисты этого не видят. Мы описываем их работу микро-операциями (micro-ops, μops). С этими инструкциями железо Out-of-Order и работает.

Но почему ОоОЕ не может работать с обычным машинным кодом? Это потому что процессор вынужден хранить различную дополнительную информацию к инструкциям, чтобы иметь возможность выполнять их параллельно. Таким образом, обычная ARM инструкция может быть длиной 32 бита максимум (последовательность из 32 цифр: 0 и 1), а инструкции из микро-операций могут быть гораздо длиннее. Они содержат информацию о порядке исполнения.

01: mul r1, r2, r3    // r1 ← r2 × r3
02: add r4, r1, 5     // r4 ← r1 + 5
03: add r1, r2, 1     // r1 ← r2 + 1

Как вы помните, мы выполняем операции 01 и 03 параллельно. И обе операции хранят результат своей работы в регистре r1. Если мы запишем результат 03 перед тем, как начнет выполняться операция 02, то вторая операция получит неверные входные данные. Следовательно, соблюдать очередность исполнения очень важно. Очередность выполнения хранится вместе с самой микро-операцией, а также хранятся и зависимости операций друг от друга.

Поэтому мы не можем написать программу специально под микро-операции, так как они содержат очень много дополнительной специфичной информации. Для двух различных ARM процессоров последовательность микро-операций может быть очень разной.

CPU может выполнять микро-операции очень быстро, потому что микро-операция — это одинарная очень простая операция. Обычно инструкции ISA могут быть очень сложными. Они состоят из множества команд, которые переводятся в микро-операции. Само слово “микро” происходит от сути операции, а не занимаемой ею памяти.

Для процессоров CISC зачастую нет других решений, кроме микро-операций, формирующих длинные последовательные цепочки. Это исключает использование ОоОЕ. Процессоры RISC же могут выбирать. Например, некоторые небольшие ARM процессоры не используют микро-операции. Но также они и не выполняют код с помощью ОоОЕ.

Почему выполнение ОоОЕ процессорами Intel и AMD уступает чипу М1?

Вы, может быть, удивлены, почему это имеет значение? Почему эта деталь важна для понимания, из-за чего Apple превосходит Intel и AMD? Суть заключается в том, как быстро вы сможете заполнить буфер микро-операций. Если у вас большой объем памяти, то ОоОЕ сможет быстрее найти независимые цепочки инструкций, которые могут быть выполнены параллельно. Но это имеет мало смысла, если у вас не получается быстро заполнять освободившееся пространство памяти после выполнения инструкций. Способность быстро заполнять буфер полагается на способность быстро нарезать машинный код на микро-операции. Устройства, которые этим занимаются, называются декодерами (decoder).

И тут мы, наконец-то, видим киллер-фичу процессора М1. Самый большой и “подлый” процессор Intel имеет на борту 4 декодера. А чип М1 — неслыханные 8 декодеров — значительно больше, чем кто бы то ни было до этого. Так можно заполнять буфер гораздо быстрее. Помимо этого, буфер для инструкций у чипа М1 больше в три раза, чем у среднего чипа в индустрии.

Почему Intel и AMD не могут добавить больше декодеров?

Здесь мы можем заметить “месть” процессоров RISC и начинаем понимать, почему чип М1 построен на базе ARM архитектуры. Видите ли, инструкция для процессора x86 может быть от 1 до 15 байтов длиной. Инструкция для RISC же имеет постоянную длину — 4 байта. Почему это важно для нас? Дело в том, что разделение потока байтов на ограниченные инструкции, чтобы “накормить” ими восемь декодеров процессора параллельно, становится тривиальной задачей, если инструкции всегда одной и той же длины.

Тем не менее, декодеры в x86 не знают, где начнется следующая инструкция. Получается, что декодерам приходится анализировать и длину инструкций. Intel и AMD решила эту задачу топорно: декодер постоянно пытается определить, является ли выполняемая операция начальной точкой инструкции. Таким образом, процессор совершает очень много неудачных попыток. Это создает очень запутанную и сложную стадию декодирования, и из-за этого действительно сложно добавить больше декодеров. Но для Apple же это становится тривиальной задачей. Фактически, 4 декодера — это максимальное число возможных декодеров для Intel и AMD.

Это и есть главная причина, почему М1 ядра Firestorm могут обрабатывать в два раза больше инструкций, чем Intel и AMD, на той же частоте процессора.

Одни могут возразить, что инструкции CISC содержат больше микро-операций. х86 инструкция превращается в две микро-операции, тогда как ARM инструкция — это одна микро-операция. Затем 4 декодера х86 обработают такое же количество микро-операций за такт, какое 8 декодеров у CPU. К сожалению, такое происходит редко в жизни. Очень оптимизированный код для x86 редко использует сложные CISC инструкции, которые могли бы быть переведены во множество микро-операций. Фактически, большая часть этих инструкций будет переведена в одинарные микро-операции.

Тем не менее, эти простые инструкции х86 не помогают Intel и AMD. Несмотря на то, что инструкции длиной в 15 байтов — редкость, декодеры все равно должны быть готовы их обработать, и это и мешает производителям добавлять больше декодеров.

Но ядра процессора AMD Zen3 ведь быстрее, так?

Насколько я помню из последних бенчмарков, новейшие ядра AMD Zen3 немного быстрее, чем ядра М1 Firestorm. Но здесь есть небольшой трюк — ядра Zen3 работают на частоте 5 Гц, тогда как Firestorm работают на частоте 3.2 Гц. Ядра Zen3 лишь немного превосходят Firestorm, несмотря на то, что работают на частоте выше на 60%.

Но почему же Apple тоже не повышает частоту процессора? Ответ прост — чип станет горячее. Это одна из особенностей Apple — их компьютеры не требуют сильного охлаждения, в отличие от Intel и AMD. В сущности, ядра Firestorm превосходят Zen3, тогда как Zen3 вынужден оставаться в игре за счет гораздо большего перегрева. Apple просто не выбирают этот путь.

Если Apple захотят больше мощности, они добавят больше ядер, и это позволит дать больше производительности, не увеличивая сильно потребление энергии.

Будущее

Похоже, что AMD и Intel загнали себя в угол по двум фронтам:

  • У них нет бизнес-модели, чтобы так же легко продолжать стратегию разнородных вычислений (heterogenous computing) и следовать SoC разработкам.

  • Их устаревший набор инструкций CISC теперь преследует их, не позволяя улучшать мощность Out-of-Order.

Это не значит, что игра окончена. Они могут увеличивать частоту процессора и применять больше охлаждения, подбрасывать больше ядер и наращивать объем кэша CPU. В любом случае, оба производителя в невыгодном положении. Intel даже хуже, ведь они на данный этап официально проигрывают гонку производительности, а их GPU очень слабы для интеграции в чипах SoC.

Проблема с подбрасыванием большего числа ядер заключается в том, что ядер становится слишком много. Это хорошо только для серверных станций. Тем не менее, Amazon и Ampere атакуют рынок с их монструозными 128-ядерными процессорами. Это схоже с ситуацией, когда вы боретесь на восточном и западном фронте одновременно.

К счастью для Intel и AMD, Apple не продают свои чипы на рынок, поэтому пользователи вынуждены смириться с тем, что производители чипов им предлагают. Покупатели могут лишь спрыгнуть с корабля, но этот процесс медленный. Вы не сможете быстро сменить платформу, так как инвестировали в нее уже немало. А молодые профессионалы с деньгами, которые не успели еще выбрать свою платформу, могут инвестировать все больше в Apple, укрепляя свои позиции на премиум рынке и, следовательно, свои акции на рынке ПК.


UPD от переводчика: статья вызвала бурное обсуждение, что не может не радовать. Очень много комментариев с более глубоким пояснением, как процессоры работают. Также в комментариях привели много полезных ссылок:

Собираем компьютер для проигрывания и обработки 4K-видео | Процессоры | Блог

Совершенствование аппаратной базы позволило существенно повысить плотность размещения пикселей на экранах. Все большую популярность набирают телевизоры и мониторы, поддерживающие 4K. Если вы планируете заняться просмотром или обработкой видео в этом разрешении, то стоит позаботиться о покупке мощного железа и соответствующего монитора.

Немного теории

Термин 4K произошел от сокращения из информатики, где буква «K» означает «кило», то есть тысячу. Условно в эту категорию попадает любой формат дисплея с разрешением по горизонтали около 4000 пикселей. В кинематографе и телевидении разрешению 4K соответствует несколько соотношений пикселей:

  • полнокадровый — 4096 х 3072;
  • академический — 3656 х 2664;
  • широкоэкранный — 4096 х 1716;
  • кашетированный — 3996 х 2160;
  • DCI 4K — 4096 х 2160.

В 2012 году Ассоциация потребительской электроники установила общий стандарт для мониторов и телевизоров с поддержкой 4K. Так появилось разрешение Ultra High-Definition (UHD) — 3840 х 2160 пикселей. Именно в формате UHD выпускается большинство компьютерных мониторов и телевизоров с маркировкой 4K.

Предыдущее поколение 2K Quad High Definition (QHD) — это потребительский стандарт разрешением 2560 x 1440. Фактически, его можно назвать 2,5K, если учитывать число пикселей по горизонтали, но именно такой формат в электронике считают за 2K.

При покупке в первую очередь ориентируйтесь именно на значения пикселей — они помогут достоверно определить, с каким разрешением вы имеете дело.

Процесс рендеринга и кодирования требует ощутимых затрат вычислительных ресурсов, поэтому можно забыть о бюджетных сборках.

Комфортный просмотр

Самая доступная из всех — сборка исключительно для просмотра 4K-видеороликов. Здесь понадобится шестиядерный процессор уровня AMD Ryzen 5 1600 или Intel Core i5 девятого поколения, например, Core i5 9400.

Если хотите компьютер с заделом на будущее, можно выбрать уже Ryzen 5 2600. Аналогично потребуется видеокарта из среднего ценового сегмента — GTX 1050 Ti или GTX 1060. Для параллельного гейминга в FullHD можно купить более производительные модели — GTX 1660 Ti или GTX 1070.

Оптимальный объем ОЗУ — 8 Гб стандарта DDR4.

Мощность блока питания рассчитайте с помощью калькулятора энергопотребления в зависимости от комплектующих. Обязательно берите с запасом по мощности в 50–100 Вт. Как правило, для сборок на базе Ryzen 5 (Core i5) и GTX 1660 Ti с запасом хватает БП на 600 Вт.

Остальные комплектующие в лице материнской платы, корпуса и носителя информации подстраиваются под эти компоненты. Для охлаждения Ryzen 5 и Core i5 достаточно стандартного кулера. Компьютер будет стабильно воспроизводить видео в 4K, а также сможет использоваться для монтажа в 1080p.

Минимальная скорость соединения для просмотра роликов в 4K — 15 Мб/с. Такой показатель установил стриминговый сервис Netflix. В Apple требуют уже минимум 25 Мб/с. Если говорить о роликах на просторах Интернет, то многое зависит от битрейта и используемого кодека. Рекомендуется иметь стабильное соединение в 100 Мб/с, чтобы наверняка не испытывать зависаний.

Создание 4K контента

Видеомонтаж — это совсем другая задача. Чем производительнее компьютер, тем меньше потребуется времени для рендеринга (обработки) видеоролика. К наиболее популярным программам относятся Adobe Premiere и Sony Vegas. Они особенно требовательны к вычислительной мощности процессора. Если говорить о приложении DaVinci Resolve, то в этом случае приоритетом будет производительность видеокарты.

Минимальная сборка для монтажа в 4K включает следующую связку:

  • процессор: Ryzen R7 2700 или Intel Core i7 8700;
  • видеокарта: GTX 1050 Ti/ GTX 1060;
  • оперативная память: 16 GB DDR4 от 3000 Mhz.

Для DaVinci Resolve, где важна производительность видеокарты, стоит брать модель не ниже GTX 1660 Ti. Оптимально — добавить средств до RTX 2060.

Софт для видеомонтажа активно использует многопоточность, поэтому для 4K требуется процессор на 8 ядер и 16 потоков минимум. Обязательный пункт — SSD накопитель. Большинство магнитных жестких дисков ограничены скоростью чтения/записи в 100 Мб/с. Твердотельные накопители предлагают скорости до 500 Мб/с.

Проблема в том, что одна минута 4K-видеоролика для кодека HEVC 1 при битрейте 50 Мбит/с и 30 fps, в среднем, весит 360 мегабайт. А теперь представьте, что вы создаете ролик на 10–30 минут. Скорость записи на диск в таких случаях будет одним из самых важных параметров.

Профессиональная сборка для видеомонтажа в 4K включает:

  • процессор: AMD Ryzen 9 3900X или Intel Core i9 9900K;
  • видеокарта: RTX 2060;
  • оперативная память: 64GB DDR4 (4x16GB).

Можно покупать Intel и без разблокированного множителя (i9 9900). Если хочется немного сэкономить, смотрите в сторону более дешевых Ryzen 7 3700X и i7-9700K. Они менее производительные, но также отлично подходят для поставленной задачи.

Для DaVinci Resolve потребуется видеокарта уровня RTX 2070, оптимально установить RTX 2080 и не беспокоиться ближайшие годы об обновлении начинки.

В топовых вариантах придется думать об охлаждении, поскольку представленные процессоры имеют TPD (величина отвода тепловой мощности) 105 и 95 Вт для AMD и Intel соответственно. Понадобится мощное воздушное охлаждение на шесть теплоотводных трубок (например, Noctua NH-D14 или аналоги).

Если предполагается разгон процессора, то оптимальный вариант — водяное охлаждение. Обратите внимание, что в корпусе должны быть соответствующие посадочные места под водоблоки.

При установке планок ОЗУ обязательно почитайте спецификацию к материнской плате, чтобы правильно задействовать четырехканальный режим работы для большей производительности. Если говорить о частоте планок ОЗУ, то разница между частотами 2133 и 3400 МГц составляет около 10–11%. Стоит ли переплачивать за большую частоту — решать только вам.

Объем SSD выбирайте под свои потребности. Как правило, в профессиональной деятельности необходимо делать резервные копии. Для этого рекомендуется установить один твердотельный накопитель под хранение бэкапов (128–256 Гб), а второй SSD (256–960 Гб) в качестве основного рабочего.

Блок питания для минимальной и профессиональной сборок — не ниже стандарта 80 Plus Gold. Обозначение 80 Plus говорит о том, что продукция прошла сертификацию и имеет заявленные требования КПД. В деле с такими дорогостоящими комплектующими надежность БП важна как никогда. Для компьютеров на топовых комплектующих понадобится БП в 700–1000 Вт.

Профессиональная сборка предоставит полный комфорт в монтаже видеороликов в 4K разрешении, а также может вполне использоваться для создания роликов в 8К, но уже с меньшей эффективностью.

Выбор монитора

Главный параметр только один — разрешение экрана. Находите в фильтре пункт 3840х2160, ставите его активным и выбираете среди предложенных моделей. Все остальные параметры сугубо на ваш вкус и доступный бюджет. Однако мы дадим несколько рекомендаций относительно наиболее значимых:

  • Диагональ. Как показывает опыт многих пользователей, оптимальным будет модель от 24 дюймов. В ней можно во всех красках оценить 4K, а также с удобством открывать несколько окон параллельно друг другу на разных сторонах рабочего стола. Большинство моделей выпускаются в диапазоне 27–28,9 дюйма.
  • Частота обновления. 60 Гц являются минимальной нормой. Однако динамичные ролики с высоким FPS (частотой кадров) могут воспроизводиться с худшей цветопередачей. Матрица элементарно не успеет реагировать на изменения цвета. Чтобы этого избежать, можно купить мониторы на 120 и 144 Гц.
  • Тип матрицы. IPS обеспечивает лучшие углы обзора, в то время как матрица VA предлагает реалистичный уровень черного и отличную контрастность. Если говорить об обработке движений, то ощутимых различий пользователи не заметят. Часть моделей имеют матрицу TN. Она имеет худшее из трех матриц качество изображения, но отличается минимальным временем отклика в 1 мс.

Время реакции матрицы практически у всех UHD мониторов (за исключением моделей с TN матрицей) составляет 4–5 мс. Этого достаточно для работы с видео в 4K.

Пару слов об интерфейсах

Для соединения монитора с видеокартой компьютера используется кабель с соответствующим интерфейсом. Самый распространенный — HDMI. Понадобится спецификация 2.1. Однако цифровые обозначения не всегда имеются в описаниях к товару. Ориентируйтесь на надпись High-Speed (PremiumHigh-Speed). Она говорит, что стандарт поддерживает скорость до 18 Гбит/с и разрешение 4K при 60 кадрах в секунду. Минимальная пропускная способность — 13,3 Гбит/с. Этого хватит для воспроизведения видео 4K, но при 30 кадрах в секунду. Убедитесь, что на мониторе и видеокарте имеются интерфейсы HDMI не ниже уровня 2.0.

Альтернативное решение — Display Port. Поддержка разрешения 4K (3840 × 2160) заявлена у версии 1.2–1.2a и всех последующих (если говорить о частоте обновления в 60 Гц). Если ваш монитор поддерживает частоты 75–120 Гц, то понадобится только Display Port 1.3 или 1.4.

На многих видеокартах и телевизорах есть USB Type-C разъем, который может использоваться для передачи изображения. Здесь необходим стандарт не ниже USB 3.2 Gen 2. Он обеспечивает пропускную способность до 10 Гбит/с и частично позволит воспроизводить видео частотой в 30 кадров.

А вот интерфейс DVI уже в своей спецификации не подходит для передачи сигнала в разрешении 3840 × 2160 пикселей. Соответственно, на видеокартах вам потребуется использовать либо HDMI, либо DisplayPort.

Если у вас есть компьютер и монитор, удовлетворяющий этим требованиям, можете насладиться всеми невероятными пейзажами Исландии. Но лучше всего 4K передает красоты нашей родной планеты с орбиты. Обязательно насладитесь этими видами!

Что такое IP-камера, как работает IP-камера, какие бывают IP-камеры

IP-камера видеонаблюдения снимает видео и транслирует видеопоток в цифровом формате с использованием сетевого протокола, обеспечивающего маршрутизацию пакетов. По сути IP-камера — камера видеонаблюдения плюс мини-компьютер. Состоит из матрицы, объектива, центрального процессора, процессора обработки, процессора сжатия, сетевого интерфейса.

IP-камеры в DSSL


Как работает IP-камера

Объектив фокусирует изображение на матрице. Матрица преобразует цвет в электрический сигнал. Сигнал поступает на процессор для обработки цветности, яркости и другого. Видеопоток поступает на компрессор. Компрессор сжимает поток — теперь данные готовы к передаче в сеть через Ethernet-контроллер.

У каждой IP-камеры есть собственный IP-адрес, передаваемый с подключением и используемый для синхронизации камеры с регистратором: с помощью команды или специальной программы регистратор использует IP-адрес камеры и подключается по нему. Без IP-адреса невозможно настроить оборудование на совместную работу, получить доступ к IP-камере с мобильного устройства.

Благодаря цифровой начинке функционал IP-камеры стремится к бесконечности за счет многообразия программного обеспечения, а получить доступ к данным можно из любой удаленной точки планеты, где есть интернет.


К чему подключают IP-камеры

IP-камера транслирует видеопоток на регистратор (сервер), персональный компьютер (при наличии соответствующего ПО), в облако (SaaS-решение; программное обеспечение как услуга).

Несколько IP-камер подключают к регистратору через роутер, коммутатор или каждую в отдельный порт (если есть). Роутер или коммутатор с поддержкой сетевого протокола динамической настройки узла автоматически раздает адреса и другие сетевые настройки.

IP-камера — слаботочное оборудование. Питание получает от адаптера, PoE-коммутатора или видеорегистратора, если он поддерживает технологию PoE. PoE — Power over Ethernet, подача питания по сети Ethernet, по витой паре одновременно с трансляцией данных.

PoE-интерфейсы на четыре IP-камеры.

Подключение IP-камер к ПК зависит от количества: если камера одна, подключают в LAN-интерфейс сетевой карты, если несколько, к LAN подключают коммутатор, а уже к нему — IP-камеры, после чего выполняют сетевое подключение с присвоением каждой нового сетевого адреса.

Механизмы передачи данных, сеть и протоколы

IP-камеры работают по стеку протоколов TCP/IP. TCP/IP — сетевая модель с четырьмя уровнями прохождения данных: прикладным, транспортным, сетевым, сетевого доступа.

Распределение протоколов по уровням:

  1. Прикладной — HTTP, RTSP, FTP, DNS и др.
  2. Транспортный — TCP, UDP, SCTP, DCCP и др. (RIP, протоколы маршрутизации типа OSPF, работающие поверх IP, — часть сетевого уровня).
  3. Сетевой — IP (вспомогательные протоколы, например ICMP и IGMP, работают поверх сетевого протокола, но относятся к сетевому уровню, а ARP — самостоятельный вспомогательный протокол, работающим поверх канального уровня).
  4. Уровень сетевого доступа — Ethernet, IEEE 802.11 WLAN, SLIP, Token Ring, ATM и MPLS, физическая среда и принципы кодирования информации, T1, E1.

Транспортные протоколы

TCP — гарантированный протокол (на первых испытаниях пакет прошел 150 000 км, не потеряв ни единого бита информации), с помощью команд предварительно устанавливает соединение, после чего начинает передачу данных; следит за сохранностью данных и их последовательностью, регулирует скорость трансляции, чтобы данные не передавались интенсивнее, чем их можно принять. Исправляет ошибки — отсылает дубль, если пакет потерян, и исправляет ошибку, если пришло два одинаковых пакета по одному адресу.

RTP — протокол передачи трафика в реальном времени. Предусматривает синхронизацию данных и коррекцию последовательности доставки пакетов.

UDP — альтернатива TCP, но не устанавливает предварительное соединение, а сразу начинает трансляцию. Не следит за получением данных и не дублирует на случай восстановления потерянного пакета. Менее надежен, но быстрее.

С точки зрения скорости и передачи реалтайм-трафика предпочтительнее RTP или UDP, но в проблемных сетях незаменим TCP, так как исправляет ошибки и корректирует сбои.


Протоколы совместимости

Устройства одного производителя совместимы по умолчанию. Для совместимости с устройствами другого производителя IP-камеры поддерживают прикладные протоколы. В основном RTSP и ONVIF.

RTSP — прикладной протокол для удаленного управления IP-камерой, с описанием команд управления потоком. Предусматривает исключительно управление IP-камерами сервером. Не имеет отношения к сжатию, пакетам, определению транспортного протокола. Передача данных как таковая не часть RTSP — для этого есть стандартный транспортный протокол реального времени. RTSP-запросы идут отдельно от потока — через специальный порт.

Запросы:

  • Announce — обновление данных описания содержимого.
  • Describe — описание содержимого.
  • Options — поддерживаемые методы.
  • Play — начало передачи содержимого.
  • Pause — временная остановка передачи.
  • Record — запись содержимого сервером.
  • Redirect — перенаправление на другое содержимое.
  • Setup — установка транспортного механизма.
  • Get_parameter — запрос указанных параметров у сервера.
  • Set_parameter — установка параметров сервера.
  • Teardown — остановка потока, освобождение ресурсов.

ONVIF — современный стандарт. Представляет собой объединение готовых технологий и протоколов (в том числе, RTSP), адаптированных к IP-видеонаблюдению. В рамках спецификаций разработано четыре профиля: Profile S — для видеоисточников, Profile C — для СКУД, Profile G — для записывающих видеоустройств, Profile Q — для устройств, совместимых «из коробки».

Спецификации Profile S определяют:

  • Конфигурирование сетевого интерфейса.
  • Обнаружение устройств по протоколу WS-Discovery.
  • Управление профилями работы камеры.
  • Настройку потоковой передачи.
  • Обработку событий.
  • PTZ-управление.
  • Защиту (доступ, шифрование).

IP-камера с внутренним архивом отвечает требованиям двух профилей спецификаций.

Способы передачи сигнала IP-камерой

Есть три способа: проводной, беспроводной и гибридный (два способа: проводной и беспроводной).

Проводное соединение обеспечивает стабильную и высокоскоростную трансляцию, но требует прокладки сетей, ограниченных по длине типом кабеля: 100 м — для витой пары, 500 м — для коаксиала, 100 км — для оптоволокна (без учета повторителей или коммутаторов).

Для беспроводной трансляции в IP-камеру встраивают Wi-Fi-модуль (чаще всего) или 3G/4G-модуль. Дальность передачи ограничена и снижается из-за физических преград в направлении роутера и электромагнитных помех.

IP-камеры с гибридной передачей данных используют проводную и беспроводную связь, обеспечивая повышенную надежность локальной сети.


Ethernet: среда передачи данных IP-камер

IP-камера работает в сети Ethernet — технологии, объединяющей устройства в локальную сеть (LAN) для пакетной передачи данных. Системе видеонаблюдения, построенной на базе IP-камер, достаточно обычной локальной сети офиса, привычно соединяющей компьютеры.

Ethernet описана стандартами группы IEEE 802.3. Стандарты определяют формат кадров и протоколы управления доступом к среде на канальном уровне модели взаимодействия устройств друг с другом.

Краткий перечень сетевых модификаций стандартов (указана максимальная длина сегмента)

1. По витой паре:

  • Ethernet, 10 Мбит/с: 10BASE-T — Cat. 3 и выше, 10BASE-T — две скрученные витые пары Cat. 3 или Cat. 5 (100 м).
  • Fast Ethernet, 100 Мбит/с: 100BASE-T — Cat. 3 и Cat. 5 (100 м).
  • Gigabit Ethernet, 1000 Мбит/с: 1000BASE-T — Cat. 5e (100 м).
  • Промежуточные стандарты Ethernet, 2.5 Гбит/с и 5 Гбит/с соответственно: 2.5 GBASE-Т и 5GBASE-Т — Cat 5e и Cat 6 (100 м).
  • 10 Gigabit Ethernet, 10 Гбит/с: 10GBASE-T — cat. 6 (55 м) и 6а (100 м).

Сетевой разъем IP-камеры

2. По коаксиальному кабелю со скоростью 10 Мбит/с: 10BASE5 — RG-58 (до 185 м), 10BASE2 — RG-8 (500 м).

3. По оптическому кабелю (одномодовое — волокно с основным диаметром сердцевины в 7 ~ 10 раз больше длины волны, проходящего по нему света, многомодовое — волокно с большим диаметром сердцевины, проводящей лучи света за счет полного внутреннего отражения):

  • Ethernet, 10 Мбит/с: FOIRL — до 1 км, 10BASE-FL — до 2 км.
  • Fast Ethernet, 100 Мбит/с: 100BASE-FX — многомодовое волокно, 400 м/2 км (полудуплекс/дуплекс*), 100BASE-SX — многомодовое волокно, 2 км/10 км (полудуплекс/дуплекс), 100BASE-FX WDM — одномодовое волокно (преимущественное использование — приемопередатчики).
  • Gigabit Ethernet, 1000 Мбит/с: 1000BASE-SX — многомодовое волокно (500 м), 1000BASE-LX — многомодовое волокно (550 м), одномодовое волокно (5 км), 1000BASE-LH — одномодовое волокно (100 км).
  • 10 Gigabit Ethernet, 10 Гбит/с: несколько стандартов, от 26 м до 40 км.

Более скоростной Ethernet в системах видеонаблюдения пока не используют.

*Дуплексный способ обмена данными — отправка и прием одновременно по двум каналам связи, полудуплексный — поочередно по одному каналу.

Для трансляции по коаксиальному и оптоволоконному кабелю необходимы удлинитель сигнала для коаксиального кабеля и SFP-модуль для оптоволоконного. Иногда оптоволоконный порт встроен в IP-камеру, но в большинстве случаев сеть прокладывают на уровне коммутаторов с SFP-портами.


Возможности IP-камер видеонаблюдения

Основное отличие и первое преимущество сетевой камеры видеонаблюдения — цифровой видеосигнал от светочувствительной матрицы к серверу.

Основные преимущества IP-камер:

  • Масштабируемость системы: множество потоков идут по одному кабелю.
  • Картинка с высокой детализацией.
  • Широкий набор цифровых и аппаратных функций улучшения изображения (WDR, BLC, HLC, EIS, DIS, DNR etc).
  • Стабильность качества изображения при трансляции.
  • Низкий уровень помех.
  • Защищенность передачи, обеспеченная кодировщиками и технологиями шифрования.
  • Высокая скорость — до 50 к/с и выше, что существенно повышает информативность картинки.
  • Трансляция сигнала без потери четкости изображения.
  • Системы обработки тревожных сигналов для своевременных уведомлений на e-mail или смартфон.
  • Настройка и управление камерой на расстоянии.

Видеоаналитика

В IP-камеры закладывают аналитические функции — от простого детектора движения, анализирующего изменения в кадре, до распознавания лиц, автомобильных номеров и анализа поведения.

При наличии встроенного детектора движения или функции обнаружения пересечения виртуальной линии IP-камера начинает съемку только по сигналу датчика (если настроить) — снижает нагрузку на сеть, создает существенную экономию архивного пространства, ресурсов полосы пропускания, амортизации оборудования, времени оператора на просмотр.


Компрессия

В отличие от традиционных камер видеонаблюдения, IP-камеры сжимают поток — обрабатывают его на борту видеокодеками. Традиционные передают несжатый сигнал, нагружая сервер, требуя высоких мощностей. Несжатый аналоговый сигнал нуждается в преобразовании — с неизбежными потерями в качестве. IP-камеры не ограничены аналоговыми видеостандартами.

Наиболее распространенные видеокодеки: для статического изображения — JPEG, динамического (в движении) — MJPEG и проприетарные (платные) — H.264, H.265. Самую сильную компрессию демонстрирует H.265, но он наиболее эффективен на высоком разрешении, а для 2 Мп практически не нужен. Разработчики продолжают совершенствовать кодеки и технологии интеллектуального сжатия.

Внутренний видеоархив Edge Storage

Edge Storage — локальное хранение информации, запись видео на встроенную карту памяти; создание дубля архива для страховки при разрыве соединения. При необходимости IP-камера работает автономно — без подключения к видеорегистратору или ПК. В IP-камере предусмотрен слот для карты памяти формата microSD/SDHC/SDXC или USB-порт для подключения флэшки.

Слот для SD-карты в IP-камере.

Многопотоковая трансляция

IP-камеры транслируют не один поток, а несколько — как минимум два потока: основной в полном разрешении под запись и субпоток меньшего разрешения для монитора. Большинство IP-камер поддерживают 3-потоковую трансляцию — на запись, на монитор, на мобильное устройство, а некоторые модели — до десяти потоков. Различным детекторам выделяют отдельные потоки, чтобы снизить нагрузку на сервер и сеть.

Режим коридора

Многие IP-камеры поддерживают режим коридора — вертикальное отображение видео, 9:16 вместо 16:9. В этом режиме удобно просматривать съемку коридора, тоннеля и так далее. Поддержку режима указывают в спецификации IP-камеры. Если режим коридора не указан, программно функцию не получить — требуемое разрешение закладывают на аппаратном уровне.

Аудио

В основном IP-камеры укомплектованы одним или несколькими аудиовходами и аудиовыходами, передают аудиофайлы на регистратор и принимают аудиосигнал. В некоторых моделях уже встроен микрофон, но при необходимости к каждой IP-камере с аудиовходом можно подключить профессиональный всенаправленный, двунаправленный или однонаправленный микрофон (зависит от задачи).

Аудиовыход IP-камеры

Есть аналитические функции, работающие конкретно со звуком, определяющие превышение или занижение звукового порога (порог задает пользователь в настройках), крик, разбитие стекла, выстрел, взрыв и другие резкие звуки и создающие тревожные события с отправкой в систему.

IP-камеры с микрофоном в DSSL

CMOS-матрица IP-камеры

Матрица — основной элемент камеры, преобразует свет в электричество, представляет собой специализированную интегральную микросхему, состоящую из светочувствительных фотодиодов и работающую по определенной технологии. Значение матрицы велико: даже с мощным процессором, если сенсор выдает плохое изображение, улучшить его невозможно.

Преимущества CMOS-матриц:

  • Ниже стоимость, чем у CCD-матриц, особенно при больших размерах.
  • Технология прогрессивного сканирования.
  • Единство технологии с прочими цифровыми устройствами; возможность объединения на одном кристалле цифровой, аналоговой и обрабатывающей части.
  • Высокое качество цветопередачи.
  • Низкое энергопотребление, что особенно важно в IP-камерах, начинающих съемку по сигналу детектора, в энергонезависимых устройствах видеонаблюдения и СКУД.
  • Высокая скорость кадрированного считывания, увеличивающая скорость записи, возможность качественной ручной фокусировки.
  • Повышенная чувствительность в условиях недостаточного освещения за счет усиленных каскадов (размещение схем в любом месте в цепи прохождения сигнала), возможность изменения коэффициента усиления для каждого цвета, улучшенная балансировка белого.
  • Высокое быстродействие.
  • Низкие требования к ширине полосы пропускания, возможность уменьшить битрейт.

Прогрессивное развертка — метод отображения, передачи и хранения движущихся изображений с последовательным отображением всех строк кадра. Это требует вдвое большей, чем чересстрочная развертка, полосы пропускания, однако преимущества метода значительно перевешивают недостаток.

Преимущества Progressive Scan:

  • Отсутствие «гребенки» или мерцания на перемещающемся объекте, нет нужды применять сглаживание картинки, внося искажения.
  • Качественное увеличение изображения до большего разрешения.
  • Целостное сохранение каждого кадра (нет разделения на два поля).

Важен и размер матрицы. Размер указывают в дюймах — в виде дроби. Чем меньше знаменатель, тем больше размер сенсора, тем лучше (но дороже и тяжелее) база IP-камеры: оптимальная цветопередача, выше соотношение сигнал/шум, качественнее изображение, больший угол обзора при объективе с одинаковым фокусным расстоянием.

Наиболее популярные форматы:

  • 1/2″ — достаточная в большинстве случаев светочувствительность.
  • 1/3″ — хорошая производительность при слабом освещении и высокой частоте кадров.
  • 1/4″ — минимальный размер и низкая чувствительность.

Многосенсорные камеры построены на нескольких матрицах — для получения панорамы или нескольких сцен с одной IP-камеры.

Разрешение IP-камеры

Чем выше разрешение матрицы IP-камеры, тем выше качество и детализация изображения (особенно заметно при увеличении фрагментов на мониторе). Зачастую достаточно разрешения 2 Мп (Full HD), поддерживаемого большинством современных мониторов.

Наиболее распространенное разрешение:

  • HD (720p) — 1280×720 (1 Мп) — средняя разрешающая способность, подходит для общей оценки области наблюдения.
  • SXGA (960p) — 1280×960 (1.3 Мп) — увеличенное количество пикселей по вертикали для специфической, вытянутой вверх, сцены.
  • Full HD (1080p) — 1920×1080 (2 Мп) — разрешение с возможностью идентификации человека.
  • Quad HD (1440p) — 2560×1440 (4 Мп) — улучшенная детализация при средних требованиях к пропускной способности сети.
  • 5MP — 2560×1920 (5 Мп) — высокая детализация, четкая картинка.
  • 4K UHD или Ultra HD (2160p) — 3840×2160 (8 Мп) — отличное качество изображения, распознавание мелких деталей, возможность использования цифрового зума.

С развитием цифровых технологий тенденция к увеличению числа эффективных пикселей растет, хотя высокое разрешение актуально только на объектах, где нужно четко видеть достоинство и номер купюры, распознавать автономер на большом расстоянии, постоянно масштабировать картинку.

Объективы IP-камер

Конструктивно объектив представляет собой сложную систему линз, заключенных в оправу и взаимно компенсирующих оптические искажения. Собирает и проецирует световую энергию на светочувствительную матрицу для формирования оптического изображения.

Главный параметр — фокусное расстояние (измеряют в миллиметрах), определяющее угол обзора и масштаб изображения. Представляет собой расстояние от оси комплекта линз до фокуса (точки пересечения первоначально параллельных лучей после прохождения через объектив). Чем меньше фокусное расстояние, тем больше поле обзора. Объектив 2.8 мм обеспечивает видеонаблюдение в секторе с углом обзора ~ 100º. Чем выше фокус камеры (например, 8 мм), тем меньше угол обзора, но больше нужное для качественной съемки расстояние до объекта наблюдения.

Перед системами видеонаблюдения стоят разные задачи, поэтому в IP-камерах используют короткофокусные, длиннофокусные и сверхдлиннофокусные объективы разного типа: с фиксированным фокусным расстоянием, с переменным фокусным расстоянием, моторизованные и fisheye.


С фиксированным фокусным расстоянием

Фокусное расстояние задают в процессе сборки на заводе — оно постоянно на протяжении всей эксплуатации.

С переменным фокусным расстоянием

Фокусное расстояние таких объективов указывают в диапазоне от меньшего к большему (2.7 ~ 13.5, например) — его можно менять. IP-камера с такой оптикой намного проще в монтаже, на порядок больше мест для инсталляции.

Объектив с переменным фокусным расстоянием

Моторизованный

Моторизованный объектив снабжен приводом (как правило, сервоприводом) — для удаленного управления фокусом и масштабированием. Часто в составе motor-zoom есть система оптической стабилизации, фокусировки и диафрагма. IP-камеры с зумом востребованы на объектах повышенной безопасности с необходимостью практически мгновенно масштабировать картинку (скорость трансфокации не превышает 5 секунд).

Fisheye

Fisheye-объективы — сверхширокоугольные (до 180°), в связи с чем необработанное изображение отличается искаженным отображением прямых линий в форме дугообразных кривых. Изображение с укомплектованным «рыбьим глазом» камер программно (встроенное в IP-камеру или приобретаемое отдельно ПО) разбивают на отдельные каналы, попутно исправляя дисторсию. Fisheye-камера заменяет несколько обычных.

Форм-фактор IP-камеры

IP-камеры выпускают в купольном, цилиндрическом, стандартного дизайна (box), cube, сферическом форм-факторах.

Купольные IP-камеры наиболее популярны. Предусмотрен горизонтальный (потолочный) монтаж, но специальные кронштейны открывают возможность установки на вертикальной плоскости.

Купольная IP-камера

Цилиндрические IP-камеры устанавливают на поворотный кронштейн. Регулировкой задают направление обзора. IP-камеры bullet часто выполняют в пыле-влагозащищенном и вандалозащищенном корпусе, с козырьком, оберегающим от прямых струй воды и лучей солнца, с широким диапазоном рабочих температур. Обычно монтируют на вертикальную поверхность: стену, столб, ограждение.

Цилиндрическая IP-камера

Корпусные камеры или камеры стандартного дизайна в основном выпускают без объектива и монтажного кронштейна, оставляя инсталлятору широкий выбор по установке и оснастке устройства, что повышает гибкость конфигурирования и расширяет сферу применения модели. Встраивание в термокожух адаптирует камеру к уличным условиям эксплуатации.

IP-камеры форм-фактора Cube рассчитаны на использование в помещении, укомплектованы кронштейном для закрепления на потолке, стене, столе (настольный монтаж наиболее популярен).

IP-камера Cube

Сфера — форм-фактор, определяющий регулировку направления видеонаблюдения IP-камер: шар просто поворачивают в нужную сторону — купола нет, его не надо снимать. Для защиты объектива предусмотрен специальный экран.

IP-камера «Сфера»

Отдельная группа IP-камер — поворотные. Поддерживают технологию PTZ, используют специальное ПО и приводы для поворота и наклона корпуса для максимального уровня контроля и покрытия большей площади видеонаблюдения. Поворотные IP-камеры с автотрекингом и детектором движения самостоятельно сопровождают объект наблюдения по всей контролируемой области.

Есть и узкоспециализированные модели, не подпадающие ни под один стандартный форм-фактор, например с выносным объективом (для ритейла).

Исполнение IP-камер

IP-камеры выпускают для эксплуатации в помещении, на улице, в транспорте.

Уличные IP-камеры отвечают определенным требованиям:

  1. Соответствие корпуса международной классификации по защите оболочек от пыли и влаги International Protection Marking (IP). Первая цифра — защита от посторонних предметов (пыли), вторая — от проникновении воды. Корпус уличных IP-камер должен соответствовать стандарту (IP54 ~ IP68).
  2. Диапазон рабочих температур (при условии соответствия корпуса стандарту защиты IP54 ~ IP68). При нижней границе минус 10 °С — камеру можно установить в неотапливаемом помещении, при минус 20 °С — на улице в южных регионах России и СНГ, при минус 40 °С — почти везде, а при минус 60°С — на открытом воздухе даже в районах Крайнего Севера (в таких IP-камерах есть защита от коррозии и обледенения).

Уличные IP-камеры

Транспортные IP-камеры — специализированное оборудование, защищенное от вибрации, укомплектованное специальными надежными разъемами (как правило, резьбовыми M12). Каждая транспортная IP-камера проходит обязательную сертификацию на соответствие.

IP-камеры для транспорта

Вне зависимости от назначения, для установки в местах, не попадающих в зону видимости охранников, выпускают IP-камеры, защищенные от механических воздействий разной степени — корпус соответствует коду международной классификации IK08 ~ IK10.

С вопросами по IP-камерам обращайтесь, пожалуйста, к менеджерам DSSL по телефону (8 800 100 91 12) или в чате.

На сколько процентов должен быть загружен процессор?

Опубликовано 14.11.2019 автор — 2 комментария

Всем привет! В сегодняшнем посте я расскажу, на сколько процентов должен быть загружен процессор в разных режимах работы — при бездействии, при просмотре видео в браузере и проигрывателе, при работе с графикой, во время видеомонтажа, обработки звука, а также во время выполнения нескольких задач сразу.

Для примера рассмотрим «сферический в вакууме» компьютер, который использует 4-ядерный ЦП с частотой 3.0 ГГц, 8 Гб ОЗУ и дискретную видеокарту средней мощности. При отличии конфигурации, нормальная загруженность CPU может отличаться — как в меньшую, так и в большую сторону.

В режиме простоя

В этом режиме потребление ресурсов компьютером минимально — работает только операционная система и запущенные ею службы. Нагрузка на процессор редко превышает 5%. Скачок может наблюдаться при обнаружении антивирусом вредоносного ПО или при блокировке сетевой атаки.

В офисных программах

При наборе текста в Word загруженность «гуляет» в пределах 5-10%, увеличиваясь во время открытия или сохранения документа. В Excel показатели примерно такие же, однако при просчете результатов по сложной формуле может скачкообразно взлететь на короткий промежуток до 20%.

Это же касается офисных программ от других разработчиков — например, Libre Office или Open Office. Аналогично расходуют системные ресурсы приложения, которые входят в базовый пакет Windows — Блокнот, Калькулятор, WordPad.

При серфинге интернета

Открытие чистой страницы нагружает ЦП не более чем на 10%. Однако такая ситуация встречается редко — даже если у вас установлен режущий рекламу AdBlock, на любом приличном сайте будут еще как минимум иллюстрации.

Без «баннерорезки» нагрузка на процессор возрастает в зависимости от того, сколько рекламы присутствует на сайте и какого она типа: статичные баннеры расходуют меньше ресурсов, динамичные и всплывающие немного больше — до 15%. Больше всего «отжирают» мощности всплывающие видео — до 25%.

В таком же режиме работает процессор при просмотре потокового видео на Ютубе или в онлайн-кинотеатре. Также на загруженность ЦП влияет используемый браузер. Замечено, что из популярных интернет-обозревателей наименьшую нагрузку на систему дает Opera.

При прослушивании музыки или воспроизведении видео с локального диска через установленный проигрыватель нагрузка на CPU достигает 20-30%.

При обработке фотографий и видео

При работе с изображениями нагрузка влияет от используемого софта: оборудованный всеми «свистелками» Фотошоп будет нагружать систему сильнее, а его бесплатный аналог Paint NET, в котором по умолчанию удалены все лишние функции — меньше. В среднем, независимо от операции, нагрузка на ЦП редко превышает 25%.

Обработка видео — более ресурсоемкий процесс. В пиковые моменты нагрузка может достигать 40-50%. Речь идет о монтаже и прокрутке нарезанных кусков. Во время рендеринга загруженность «камня» может превышать 75%.

Как ни странно, но запись и обработка звука отнимает еще больше мощностей. Конечно, при условии, что вы не используете внешнюю звуковую карту, которая берет на себя часть нагрузки. В целом, при обработке звука загруженность ЦП на 70-80% скорее норма, чем исключение.

В играх

Тут уже все зависит от самой игры и ее настроек. Наименее требовательны флэш-игры, запускаемые в браузере — нагрузка на CPU в таком режиме не превышает 25%. Браузерные онлайн-игры более требовательны — могут нагрузить «камень» до 40%.Наиболее прожорливы из всех приложений клиентские игры, особенно всякий «свежачок». Во время динамичных сражений с большим скоплением юнитов или техники, нагрузка на ЦП может достигать 90%. При спокойном «сне на ходу» или стоянии персонажа на месте нагрузка обычно 40-50%.

И если вы заметили, что на вашем компьютере без всяких причин нагрузка выше, это свидетельствует о каких-то несанкционированных процессах, происходящих в системе. Детальнее об этом в публикации «Процессор загружен на 100 процентов без причин»(уже на блоге).

Относительно многозадачности — тут уже зависит от того, что именно вы запускаете. Однако в любом случае проценты будут не суммироваться, и итоговая нагрузка будет меньше, чем, казалось бы, должна быть. Связано с тем, что многоядерные процессоры хорошо справляются с несколькими задачами — на это они и рассчитаны.

Также для вас будет полезной инструкция «Как посмотреть загруженность процессора». Буду признателен, если вы поделитесь этим постом в социальных сетях. До завтра!

 

С уважением, автор блога Андрей Андреев.

Друзья, поддержите блог! Поделитесь статьёй в социальных сетях:

Как работают микропроцессоры | HowStuffWorks

Даже невероятно простой микропроцессор, показанный в предыдущем примере, имеет довольно большой набор инструкций, которые он может выполнять. Набор инструкций реализован в виде битовых комбинаций, каждая из которых имеет разное значение при загрузке в регистр инструкций. Люди не особенно хорошо запоминают битовые комбинации, поэтому набор коротких слов определяется для представления различных битовых комбинаций. Этот набор слов называется языком ассемблера процессора.Ассемблер может очень легко преобразовать слова в их битовые комбинации, а затем выходные данные ассемблера помещаются в память для выполнения микропроцессором.

Вот набор инструкций на языке ассемблера, который разработчик может создать для простого микропроцессора в нашем примере:

  • LOADA mem — Загрузить регистр A из адреса памяти
  • LOADB mem — Загрузить регистр B из адреса памяти
  • CONB con — Загрузить постоянное значение в регистр B
  • SAVEB mem — Сохранить регистр B по адресу памяти
  • SAVEC mem — Сохранить регистр C по адресу памяти
  • ADD сохранить результат в C
  • SUB — вычесть A и B и сохранить результат в C
  • MUL — умножить A и B и сохранить результат в C
  • DIV — разделить A и B и сохранить результат в C
  • COM — сравнить A и B и сохранить результат в тесте ual, to address
  • JNEQ addr — Перейти, если не равен, к адресу
  • JG addr — Перейти, если больше, к адресу
  • JGE addr — Перейти, если больше или равно, к адрес
  • JL-адрес — Перейти, если меньше, к адресу
  • JLE-адрес — Перейти, если меньше или равно, к адресу
  • STOP — Остановить выполнение

Если вы прочитали C Programming Works, то вы знаете, что этот простой фрагмент кода на C вычисляет факториал 5 (где факториал 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120):

a=1;f=1;в то время как (a <= 5){ f = f * a; a = a + 1;}

В конце выполнения программы переменная f содержит факториал 5.

Язык ассемблера

Компилятор C переводит этот код C на язык ассемблера. Предположим, что ОЗУ в этом процессоре начинается с адреса 128, а ПЗУ (содержащее программу на ассемблере) начинается с адреса 0, тогда для нашего простого микропроцессора язык ассемблера может выглядеть так:

// Предположим, что a находится по адресу 128/ / Предположим, F находится по адресу 1290 CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // если a > 5, переход на 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 // вернуться к if17 STOP

ROM

Итак, теперь возникает вопрос: «Как все эти инструкции выглядят в ПЗУ?» Каждая из этих инструкций языка ассемблера должна быть представлена ​​двоичным числом.Для простоты предположим, что каждой инструкции на ассемблере присвоен уникальный номер, например:

  • LOADA — 1
  • LOADB — 2
  • CONB — 3
  • SAVEB — 4
  • SAVEC mem — 5 9001 Добавить — 6
  • Sub — 7
  • MUL — 8
  • DIV — 9
  • COM — 9
  • COM — 10
  • Jeq addr — 11
  • Jeq addr — 12
  • JNEQ ADDR — 13
  • JG Addr — 14
  • JGE адрес — 15
  • JL адрес — 16
  • JLE адрес — 17
  • STOP — 18

Числа известны как коды операций .В ПЗУ наша маленькая программа будет выглядеть так:

// Предположим, что a находится по адресу 128 // Предположим, что F находится по адресу 129Addr opcode/value0 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 129212 1 // LOADA 12823 12824 3 // CONB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 430 831 18 // STOP

Вы можете видеть, что семь строк кода C превратились в 18 строк ассемблера, и это стало 32 байта в ПЗУ.

Декодирование

Декодер инструкций должен преобразовать каждый код операции в набор сигналов, которые управляют различными компонентами внутри микропроцессора. Возьмем в качестве примера инструкцию ADD и посмотрим, что она должна делать:

  1. Во время первого такта нам нужно загрузить инструкцию. Таким образом, декодер команд должен:
  2. активировать буфер с тремя состояниями для счетчика команд
  3. активировать линию RD
  4. активировать буфер с тремя состояниями ввода данных
  5. зафиксировать команду в регистре команд
  6. второй такт, инструкция ADD декодируется.Для этого нужно сделать совсем немного:
  7. настроить операцию АЛУ на сложение
  8. зафиксировать вывод АЛУ в регистр C
  9. второй такт).

Каждую инструкцию можно разбить на набор последовательных операций, подобных этим, которые манипулируют компонентами микропроцессора в правильном порядке. Некоторые инструкции, такие как инструкция ADD, могут выполняться за два или три такта.Другим может потребоваться пять или шесть тактов.

Как работают микропроцессоры | HowStuffWorks

Даже невероятно простой микропроцессор, показанный в предыдущем примере, имеет довольно большой набор инструкций, которые он может выполнять. Набор инструкций реализован в виде битовых комбинаций, каждая из которых имеет разное значение при загрузке в регистр инструкций. Люди не особенно хорошо запоминают битовые комбинации, поэтому набор коротких слов определяется для представления различных битовых комбинаций.Этот набор слов называется языком ассемблера процессора. Ассемблер может очень легко преобразовать слова в их битовые комбинации, а затем выходные данные ассемблера помещаются в память для выполнения микропроцессором.

Вот набор инструкций на языке ассемблера, который разработчик может создать для простого микропроцессора в нашем примере:

  • LOADA mem — Загрузить регистр A из адреса памяти
  • LOADB mem — Загрузить регистр B из адреса памяти
  • CONB con — Загрузить постоянное значение в регистр B
  • SAVEB mem — Сохранить регистр B по адресу памяти
  • SAVEC mem — Сохранить регистр C по адресу памяти
  • ADD сохранить результат в C
  • SUB — вычесть A и B и сохранить результат в C
  • MUL — умножить A и B и сохранить результат в C
  • DIV — разделить A и B и сохранить результат в C
  • COM — сравнить A и B и сохранить результат в тесте ual, to address
  • JNEQ addr — Перейти, если не равен, к адресу
  • JG addr — Перейти, если больше, к адресу
  • JGE addr — Перейти, если больше или равно, к адрес
  • JL-адрес — Перейти, если меньше, к адресу
  • JLE-адрес — Перейти, если меньше или равно, к адресу
  • STOP — Остановить выполнение

Если вы прочитали C Programming Works, то вы знаете, что этот простой фрагмент кода на C вычисляет факториал 5 (где факториал 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120):

a=1;f=1;в то время как (a <= 5){ f = f * a; a = a + 1;}

В конце выполнения программы переменная f содержит факториал 5.

Язык ассемблера

Компилятор C переводит этот код C на язык ассемблера. Предположим, что ОЗУ в этом процессоре начинается с адреса 128, а ПЗУ (содержащее программу на ассемблере) начинается с адреса 0, тогда для нашего простого микропроцессора язык ассемблера может выглядеть так:

// Предположим, что a находится по адресу 128/ / Предположим, F находится по адресу 1290 CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // если a > 5, переход на 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 // вернуться к if17 STOP

ROM

Итак, теперь возникает вопрос: «Как все эти инструкции выглядят в ПЗУ?» Каждая из этих инструкций языка ассемблера должна быть представлена ​​двоичным числом.Для простоты предположим, что каждой инструкции на ассемблере присвоен уникальный номер, например:

  • LOADA — 1
  • LOADB — 2
  • CONB — 3
  • SAVEB — 4
  • SAVEC mem — 5 9001 Добавить — 6
  • Sub — 7
  • MUL — 8
  • DIV — 9
  • COM — 9
  • COM — 10
  • Jeq addr — 11
  • Jeq addr — 12
  • JNEQ ADDR — 13
  • JG Addr — 14
  • JGE адрес — 15
  • JL адрес — 16
  • JLE адрес — 17
  • STOP — 18

Числа известны как коды операций .В ПЗУ наша маленькая программа будет выглядеть так:

// Предположим, что a находится по адресу 128 // Предположим, что F находится по адресу 129Addr opcode/value0 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 129212 1 // LOADA 12823 12824 3 // CONB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 430 831 18 // STOP

Вы можете видеть, что семь строк кода C превратились в 18 строк ассемблера, и это стало 32 байта в ПЗУ.

Декодирование

Декодер инструкций должен преобразовать каждый код операции в набор сигналов, которые управляют различными компонентами внутри микропроцессора. Возьмем в качестве примера инструкцию ADD и посмотрим, что она должна делать:

  1. Во время первого такта нам нужно загрузить инструкцию. Таким образом, декодер команд должен:
  2. активировать буфер с тремя состояниями для счетчика команд
  3. активировать линию RD
  4. активировать буфер с тремя состояниями ввода данных
  5. зафиксировать команду в регистре команд
  6. второй такт, инструкция ADD декодируется.Для этого нужно сделать совсем немного:
  7. настроить операцию АЛУ на сложение
  8. зафиксировать вывод АЛУ в регистр C
  9. второй такт).

Каждую инструкцию можно разбить на набор последовательных операций, подобных этим, которые манипулируют компонентами микропроцессора в правильном порядке. Некоторые инструкции, такие как инструкция ADD, могут выполняться за два или три такта.Другим может потребоваться пять или шесть тактов.

Как работает процессор?


Центральный процессор, также известный как микропроцессор, является сердцем и/или мозгом компьютера. Давайте глубоко погрузимся в ядро ​​компьютера и поймем, как работает процессор, что поможет нам эффективно писать компьютерные программы.

Инструмент обычно проще машины; его обычно используют рукой, в то время как машина часто приводится в движение силой животных или паром.

– Чарльз Бэббидж

Компьютер  – это машина  , работающая в основном от электричества, но ее гибкость и программируемость помогли добиться простоты инструмента.

ЦП — это сердце и/или мозг компьютера. Он выполняет инструкции, которые им предоставлены. Его основная задача — выполнять арифметические и логические операции и организовывать инструкции вместе. Прежде чем углубиться в основные части, давайте начнем с рассмотрения основных компонентов ЦП и их роли:

.

Два основных компонента центрального процессора (процессора)

  • Блок управления — CU
  • Арифметико-логический блок — ALU
Блок управления — CU

Блок управления CU — это часть ЦП, которая помогает организовать выполнение инструкций.Он говорит, что делать. Согласно инструкции, это помогает активировать провода, соединяющие ЦП с другими частями компьютера, включая АЛУ. Блок управления является первым компонентом ЦП, который получает инструкцию для обработки.

Существует два типа блока управления:

  • проводные  блоки управления .
  • микропрограммируемые (микропрограммируемые) блоки управления .

Проводные блоки управления  – это аппаратное обеспечение, и для изменения его работы требуется изменение аппаратного обеспечения, в то время как микропрограммируемый блок управления можно запрограммировать на изменение его поведения.Аппаратный CU быстрее обрабатывает инструкции, тогда как микропрограммируемый является более гибким.

Арифметико-логическое устройство — ALU

Арифметико-логическое устройство АЛУ, как следует из названия, выполняет все арифметические и логические вычисления. АЛУ выполняет такие операции, как сложение, вычитание. ALU состоит из логических схем или логических элементов, которые выполняют эти операции.

Большинство логических элементов принимают два входа и производят один выход

Ниже приведен пример схемы полусумматора, которая принимает два входа и выводит результат.Здесь A и B — вход, S — выход, а C — перенос.

Половина источника: https://en.wikipedia.org/wiki/Adder_(electronics)#/media/File:Half_Adder.svg

Хранилище — Регистры и память

Основной задачей ЦП является выполнение предоставленных ему инструкций. Для обработки этих инструкций большую часть времени ему нужны данные. Некоторые данные являются промежуточными данными, некоторые из них являются входными данными, а другие — выходными. Эти данные вместе с инструкциями хранятся в следующем хранилище:

Регистры

Регистр — это небольшой набор мест, где могут храниться данные.Регистр представляет собой комбинацию защелок . Защелки , также известные как триггеры , представляют собой комбинацию логических вентилей , в которых хранится 1 бит информации.

Защелка имеет два входных провода, провод записи и ввода и один выходной провод. Мы можем включить провод записи для внесения изменений в сохраненные данные. Когда провод записи отключен, выход всегда остается одним и тем же.

Защелка SR, состоящая из пары перекрестно связанных логических элементов NOR

CPU, имеет регистры для хранения выходных данных.Отправка в основную память (ОЗУ) будет медленной, так как это промежуточные данные. Эти данные отправляются в другие регистры, соединенные шиной BUS . Регистр может хранить инструкции, выходные данные, адрес хранения или любые другие данные.

Память (ОЗУ)

Ram представляет собой набор регистров, организованных и сжатых вместе оптимизированным образом, чтобы он мог хранить большее количество данных. ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) является энергозависимым, и его данные теряются при отключении питания.Поскольку ОЗУ представляет собой набор регистров для чтения/записи данных, ОЗУ принимает ввод 8-битного адреса, ввод данных для фактических данных, которые должны быть сохранены, и, наконец, активатор чтения и записи, который работает так же, как и для защелок.

Что такое инструкции

Инструкция — это вычисление на уровне детализации, которое может выполнять компьютер. ЦП может обрабатывать различные типы инструкций.

Инструкции включают:

  • арифметики, например
    • Arithmetic, например, добавить и
    • 0
    • логические инструкции, такие как и , или , и не
    • Инструкции по данным, такие как MOVE , вход , Выход , , и Магазин
    • Управляющие поток управления, такие как GOTO , , если … GOTO , Call и Возврат
    • Уведомлять ЦП, что программа завершилась HALT

    Инструкции по эксплуатации. компьютера с использованием языка ассемблера, либо генерируются компилятором, либо интерпретируются на некоторых языках высокого уровня.

    Эти инструкции встроены в ЦП. ALU содержит арифметику и логику, тогда как поток управления управляется CU.

    За один тактовый цикл компьютеров могут выполнить одну инструкцию, но современные компьютеры могут выполнять более одной.

    Группа инструкций, которые может выполнять компьютер, называется набором инструкций .

    Тактовая частота процессора

    Тактовый цикл

    Скорость компьютера определяется его тактовым циклом.Это количество тактов в секунду, на которых работает компьютер. Одиночные тактовые циклы очень малы, например, около 250 * 10 * -12 сек. Чем выше такт, тем быстрее процессор.

    Тактовый цикл процессора измеряется в ГГц ( гигагерц ). 1 ГГц равен 10 ⁹ Гц ( герц ). Герц означает секунду. Таким образом, 1 гигагерц означает 10 ⁹ циклов в секунду.

    Чем быстрее тактовый цикл, тем больше инструкций может выполнить ЦП . Тактовый цикл = 1/тактовая частота Время процессора = количество тактовых циклов/тактовая частота

    Это означает, что для улучшения времени процессора мы можем увеличить тактовую частоту или уменьшить количество тактов, оптимизировав инструкции, которые мы предоставляем процессору.Некоторые процессоры обеспечивают возможность увеличения тактовой частоты, но поскольку это физические изменения, возможны перегревы и даже дымы/пожары.

    Как выполняется инструкция

    Инструкции хранятся в ОЗУ в последовательном порядке. Для гипотетического ЦП инструкция состоит из кода OP (рабочего кода) и адреса памяти или регистра .

    В блоке управления есть два регистра   Регистр инструкций (IR)  , который загружает OP-код инструкции, и регистр адреса инструкции , который загружает адрес выполняемой в данный момент инструкции.Внутри ЦП есть другие регистры, в которых хранится значение, хранящееся в адресе последних 4 бит инструкции.

    Давайте рассмотрим пример набора инструкций, который складывает два числа. Ниже приведены инструкции вместе с их описанием. Процессор работает, выполняя следующие инструкции:

    ШАГ 1 — LOAD_A 8:

    Инструкция изначально сохраняется в оперативной памяти как, скажем, <1100 1000>. Первые 4 бита — код операции. Это определяет инструкция.Эта инструкция загружается в IR блока управления. Инструкция декодирует d как load_A, что означает, что необходимо загрузить данные по адресу 1000, который является последним 4 битом инструкции для регистрации A.

    ЭТАП 2 — LOAD_B 2

    Подобно вышеприведенному, загружает данные из адреса памяти 2 (0010) в регистр ЦП B.

    ШАГ 3 — ДОБАВИТЬ B A

    Теперь следующая инструкция состоит в том, чтобы сложить эти два числа. Здесь CU сообщает ALU выполнить операцию сложения и сохранить результат обратно в регистр A.

    ЭТАП 4 — STORE_A 23

    Это очень простой набор инструкций, который помогает сложить два числа.

    Мы успешно добавили два номера!

    ШИНА

    Все данные между ЦП, регистром, памятью и устройством ввода-вывода передаются по шине. Чтобы загрузить только что добавленные данные в память, ЦП помещает адрес памяти в адресную шину, а результат суммы — в шину данных и включает правильный сигнал на управляющей шине.Таким образом, данные загружаются в память с помощью шины.

    Источник фото: https://en.wikipedia.org/wiki/Bus_(computing)#/media/File:Computer_system_bus.svg
    Cache
    ЦП

    также имеет механизм предварительной загрузки инструкции в кэш. Как известно, процессор может выполнить миллионы инструкций за секунду. Это означает, что на выборку инструкций из ОЗУ будет затрачено больше времени, чем на их выполнение. Таким образом, кеш ЦП предварительно выбирает некоторые инструкции, а также данные, чтобы выполнение было быстрым.

    Если данные в кэше и оперативной памяти различаются, данные помечаются как грязный бит .

    Конвейеризация инструкций

    Современный ЦП использует конвейерную обработку инструкций для распараллеливания при выполнении инструкций. Получить, расшифровать, выполнить. Когда одна инструкция находится в фазе декодирования, ЦП может обрабатывать другую инструкцию для фазы выборки.

    источник фото: https://en.wikipedia.org/wiki/Instruction_pipelining#/media/File:Pipeline,_4_stage.svg

    У этого есть одна проблема, когда одна инструкция зависит от другой. Таким образом, процессоры выполняют инструкцию, которая не является зависимой и в другом порядке.

    Многоядерный компьютер

    По сути, это другой ЦП, но у него есть некоторые общие ресурсы, такие как кеш.

    Производительность

    Производительность процессора определяется временем его выполнения. Производительность = 1/время выполнения

    допустим, для выполнения программы требуется 20 мс. Производительность процессора 1/20 = 0.05 мсОтносительная производительность = время выполнения 1/время выполнения 2

    Фактором, влияющим на производительность ЦП, является время выполнения инструкций и тактовая частота ЦП. Таким образом, чтобы увеличить производительность программы, нам нужно либо увеличить тактовую частоту, либо уменьшить количество инструкций в программе. Скорость процессора ограничена, а современные многоядерные компьютеры могут поддерживать миллионы инструкций в секунду. Но если программа, которую мы написали, имеет много инструкций, это снизит общую производительность.

    Обозначение Big O   определяет с помощью заданных входных данных, как это повлияет на производительность.

    В процессоре сделано много оптимизаций, чтобы сделать его быстрее и работать как можно лучше. При написании любой программы нам нужно учитывать, как уменьшение количества инструкций, которые мы предоставляем ЦП, повысит производительность компьютерной программы.


    Заинтересованы в оптимизации баз данных? Узнайте об этом здесь: https://milapneupane.com.np/2019/07/06/how-to-work-optimally-with-relational-databases/

    Центральный процессор

    (ЦП): составные части, определение и функции — видео и стенограмма урока

    ЦП Определение

    Центральный процессор (ЦП) компьютера представляет собой аппаратное обеспечение, выполняющее инструкции компьютерной программы.Он выполняет основные арифметические, логические операции и операции ввода/вывода компьютерной системы. ЦП подобен мозгу компьютера — каждая инструкция, какой бы простой она ни была, должна проходить через ЦП. Итак, скажем, вы нажимаете букву «k» на клавиатуре, и она появляется на экране — центральный процессор вашего компьютера делает это возможным. Центральный процессор иногда также называют центральным процессором или процессором для краткости. Поэтому, когда вы просматриваете характеристики компьютера в местном магазине электроники, он обычно называет ЦП процессором .

    Когда мы начнем рассматривать различные компоненты ЦП и то, как они работают, помните, что все дело в скорости. Когда мы используем компьютер, мы хотим, чтобы инструкции выполнялись очень быстро. По мере усложнения инструкций (например, создание 3D-анимации или редактирование видеофайла) мы требуем от процессора большего. Таким образом, технологические достижения, которые мы наблюдаем в процессорной технологии, в значительной степени обусловлены потребностью в скорости.

    Компоненты ЦП

    Типичный ЦП состоит из компонентов .Первый — это арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее простые арифметические и логические операции. Во-вторых, это блок управления (БУ), который управляет различными компонентами компьютера. Он считывает и интерпретирует инструкции из памяти и преобразует их в серию сигналов для активации других частей компьютера. Блок управления обращается к арифметико-логическому блоку для выполнения необходимых вычислений.

    Вид сверху на ЦП Intel — поскольку это единый интегрированный блок, компоненты не видны снаружи.

    В-третьих, это кэш, который служит высокоскоростной памятью, в которую можно копировать и извлекать инструкции. Ранние ЦП состояли из множества отдельных компонентов, но с 1970-х годов они конструировались как единый интегрированный блок, называемый микропроцессором . Таким образом, ЦП представляет собой особый тип микропроцессора. Отдельные компоненты процессора стали настолько интегрированными, что вы даже не можете распознать их снаружи.Размер этого процессора составляет около двух дюймов на два дюйма.

    ЦП Intel, вид снизу — позолоченные контакты обеспечивают подключение к материнской плате.

    ЦП расположены на материнской плате . На материнских платах для этого есть сокет, специфичный для определенного типа процессора. Процессор сильно нагревается и поэтому нуждается в собственной системе охлаждения в виде радиатора и/или вентилятора.

    ЦП расположен на материнской плате с радиатором и вентилятором прямо сверху.

    АЛУ — это место, где происходят вычисления, но как эти вычисления на самом деле выполняются? Для компьютера мир состоит из нулей и единиц.Внутри процессора мы можем хранить нули и единицы, используя транзистора . Это микроскопические переключатели, которые контролируют поток электричества в зависимости от того, включен переключатель или выключен. Таким образом, транзистор содержит двоичную информацию: единицу, если через него проходит ток, и ноль, если ток не проходит.

    Транзисторы расположены на очень тонком срезе кремния. Один кремниевый чип может содержать тысячи транзисторов. Один ЦП содержит большое количество микросхем.В совокупности они покрывают только около квадратного дюйма или около того. Однако в современном ЦП этот квадратный дюйм может содержать несколько сотен миллионов транзисторов — в самых последних высокопроизводительных ЦП их более миллиарда! Расчеты выполняются по сигналам включения или выключения различных комбинаций транзисторов. А больше транзисторов — больше вычислений. Возможно, вам будет интересно узнать, что кремний, используемый в чипах, дал название Силиконовой долине в Калифорнии.

    Ранние процессоры были довольно громоздкими и не содержали такого количества транзисторов, как сегодня.Производители чипов, такие как Intel и AMD, вложили много средств в исследования, чтобы сделать все меньше и разместить больше транзисторов внутри одного процессора. Поэтому, когда появляется новое поколение чипов, это обычно означает, что они придумали более разумный способ упаковать больше вычислительной мощности в один ЦП. Общее название процессора, например Intel Pentium 4, Intel i7, AMD Athlon и AMD 870, относится к базовой архитектуре ЦП. Их так много разных, что может быть трудно понять, что вам действительно нужно в новом компьютере.Лучший способ — использовать новейший тип процессора, который соответствует вашему бюджету.

    Тактовая частота

    Тактовая частота процессора — это скорость, с которой выполняются инструкции. Эта скорость регулируется с помощью внутренних часов и выражается в количестве тактовых циклов в секунду. Современные процессоры могут обрабатывать миллиарды вычислений в секунду. Единицей, используемой для выражения тактовой частоты, является герц, сокращенно Гц. Так что, когда процессор имеет тактовую частоту 3,5 ГГц, это означает 3.5 гигагерц или 3,5 миллиарда тактовых циклов в секунду. Чем быстрее, тем лучше, но более высокие скорости означают более высокие затраты.

    Целочисленный диапазон

    Так что же означает, что процессор является 64-разрядным? Это называется целочисленным диапазоном и определяет, как ЦП представляет числа. Биты — это двоичные цифры: ноль и единица. Это довольно просто, поэтому для представления более сложных чисел нам нужно больше битов. Например, использование 8 бит означает, что существует 28 или 256 уникальных значений. Современные процессоры 64-битные, что означает 264 уникальных значения, а это более 18 квинтиллионов! На практике это означает, что 64-разрядные процессоры могут работать с чрезвычайно большими числами, что делает их быстрее, чем старые 32- или 16-разрядные процессоры.

    Параллельные вычисления и многоядерные ЦП

    Производители компьютеров всегда стремятся улучшить общую производительность компьютерной системы, и более быстрый ЦП играет большую роль в этом. Существуют физические ограничения тактовой частоты и того, насколько близко друг к другу вы можете разместить транзисторы на кремниевой микросхеме. Одним из решений является размещение нескольких процессоров внутри одного ЦП. Использование двух процессоров называется двухъядерным процессором , а использование четырех процессоров — четырехъядерным процессором .Большинство новых компьютерных систем, представленных сегодня на рынке, являются четырехъядерными, но, вероятно, в ближайшем будущем появятся ЦП с еще большим числом процессоров. Больше ядер будет стоить дороже.

    Фотография четырехъядерного процессора Intel, расположенного на материнской плате.

    Использование нескольких ядер не так просто, как может показаться. Для этого требуется новая форма вычислений, известная как параллельные вычисления . Это означает, что инструкции должны быть разделены на отдельные части, которые могут обрабатываться отдельными процессорами.После завершения результаты должны быть снова объединены, чтобы иметь смысл. Были разработаны надежные подходы к параллельным вычислениям, и в результате многоядерные процессоры теперь стали стандартом в обычных компьютерных системах.

    Резюме урока

    Таким образом, ЦП — это мозг компьютера, обрабатывающий все инструкции, которые вы ему даете. Центральный процессор имеет различные компоненты для получения инструкций, их обработки и последующего преобразования в сигналы для активации других частей компьютера.Расчеты выполняются с помощью микроскопических переключателей, известных как транзисторы, которые расположены на кремниевых чипах.

    Для ускорения работы ЦП реализован ряд технологических новшеств:

    1. Упаковать больше транзисторов в один ЦП
    2. Увеличить тактовую частоту процессора
    3. Увеличить диапазон целых чисел, используемый для представления чисел
    4. Использовать несколько ядер внутри одного ЦП

    Результаты обучения

    По окончании этого урока вы сможете:

    • Описывать, что такое процессор и как он работает
    • Перечислите некоторые компоненты ЦП
    • Помните значение общей терминологии ЦП
    • Вспомните некоторые из недавних улучшений, которые делают компьютеры быстрее

    Что такое процессор? Путеводитель по «мозгу» вашего компьютера

    • ЦП, или центральный процессор, похож на мозг любого компьютера или мобильного устройства.
    • ЦП
    • получают данные от всех остальных частей устройства, а затем решают, как и когда запускать приложения, отображать изображения и многое другое.
    • Большинство компьютеров работают на процессорах Intel или AMD, хотя в новых продуктах Apple используется специальный процессор Apple.
    • Посетите библиотеку технических справочников Insider, чтобы узнать больше.

    ЦП, или центральный процессор, является наиболее важной частью вашего компьютера.Он находится на материнской плате и отвечает за выполнение каждой команды, которую вы или приложение выполняете. Он открывает приложения, загружает данные, показывает изображения — ЦП задействован почти во всем на вашем компьютере.

    Ваш настольный компьютер или ноутбук — не единственное устройство с процессорным чипом. Он есть в вашем телефоне, в игровой приставке, в смарт-часах. Если вы купили автомобиль, произведенный за последние десять лет, он, вероятно, имеет процессор для экрана приборной панели.

    Процессор является важной частью любого современного устройства. Вот что вы должны знать об этом.

    Как работают центральные процессоры и их различные типы

    Центральный процессор — это основа вашего компьютера, поэтому он обычно указывается первым в любой рекламе компьютеров. Без процессора ваш компьютер не включится, а тем более не будет использоваться.

    Всякий раз, когда вы пытаетесь открыть программу или файл или что-то ввести, данные отправляются в ЦП. Затем ЦП декодирует данные и решает, можно ли выполнить команду.Если это возможно, это будет сделано. Если это не так, вы, вероятно, увидите, что используемая вами программа аварийно завершает работу, перестает отвечать на запросы или выдает сообщение об ошибке.

    Поскольку ЦП одновременно обрабатывает данные из всех частей компьютера, его легко перегрузить, завалив его командами. Вот почему ваш компьютер работает медленнее, когда у вас открыто слишком много программ — вы постоянно отправляете новые данные для обработки процессором.

    Если вы когда-нибудь видели «Прялку смерти» на своем Mac, это, вероятно, означает, что процессору нужно время, чтобы подумать.яблоко

    И если ваш процессор вынужден обрабатывать слишком много сразу, вы можете привести к сбою компьютера.

    Существует два основных типа процессоров: чипы x86 и чипы ARM.

    Процессорные чипы x86

    Среди ПК на базе Windows гораздо более популярны чипы x86, которые обычно производятся Intel или AMD.Большинство процессоров Intel являются частью семейства Intel Core и имеют такие названия, как Intel Core i3, Intel Core i5 и Intel Core i7. Со стороны AMD у вас есть процессоры Ryzen, такие как Ryzen 5 и Ryzen 9.

    Как правило, чем выше число в имени процессора, тем быстрее он будет работать.

    AMD является лидером на рынке процессоров.Журнал Максимум для ПК / Getty Images

    Хотя некоторые из этих ЦП быстрее других, все они в значительной степени взаимозаменяемы, поскольку все они используют «набор инструкций x86» — отсюда и название. Короче говоря, все они говорят на одном языке и могут понимать и выполнять команды, которые посылает остальная часть компьютера.

    Микросхемы ЦП ARM

    В мобильных устройствах, новых MacBook и некоторых компьютерах с ОС Windows используются микросхемы ARM.Они менее мощные и потребляют меньше энергии, что делает их идеальными для небольших устройств. Они работают немного медленнее, но не настолько, чтобы это заметил обычный пользователь.

    За последние несколько лет Apple вложила значительные средства в чипы ARM. Их последний набор процессорных чипов, M1, был специально разработан для работы с новыми MacBook.

    Чипы Apple M1 невероятно мощные для моделей ARM.Изображения SOPA/Getty Images

    Как это выглядит внутри вашего процессора

    Современные процессоры обычно имеют миллиарды транзисторов, выгравированных на кремниевой пластине, из которой состоит чип. Чем больше транзисторов, тем мощнее ваш процессор.

    Среднее количество транзисторов резко возросло за последние годы; процессор Intel 80386, важный процессор 1980-х годов, имел 275 000 транзисторов.Всего несколько лет спустя процессор 80486 имел 1,2 миллиона транзисторов. К 2016 году процессор Intel Core i7, используемый во многих популярных ПК, имел 3,2 миллиарда транзисторов. Apple M1, найденный в последнем MacBook Pro, имеет 16 миллиардов транзисторов.

    Крупный план транзисторов процессора.Крисанапонг Детрафифат / Getty Images

    Количество транзисторов — далеко не единственный фактор, определяющий быстродействие и производительность современных процессоров. Тактовая частота также является важным фактором.

    Тактовая частота ЦП, измеряемая в гигагерцах (ГГц) или миллиарде циклов в секунду, является мерой того, сколько инструкций ЦП может выполнить за определенный период времени.

    Вы также должны учитывать, сколько ядер у вашего процессора. Большинство современных ЦП являются многоядерными, что означает, что они могут разделять входящие данные и декодировать все части сразу. Это все равно, что иметь шесть сотрудников в офисе по сравнению с одним — гораздо эффективнее. Программы, оптимизированные для многопоточных и многоядерных процессоров, могут работать значительно быстрее.

    Еще одним компонентом, влияющим на производительность ЦП, является тайник .Большинство процессоров имеют несколько кэшей, например L1, L2 и L3. Каждый кеш имеет определенное назначение. Кэш L3, например, быстрее, чем основная память компьютера, и используется для передачи данных и инструкций ядрам, не беспокоя другие кэши.

    Многие процессоры также содержат графический чипсет, который позволяет ему управлять дисплеем компьютера. Высокопроизводительные компьютеры могут иметь отдельный видеокарта или набор микросхем, и в этом случае графические данные передаются на эту отдельную карту.

    Если ваш процессор работает не так быстро, как хотелось бы, вы можете попробовать разогнать его. Это процесс, в котором вы заставляете процессор работать быстрее, чем он предназначен для работы. Это может дать вам лучшую производительность, но может повредить ваш процессор, если вы перегрузите его.

    Несмотря на все это, лучший способ найти хороший процессор довольно прост: просто ищите более высокие числа. Чем новее номер модели вашего процессора, чем больше у него ядер, чем выше его тактовая частота, тем он лучше.

    Подсказка: Помните, что если у вас самый лучший ЦП, вам нужно убедиться, что остальная часть вашего компьютера не отстает.Даже новейший процессор будет казаться медленным, если ваша оперативная память или видеокарта не могут выполнять его инструкции достаточно быстро.

    Дэйв Джонсон

    Внештатный писатель

    Что такое процессор и почему он самый важный элемент компьютера?

    Возможно, самым важным элементом компьютера является процессор, которому предстоит управлять всеми элементами компьютера и выполнять требуемые от него задачи.

    Сердцем компьютеров является процессор, отвечающий за выполнение вычислительных задач. Компьютеры основаны на процессорах для выполнения всех требуемых заданий, и в зависимости от их качества эти задания будут выполняться более или менее быстро. Процессор — это «разговорное» название, но на самом деле мы говорим о центральном процессоре или процессоре. Внутри они состоят из ядер, работающих на определенной частоте, а также имеют контроллеры памяти, в них можно интегрировать графический чип и другие элементы, позволяющие повысить производительность и предложить всевозможные решения.

    ЦП можно установить только в выделенном месте на материнской плате. На рынке мы можем найти двух основных производителей, таких как Intel и AMD. Эти две компании предлагают разные линейки процессоров, и в рамках разных линеек они делятся на разные сегменты, адаптируясь ко всем возможным вариантам использования процессора.

    Определение процессора согласно RAE: Функциональный блок компьютера, отвечающий за поиск, интерпретацию и выполнение инструкций.


    ЧТО ДЕЛАЕТ ПРОЦЕССОР?

    По сути, это центральный компонент компьютера, отвечающий за управление задачами и назначением различных задач остальным компонентам. В дополнение к назначению задач процессоры отвечают за выполнение различных заданий в соответствии с приказами, назначенными пользователем через периферийное устройство ввода. Аналогия состоит в том, что процессор был бы мозгом компьютера. Если мы не установим процессор, компьютер не сможет работать.


    РАБОЧАЯ ЧАСТОТА ЦП

    В настоящее время частота процессоров измеряется в гигагерцах (ГГц). В основном речь идет о количестве раз или состояний, которые могут возникнуть в секунду. Процессор работает с «единицами» и «нулями», следовательно, это способность переключаться между этими состояниями в течение одной секунды. Каждый 1 ГГц соответствует 1 000 миллиардам изменений в секунду. Логично, что чем выше частота работы, тем больше операций он может выполнять.

    Внутри процессор содержит различные блоки, которые взаимодействуют друг с другом.Среди них, например, у нас есть логический арифметический блок, ориентированный на выполнение «простых» алгебраических операций, таких как сложение и вычитание. Часы имеют миссию координации различных блоков процессора. Частота — это та частота, которая позволяет блоку управления отдавать команды арифметико-логическому блоку и выполнять назначенные операции в кратчайшие сроки. ПОДРОБНЕЕСейчас просочились изображения EVGA GTX 1660 Ti XC


    PARTS OF A ПРОЦЕССОР

    Мы можем разделить процессор на три основные части:

    • Кремний или чип:  Общее название для куска кремния, который содержит ядра процессора и различные вспомогательные элементы, помогающие ядрам работать более эффективно.
    • Встроенный радиатор:  Металлический элемент, закрывающий микросхему или кремний. Задача состоит в том, чтобы увеличить поверхность теплопередачи по направлению к радиатору, что позволит улучшить рассеивание генерируемого тепла. Он также призван защищать кремний от повреждений. Он также известен как IHS, аббревиатура от Integrated Heat Spreader.
    • Печатная плата:  Это часть, которая связывает чип с материнской платой. В нижней части есть контактные площадки или контакты, которые обеспечивают связь с остальными компонентами через материнскую плату.Это место, где IHS приклеивается или приваривается, чтобы предотвратить его удаление.
    delid intel delid AMD Threadripper

    КОМПОНЕНТЫ ПРОЦЕССОРА

    Основные элементы процессора:

    • Ядра: Ядра состоят из транзисторов, которые позволяют выполнять основные логические арифметические операции, такие как сложение и арифметические операции, . Количество транзисторов в ядрах увеличено благодаря их миниатюризации с помощью литографических процессов.В настоящее время вполне нормально найти процессоры с большим количеством ядер.
    • Кэш:  Основной элемент, способный временно хранить небольшой объем данных, что позволяет ускорить выполнение задач. В нем хранятся данные и инструкции программ, которые мы используем, и если требуется больше места, поскольку он выделяется в оперативной памяти. Существуют различные уровни кэш-памяти для ускорения работы.

    Внутренние элементы в ядре:

    • Блок управления: Сторона, отвечающая за управление рабочей нагрузкой, дающая конкретные инструкции о том, как выполнять инструкции, назначать ресурсы и выводить данные.Его задача состоит в том, чтобы разделить инструкции на более мелкие и более управляемые элементы, чтобы выполнение было более эффективным, позволяя выполнять инструкции параллельно.
    • Реестр:  Это небольшая память, встроенная в процессор. Данные поставлены в очередь, ожидая обработки. Эта память очень быстра и обычно очень мала по размеру.
    • Логический арифметический блок: Часто его называют ALU из-за его аббревиатуры на английском языке, и он выполняет арифметические и логические операции с числами.Вы можете выполнять операции над целыми числами, не имеющими десятичных знаков.
    • Единица с плавающей запятой:  Он выполняет функции, аналогичные АЛУ, но в данном случае для натуральных чисел. Он также известен как FPU. Изначально этот блок был внешним элементом, но благодаря интеграции он был реализован внутри процессора. Ранее он назывался математическим сопроцессором.

    Элементы, из которых состоят ядра:

    • Контроллер памяти: Ранее это был независимый чип, который связывал процессор с оперативной памятью, но благодаря интеграции стало возможным реализовать его внутри кремния и позволяет для повышения скорости и, следовательно, производительности.
    • Графическая карта:  В современные процессоры могут быть встроены выделенные графические карты, которые называются iGPU (встроенный графический процессор). Это позволяет создавать более дешевые компьютеры, чем компьютеры с выделенной графикой. Они, как правило, довольно просты, в случае Intel и представляют собой просто видеовыход, имеющий трудности для обработки игр, в то время как AMD всегда была более эффективной в этой области, и ее интегрированные решения позволяют запускать легкие игры или в низких разрешениях.
    • Контроллер PCI Express:  На материнских платах есть разъемы PCI Express, которые позволяют подключать видеокарты, жесткие диски, звуковые карты, сетевые карты и множество дополнительных элементов, которые позволяют добавлять элементы, выполняющие определенные задачи, которые процессор не может сделать или загрузить в обработчик задач.
    • Контроллер системной шины: Элемент, позволяющий процессору взаимодействовать с периферийными устройствами, установленными на материнской плате. Это позволяет значительно повысить эффективность работы.

    ТИПЫ ПРОЦЕССОРОВ

    Внутри процессоров можно выделить различные типы процессоров. В зависимости от своей разработки и внутренней архитектуры процессоры используются для разных задач. Например, у нас есть SoC (система на чипе), это процессоры, которые добавляют другие элементы, такие как специальные чипы для беспроводной связи через Wi-Fi или Bluetooth, среди прочего, и обычно внедряются в смартфоны.

    Существуют дифференцируемые процессоры для настольных ПК в зависимости от количества ядер, рабочих частот или конструкции выводов. Мы можем найти процессоры BGA, которые припаяны к материнской плате и используются для компактных компьютеров, процессоров потребительского уровня или процессоров профессионального уровня. Дополнительно разрабатываются специальные процессоры для серверов, искусственный интеллект, интернет вещей, ASIC и множество специальных утилит.

    Процессоры – статистика и факты


    Графический процессор (GPU)

    Графический процессор, также называемый графической картой, представляет собой микропроцессор на основе кремния, который специализируется на ускорении создания и рендеринга изображений, видео и анимации.Ключевыми игроками на рынке графических процессоров являются Nvidia и AMD, производящие специализированные графические процессоры, которые могут выполнять быстрые вычисления, освобождая ЦП для выполнения других задач. Intel также сильна в области графических процессоров, разрабатывая интегрированную графику, построенную на том же чипе, что и ЦП, а также имея планы по выпуску выделенного графического процессора в 2022 году. Графические процессоры начинались как специализированные ASIC, разработанные для ускорения конкретных задач 3D-рендеринга. . Сегодня графические процессоры превратились в процессоры более общего назначения, работающие параллельно с другими компьютерными компонентами для обработки растущего спектра приложений, в частности задач искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (МО), а также для майнинга криптовалют.

    Процессор приложений (AP)/система на кристалле (SoC)

    SoC — это интегральная схема, которая объединяет все функции компьютера на одной микросхеме или микрочипе. SoC обычно объединяет ЦП, ГП и память и обычно используется в смартфонах, планшетах, носимых устройствах и других устройствах IoT. Поскольку SoC интегрирует программное обеспечение на аппаратном уровне, он потребляет меньше энергии, имеет лучшую производительность и требует меньше места благодаря очень крупномасштабной интеграции (VLSI) — отсюда его популярность в современных смартфонах.Мобильная точка доступа — это SoC, предназначенная для поддержки приложений, работающих в среде мобильной операционной системы. Примеры включают Qualcomm Snapdragon, установленный в устройствах Android, и чип Apple A15 Bionic, установленный в iPhone 13 и iPhone 13 Pro, причем обе SoC используют архитектуру процессора Arm. Архитектура процессора Arm

    Arm, также известная в отрасли как ARM или Arm Holdings, является компанией по разработке полупроводников и программного обеспечения со штаб-квартирой в Кембридже, Великобритания. Компания, которая была приобретена японским конгломератом SoftBank Group в 2016 году, наиболее известна своей архитектурой компьютерных процессоров.Arm разрабатывает архитектуру и передает ее по лицензии другим компаниям, которые затем используют ее для создания микроконтроллеров (MCU), ЦП, ASIC и SoC. Компания Arm, наиболее известная своими технологиями мобильных точек доступа, стремится укрепить свои позиции на рынках сетевого оборудования, центров обработки данных, облачных вычислений и устройств IoT.

    Leave a comment