Устройство и основные характеристики процессора
Информация о процессоре компьютера, его значении, технологии изготовления, а также о характеристиках, которые необходимо учитывать при его выборе и приобретении.Что такое процессор и как он устроен
Центральный процессор (микропроцессор, центральное процессорное устройство, CPU, разг. – «проц», «камень») – сложная микросхема, являющаяся главной составной частью любого компьютера. Именно это устройство осуществляет обработку информации, выполняет команды пользователя и руководит другими частями компьютера. Уже много лет основными производителями процессоров являются американские компании Intel и AMD (Advanced Micro Devices). Есть, конечно, и другие достойные производители, но до уровня указанных лидеров им далеко. Intel и AMD постоянно борются за первенство в изготовлении все более производительных и доступных процессоров, вкладывая в разработки огромные средства и много сил. Их конкуренция — важный фактор, содействующий быстрому развитию этой отрасли.
Как изготавливают процессоры. Что такое техпроцесс
Основным материалом при производстве процессоров является самый обычный песок, а точнее сказать кремний, коего в составе земной коры около 30%. Из очищенного кремния сначала изготавливают большой монокристалл цилиндрической формы, который разрезают на «блины» толщиной около 1 мм. Затем с использованием технологии фотолитографии в них создаются полупроводниковые структуры будущих процессоров.Понятие архитектуры, ядра, ревизии процессора
Процессоры прошли сложную эволюцию и сейчас продолжают развиваться. Производители совершенствуют не только технологию изготовления, но и внутреннюю структуру процессоров. Каждое новое их поколение отличается от предыдущего строением, количеством и характеристиками входящих в их состав элементов. Процессоры, в которых используются те же базовые принципы строения, называют процессорами одной архитектуры, а эти принципы —Основные характеристики процессора
• Количество вычислительных ядер. Многоядерные процессоры – это процессоры, содержащие на одном процессорном кристалле или в одном корпусе два и более вычислительных ядра. Многоядерность, как способ повышения производительности процессоров, используется с относительно недавнего времени, но признана самым перспективным направлением их развития. Для домашних компьютеров уже существуют процессоры с 8 ядрами. Для серверов на рынке есть 12-ядерные предложения (Opteron 6100). Разработаны прототипы процессоров, содержащие около 100 ядер. Эффективность вычислительных ядер разных моделей процессоров отличается. Но в любом случае, чем их (ядер) больше, тем процессор производительнее. •Что такое сокет
Важным моментом, который нужно учитывать при выборе процессора, является то, для установки в сокет какого типа он предназначен. Сокет (socket, разъем центрального процессора) – это щелевой или гнездовой разъём на материнской плате, в который устанавливается процессор. Каждый процессор можно установить только на материнскую плату с подходящим разъемом, имеющим соответствующие размеры, необходимое количество и структуру контактных элементов. Каждый новый сокет разрабатывается производителями процессоров, когда возможности старых разъемов уже не могут обеспечить нормальную работу новых изделий. Для процессоров Intel длительное время использовался (и сейчас еще используется) сокет LGA775 (процессоры Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Pentium EE, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon серии 3000, Core 2 Quad). С началом производства линейки новых процессоров были введены сокеты LGA1366, LGA1156, LGA1155 (процессоры i7, i5, i3) и др. Разъемы для процессоров от AMD за последние годы также изменились — AM2, AM2+, AM3 и т.д. О более ранних сокетах, думаю, смысла вспоминать нет, поскольку компьютеры на их основе – уже раритет. Если вы задумали модернизировать старый компьютер путем приобретения более производительного процессора, убедитесь, что по сокету он подойдет к вашей старой материнской плате. Иначе однозначно придется менять и ее. Устанавливать центральный процессор в сокет системной платы нужно аккуратно, чтобы не повредить контакты.
Система охлаждения процессора
Процессор нуждается в надлежащем охлаждении, иначе он может выйти из строя. Как известно, верхняя поверхность процессора представляет собой металлическую коробку, выполняющую, кроме защитных, еще и теплоотводные функции. Поверх процессора на материнской плате устанавливается система охлаждения. Ее теплоотводные элементы должны плотно прижиматься к поверхности процессора.
Для улучшения передачи тепла с процессора на радиатор системы охлаждения, между ними прокладывается слой термопасты – специального пастообразного вещества с высокой теплопроводностью.При подборе системы охлаждения процессора нужно учитывать его TDP (рассматривалось выше в пункте о характеристиках процессора).
Процессоры обычно продаются в так называемом боксовом варианте поставки, когда в комплект входит штатная система охлаждения – боксовый куллер. Но иногда эффективность такого куллера является недостаточной (например, если был произведен разгон и частота процессора, а следственно и его TDP, возросла). Нормальная температура работы процессора — до 50 градусов Цельсия (при пиковых нагрузках возможно чуть больше). Средства измерения температуры встроены в центральный процессор. При помощи специальных программ температуру можно отслеживать в режиме реального времени (например, программой SpeedFan). • CPU-Z:
⇒ Официальная страница загрузки
⇒ Скачать копию для Windows 32-bit (2,6 MB)
⇒ Скачать копию для Windows 64-bit (3 MB)
Современный процессор устроен так, что при достижении им критичной температуры он отключается и не включается, пока не остынет. Это позволяет предупредить его повреждение под воздействием высокой температуры.
Перегрев возможен вследствие низкой эффективности системы охлаждения, выхода ее из строя, засорения пылью, пересыхания термопасты и др.Центральный процессор — назначение и характеристики
Персональный компьютер состоит из множества компонентов, соединенных в единую систему. Взаимодействие и контроль между ними осуществляется благодаря центральному процессору, выполняет роль электронного мозга ПК. Без него любая техника, будь то ноутбук, планшет или системный блок – груда железок. Давайте подробнее разберемся, как работает центральный процессор компьютера и какова его структура.
Виды процессоров
Прежде чем переходить к рассмотрению ключевых характеристик ЦП, необходимо разобраться каких видов он бывает. Центральных процессоров или CPU, как их называют заграницей много, и они разделяются по следующим критериям.
Мощности:
- Бывают слабые, одноядерные модели, производство которых остановлено и приобрести их можно только после долгих поисков;
- Средние и мощные модели, имеющие от 2 до 16 ядер;
По способу применения:
- Игровые;
- Серверные;
- Бюджетные;
По фирме производителю:
- Центральный процессор от компании Intel;
- ЦП от компании AMD;
Обратите внимание! Помимо Интеловских и Амдэшных ЦП существуют продукты, выпускаемые под брендами других компаний, но они мало востребованы, составляя малую часть об общего объема товаров на рынке компьютерного железа.
Многие пользователи ошибочно полагают, что продукция компании Intel отличается от AMD только названием, но это далеко не так. Структура каждого центрального процессора, произведенного под торговой маркой данных компаний, существенно отличается от конкурентов. Благодаря этому, они обладают своими достоинствами и недостатками. Например, продукция компании Intel наделена следующими положительными характеристиками, выгодно отличающими их центральные процессоры от AMD:
- Большинство производителей комплектующих изделий для ПК подгоняют свою продукцию под стандарты CPU от Intel;
- Во время работы потребляют меньшее количество энергии, снижая нагрузку на систему;
- Показывают большее быстродействие при работе с одной программой;
- Лучший выбор для игровых сборок системных блоков;
Товары от AMD также имеют ряд характеристик, позволяющих им активно конкурировать на рынке компьютерного железа:
- В отличии от ЦП производства Интел, центральные процессоры от АМД имеют функцию разгона, увеличивающую исходную мощность до 20%;
- Лучшее соотношение цены и качества товаров;
- Графические ядра, встроенные в ЦП, обладают большими возможностями чем Интеловские, позволяя быстрее работать с видео;
Описание центрального процессора
Итак, с видами ЦП и их отличительными особенностями мы разобрались, пора переходить к описанию самого изделия и разобраться в том, что это такое. Для простоты понимания разобьём его на несколько пунктов, выделяя в них ключевые особенности изделия:
- Назначение ЦП;
- Его строение;
- Базовые характеристики;
С их помощью мы разберемся как работает процессор и как он устроен.
Назначение
Главная задача любого центрального процессора – выполнение вычислительных процессов, с помощью которых устройствам передается набор команд, необходимых для выполнения. Команды находятся в ОЗУ ПК и считываются CPU оттуда напрямую. Соответственно, чем выше вычислительные мощности процессора, тем большим быстродействием обладает вся система.
Структура
Общая структура любого центрального процессора состоит из следующих блоков:
- Блока интерфейса;
- Операционного блока;
Блок интерфейса содержит следующие компоненты:
- Адресные регистры;
- Регистры памяти, в которых осуществляется хранение кодов передаваемых команд, выполнение которых планируется в ближайшее время;
- Устройства управления – с его помощью формируются управляющие команды, которые в дальнейшем выполняются ЦП;
- Схемы управления, отвечающие за работу портов и системных шин;
В операционный блок входят:
- Микропроцессорная память. Состоит из: сегментных регистров, регистров признаков, регистров общего назначения и регистров подсчитывающих количество команд;
- Арифметико-логическое устройство. С его помощью информация интерпретируется в набор логических, или арифметических операций;
Обратите внимание! Операционный блок и блок интерфейса работают в параллельном режиме, но интерфейсная часть находится на шаг впереди, записывая в блок регистров команды, которые в дальнейшем выполняются операционной частью.
Системная шина служит для передачи сигналов от центрального процессора к другим компонентам устройства. С каждым новым поколением структура процессора немного меняется и последние разработки сильно отличаются от первых процессоров, используемых на заре становления компьютерных технологий.
Характеристики
Характеристики любого центрального процессора оказывают большое влияние на быстродействие как отдельных элементов системы, так и всего комплекса устройств в целом. Среди основных характеристик, влияющих на параметры производительности, выделяют:
- Тактовая частота; Для обработки одного фрагмента данных, передаваемых внутри ПК, требуется один такт времени. Отсюда следует, что чем выше тактовая частота приобретаемого ЦП, тем быстрее работает устройство обрабатывая за раз большие массивы информации. Измеряется тактовая частота в мегагерцах. Один мегагерц эквивалентен 1 миллиону тактов в секунду. Старые модели имели маленькую частоту, из-за чего скорость работы оставляла желать лучшего. Современные модели имеют большие показатели тактовой частоты, позволяя быстро обрабатывать и выполнять самые сложные наборы команд.
- Разрядность; Информация, предназначенная для обработки ЦП, попадает в него через внешние шины. От разрядности зависит какой объем данных передается за один раз. Это влияет на быстродействие. Старые модели были 16 разрядными, а современные имеют 32 или 64 разряда. 64 разрядная система на сегодняшний день считается самой продвинутой и под нее разрабатываются современные программные продукты и устройства.
- Кеш – память; Используется для увеличения работы устройства в компьютере, создавая буферную зону, хранящую копию последнего массива данных, обработанного процессором. Это дает возможность быстро выполнить схожую операцию в случае необходимости, без траты времени на обращение к общей памяти персонального компьютера.
- Сокет; Вариант крепления устройства к материнской плате. Разные поколения процессоров, как и материнских плат имеют собственный поддерживаемых сокетов. Это стоит учитывать при покупке. У разных производителей сокеты также отличаются друг от друга.
- Внутренний множитель частоты; Процессор и материнская плата работают на разных частотах и для их синхронизации друг с другом существует множитель частоты. Базовой или опорной считается рабочая частота материнской платы, которая умножается на персональный коэффициент ЦП.
Из побочных характеристик, напрямую не относящихся от технологии производства, выделяют тепловыделение и количество потребляемой во время работы энергии. Мощные устройства выделяют много тепла и требуют большую энергетическую подпитку во время работы. Для их полноценной работы применяются вспомогательные системы охлаждения.
Так же вы можете прочитать статьи на темы: На что влияет частота процессора и Основные характеристики процессора
Что такое процессор в компьютере и для чего он нужен
Процессор является основной частью любого компьютерного устройства. Но многие пользователи имеют очень слабое представление о том, что такое процессор в компьютере и какую функцию он выполняет. Хотя в современном мире это важная информация, зная которую можно избежать многих серьезных заблуждений. Если вы хотите узнать больше о чипе, который обеспечивает работоспособность вашего компьютера, вы обратились по адресу. Из этой статьи вы узнаете, для чего нужен процессор и как он влияет на производительность всего устройства.
Что такое центральный процессор
В данном случае, речь идет о центральном процессоре. Ведь в компьютере есть и другие, например, видеопроцессор.
Центральный процессор – это основная часть компьютера, которая представляет собой электронный блок или интегральную схему. Он выполняет машинные инструкции, или же код программы, и является основой аппаратного обеспечения устройства.
Говоря проще, это сердце и мозг компьютера. Именно благодаря ему работает все остальное, он обрабатывает потоки данных и управляет работой всех частей общей системы.
Если смотреть на процессор физически, он представляет собой небольшую тонкую квадратную плату. Он имеет небольшие размеры и сверху покрывается металлической крышкой.
Нижнюю часть чипа занимают контакты, через которые чипсет и осуществляет взаимодействие с остальной системой. Открыв крышку системного блока своего компьютера, вы легко сможете найти процессор, если только он не закрыт системой охлаждения.
Пока ЦП не отдаст соответствующую команду, компьютер не сможет осуществить даже самую простую операцию, например, сложить два числа. Что бы вы ни хотели осуществить на своем ПК, любое действие предполагает обращение к процессору. Именно поэтому он и является такой важной составляющей компьютера.
Современные центральные процессоры способны не только справляться со своими основными задачами, но и могут частично заменять видеокарту. Новые чипы выпускаются с отдельно отведенным местом для выполнения функций видеоконтроллера.
Этот видеоконтроллер осуществляет все базовые необходимые действия, которые нужны от видеокарты. В качестве видеопамяти, при этом, используется оперативка. Но не стоит заблуждаться, что мощный современный процессор может полностью заменить видеокарту.
Даже средний класс видеокарт оставляет видеоконтроллер процессоров далеко позади. Так что, вариант компьютера без видеокарты подходит разве что для офисных устройств, которые не предполагают выполнения каких-либо сложных задач, связанных с графикой.
В таких случаях действительно есть возможность сэкономить. Ведь можно просто чипсет процессор с хорошим видеоконтроллером и не тратиться на видеокарту.
Как работает процессор
Что такое процессор вроде разобрались. Но как же он работает? Это долгий и сложный процесс, но если в нем разобраться, все достаточно легко. Принцип работы центрального процессора можно рассмотреть поэтапно.
Сначала программа загружается в оперативную память, откуда черпает все необходимые сведения и набор команд обязательных к выполнению управляющий блок процессора. Затем все эти данные поступают в буферную память, так называемый КЭШ процессора.
Из буфера выходит информация, которую делят на два типа: инструкции и значения. И те и те попадают в регистры. Регистры представляют собой ячейки памяти, встроенные в чипсет. Они также бывают двух видов, в зависимости от типа информации, которую они получают: регистры команд и регистры данных.
Одна из составных частей ЦП– это арифметико-логическое устройство. Оно занимается выполнением преобразований информации, используя арифметические и логические вычисления.
Именно сюда и попадают данные из регистров. После этого арифметико-логическое устройство считывает поступившие данные и исполняет команды, которые необходимы для обработки получившихся в итоге чисел.
Тут нас снова ждет раздвоение. Итоговые результаты делятся на законченные и незаконченные. Они идут обратно в регистры, а законченные поступают в буферную память.
КЭШ процессора состоит из двух основных уровней: верхнего и нижнего. Самые последние команды и данные отправляются в верхний кэш, а те, которые не используются, идут в нижний.
То есть, вся информация, находящаяся на третьем уровне, перебирается на второй, с которого, в свою очередь, данные идут на первый. А ненужные данные наоборот отправляются на нижний уровень.
После того как вычислительный цикл закончится, его результаты снова записываются в оперативную память компьютера. Это происходит для того, чтобы кэш центрального процессора был освобожден и доступен для новых операций.
Но иногда случаются ситуации, когда буферная память оказывается полностью заполненной, и для новых операций нет места. В таком случае, данные, которые на данный момент не используются, идут в оперативную память или же на нижний уровень памяти процессора.
Виды процессоров
Разобравшись с принципом работы ЦП, пришло время сравнить разные его виды. Видов процессора много. Бывают как слабые одноядерные модели, так и мощные устройства с множеством ядер. Есть те, которые предназначены исключительно для офисной работы, а есть такие, что необходимы для самых современных игр.
На данный момент есть два основных создателя процессоров – это AMD и Intel. Именно они и производят самые актуальные и востребованные чипы. Нужно понимать, что разница между чипами этих двух компаний заключается не в количестве ядер или общей производительности, а в архитектуре.
То есть, продукты этих двух компаний строятся по разным принципам. И у каждого создателя свой уникальный вид процессора, имеющий отличную от конкурента структуру.
Нужно отметить, что у обоих вариантов существуют свои сильные и слабые стороны. К примеру, Intel отличаются такими плюсами:
- Меньшая энергозатратность;
- Большинство создателей железа ориентируются именно на взаимодействие с процессорами Intel;
- В играх производительность выше;
- Intel проще взаимодействовать с оперативной памятью компьютера;
- Операции, реализуемые только с одной программой, быстрее выполняются на Intel.
В то же время, присутствуют и свои минусы:
- Как правило, стоимость чипсетов Intel дороже, чем аналог AMD;
- При работе с несколькими тяжелыми программами падает производительность;
- Графические ядра слабее, чем у конкурента.
AMD отличаются следующими преимуществами:
- Гораздо более выгодное соотношение цены и качества;
- Способны обеспечить надежную работу всей системы;
- Присутствует возможность разогнать процессор, увеличив на 10-20% его мощность;
- Более мощные интегрированные графические ядра.
Однако AMD уступает по следующим параметрам:
- Взаимодействие с оперативной памятью происходит хуже;
- На работу процессора тратится больше электроэнергии;
- Частота работы на втором и третьем уровнях буферной памяти ниже;
- В играх производительность ниже.
Хоть и выделяются свои плюсы и минусы, компании продолжают выпускать лучшие процессоры. Вам остается выбрать, какой предпочтительнее именно для вас. Ведь нельзя однозначно сказать, что одна фирма лучше другой.
Основные характеристики
Итак, мы уже разобрались, что одна из основных характеристик процессора – это его разработчик. Но существует ряд параметров, на которые нужно обратить еще больше внимания при покупке.
Не будем далеко отходить от бренда, и упомянем о том, что существуют разные серии чипов. Каждый производитель выпускает свои линейки в разных ценовых категориях, созданных для различных задач. Еще один смежный параметр – это архитектура ЦП. По сути, это его внутренние органы, от которых зависит вся работа чипа.
Не самый очевидный, но очень важный параметр – это сокет. Дело в том, что на самом процессоре сокет должен совпадать с соответствующим гнездом на материнской плате.
В противном случае, вам не удастся объединить эти два важнейших компонента любого компьютера. Так что, при сборке системного блока, нужно либо купить материнку и искать под нее чипсет, либо наоборот.
Теперь пришло время разобраться, какие характеристики процессора влияют на его производительность. Без сомнения, главная из них – это тактовая частота. Это объем операций, которые могут выполняться в определенную единицу времени.
Измеряется данный показатель в мегагерцах. Так на что влияет тактовая частота чипа? Поскольку она указывает на количество операций за определенное время, не сложно догадаться, что от нее зависит скорость работы устройства.
Еще один немаловажный показатель – это объем буферной памяти. Как уже говорилось ранее, она бывает верхней и нижней. Она также влияет на производительность процессора.
В ЦП может быть одно или несколько ядер. Многоядерные модели стоят дороже. Но на что влияет количество ядер? Эта характеристика определяет мощность устройства. Чем больше ядер, тем мощнее аппарат.
Вывод
Центральный процессор играет не просто одну из важнейших, но даже можно сказать основную роль в работе компьютера. Именно от него будет зависеть производительность всего устройства, а так же задачи, для которых вообще его возможно использовать.
Но это не значит, что обязательно покупать самый мощный процессор для средненького компьютера. Подберите оптимальную модель, которая будет соответствовать вашим требованиям.
Процессор, CPU: характеристики центрального процессорного устройства
Процессор, CPU – центральное процессорное устройство, «мозг» современного персонального компьютера, отвечает за обработку информации на основе организации вычислительных процессов согласно набору предустановленных команд.
Основные характеристики центрального процессора
На производительность (быстродействие) центрального процессора влияет широкий ряд параметров. Мы рассмотрим основные характеристики CPU, что касается остальных свойств продукта – они имеют глубокий технический подтекст.
Тактовая частота
Тактовая частота процессора измеряется в мега-, гигагерцах (МГц, ГГц) и подразумевает под собой количество тактов (вычислений) в секунду. Как правило, тактовая частота процессора, пропорциональна частоте шины (FSB). Чем выше тактовая частота процессора, тем выше его производительность. 1 МГц равен 1 миллиону тактов в секунду и соответственно 1 миллиард операций в секунду для 1 ГГц.
Частота шины
Тактовая частота (в МГц), с которой происходит обмен данными между процессором и системной шиной материнской платы (например, для загрузки/выгрузки данных из/в оперативную память).
Множитель
Коэффициент умножения, на основании которого производится расчет конечной тактовой частоты процессора, методом умножения частоты шины (FSB) на коэффициент (множитель). Например, частота шины (FSB) составляет 200 МГц, а множитель равен 20, получаем тактовую частоту процессора: 200 * 20 = 4 ГГц. Путем изменения множителя, можно изменять рабочую частоту процессора. Для этого материнская плата должна поддерживать разгон системы (overclocking), а процессор иметь разблокированный множитель (линейка Black Edition).
Разрядность
Разрядность (32/64 bit) — максимальное количество бит информации, которые процессор может обрабатывать и передавать одновременно. Процессоры с поддержкой 64-bit способны адресовать свыше 4 Гб оперативной памяти, чего не могут 32-bit процессоры. Но не стоит забывать о том, что для использования преимуществ 64-bit процессоров необходимо, чтобы операционная система «умела» работать с данным типом процессоров.
Кэш-память
Кэш-память первого уровня, L1 — это блок высокоскоростной памяти, который расположен на ядре процессора, в него помещаются данные из оперативной памяти. Сохранение основных команд в кэше L1 повышает быстродействие процессора, так как обработка данных из кэша происходит быстрее, чем при непосредственном взаимодействии с ОЗУ.
Кэш-память второго уровня, L2 — это блок высокоскоростной памяти, выполняющий те же функции, что и кэш L1, однако имеющий более низкую скорость и больший объем.
Интегрированная кэш-память L3 в сочетании с быстрой системной шиной формирует высокоскоростной канал обмена данными с ОЗУ. Кэш-память третьего уровня обычно присутствует в серверных процессорах или специальных линейках для настольных ПК.
Ядро
Определяет большинство параметров центрального процессора: тип сокета, диапазон рабочих частот и частоту работы FSB. Ядро процессора характеризуется следующими параметрами: техпроцесс, объем кэша L1 и L2, напряжение на ядре и тепловыделение. В рамках одной линейки могут существовать процессоры с разными ядрами.
Техпроцесс
Масштаб технологии (мкм), которая определяет размеры полупроводниковых элементов, составляющих основу внутренних цепей процессора. Совершенствование технологии и пропорциональное уменьшение размеров элементов способствуют улучшению характеристик процессоров. Для сравнения, у ядра Willamette, выполненного по техпроцессу 0.18 мкм — 42 миллиона элементов, а у ядра Prescott, техпроцесс 0.09 мкм — 125 миллионов.
Напряжение
Этот параметр указывает напряжение (В), которое необходимо процессору для работы и характеризует энергопотребление. Параметр особенно важен при выборе процессора для мобильной, нестационарной системы.
Тепловыделение
Мощность (Вт), которую должна отводить система охлаждения, чтобы обеспечить нормальную работу процессора. Чем больше значение этого параметра, тем сильнее греется процессор при работе. Процессор с низким тепловыделением легче охлаждать, и, соответственно, его можно сильнее «разогнать».
Тип сокета
Разъем для установки процессора на материнской плате. Как правило, тип сокета характеризуется количеством ножек и производителем процессора. Современные процессоры Intel используют сокет LGA1156 и LGA1366, процессоры AMD — сокеты AM3 и FM2+.
P.S. При выборе процессора не стоит полагаться на его тактовую частоту. Производительность процессора зависит от ряда приведенных показателей.
Advanced Micro Devices, Inc. (AMD) — американский производитель интегрированной электроники, второй по величине производитель x86 и x64-совместимых процессоров, а также крупнейший поставщик графических процессоров, чипсетов для материнских плат и флеш-памяти.
Intel Corporation — американская корпорация, производящая широкий спектр электронных устройств и компьютерных компонентов, включая полупроводники, микропроцессоры, наборы системной логики (чипсеты) и др.
Что такое процессор, центральный процессор, CPU?
В наши дни процессоры играют особую роль только в рекламе, всеми силами стараются убедить, что именно процессор в компьютере является решающим компонентом, особенно такой производитель как Intel. Возникает вопрос: что такое современный процессор, да и вообще, что такое процессор?
Долгое время, а если быть точнее, то вплоть до 90 х годов производительность компьютера определял именно процессор. Процессор определял всё, но сегодня это не совсем так.
Не всё определяется центральным процессором, а процессоры от Intel не всегда предпочтительны чем от AMD. В последнее время заметно возросла роль других компонентов компьютера, а в домашних условиях процессоры редко становятся самым узким местом, но также, как и другие компоненты компьютера нуждаются в дополнительном рассмотрение, по тому что без него не может существовать ни одна вычислительная машина. Сами процессоры давно не удел нескольких видов компьютера, так как и разнообразие компьютеров стало больше.
Что такое центральный процессор
Процессор (центральный процессор) — это очень сложная микросхема обрабатывающая машинный код, отвечающая за выполнение различных операций и управление компьютерной периферии.
Для краткого обозначения центрально процессора принята аббревиатура — ЦП, а также очень распространено CPU — Central Processing Unit, что переводится как центральное обрабатывающее устройство.
Использование микропроцессоров
Такое устройство как процессор интегрируется практически в любой электронной техники, что говорить о таких устройствах как телевизор и видеоплейер, даже в игрушках, а смартфоны сами по себе уже являются компьютерами, хоть и отличающимися по конструкции.
Так и в персональном компьютере, да и всей компьютерной системе центральный процессор не является единственным. Видеоплата является ярким представителем устройства имеющего свой собственный микрочип процессора GPU (Graphics Processing Unit) – графический процессор.
Такое устройство как МФУ также имеет управляющий микрочип. Отличие таких устройств в том, что они занимаются управлением определённой функции, это является одним из их отличий от центрального процессора.
Как устроен процессор
Сам процессор состоит из десятка миллионов транзисторов, а может уже и больше, при помощи которых собраны отдельный логические схемы, находящиеся в специальном кремниевом корпусе. Именно из-за кристалла кремния очень часто его называют «Камень».
В основе внутренних схем процессора лежит арифметико-логическое устройство, внутренняя память (регистры), и кеш-память (сверх память), которые в свою очередь образуют ядро процессора, а также схемы для управления всеми операциями и схемы управления с внешними устройствами – шинами.
Разрядность процессора
Входная информация представленная данными и командами в процессор попадает через внешние шины. Обработка данных происходит в соответствие с командами в арифметико-логическом устройстве, а результат выводится при помощи устройств вывода. Чем больше разрядность всех схем процессора, тем большее количество информации возможно ему обработать за единицу времени. Делая вывод можно понять, что от разрядности центрального процессора на прямую зависит производительности компьютерной системы в целом.
Хорошим примером станет один из первых микропроцессоров для IBM PC 80286, которые были 16 разрядными. Следующая же модель процессора стала уже 32 разрядной, а 64 разрядные процессоры для ПК появились в 2014 году. Данная разрядность и по сей день остаётся основной разрядностью и используется в производстве в современных процессорах.
Тактовая частота процессора
Важную роль играет кроме разрядности процессора так называемая тактовая частота, на которую сам процессор и рассчитан. Единицей измерения тактовой частоты является мегагерц (МГц).
Один мегагерц – это миллион тактов в секунду. Соответственно 1000 мегагерц или 1 гигагерц — это миллиард тактов в секунду. Случайный из фрагментов информации участвующий в вычислительной операции, центральный процессор выполняет за один такт, из этого следует, что чем тактовая частота выше, тем процессор быстрее сможет, обрабатывает поступающие в него данные.
В принципе, работа компьютера возможна и на низких частотах, но дело в том, что процессор тратит на обработку гораздо больше времени, а вот при более высокой тактовой его частоте процессор работает быстрее.
Современней процессоры работают в разы быстрее чем их предок Intel 80286 – процессор, используемый в первом персональном компьютере.
Количество ядер процессора
Без сомнения, что сегодняшние компьютеры являются многозадачными, то есть, не обделены способностью выполнять несколько операций одновременно. Хотя до недавнего времени работа одной запущенной программы блокировала работу других, то есть была вытесняющей. При помощи быстрого переключения между задачами, рядовому пользователя очень часто казалось, что якобы его компьютер работает параллельно с несколькими программами.
На самом деле в недалёком прошлом параллельное использование операций или более распространённый термин – многозадачность, обеспечивали только много процессорные системы, но они предназначались для корпоративной вычислительной техники и соответственно не мало стояли. Только с появлением двухъядерных процессоров можно было понять, что такое истинная многозадачность. Читайте о том, как узнать число ядер и тактовую частоту процессора.
Несколько ядер центрального процессора могут совершенно разные задачи выполнять независимо друг от друга. Если компьютер выполняет только одну задачу, то и её выполнение ускоряется за счёт распараллеливания типовых операций. Производительность может приобрести довольно чёткую черту.
Коэффициент внутреннего множителя частоты
Сигналы циркулировать внутри кристалла процессора, могут на высокой частоте, хотя обращаться с внешними составляющим компьютера на одной и тоже частоте процессоры пока не могут. В связи с этим частота, на которой работает материнская плата одна, а частота работы процессора другая, более высока.
Частоту, которую процессор получает от материнской платы можно назвать опорной, он же в свою очередь производит её умножение на внутренний коэффициент, результатом чего и является внутренняя частота, называющаяся внутренним множителем.
Возможности коэффициента внутреннего множителя частоты очень часто используют оверлокеры для освобождения разгонного потенциала процессора.
Кеш-память процессора
Данные для последующей работы процессор получает из оперативной памяти, но внутри микросхем процессора сигналы обрабатываются с очень высокой частотой, а сами обращения к модулям ОЗУ проходят с частотой в разы меньше.
Высокий коэффициент внутреннего множителя частоты становится эффективнее, когда вся информация находится внутри него, в сравнение например, чем в оперативной памяти, то есть с наружи.
В процессоре немного ячеек для обработки данных, называемые регистрами, в них он обычно почти ничего не хранит, а для ускорения, как работы процессора, так и вместе с ним компьютерной системы была интегрирована технология кеширования.
Кешем можно назвать небольшой набор ячеек памяти, в свою очередь выполняющих роль буфера. Когда происходит считывание из общей памяти, копия появляется в кеш-памяти центрального процессора. Нужно это для того, чтобы при потребности в тех же данных доступ к ним был прямо под рукой, то есть в буфере, что увеличивает быстродействие.
Кеш-память в нынешних процессорах имеет пирамидальный вид:
- Кеш-память 1-го уровня – самая наименьшая по объёму, но в тоже время самая быстрая по скорости, входит в состав кристалла процессора. Производится по тем же технологиям, что и регистры процессора, очень дорогая, но это стоит её скорости и надёжности. Хоть и измеряется сотнями килобайт, что очень мало, но играет огромную роль в быстродействие.
- Кеш-память 2-го уровня – так же, как и 1-го уровня расположена на кристалле процессора и работает с частотой его ядра. В современных процессорах измеряется от сотен килобайт до нескольких мегабайт.
- Кеш-память 3-го уровня медленнее предыдущих уровней этого вида памяти, но является быстродейственней оперативной памяти, что немаловажно, а измеряется десятками мегабайт.
Размеры кеш-память 1-го и 2-го уровней влияют как на производительность, так и на стоимость процессора. Третий уровень кеш-памяти — это своеобразный бонус в работе компьютера, но не один из производителей микропроцессоров им пренебрегать не спешит. Кеш-память 4-го уровня существует и оправдывает себя лиши в многопроцессорных системах, именно поэтому на обыкновенно компьютере его найти не удастся.
Разъём установки процессора (Soket)
Понимание того, что современные технологии не на столько продвинуты, что процессор сможет получать информацию на расстояние, не переменно он должен крепиться, крепиться к материнской плате, устанавливаться в неё и с ней взаимодействовать. Это место крепление называется Soket и подойдёт только для определённого типа или семейства процессоров, которое у разных производителей тоже различны.
Что такое процессор: архитектура и технологический процесс
Архитектура процессора – это его внутреннее устройство, различное расположение элементов так же обуславливает его характеристики. Сама архитектура присуща целому семейству процессоров, а изменения, внесённые и направленные на улучшения или исправления ошибок, имеют название степпинг.
Технологический процесс определяет размер комплектующих самого процессора и измеряется в нанометрах (нм), а меньшие размеры транзисторов определяют меньший размер самого процессора, на что и направлена разработка будущих CPU.
Энергопотребление и тепловыделение
Само энергопотребление на прямую зависит от технологии, по которым производятся процессоры. Меньшие размеры и повышенные частоты прямо пропорционально обуславливают энергопотребление и тепловыделение.
Для понижения энергопотребления и тепловыделения выступает энергосберегающаяавтоматическая система регулировки нагрузки на процессор, соответственно при отсутствии в производительности какой-либо необходимости. Высокопроизводительные компьютеры в обязательном порядке имеют хорошую системы охлаждения процессора.
Подводя итоги материала статьи — ответа на вопрос, что такое процессор:
Процессоры наших дней имеют возможность многоканальной работы с оперативной памятью, появляются новые инструкции, в свою очередь благодаря которым повышается его функциональный уровень. Возможность обработки графики самим процессором обеспечивает понижение стоимости, как на сами процессоры, так и благодаря им на офисные и домашние сборки компьютеров. Появляются виртуальные ядра для более практичного распределения производительности, развиваются технологи, а вместе с ними компьютер и такая его составляющая как центральный процессор.
Понятие процессора компьютера (CPU), архитектура, характеристики и принцип работы
Содержание:
Процессор для компьютера (CPU)
Процессор (микропроцессор, CPU, центральный процессор, разг. – камень, проц и др.) – можно сказать, сердце компьютера, мозг, его основная часть. Он обрабатывает информацию, выполняет все команды пользователя и управляет остальными устройствами системного блока. От мощности процессора зависит, насколько быстро будет работать компьютер.
Процессор крепится на материнской плате и помещается в специальный разъем, который называется разъёмом центрального процессора (сокет, англ. — socket). Существует много видов сокетов, в каждый из них можно установить «камень» только своего определенного типа. Установка в сокет материнской платы должна производиться очень аккуратно, иначе можно повредить контакты и «проц» будет испорчен.
Защита от перегрева процессора
Система охлаждения
Во время работы компьютера (особенно в современных играх или при работе ресурсоёмких программ) процессор очень сильно нагревается. Для того, чтобы он не вышел из строя из-за банального перегрева, к нему крепится система охлаждения. Она состоит из радиатора и вентилятора (кулера) для рассеивания тепла.
Верхняя часть процессора выполнена в виде металлической крышки, которая предназначена для отвода тепла. Для максимального отвода тепла радиатор системы охлаждения должен максимально плотно прилегать к CPU. Это достигается путем использования термопасты – специальной пасты с высокой теплопроводностью. Без хорошей системы охлаждения процессор будет быстро нагреваться.
В современных компьютерах предусмотрена специальная защита от перегрева. При достижении критической температуры, компьютер отключится и, пока процессор не остынет, включить его снова не получится. Система охлаждения может быть неэффективной, если кулер забит пылью, поэтому рекомендуется раз в 2-3 месяца проводить чистку системного блока от пыли и грязи. С этим вам поможет наша скорая компьютерная помощь.
Основные производители CPU
В настоящее время уже в течении многих лет на рынке господствуют и конкурируют две компании, занимающиеся производством процессоров. Эти компании называются Intel и AMD. Есть и другие производители, но их доля на рынке слишком мала. Intel и AMD находятся в постоянной борьбе за лидерство в производстве все более мощных и производительных CPU. Это соперничество является важным фактором, который благоприятно сказывается на развитии отрасли и удешевлении стоимости устройств.
Логотипы компаний Intel и AMD
Процессор представляет собой полупроводниковый кристалл кремния, который выращен в специальных условиях и по специальной технологии. Внешне он выглядит как небольшая плата (размером примерно 5х5 см.) с большим количеством контактов с одной стороны и металлической крышкой с другой.
Внутри же находится очень сложная структура, которая включает в себя сотни миллионов транзисторов. Они занимаются обработкой данных и производят арифметические вычисления, которые основываются на математических действиях с числами. Именно в них происходит преобразование всей поступающей информации.
Таким образом, процессор состоит из обрабатывающих информацию ячеек, которые называются регистрами. В них производится анализ и обработка всех данных, т.е. CPU считывает последовательность команд, которая содержится в регистрах, и исполняет эти команды. Такую последовательность команд называют программой.
Рассмотрим основные понятия из архитектуры процессора и принцип его работы
1. Может показаться удивительным, но основной материал, из которого изготавливают процессоры — песок, но, если быть точнее, то кремний. Его очищают по специальной технологии и изготавливают монокристалл в форме цилиндра, который потом разрезают поперек, получая пластинки в форме блинов, толщина которых всего около 1 мм. Потом, используя технологию фотолитографии, в «блинах» создают специальные полупроводниковые структуры, которые будут использоваться в будущих «камнях»
По технологии фотолитографии ионы бора разгоняют до огромной скорости (для этого используется высоковольтный ускоритель) и пропускают через системы зеркал и высокоточных линз. Благодаря этому ионы бора, вкрапленные в пластины из кремния, создают структуру из множества транзисторов.
Сегодня такая технология производства позволяет изготавливать транзисторы размером менее 32 нанометров (можете сравнить – толщина обычного человеческого волоса равна 50.000 нм). Логично, что чем тоньше техпроцесс, тем большее количество транзисторов поместится в один процессор, соответственно, тем он будет более мощным и энергоэффективным.
Процесс фотолитографии при производстве процессоров
2. В ходе своего развития полупроводниковые структуры постоянно эволюционируют. Поэтому принципы построения процессоров, количество входящих в их состав элементов, то, как организовано их взаимодействие, постоянно изменяются. Таким образом, CPU с одинаковыми основными принципами строения, принято называть процессорами одной архитектуры. А сами такие принципы называют архитектурой процессора (или микроархитектурой).
Несмотря на это, внутри одной и той же архитектуры некоторые процессоры могут довольно сильно отличаться друг от друга — частотами системной шины, техпроцессом производства, структурой и размером внутренней памяти и т.д.
3. Ни в коем случае нельзя судить о микропроцессоре только по такому показателю, как частота тактового сигнала, которая измеряется мега или гигагерцами. Иногда «проц», у которого тактовая частота меньше, может оказаться более продуктивным. Очень важными являются такие показатели как: количество тактов, которые необходимы для выполнения команды, количество команд, которые он может выполнять одновременно и др.
Оценка возможностей процессора (характеристики)
В быту, при оценке возможностей процессора необходимо обращать внимание на следующие показатели (как правило они указаны на упаковке устройства или в прайс-листе или каталоге магазина):
- количество ядер. Многоядерные CPU содержат на одном кристалле (в одном корпусе) 2, 4 и т.д. вычислительных ядра. Увеличение количества ядер – один из самых эффективных способов значительного повышения мощности процессоров. Но необходимо учитывать, что программы, которые не поддерживают многоядерность (как правило это старые программы), на многоядерных процессорах быстрее работать не будут, т.к. не умеют использовать более одного ядра;
- размер кеша. Кеш — очень быстрая внутренняя память процессора, используемая им в качестве своеобразного буфера в случае необходимости компенсации «перебоев» во время работы с оперативной памятью. Логично, что, чем больше кеш, тем лучше.
- количество потоков – пропускная способность системы. Количество потоков часто не совпадает с количеством ядер. Например, четырехядерный Intel Core i7 работает в 8 потоков и по своей производительности опережает многие шестиядерные процессоры;
- тактовая частота – величина, которая показывает, сколько операций (тактов) в единицу времени может произвести процессор. Логично, что, чем больше частота, тем больше операций он может выполнить, т.е. тем производительнее получается.
- скорость шины, при помощи которой CPU соединен с системным контроллером, находящимся на материнской плате.
- техпроцесс – чем он мельче, тем меньше энергии процессор потребляет и, значит, меньше греется.
Современные процессоры
Выводы
Выбирая процессор, безусловно, необходимо учитывать те задачи, которые планируется решать при помощи компьютера. Если новый компьютер нужен для работы в интернете, просмотра фильмов и прослушивания музыки, то вполне хватит двухъядерного процессора. А вот если вы планируете работать с видеомонтажом, трехмерной графикой, обработкой больших объемов данных, то в этом случае лучше купить как минимум четырехъядерный.
Если вы собираетесь провести «апгрейд» компьютера или заменить процессор, который вышел из строя, то необходимо уделить важное внимание уже имеющейся конфигурации компьютера и особенно сокету материнской платы. Если у вас маломощная видеокарта или мало оперативной памяти, то даже, купив новый мощный «камень», значительного прироста производительности компьютера вы вряд ли получите, т.к. на это влияют абсолютно все компоненты компьютера.
Если у вас возникли трудности с выбором процессора, не можете определиться, какой будет больше соответствовать нуждам, то вы всегда можете обратиться за помощью в компьютерный сервис Комполайф. Наши специалисты помогут с выбором и заменой любого процессора, независимо от производителя и его мощности. Кроме этого, у нас можно заказать установку нового «проца» в системный блок.
Еще больше интересной и полезной информации
В этой статье мы дадим некоторые советы, как выбрать процессор…
Одним из самых важных компонентов компьютера, безусловно, можно…
Блок питания компьютера (БП) – это электронное устройство, формирующее…
Как только пользователи не называют системный блок: и процессором,…
Комментарии (0)
Оставить комментарий
Процессор краткая информация
Что такое процессор?
Если мы сравним компьютер и человека, то центральный процессор (ЦП) у компьютера – это головной мозг человека. Именно ЦП обрабатывает всю информацию, находящуюся в своей памяти и руководит работой других компонентов персонального компьютера.
Мозг = процессор
Мощность процессора определяется скоростью сопоставления информации и нужных команд для её обработки. ЦП отличаются по ряду характеристик:
Они имеют разную разрядность, от которой зависит количество доступного объема оперативной памяти. 32-битные версии поддерживают максимум 4 Гб памяти. 64-битные от 4 Гб и больше. Современные процессоры используют в приоритете 64-бита.
32 < 4гб, 64 > 4гб
Быстродействие процессора – это количество тактов, которые может выполнить процессор за 1 секунду. Измерение происходит в (МГц) мегагерцах. Один мегагерц – это один миллион тактов в секунду. Чем выше кол-во мегагерц, тем быстрее работает процессор.
ЦП так же имеют разный объем внутренней памяти. Именно от нее зависит скорость обмена информации между всеми устройствами пк и процессором.
Главная составляющая процессора – это его ядро. Существует два типа ядер, логическое и физическое. Физическое ядро – это кристалл, по сути сам процессор. Оно может включать в себя несколько логических ядер, которые и занимаются обработкой информации.
Двухъядерный процессор Intel core 2 Quad
Сокет – это гнездо (разъем) на материнской плате и соответствующий ему разъем на процессоре. То есть, для установки ЦП в компьютер, ваша материнская плата должна иметь такой же сокет (гнездо), как и у микропроцессора.
1150 сокет на материнской плате.
1150 сокет на ЦП .
Кто делает процессоры?
Самые известные производители микропроцессоров – это компании Intel и AMD. Рассмотрим разницу между ними.
Процессор Intel core i7-4770
Процессоры Intel имеют большое качество и производительность в целом, но при этом они достаточно дороги. Для установки ЦП этой компании, подойдут материнские платы с типами сокетов: 775, 1150, 1151, 1155 и т.д.
Процессор AMD FX-8300
Компания AMD радует потребителей хорошим соотношением цены и качества, но при этом, производительность все же уступает чипам Intel. Так же, пользователи иногда жалуются на слишком большой нагрев ЦП этой фирмы. Типы сокетов этой компании идут с префиксом AM (…), AM1, AM2, AM3 и т.д.
Установка микропроцессора
Если сокет на материнской плате подходит по типу к ЦП, то вставить процессор не составит особого труда.
Схематическое отображение постановки процессора.
Сразу после этого нужно нанести тонкий слой термопасты, для сохранения температуры.
Нанесение тонкого слоя термопасты.
После чего нужно установить кулер. Без системы охлаждения, при высоких нагрузках, процессор может перегреться и выйти из строя.
Кулер Deepcool Theta 9 PWM.
Процессор краткая информация. Автор: Сайфулин Леонид Сергеевич