Что такое ядро процессора компьютера и ноутбука, какую функцию оно выполняет? С какими числами может работать процессор? На что влияет количество ядер компьютера, ноутбука?

Что такое центральный процессор компьютера, какую функцию выполняет его ядро и сколько должно быть ядер в хорошем ноутбуке?

21 век – век компьютерных технологий. Практически в каждом доме сегодня имеется хотя бы один персональный компьютер, а прилавки в магазинах электроники забиты сотнями и тысячами моделей ноутбуков, нетбуков и системных блоков с разнообразными техническими характеристиками, на которые покупатели первым делом обращают свое внимание. Однако даже некоторые опытные пользователи ПК не имеют полного представления о том или ином параметре компьютера, не говоря уже о новичках.

В нашей статье пойдет речь о такой важной части любого компьютера, как процессор и его ядро. Мы постараемся подробно рассказать, с какими числами может работать процессор, на что влияет количество его ядер и какую функцию они выполняют.

Изображение 1. Все о центральном процессоре и его ядрах.

Что такое процессор компьютера?

• Любой персональный компьютер оснащен центральным процессором, который представляет собой отдельную системную плату, отвечающую за исполнение всех операций с данными и обеспечивающую управление всеми периферийными устройствами.
• Как правило, центральный процессор (ЦП) находится внутри специализированного корпуса из кремния, которой техники называют «кристалл». Среди производителей центральных процессоров крупнейшими компаниями являются фирмы Intel и AMD, которые ведут между собой ожесточенную борьбу за современный рынок компьютерных технологий, без остановки модернизируя и улучшая свою продукцию.
• Основу центрального процессора составляют транзисторы, резисторы и конденсаторы, чьей приоритетной задачей и является обработка данных. Перечисленные компоненты формируются с помощью наложения друг на друга определенным образом слоев из различных материалов.
  Расстояние между транзисторами, резисторами и конденсаторами принято измерять в нанометрах (нм) и чем меньше между этими компонентами нанометров, тем больше их поместится на кристалле. Соответственно, чем больше на кристалле располагается транзисторов, тем большей производительностью будет обладать процессор.
• Однако производительность процессора зависит не только от количества транзисторов на кристалле. Самым важным его параметром является тактовая частота, которая, согласно международным стандартам, измеряется в гигагерцах ( ГГц). В процессоре существует специальный генератор, который создает импульсы, распространяемые по всему устройству. Эти импульсы заставляют синхронизироваться между собой различные элементы и служат, своего рода, командами для них. Таким образом, чем чаще генератор посылает импульсы, тем выше тактовая частота процессора. А чем выше тактовая частота, тем более эффективно процессор будет обрабатывать данные.

Что такое ядро процессора компьютера/ноутбука и какую функцию оно выполняет?

Изображение 2.

• Ядро является самым главным элементом центрального процессора компьютера, ноутбука, планшета или смартфона. В ядре осуществляется обработка всех команд, переданных на центральный процессор. Ядра различаются между собой объемом памяти, тактовой частотой и технологиями производства.
• Благодаря развитию производственных технологий, разработчикам центральных процессоров удается помещать внутрь одного кремниевого корпуса сразу несколько ядер, и тем самым значительно повышать производительность центральных процессоров.
• Процессоры, имеющие два и более ядра, способны одновременно выполнять больше задач и обрабатывать большие потоки данных. Когда одно ядро не справляется с потоком поступающих в процессор данных, автоматически активизируется второе и забирает часть нагрузки на себя. Соответственно, чем больше ядер имеет процессор, тем «шустрее» он будет работать.

На что влияет количество ядер компьютера, ноутбука?

Многозадачность

Изображение 3. Многозадачность компьютера.

Как уже было сказано чуть выше, количество ядер центрального процессора влияет на его производительность. А именно – на многозадачность. Приведем простой пример:

• Представьте себя в роли стримера. Кроме того, что Вы должны будете играть в какую-либо компьютерную игру с максимальными графическими настройками, Вам также придется параллельно запускать программу, позволяющую записывать и транслировать Ваш игровой процесс через Интернет в режиме реального времени. К тому же, в процессе всего этого занятия Вам придется пользоваться браузером с двумя и более открытыми вкладками. Ведь в процессе игры Ваши зрители будут оставлять Вам комментарии, которые следует читать и давать на них ответы. В противном случае Вы потеряете свою аудиторию.
• Не каждый двухъядерный процессор способен обеспечить стабильную работу даже одной только игры. Что уж говорить обо всем выше перечисленном наборе? Чтобы с комфортом вести прямую трансляцию в режиме онлайн, Вам понадобится компьютер, как минимум, с четырехъядерным процессором, чтобы на одну программу приходилось по одному ядру.

Энергопотребление

• Тот факт, что чем мощнее компьютер, тем больше он потребляет электроэнергии, не должен быть ни для кого секретом. Компьютеры с многоядерными процессорами потребляют на порядок больше электроэнергии и данная проблема является актуальной только в том случае, если Ваше устройство имеет слабый аккумулятор и не подключено к розетке.

Перегрев

Изображение 4. Влияние ядер процессора на перегрев компьютера.

• Еще один важный параметр, на который влияет количество ядер – температура процессора и других компонентов компьютера. Как выше уже было сказано, компьютеры с многоядерными процессорами потребляют большое количество энергии и, соответственно, выделяют больше тепла.
• Например, некоторые центральные процессоры с шестью и более ядрами от производителя AMD способны нагреваться до 40 – 45 градусов по Цельсию даже тогда, когда пользователь не выполняет на компьютере никаких действий. При максимальной нагрузке на ПК, его процессор может разогреться до 70 градусов и выше. При такой температуре может случиться перегрев и компьютер отключится. Хорошо, если вообще не сгорит.

Изображение 5. Измеряем температуру процессора и других комплектующих компьютера программой AIDA64.

• Отслеживать температуру процессора и других комплектующих компьютера можно с помощью специальной программы AIDA64, которая в прошлом носила гордое название Everest. Программа является платной, однако бесплатную версию можно скачать с популярного портала SoftPortal по этой ссылке. Температура отображается в разделе «Датчики», который располагается на вкладке «Компьютер».
• Опираясь на все выше сказанное можно прийти к выводу, что при покупке компьютера с многоядерным процессором, крайней важно уделить особое внимание его системе охлаждения. Как правило, мощные ноутбуки оснащены достаточной системой охлаждения. Но, при необходимости можно приобрести специальную подставку, в которую встроено несколько кулеров для дополнительного отвода тепла от девайса и повышения его производительности.

Изображение 6. Дополнительное охлаждение для ноутбука в виде подставки с кулерами.

• Со стационарными системными блоками дела обстоят проще. Во-первых, если Вы обнаружите, что Ваш компьютер чрезмерно греется, Вы можете заменить имеющийся у Вас кулер на более мощный или поставить дополнительный. Во-вторых, если и этого окажется мало, можно прибегнуть к старому дедовскому, но при этом эффективному, методу: снимите боковую крышку с системного блока, включите вентилятор и направьте поток воздуха на свое «железо». Отличное охлаждение Вам будет гарантировано. Единственный минус данного способа – шум.

Сколько ядер в компьютере/ноутбуке лучше?

• На этот вопрос не существует четкого ответа. Многие специалисты ведут споры между собой на тему того, что важнее для современного компьютера – многозадачность или производительность. Как мы уже выяснили ранее, на многозадачность влияет количество ядер центрального процессора, а вот за общую производительность больше ответственности несет тактовая частота.
• Чтобы определиться с количеством ядер при покупке компьютера, в первую очередь необходимо понять, для каких целей Вы будете его использовать. В некоторых ситуациях двухъядерный процессор с приличной тактовой частотой (например, Intel Core i3) способен лучше справиться с поставленными перед ним задачами, чем компьютер с четырехъядерным процессором от AMD с низкой тактовой частотой.

Изображение 7. Восьмиядерный ноутбук.

• Если Вы планируете играть в игры и не вести параллельно стрим, то Вам вполне подойдет и двухъядерный компьютер с процессором Intel. Если же для Вас играет особую роль многозадачность, которая крайне важна при работе в тяжелых графических редакторах (например, 3DMax), то следует выбирать ПК с многоядерным процессором, но при этом не забывать и о тактовой частоте.

Как узнать, сколько в моем компьютере ядер?

Если Вы не знаете, сколько ядер в Вашем ПК, существует несколько способов это выяснить. Первый и самый простой – ввести в поисковик название Вашего ноутбука и вычитать нужную информацию в интернете. Если Вы не доверяете информации из Интернета, то проделайте следующие действия:

Шаг 1.

• Раскройте меню «Пуск» и выберите в нем пункт «Компьютер».
• В раскрывшемся окошке кликните по пустому месту в папке правой кнопкой мышки в контекстном меню выберите пункт «Свойства».

Изображение 8. Просмотр свойств компьютера.

Шаг 2.

• На Вашем экране появится окно с информацией об операционной системе и краткие характеристики ПК.
• С левой стороны окна кликните по ссылке «Диспетчер устройств».

Изображение 9. Переход в «Диспетчер устройств».

Шаг 3.

• В раскрывшемся окошке разверните вкладку «Процессоры» и посчитайте, сколько штук «процессоров» у Вас отобразилось. Это и будет количество ядер.
• Если кликнуть правой кнопкой мышки по одному из них и выбрать пункт «Свойства», то Вы сможете получить более подробную информацию о своем процессоре и установленном для него драйвере, который можно обновить в том же окне.

Изображение 10. Просмотр количества ядер процессора.

Как включить отключенные ядра процессора?

Довольно часто на новых ноутбуках и нетбуках изначально активированы не все ядра процессора. Делается это для экономии электроэнергии и предполагается, что по необходимости пользователь активирует их самостоятельно. Однако проблема заключается в том, что неопытные пользователи не имеют никакого понятия о том, что их компьютер работает не на «полную катушку» и не имеют представления, как активировать отключенные ядра. Делается это следующим образом:

Шаг 1.

• Раскройте меню «Пуск» и выберите в нем пункт «Выполнить».
• В раскрывшемся небольшом окошке впишите в текстовую строку команду «msconfig» и нажмите «Enter».

Изображение 11. Запуск настроек конфигурации системы.

Шаг 2.

• В раскрывшемся окошке перейдите на вкладку «Загрузка» и на ней кликните по кнопке «Дополнительные параметры».

Изображение 12. Переход на вкладку для активации отключенных ядер.

Шаг 3.

• Откроется небольшое окно, где Вам потребуется отметить маркером строчку «Число процессоров» и в графе ниже выбрать максимально доступное число. В нашем примере это цифра 2, так как компьютер имеет двухъядерный процессор.
• Далее нажмите «ОК», потом кнопку «Применить» и снова «ОК».
• Закройте окно и перезагрузите компьютер. После перезагрузки Ваш компьютер будет работать со всеми активными ядрами и, вполне возможно, Вы сразу почувствуете улучшение его производительности.

Изображение 13. Активация отключенных ядер и сохранение изменений.

ВАЖНО: Удостоверьтесь, что строчки «Балансировка PCI» и «Отладка» не помечены галочками. В противном случае, после перезагрузки компьютера ничего не изменится. Операционная система автоматически отключит второе ядро и Ваш процессор не будет работать на полную мощность.

ВИДЕО: Зачем центральному процессору компьютера много ядер?

центральный процессор компьютера. Смотреть что такое «ЦПУ» в других словарях

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.

При сборке персонального компьютера главное внимание стоит уделить cpu. По сути, это главная составляющая вашего компьютера, отвечающая за его производительность. Давайте рассмотрим, что такое cpu, подробнее.

«Мозги»

CPU — это микросхема, расположенная на материнской плате вашего системного блока. Это интегральная микросхема или электронный блок, исполняющий программные коды. Что такое cpu в компьютере? Это центральный процессор, иначе называемый микропроцессором или просто процессором. На сленге программистов эту запчать персонального компьютера часто называют «мозгами».

Рынок микропроцессоров давно захвачен двумя корпорациями — Интел и АМД. Принято считать, что процессоры Intel намного производительней и их проще «разгонять», в то время как процессоры AMD отличаются своей надёжностью и дороговизной. Впрочем, сделав выбор, вы в любом случае останетесь довольны.

Помните: перед тем как покупать самостоятельно новый процессор, внимательно изучите техническую часть. Может ли ваша материнская плата поддерживать ту или иную модель физически? Способен ли ваш биос программно поддерживать новый процессор или потребуется его перепрошивка? Что такое cpu в компьютере, если он не поддерживается всей системой в целом? Правильно, бесполезная железка.

Характеристики

Неотрывно от понятия того, что такое cpu, идут его характеристики. Давайте рассмотрим основные параметры, по которым можно определить качество процессора.

• Форм-фактор. Определяет некоторые конструктивные особенности процессора, а также материнскую плату, на которую он может быть установлен.
• Частота шины. Для обмена данными между ЦПУ и другими составляющими персонального компьютера служит специальная шина FSB. За один такт по ней передаётся несколько пакетов данных. Таким образом, если указана частота в 800 МГц, это скорее всего означает, что процессор работает на частоте шины в 200 МГц, но за один такт передаёт 4 пакета данных.
• Напряжение. Различные процессоры требуют различное напряжение питания. Посредством увеличения напряжения можно разогнать процессор до более высокой производительности, однако и шанс перегреть его и сжечь тоже намного повысится.
• Кэш-память. Поскольку ЦП работает намного быстрее, чем оперативнаяя память, для ускорения обмена между ними и был создан кэш. Существует несколько уровней кэш-памяти. Кэш первого уровня работает быстрее остальных, но его размер минимален и составляет порядка 8-138 КБ. Кэш второго уровня имеет повышенный объём, достигающий 6 МБ, однако и время доступа к нему меньше. В редких случаях встречаются процессоры с кэшем третьего уровня: он достаточно большой по объёму, но и самый медленный, однако все равно быстрее, чем оперативная память. Кэш память обычно составляет больше половины стоимости центрального процессора.

Что такое cpu, если за ним не ухаживать так же, как и за любой другой запчастью? Скорее всего, он перегорит, и вам придётся идти в магазин за новым. Давайте рассмотрим способы контроля производительности.

AIDA64

Если вы всерьёз задумались о «разгоне» центрального процессора или просто хотите лучше контролировать его состояние, вам пригодится специальная программа. Ведь что такое cpu в компьютере и его температура? Это то же самое, что и температура у человека. У него также есть средняя температура, считающаяся нормой. Программа AIDA64 — градусник для вашего центрального процессора. Для определения степени «болезни» вашего ЦПУ, вы должны будете установить её на ваш персональный компьютер. Эта программа воспользуется установленными датчиками и выдаст вам результат.

Результатом работы будут следующие значения: ЦП, cpu package, cpu gt cores и температуры каждого ядра процессора. В первую очередь, нас интересует второй пункт. Что такое cpu package? Это температура под теплораспределительной крышкой процессора. Именно она является практически главным показателем температуры вашего процессора. Запомните, что нормальная температура процессора в режиме ожидания составляет до 45 градусов по цельсию. В рабочем режиме — до 65. Если температура переваливает за 70, то ваш процессор «болен», а значит, необходимо срочно искать и устранять причины неисправности.

Продлеваем жизнь

Итак, вы не уследили за своим процессором. Он начал перегреваться и перезагружать компьютер. Существует несколько возможных причин:

Надеемся, что знания о том, что такое cpu, пригодятся вам в жизни и помогут с выбором и уходом за вашим новым центральным процессором.

Компьютер представляет собой комплекс из различных устройств, объединенных в единый блок посредством шин (актуально для внутренних комплектующих). Например, в состав любого компьютера входят центральный процессор, видеоадаптер и пр. Их характеристики определяют общую итоговую производительность и возможности. Одним из важнейших компонентов является центральный процессор. Иногда можно встретить другие его названия: CPU (англ. Central Processing Unit — основная вычислительная единица), проц, камень.

Что такое CPU с точки зрения рядового пользователя? По аналогии с телом человека проц можно сравнить с мозгом. Он выполняет все математические расчеты и частично обеспечивает взаимодействие компонентов между собой. Физически процессор представляет собой самую крупную микросхему, устанавливаемую в специальный разъем материнской платы. Внутри нее содержатся сложные логические схемы из нескольких миллиардов транзисторов. Люди, интересующиеся вопросом «что такое CPU», могут легко определить процессор среди других внутренних компонентов. Ведь на нем всегда расположена система активного охлаждения: массивный металлический радиатор и вентилятор. Необходимость в них вызвана тем фактом, что потребляемая микросхемой часто составляет десятки ватт. Малый объем рассеивающей поверхности и высокая мощность приводят к нагреву корпуса CPU, что требует использования охлаждения.

По-разному решают вопрос нагрева: одни оптимизируют архитектуру, внося механизмы отключения неиспользуемых блоков, другие снижают напряжение питания и используют для производства новейшие достижения («тонкий» техпроцесс) и пр. В настоящее время основными «игроками» на рынке центральных процессоров для настольных компьютеров и ноутбуков являются две компании — Intel и AMD. Соответственно, вся остальная инфраструктура подстраивается под особенности их продукции.

Часто на вопрос «что такое CPU» дают довольно обобщающие ответы. Это объясняется очень просто: сейчас термин «процессор» приобрел более широкое значение, чем «часть компьютера». Так, в любом современном мобильном телефоне есть блок, выполняющий математические расчеты — это тоже процессор. Даже владельцам управляемых детских игрушек полезно знать, что такое CPU, ведь в них тоже присутствует вычислительный блок.

Очевидно, что не рассмотрев принцип работы процессора, понять общие особенности его работы невозможно. Работой CPU управляют программы. Они представляют собой наборы инструкций для процессора, написанные на каком-либо языке программирования. Говоря человеческим языком, в программе указан точный порядок действий. Все помнят или хотя бы слышали о В нем для того, чтобы нарисовать на экране круг, требовалось выполнить команду Circle (координаты). Современные принципы создания программ остались такими же: задачи создаются командами языков программирования. При запуске программы на компьютере специальный программный декодер преобразует команды используемого языка в предназначенный для непосредственной обработки на CPU. Этот код — двоичный, представляет собой последовательность единиц и нулей. Многие не могут понять, почему было решено использовать именно а не привычную десятеричную. На самом деле все объясняется очень просто: двоичные разряды легко можно представить командами для самих транзисторов. Например, так как речь идет о цифровых устройствах, то можно представить цифру «1» как наличие напряжения на базе определенного транзистора, а «0» — как его отсутствие. Соответственно, в первом случае транзистор открыт и пропускает через себя ток, а во втором — заперт (конечно, все упрощенно и с множеством оговорок).

Скорость выполнения инструкций программы определяет быстродействие процессора. На это влияют архитектура, частота работы внутренних схем, оптимизация кода.

Что такое процессор? Здесь Вы сможете прочитать небольшую терминологию данного понятия. Мы рассмотрим из чего он состоит, что такое ядро процессора, системная шина, кэш процессора, какие разъемы бывают у процессора, а также популярные изготовители. А теперь, приступим к делу.

Процессор (ЦП или CPU ) – это устройство или схема, которая исполняет машинные команды (инструкции). Является наиважнейшим компонентом любого компьютера и ноутбука. Выполняет любые, как логические, так и арифметические операции. Также управляет всеми устройствами, подключенными к ПК.

На данный момент процессоры представляют собой схему (микропроцессор) и является маленькой тонкой пластиной, квадратной по форме. На такой схеме расположены элементы, обеспечивающие функциональность самого процессора и ПК в целом. Такая пластина защищена пластмассовым или керамическим корпусом, подсоединенная золотыми проводами с наконечниками из металла. Данная конструкция позволяет присоединить процессор к системной плате.

Из чего состоит процессор?

• Регистры
• Арифметико-логическое устройство
• Шины данных и адресов
• Кэш память
• Математический сопроцессор

У специалистов разных профессий понятие об архитектуре процессора немного отличаются. Например, программисты думают, то архитектура процессора – это когда процессор способен выполнять наборы машинных кодов. Разработчики компьютерных составляющих думают иначе, а именно то, что архитектора процессора отражает какие-либо свойства и качества, которые присущи целому семейству процессоров (другими словами, организация процессоров или их внутренняя конструкция). Например, существует такая архитектура, как Intel Pentium, она обозначается, как P5. К примеру, Pentium IV обозначается, как NetBurst.

Модель архитектуры процессора Pentium 4

Даже если процессоры имеют одинаковую архитектуру, они могут иметь различия. В первую очередь это конечно же различие в процессорных , которые наделяют сам процессор, какими-либо характеристиками. Конечно, отличаться они могут и размерами кэша, и различиями в частоте системной шины. По сути, термин ядро процессора четкого определения не имеет, но может позволить выделить особенности какой-либо модели.

В случае замены ядра, скорее всего придется менять и процессорный разъем, что влечет за собой определенные трудности, которые связаны с совместимостью системных плат. Конечно, разработчики постоянно занимаются над совершенствованием ядер. Такие нововведения называются ревизией ядер, они в свою очередь обозначаются буквенными и цифирными значениями.

Что такое системная шина?

Системная шина или шина процессора (FSB ) – является совокупностью сигнальных линий, объединённых по назначению. Простыми словами, системная шина связывает все компоненты компьютера с процессором, будь это , или . Процессор подключается только к системной шине, остальные устройства подключаются через специальные контроллеры.

Что такое разъем (сокет) процессора?

Есть два типа разъемов (сокетов) – гнездовой и щелевой . Хотя это можно считать, как один разъем, потому что он создан лишь для установки процессора. Наличие сокета значительно облегчает замену процессора. Также его можно было бы снять на время ремонта компьютера. Кстати, если что, данный разъем расположен на . У компаний Intel и AMD свои типы разъемов, которые можно посмотреть .

Что такое регистр процессора?

Регистром в процессоре является блок ячеек, который образует сверхбыструю оперативную память. Такая память используется только процессором.

Что такое кэш процессора?

Кеш – это технология которая во всех современных процессорах является обязательной, еще ее называют быстрой памятью. Кэш технология является буфером между процессором и котроллером, который является медленной памятью. Буфер является хранилищем блоков данных, которые отрабатываются именно сейчас, таким образом процессору не нужно обращаться к контроллеру. Такое свойство очень хорошо увеличивает производительность процессора.

На данный момент существует несколько уровней кэша. L1 – кэш первого уровня , является самым быстрым и работает напрямую с ядром. Далее идет кэш второго уровня — L2 , который взаимодействует с L1. Такой кэш по объему намного больше, чем L1. Иногда может встречаться и кэш третьего уровня – L3 . Он достаточно медленный, а по объему еще больше, чем L2, но опять же, он быстрее, чем системная память.

Также, кэш разделяют на эксклюзивный и не эксклюзивный .

К первому типу относят кэш, в котором данные разделены на оригинальные в строгом порядке. К не эксклюзивному кэшу относят кэш, данные которого могут повторяться на всех уровнях кэша. Например, компания Intel, использует не эксклюзивный тип, а AMD – cсоответственно эксклюзивный. Трудно сказать, какой лучше, у обоих есть и достоинства, и недостатки.

Что такое телевизионный процессор? Или зачем телевизору «мозги»? — журнал LG MAGAZINE Россия

Телевизионная картинка стремительно меняется: от большей детализации голливудских боевиков до увеличения скоростей в автоспорте. Сегодня телевизор с мощным процессором позволяет вам не только наслаждаться яркой картинкой, но и не упустить ни одного мгновения происходящего на экране.

Как и компьютерный процессор, телевизионный представляет собой мощный чип, находящийся внутри прибора. Так называемый «мозг» вашего телевизора определяет, насколько быстро изображения появляются на экране, по сути, обрабатывая видео, которое вы просматриваете.

Почему телевизионный процессор имеет значение?

Прежде всего потому, что он напрямую влияет на качество изображения вашего телевизора. Использование маломощных процессоров приводит к тому, что динамичные виды спорта на экране выглядят медленными и вялыми, изображение «зернится», а сами цвета смотрятся тусклыми и нереалистичными.

Все это делает просмотр кино или телевизионной передачи менее приятным, чем он мог бы быть. Вот почему так важно выбрать телевизор с мощным процессором, таким как a9 (Альфа-9) второго поколения. Он обеспечивает ряд преимуществ перед обычными процессорами, а именно:

Сохранение динамичности

Одной из важнейших задач телевизионного процессора является уменьшение размытия динамичной картинки. Представьте себе шайбу, проносящуюся по льду со скоростью 80 км/ч, или болид Формулы-1, набирающий скорость в 100 км/ч всего за пару секунд.

Обычные телевизоры могут отображать от 30 до 60 кадров в секунду, в то время как процессор Альфа-9 второго поколения может обрабатывать до 120 кадров в секунду. Это дает колоссальное преимущество в качестве телевизионной картинки.

Частота обновления

Телевизионное изображение состоит из множества кадров, отображаемых с невероятно высокой скоростью. Каждый раз, когда одно изображение заменяется следующим, экран обновляется. Это называется частотой обновления или скоростью обработки. Чем выше частота, тем большее количество раз изображение обновляется в секунду.

Качество изображения

Современный телевизионный процессор также предназначен для значительного улучшения качества изображения. Оно включает в себя:

• Уменьшение зернистости и шума
• Улучшение детализации и текстуры
• Создание изображения с большей глубиной
• Воссоздание реалистичных цветов

И есть несколько способов, с помощью которых продвинутые телевизионные процессоры, такие как Альфа-9 второго поколения, достигают этого.

Четырехшаговое шумоподавление

1. Что это такое?

Забудьте о сложных терминах. Главное, что вам нужно знать, четырехшаговое шумоподавление вдвое мощнее, чем текущие стандарты. А значит, изображение на экране будет более четким и детальным.

2. Как это работает?

• Объекты отделены от их фона, чтобы создать больше глубины и показать скрытые детали,
• Края зафиксированы, чтобы придать объектам и персонажам большую детализацию и реалистичность,
• Цвет более реалистичный и четкий, с палитрой в 7 раз более глубокой, чем на обычном телевизоре,
• Контент может воспроизводиться со скоростью 120 кадров в секунду, чтобы обеспечить плавность движений.

3. Что это значит для меня?

Представьте осенний пейзаж на экране вашего телевизора: деревья, небо, цвета. А теперь мы расскажем, как это передаст современный телевизионный процессор:

• Цвет листьев в палитре оранжевого, желтого и коричневого,
• Деревья представляются более объемными,
• Слышен звук шагов по мелкой гальке,
• Между деревьями пробегает лиса и вы видите это четко и без размытия.

Искусственный интеллект

Будущее телевизионной картинки – искусственный интеллект. И это будущее уже сегодня стало настоящим в процессорах Альфа-9 второго поколения. Этот процессор в режиме реального времени анализирует пространство вокруг телевизора. В зависимости от освещения в комнате он автоматически настраивает яркость и контраст. Искусственный интеллект изучает также и звук – и в зависимости от жанра (спортивные передачи, фильмы, музыкальные трансляции) настраивает его так, чтобы звуковые эффекты буквально окутывали вас, а голос ведущей становился четче. Процессор, запоминая ваши предпочтения и привычки, сам подберет интересный вам контент и оптимальные настройки.

Готовы наслаждаться динамичным контентом без размытия и смотреть фильмы с новым уровнем детализации? Процессор Альфа-9 второго поколения поставляется в OLED телевизорах от LG.

основы архитектуры компьютеров / Хабр

Мы воспринимаем центральный процессор как «мозг» компьютера, но что это значит на самом деле? Что именно происходит внутри миллиардов транзисторов, благодаря которым работает компьютер? В нашей новой мини-серии из четырёх статей мы рассмотрим процесс создания архитектуры компьютерного оборудования и расскажем о принципах его работы.

В этой серии мы расскажем о компьютерной архитектуре, проектировании процессорных плат, VLSI (very-large-scale integration), производстве чипов и тенденциях будущего в области вычислительной техники. Если вам было интересно разобраться в подробностях работы процессоров, то начинать изучение лучше с этой серии статей.

Мы начнём с очень высокоуровневого объяснения того, чем занимается процессор и как строительные блоки соединяются в функционирующую конструкцию. В том числе мы рассмотрим процессорные ядра, иерархию памяти, предсказание ветвлений и другое. Во-первых, нам нужно дать простое определение тому, что делает ЦП. Простейшее объяснение: процессор следует набору инструкций для выполнения определённой операции над множеством входящих данных. Например, это может быть считывание значения из памяти, затем прибавление его к другому значению, и наконец сохранение результата в память по другому адресу. Это может быть и нечто более сложное, например, деление двух чисел, если результат предыдущего вычисления больше нуля.

Программы, например, операционная система или игра, сами по себе являются последовательностями инструкций, которые должен выполнять ЦП. Эти инструкции загружаются из памяти и в простом процессоре выполняются одна за другой, пока программа не завершится. Разработчики программного обеспечения пишут программы на высокоуровневых языках, например, на C++ или на Python, но процессор не может их понимать. Он понимает только единицы и нули, поэтому нам нужно каким-то образом представить код в этом формате.

Программы компилируются в набор низкоуровневых инструкций, называемых

, который является частью архитектуры набора команд (Instruction Set Architecture, ISA). Это набор команд, которые должен понимать и выполнять ЦП. Одними из наиболее распространённых ISA являются x86, MIPS, ARM, RISC-V и PowerPC. Точно так же, как синтаксис написания функции на C++ отличается от функции, выполняющей то же действие в Python, у каждой ISA есть свой отличающийся синтаксис.

Эти ISA можно разбить на две основных категории: с фиксированной и с переменной длиной. ISA RISC-V использует инструкции с фиксированной длиной, и это означает, что определённое заранее заданное количество битов в каждой инструкции определяет, какой тип имеет эта инструкция. В x86 всё иначе, в нём используются инструкции с переменной длиной. В x86 инструкции могут кодироваться различным способом с разным количеством битов для разных частей. Из-за такой сложности декодер инструкций в процессоре x86 обычно является самой сложной частью всего устройства.

Инструкции с фиксированной длиной обеспечивают простое декодирование благодаря постоянной структуре, но ограничивают общее количество инструкций, которые могут поддерживаться ISA. В то время, как у популярных версий архитектуры RISC-V есть примерно 100 инструкций и все они имеют открытый исходный код, архитектура x86 проприетарна и никто не знает, сколько всего инструкций в ней есть. Обычно считается, что существует несколько тысяч инструкций x86, но точное число никто не публикует. Несмотря на различия между ISA, по сути все они имеют одинаковую базовую функциональность.

Теперь мы готовы включить компьютер и начать выполнять программы. Выполнение инструкции имеет несколько базовых частей, которые разбиты на множество этапов процессора.

Первый этап — передача инструкции из памяти в процессор для начала выполнения. На втором этапе инструкция декодируется, чтобы ЦП мог понять, какого типа эта инструкция. Существует множество типов, в том числе арифметические инструкции, инструкции ветвления и инструкции памяти. После того, как ЦП узнает, инструкцию какого типа он выполняет, операнды для инструкции берутся из памяти или внутренних регистров ЦП. Если вы хотите сложить число A и число B, то не можете выполнять сложение, пока не знаете значений A и B. Большинство современных процессоров являются 64-битными, то есть размер каждого значения данных составляет 64 бита.

Получив операнды для инструкции, процессор переносит их на этап выполнения, где производится операция над входящими данными. Это может быть сложение чисел, выполнение логических манипуляций с числами или просто передача чисел без их изменения. После вычисления результата может потребоваться доступ к памяти для его сохранения, или процессор может просто хранить значение в одном из своих внутренних регистров. После сохранения результата ЦП обновляет состояние различных элементов и переходит к следующей инструкции.

Это объяснение, разумеется, сильно упрощено, и большинство современных процессоров для повышения эффективности разбивает эти несколько этапов на 20 или даже больше мелких этапов. Это означает, что хотя процессор начинает и завершает в каждом цикле несколько инструкций, может потребоваться 20 или больше циклов, чтобы выполнить одну инструкцию от начала до конца. Такая модель обычно называется pipeline («трубопровод», на русский обычно переводят как «конвейер»), потому что для заполнения трубопровода жидкостью и полного её прохождения требуется время, но после заполнения расход (вывод данных) будет постоянным.

Весь проходимый инструкцией цикл — это очень тщательно скоординированный процесс, но не все инструкции могут завершаться одновременно. Например, сложение выполняется очень быстро, а деление или загрузка из памяти может занимать тысячи циклов. Вместо останова всего процессора до момента завершения одной медленной инструкции большинство современных процессоров выполняют их с изменением очерёдности. То есть они определяют, какую из инструкций выгоднее всего выполнить в текущий момент и буферизируют другие инструкции, которые пока не готовы. Если текущая инструкция ещё не готова, то процессор может перепрыгнуть вперёд по коду, чтобы посмотреть, готово ли что-то ещё.

Кроме выполнения с изменением очерёдности современные процессоры применяют технологию под названием суперскалярная архитектура. Это означает, что в любой момент времени процессор одновременно выполняет на каждом этапе конвейера множество инструкций. Он может также ожидать ещё сотни других, чтобы начать их выполнение, и для того, чтобы иметь возможность одновременного выполнения нескольких инструкций внутри процессоров есть несколько копий каждого этапа конвейера. Если процессор видит, что к выполнению готовы две инструкции, и между ними нет зависимости, то он не ждёт, пока они завершатся по отдельности, а выполняет их одновременно. Одна из популярных реализаций такой архитектуры называется Simultaneous Multithreading (SMT) и также известна, как Hyper-Threading. Процессоры Intel и AMD сейчас поддерживают двухсторонний SMT, а IBM разработала чипы, поддерживающие до восьми SMT.

Для завершения этого тщательно скоординированного выполнения процессор кроме базового ядра имеет множество дополнительных элементов. В процессоре есть сотни отдельных модулей, у каждого из которых есть специфическая функция, но мы рассмотрим только основы. Самыми важными и выгодными являются кэши и предсказатель переходов. Есть и другие дополнительные структуры, которые мы рассматривать не будем: буферы переупорядочивания, таблицы переименования регистров и станции резервирования.

Необходимость кэшей иногда может сбивать с толку, ведь они хранят данные, как и ОЗУ или SSD. Но кэши отличаются задержкой и скоростью доступа. Даже несмотря на то, что память ОЗУ чрезвычайно быстра, она на порядки величин медленнее, чем нужно для ЦП. Для ответа с передачей данных ОЗУ может потребоваться сотни циклов, и процессору в это время будет нечем заняться. А если данных нет в ОЗУ, то могут потребоваться десятки тысяч циклов для получения доступа к ним с SSD. Без кэшей процессоры бы постоянно стопорились.

Обычно процессоры имеют три уровня кэша, образующих так называемую иерархию памяти. Кэш L1 — самый маленький и быстрый, L2 находится посередине, а L3 — самый крупный и медленный из всех кэшей. Выше кэшей в иерархии находятся мелкие регистры, хранящие во время вычислений единственное значение данных. По порядку величин эти регистры являются самыми быстрыми устройствами хранения в системе. Когда компилятор преобразует высокоуровневую программу в язык ассемблера, он определяет наилучший способ использования этих регистров.

Когда ЦП запрашивает данные из памяти, то сначала проверяет, хранятся ли эти данные уже в кэше L1. Если да, то можно всего за пару циклов получить к ним доступ. Если их там нет, то процессор проверяет L2, а затем и кэш L3. Кэши реализованы таким образом, что в общем случае они прозрачны для ядра. Ядро просто запрашивает данные по указанному адресу памяти, и тот уровень в иерархии, на котором они есть, отвечает ему. При переходе к последующим уровням в иерархии памяти размер и задержки обычно растут на порядки величин. В конце концов, если ЦП не находит данные ни в одном из кэшей, то обращается в основную память (ОЗУ).

В обычном процессоре каждое ядро имеет два кэша L1: один для данных и другой для инструкций. Кэши L1 обычно имеют в целом объём порядка 100 килобайт и размер очень варьируется в зависимости от чипа и поколения процессора. Кроме того, обычно для каждого ядра есть свой кэш L2, хотя в некоторых архитектурах он может быть общим для двух ядер. Кэши L2 обычно имеют размер несколько сотен килобайт. Наконец, есть единственный кэш L3, общий для всех ядер, имеющий размер порядка десятков мегабайт.

Когда процессор выполняет код, самые часто используемые инструкции и значения данных кэшируются. Это значительно ускоряет выполнение, потому что процессору не нужно постоянно обращаться за нужными данными в основную память. Во второй и третьей частях серии мы подробнее поговорим о том, как реализованы эти системы памяти.

Кроме кэшей одним из самых важных строительных блоков современного процессора является точный предсказатель переходов. Инструкции переходов (ветвлений) схожи с конструкциями «if» для процессора. Один набор инструкций выполняется, если условие истинно, а другой — если оно ложно. Например, нам нужно сравнить два числа, и если они равны, выполнить одну функцию, а если не равны, то выполнить другую. Эти инструкции ветвления применяются чрезвычайно часто и могут составлять примерно 20% всех инструкций в программе.

На первый взгляд кажется, что эти инструкции ветвления не должны вызывать проблем, но их правильное выполнение может оказаться очень сложным для процессора. В любой момент времени процессор может находиться в процессе одновременного выполнения десяти или двадцати инструкций, поэтому очень важно знать, какие инструкции выполнять. Может потребоваться 5 циклов, чтобы определить, что текущая инструкция — это переход и ещё 10 циклов, чтобы определить истинность условия. В это время процессор уже может начать выполнение десятков дополнительных инструкций, даже не зная, действительно ли это подходящие для выполнения инструкции.

Чтобы обойти эту проблему, все современные высокопроизводительные процессоры используют методику под названием «упреждение» (speculation). Это означает, что процессор отслеживает инструкции ветвления и гадает, будет ли выполнен условный переход, или нет. Если предсказание верно, то процессор уже начал выполнять последующие инструкции, и это обеспечивает рост производительности. Если предсказание неверно, то процессор останавливает выполнение, удаляет все неверные инструкции, которые он начал выполнять, и начинает заново с правильной точки.

Такие предсказатели перехода — одни из самых простейших разновидностей машинного обучения, потому что предсказатель изучает поведение ветвей в процессе выполнения. Если он предсказывает неверно слишком часто, то начинает обучаться правильному поведению. Десятилетия исследований методик предсказания переходов привели к тому, что в современных процессорах точность предсказаний превышает 90%.

Хотя упреждение обеспечивает огромный рост производительности, потому что процессор может выполнять инструкции, которые уже готовы, вместо того, чтобы ожидать в очереди завершения выполняемых, оно в то же время создаёт уязвимости в защите. Знаменитая атака Spectre эксплуатирует баги в предсказании и упреждении переходов. Атакующий использует специально подобранный код, чтобы заставить процессор упреждающе выполнить код, благодаря чему происходит утечка значений из памяти. Для предотвращения утечки данных необходимо было переделать конструкцию отдельных аспектов упреждения, что привело к небольшому падению производительности.

За последние десятилетия используемая в современных процессорах архитектура прошла долгий путь. Инновации и разработка продуманной структуры привели к повышению производительности и более оптимальному использованию аппаратных средств. Однако разработчики центральных процессоров тщательно хранят секреты их технологий, поэтому мы не можем точно узнать, что происходит у них внутри. Тем не менее, фундаментальные принципы работы процессоров стандартированы для всех архитектур и моделей. Intel может добавлять свои секретные ингредиенты, чтобы повысить долю попаданий кэша, а AMD может добавить улучшенный предсказатель переходов, но процессоры обеих компаний выполняют одинаковую задачу.

В этом первом взгляде и обзоре мы рассмотрели основы работы процессоров. В следующей части мы расскажем, как разрабатываются компоненты, входящие в состав процессоров, поговорим о логических элементах, тактовых частотах, управлении питанием, принципиальных электросхемах и другом.

Рекомендуемое чтение

какие лучшие процессоры для ПК

Первый общедоступный микропроцессор был выпущен компанией Intel в далеком 1971 году. Он имел скромные характеристики (чуть более 2000 транзисторов и тактовую частоту около 100 кГц), но бешеную цену — 300 $. Такая сумма составляла половину среднемесячной зарплаты по США.

Сегодня компьютеры стали доступнее, а их характеристики увеличились в тысячи раз. По этой причине появилось еще больше вопросов при выборе.

О том, как подобрать основу компьютера (процессор) и при этом сэкономить, читайте в нашей статье.

Общие сведения

Центральный процессор (ЦП, ЦПУ или CPU) — это вычислительные «мозги» компьютера, от мощности которых зависит быстродействие всей машины. Именно поэтому сборку «компа» начинают с процессора (и еще видеокарты).

ЦП представляет собой печатную плату, на которой расположен кремниевый кристалл и другие электрические элементы. Сверху плата накрыта металлическим «защитным щитом», который одновременно выполняет функцию теплоотвода. Внизу процессора есть ножки-контактеры для крепления на «материнку».

Производством ЦПУ занимаются две компании: Intel и AMD. Первые считаются законодателем моды, вторые умеют находить технологичные и бюджетные решения. Однако в 2020 году в борьбу вступила Apple, презентовав свой процессор М1. По мнению Тима Кука, генерального директора «яблочных», М1 — это прорыв в индустрии.

Сегодня наиболее прогрессивными мини-архитектурами процессоров считаются Kaby Lake от Intel и Zen от AMD. На таких конфигурациях выходят «процы» последних поколений, популярностью пользуются Intel Core под сокет LGA1151 и Ryzen AMD под сокет AM4.

Интересно знать: цена процесса может составлять до 30 % от стоимости компа. Дороже бывает только видеокарта.

Основные характеристики

Основные характеристики процессора имеют отношение к его производительности. К таковым относят количество ядер, наличие мультипотоковости, значение номинальной и максимальной тактовой частоты, особенности и объем кэша. Конструкцию «проца» определяет сокет, расположенный на материнской плате.

Сокеты: устаревшие, устаревающие и актуальные

Сокет — это разъем на материнской плате, который служит для установки процессора. Он представляет собой «тапочки-гнездышки» под «ножки» процессора. На «материнке» бывает от 2 до 4 разъемов. Их делят на следующие группы:

• устаревшие, которые сняты с производства;
• устаревающие — под них делают все меньше и меньше процессоров, потому что планируют снимать с производства;
• актуальные, под которые заточены все передовые разработки (AM4, TRX4 AMD и 1200, 2066 Intel).

Отметим, что лучше брать процессор под актуальные сокеты, чтобы в дальнейшем без лишних затрат модернизировать компьютер. В противном случае понадобится менять материнскую плату, а вслед за ней, скорее всего, и видеокарту.

Интересно знать: у компьютера всего 2 цифры для коммуникации, на которых строится язык общения процессора и периферии: 0 — выключено, 1 — включено.

Ядра, или «Эра мультиядерности»

Ядро — это основной вычислительный блок процессора, именно от него зависит производительность. Долгое время компьютеры были одноядерными, пока в 2001 году компания IBM не презентовала двухъядерный процессор.

Вслед за ней идею подхватила AMD, и через несколько лет появился их первый двухъядерный процессор AMD64, предназначенный для серверов. В 2005 году Intel смогла обойти конкурентов, потому что предложила двухъядерный «проц» для домашнего ПК.

В современном мире многоядерность — уже не тренд, а стандарт. В зависимости от количества ядер «компы» можно разделить на следующие типы:

• простые — служат для работы дома и в офисе, имеют 2-ядерный процессор;
• игровые любительские — 4-ядерный «проц», на котором запускается большинство игрушек;
• для работы с видеоконтентом — имеет «мозги» с 6 ядрами, предназначен для видеомонтажа, организации трансляций и другой работы с видеоконтентом;
• для киберспортсменов — профессиональный компьютер для продвинутых геймеров и работы с видеоконтентом. Процессор такого «компа» имеет в своей конструкции 8 ядер;
• сверхмощные — процессорами свыше 10 ядер оснащаются «машины» для серверных и «компы» для выполнения сложных технических задач.

Интересно знать: шестиядерный процессор с двумя потоками будет на 20 % мощнее, чем однопоточный с таким же количеством ядер.

Потоков много не бывает!

Второй показатель, который непосредственно влияет на производительность, — это многопоточность. Она предоставляет возможность иметь два потока для обработки данных на одном ядре. Если говорить образно, то ядро с одним потоком напоминает человека, который хочет перенести все в одной руке, тогда как двухпоточное ядро распределяет нагрузку на «две руки».

Производители задумались о многопоточности в тот момент, когда поняли, что линейное наращивание тактовой частоты слишком дорого, энергозатратно и малоэффективно. «Минимальный набор» для современного ПК включает 8-поточный 4-&nbspядерный процессор.

Лайфхак: максимальное число потоков может быть в два раза больше количества ядер, это значит, что в шестиядерном 12 потоков, в восьмиядерном — 16 и т.д.

Тактовая частота: номинальная и Turbo

До «эры мультиядерности» тактовая частота была основным показателем производительности. Теперь эти «лавры» она делит с потоками и ядрами. От тактовой частоты зависит, какое количество команд (тактов) в секунду может выполнить процессор. Например, тактовая частота 1,2 Ггц (1200 Мгц) означает, что за одну секунду «проц» может выполнить 1 млн 200 тыс команд.

По состоянию на 2020 год, оптимальная тактовая величина составляет не менее 3000 МГц. В то же время, кроме номинальной тактовой частоты существует еще и максимальная Turbo-частота. Суть заключается в том, что в случае необходимости компьютер может увеличить номинальную тактовую частоту, чтобы повысить эффективность работы.

Впервые технологию «автоматического разгона» (Turbo Boost) предложила компания Intel. Чуть позже AMD выпустила свою оригинальную разработку «по разгону» процессора Precision Boost. Максимальная Turbo-частота может доходить до 5,2 Ггц и выше.

Интересно знать: если сравнить два процессора разных поколений, но одинаковой тактовой частоты, то «молодчик» с бо́льшей долей вероятности будет быстрее. Это связано с тем, что на производительность также влияет архитектура процессора и количество ядер.

Память: кэш и его иерархия

Кэш — один из самых «скоростных» типов памяти. Он встроен в процессор и нужен для быстрой обработки наиболее важных данных. Кэш влияет на производительность в меньшей степени, чем ядра, но способен повысить эффективность на 5–15 %. Выделяют 4 уровня такой памяти:

• L1 — имеет высокую скорость, но малый объем. Хранит наиболее важные данные, которые могут понадобиться процессору в любую секунду;
• L2 — вместительнее, но медленнее L1. Используется для хранения информации, вероятность запроса которой ниже, чем на первом уровне. Количество L2, как и L1, соответствует количеству ядер;
• L3 — объемный кэш размером до нескольких десятков Мегабайт, который имеют далеко не все «процы». Такое хранилище используется несколькими ядрами сразу;
• L4 — также необязательный тип кэша, но его наличие ускоряет работу.

Чем вместительнее кэш, тем лучше. Для второго уровня (L2) хорошими показателями считаются 256 Кб для «простых» компов, 512 Кб — для офисных компов средней производительности, 1 Мб — для мощных «машин» под специальные профессиональные задачи. На третьем уровне (L3) желательно для простых задач иметь 2 Мб, 3–4 Мб — для офисных компьютеров, 6–8 Мб — для геймерских и профессиональных компов.

Интересно знать: минимальная единица измерения памяти — это бит. Именно от нее выстраивается соотношение к другим единицам измерения: 1 байт = 8 бит, 1 Килобайт = 1024 байта, 1 Мегабайт = 1024 Килобайта, 1 Гигабайт = 1024 Мегабайта и т. д.

Дополнительно: боксовая версия, графика, TDP, транзисторы и поддержка памяти

При покупке процессора обращают внимание на то, какую память он поддерживает. Здесь возможны варианты от DDR3 до DDR4. «Золотой стандарт» для современных процессоров&nbsp— это поддержка памяти DDR4 с частотой не менее 2666 МГц.

Встроенный контроллер PCI Express улучшает связь между процессором и видеокартой при условии подключения ее через соответствующий разъем. Более важная встроенная «фишка» — это видеокарта, интегрированная в процессор, т.е. встроенная графика. Она менее мощная, чем дискретная видеокарта, но это отличный и экономный вариант при выполнении стандартных пользовательских задач: поиск в интернете, просмотр фильмов, работа в «ворде» и другое.

От энергопотребления (TDP) зависит, какую систему охлаждения нужно подбирать. Игнорирование этого параметра, а следовательно и неправильная эксплуатация ПК, может привести к преждевременной поломке.

На энергопотребление влияет мощность «проца» (количество ядер и тактовая частота), а также физические размеры транзисторов (техпроцесса). Как правило, толщина транзисторов варьируется от 7 до 80 нм. Чем тоньше транзистор, тем лучше. В большинстве моделей это значение не превышает 14 нм.

Процессоры выходят в двух комплектациях: OEM и BOX. Первая — это «голый» процессор, вторая — «проц», снабженный заводским кулером. Разумеется, боксовая версия будет OEM, но разница, как правило, не столь велика. Тем более, что за наличие заводского кулера предлагают увеличенный срок гарантии.

Интересно знать: разгон компьютера называется оверклокингом. Его основная задача — увеличить тактовую частоту процессора, т.е. производительность. Для разгона необходимо, чтобы множитель процессора был свободным или разблокированным. Также важно обратить внимание на «материнку». У Intel для разгона подходят платы с маркировкой «К», у AMD почти все «материнки» поддерживают разгон.

Выводы

Итак, для того, чтобы выбрать производительный процессор, нужно:

• 1. Разобраться в его назначении. Процессор — это «мозг» компьютера. Чем он «прокаченней», тем быстрее и эффективнее работает «машина». Производством процессоров занимаются два игрока: Intel и AMD. Первые — законодатели мод, вторые умеют делать круто и бюджетно.
• 2. Изучить основные характеристики. К ним относятся параметры, которые влияют на производительность. В первую очередь, это количество и поточность ядер, а также тактовая частота. Во-вторых, кэш, его объем и количество уровней. Сокет определяет совместимость «материнки» и «проца».
• 3. Узнать о дополнительных «фишках». Стоит обратить внимание на поддержку памяти: лучше выбирать DDR3 и выше. Встроенная «видюха» и контроллер PCI Express улучшают работу. Энергопотребление позволяет подобрать адекватную систему охлаждения. Также на это влияют техпроцессы (транзисторы): чем они тоньше, тем меньше энергопотребление. «Процы» поставляются в двух комплектациях: боксовой и «голой». Первая дороже, но имеет расширенную гарантию за счет наличия заводских кулеров.

Теперь вы знаете, по каким критериям стоит оценивать компьютерный микропроцессор, а значит, сделаете правильный выбор. Удачных покупок!

Рейтинг статьи:

Системный блок компьютера. Понятие, устройство и состав системного блока ПК

Содержание:

Как только пользователи ПК не называют системный блок: и процессором, и железной коробкой под столом, и ещё много интересных названий. В каждом из этих названий есть своя доля правды. Т.к., если заглянуть внутрь, то именно там можно найти процессор и чаще всего системный блок железный и стоит под столом.

Системный блок. Что же это такое?

Давайте посмотрим в словарь и найдем настоящее определение. Системный блок (разг. корпус, системник) — это элемент персонального компьютера, который защищает компоненты компьютера, находящиеся внутри, от механических повреждений и внешнего воздействия.

Кроме этого он поддерживает внутри себя температуру, необходимую для стабильной работы, экранирует электромагнитное излучение, которое создается внутренними элементами.

Системный блок

Системные блоки для персональных компьютеров изготавливают промышленным способом из деталей, в основу которых входит сталь, пластик и алюминий. Для того, чтобы сделать системный блок оригинальным и неповторимым, используются древесина или органическое стекло.

Состав системного блока

Системный блок включает в себя множество частей и компонентов. Кратко рассмотрим большинство из них.

1. Корпус – один из важных компонентов, входящий в число элементов системного блока: на корпусе компьютера крепятся все остальные детали. Корпуса различаются между собой размерами и форм-факторами. При выборе корпуса для системника следует обратить внимание на некоторые детали.

Корпус

Чем корпус больше, тем проще в нем будет разместить остальные элементы системного блока. А чем тяжелее, тем толще стенки он имеет, что позволит наладить хорошее охлаждение и невысокий уровень шума. Компьютерная помощь Комполайф рекомендует использовать корпуса только известных брэндов таких как Thermaltake, Chieftec, InWin и др.

2. Блок питания – возможно, самая важная деталь системного блока ПК. Считается, что лучше сэкономить на любой другой детали, но только не на блоке питания. Может показаться немного странным, но с большой долей вероятности качество блока питания можно определить по весу — чем тяжелей блок питания, тем лучше. Качественные компоненты блока питания: радиаторы, конденсаторы и трансформаторы; довольно тяжелые элементы.

Блок питания (БП)

Блок питания занимается обеспечением электрического питание всех остальных компонентов компьютера. От него напрямую зависит, как долго проработают все остальные комплектующие. Из-за недостаточно качественного блока питания работа всего компьютера может быть нестабильной, также это может стать причиной поломки дорогостоящих элементов.

3. Процессор (CPU — центральный процессор) – это главный вычислительный элемент персонального компьютера. Все программы состоят из огромной последовательности микрокоманд, и именно процессор выполняет эти команды.

От быстродействия процессора в первую очередь зависит производительность и быстрота работы всего ПК (это обязательно необходимо учесть, если решили переустановить windows на более современную версию). Тактовая частота, на которой работает процессор, архитектура и количество ядер определяют быстродействие процессора.

Центральный процессор

Многие годы на мировом рынке процессоров безраздельно доминируют два основных конкурента: AMD и Intel. И ближайшее время эта ситуация вряд ли изменится.

4. Материнская плата – один из компонентов ПК, который входит в число основных. Материнская плата объединяет все компоненты системного блока. Кроме этого она включает в себя дополнительные компоненты: встроенная видеокарта, сетевой адаптер, звуковая карта, устройства ввода-вывода и др.

Материнская плата (mainboard)

Неправильно подобранная материнская плата может негативным образом сказаться на работе ПК в целом, несмотря на то, что остальные комплектующие будут мощными сами по себе.

5. Корпусный вентилятор – используется для охлаждения системника. Он необязателен, но желателен для поддержания приемлемой температуры внутри.

6. Планки оперативной памяти (ОЗУ) — это быстродействующая память компьютера. После выключения компьютера вся информация, находящаяся в ней, удаляется.

Оперативная память (ОЗУ)

Учитывая всё возрастающие потребности современных программ, игр и приложений, можно считать, что чем больше объём оперативной памяти, тем будет лучше. На сегодняшний день минимальный объемом оперативной памяти, устанавливаемой в новый компьютер, будет 4 Гигабайта.

7. Видеокарта — устройство, которое обрабатывает и выводит графическую информацию на монитор. Каждая видеокарта имеет свой собственный графический процессор, который занимается обработкой информации: 2D и 3D. Видеопроцессор существенно снижает вычислительную нагрузку на CPU (центральный процессор).

Видеокарта

Без дорогой и мощной видеокарты можно даже не мечтать о современных компьютерных играх. Кроме этого, у вас вряд ли получится всерьез заняться обработкой видефайлов или профессиональным редактированием фото. 

8. Сетевая карта – элемент системного блока, необходимый для соединения компьютера с локальной сетью или сетью Интернет. Последнее время сетевые платы интегрированы (встроены) в материнские платы.

9. Оптический накопитель (CD/DVD) – устройство для чтения и записи оптических дисков. Между собой отличаются типом поддерживаемых дисков, а также скоростью чтения и записи.

10. Жесткий диск (harddisk, HDD, винчестер) — это устройство долговременной памяти. При выключении компьютера данные не удаляются. Быстрота работы жесткого диска намного ниже, чем у оперативной памяти, а объём намного выше.

Жесткий диск (HDD)

Операционная система, установленные программы, документы, фотографии, музыка и фильмы хранятся на жестком диске. Объём HDD (жесткого диска) измеряется в Гигабайтах. Считается, что чем больше, тем лучше. Как говорится, свободного места много не бывает.

Передняя панель системного блока ПК, как правило, содержит две кнопки:

• Power – используется для включения компьютера;
• Reset — используется при необходимости экстренной перезагрузки компьютера, если он завис.

Также на передней панели можно найти такие элементы:

• индикаторы – светодиоды и лампочки, отображающие работу ПК: индикация работы компьютера, индикация состояния жесткого диска.
• дисководы и оптические накопители — это устройства, предназначенные для работы с такими носителями информации как дискеты и оптические диски.
• разъемы — предназначены для подключения некоторых внешних устройств. Чаще всего это разъемы USB, а также гнездо для подключения наушников и микрофона.

Ели вы хотите собрать новый системный блок, если хотите, чтобы он был сделан специально для вас и не был похож на сотни других, продающихся в магазинах, то центр компьютерной помощи Compolife.ru с радостью поможет осуществить мечту. Обратившись в наш сервис, вы можете быть уверены в надежности и долговечности работы будущего компьютера. Ведь его сборкой и настройкой будут заниматься профессионалы с многолетним успешным опытом работы!

Еще больше интересной и полезной информации

• Одним из самых важных компонентов компьютера, безусловно, можно…

• Блок питания компьютера (БП) – это электронное устройство, формирующее…

• Процессор (микропроцессор, CPU, центральный процессор, разг.…

• Корпус — это основной элемент системного блока, к которому крепятся…

Комментарии (11)

Оставить комментарий

Команды процессора. Принцип работы процессора. Система команд процессора.

Доброго времени суток уважаемый пользователь. На этой страничке мы поговорим на такие темы, как : Команды процессора, Принцип работы процессора, Система команд процессора.

Предположим, что вы — рабочая группа, которой необходимо как можно быстрее решить некоторую задачу. Вы должны работать в помещении 1, а  условие  задачи, исходные данные и этапы решения находятся в помещении 2, причем выдача необходимой информации происходит достаточно медленно. В помещение 2 может ходить только 1 человек.
Ваша  работа должна выполняться по следующему плану:

1. Человек идет в помещение 2 за порцией данных, необходимых для решения задачи.
2. Приносит их в помещение 1.
3. Рабочая группа быстро обрабатывает данные и посылает за следующей порцией информации. При этом она бездействует в ее ожидании.
4. Человек идете в помещение 2 за следующей порцией информации.
5. Приносит их в помещение 1.
6. Рабочая группа быстро обрабатывает данные и посылает за следующей порцией информации. При этом она бездействует в ее ожидании.
7. И т.д., до тех пор, пока задача не будет решена.

Подумайте и скажите, каким образом можно ускорить этот процесс, если Вы обрабатываете информацию быстрее, чем вам ее вам дают в помещении 2, в результате чего вы теряете много времени.

Возникают следующие вопросы:

1. Можно ли поручить решение задачи более «умной» рабочей группе, которая решит ее быстрее?
2. Можно ли информацию из помещения 2 частично сразу перенести в Помещение 1?
3. Можно ли посылать за информацией в помещение 2 не одного человека, а нескольких?

Только что, вы смоделировали процесс ускорения работы процессора. Помещение 1 — это процессор, а помещение 2 — это оперативная память. Главная задача ученых и инженеров — сделать процессоры более производительными.

Достигается это за счет:

• Повышения тактовой частоты (более «умная» рабочая группа). Это самый очевидный путь повышения производительности.
• Повышения разрядности процессора (поручить приносить информацию из помещения 2 более чем одному человеку). Чем выше разрядность процессора ( количество человек), тем больше байтов (больше информации) он может обработать за один такт.
• Кэширования памяти. Процессор по отношению, например, к оперативной памяти является более быстрым устройством, поэтому он вынужден постоянно простаивать, ожидая медленно работающую память. Поэтому, чтобы процессор реже обращался к оперативной памяти, внутри него создают небольшой участок памяти размерим 256 или 512 Кбайт. Эта «сверхоперативная» память получила название кэш. В кэш-память процессор записывает те данные, которые получил из оперативной памяти, и если это данные понадобятся еще раз, он возьмет их из кэш. Таким образом, работа процессора происходит  быстрее.

Принцип работы процессора.

Процессор является одним из тех устройств, которые все время должен работать. Процессор ПК не может быть выключен. Даже если на наш взгляд процессор ничего не делает, все равно выполняется какая-то программа.

Процессор работает, по сравнению с другими устройствами компьютера,  с наибольшей скоростью. И самыми медленными по сравнению с ним являются внешние устройства, в том числе и человек. Так, например, работая с  клавиатурой, человек отправляет в компьютер в среднем один байт в секунду (нажимает на одну клавишу в секунду). Процессор обрабатывает такую и формацию за 0,000001 секунды. А что же делает процессор в остальное время, если он не может выключаться? А в остальное время он может получать сигналы от мыши, от других компьютеров, от гибких и жестких дисков. Он успевает несколько раз в течение секунды подзарядить оперативную память, обслужить внутренние часы компьютера, отдать распоряжение, как правильно отображать информацию на экране, и выполнить множество прочих дел.

Система прерываний процессора.

Каким образом, в таком ритме работы, процессор узнает, откуда приходят данные — от клавиатуры или от мыши, от монитора или от принтера?  А может быть от микроволновой печи? И как с такими данными работать?

Для этого используются прерывания, которых существует 256 видов. Прерывания прерывают работу процессора над текущим заданием и направляют его на выполнение другой программы.

Предположим, мы решили подключить к компьютеру микроволновую печь. Выберем для нее какое-нибудь прерывание, не используемое другим устройством, например «103». Когда микроволновая печь захочет обратить на себя внимание процессора, она пошлет к нему сигнал и число 103. Процессор получит число и заглянет в специальную область памяти- вектор прерываний, где найдет адрес руководства по работе с микроволновой печью и начнет работать с этим устройством.

Новые сигналы прерываний могут временно приостановить работу текущей программы, и вернуться к ней по окончании работы с пришедшим прерыванием. Что было бы, если бы процессор работал не со скоростью сотни миллионов байтов в секунду, а в привычном для человека ритме. Как часто получал бы он сигналы?

• Сигналы от клавиатуры он получал бы один раз в десять лет. Обработка слова «компьютер» занимала бы почти 100 лет.
• Данные от мыши — один раз в год. Перемещение указателя мыши из одного угла экрана в другой заняло бы тысячелетие.
• Данные, поступившие по телефонным проводам через модем, — один раз в сутки. Прием и обработка одной страницы текста занимали бы 5-7 лет.
• Данные от гибкого диска — один символ в несколько часов.
• Данные от жесткого или лазерного диска — один байт в час.

Система команд процессора.

Процессор обрабатывает информацию, выполняя определенные команды. Таких команд может быть более тысячи. У каждой команды есть свой код (номер). Например, есть команда 000, 001, 002 и т.д. Коды всех команд процессора записаны в двоичной форме в специальном документе, который называется системой команд процессора.

У каждого процессора своя система команд, поэтому один и тот же код для, разных процессоров может обозначать разные команды. Если же процессоры имеют ограниченную совместимость, то их рассматривают как семейство. Примером семейства процессоров являются все процессоры Intel. Их родоначальником был процессор Intel 8086, на базе которого был сделан первый IBM PC. Процессоры семейства совместимы «сверху вниз», т.е. новый процессор понимает» все команды своих предшественников, но не наоборот.


Таблица прерываний AMD Atlon 64 X2:

Всю таблицу выписывать нет смысла, так, как она очень обьемная. Посмотреть свою таблицу прерываний вы можите через программу EVEREST, заходим во вкладку Устройства, и выбираем Ресурсы устройств.

Все процессоры можно разделить на:

• Процессоры с расширенной системой команд (CISC — процессоры).
• Процессоры с сокращенной системой команд (RISC — процессоры).

Первый тип процессоров характеризуется небольшим числом регистров, но большим количеством команд, более длинным форматом их записи в байтах и, соответственно, более медленной работой. Такие процессоры используются в универсальных вычислительных системах и являются стандартом для микрокомпьютеров.

Второй тип процессоров характеризуется меньшим количеством команд и, соответственно, более высоким быстродействием. Но сложные операции в этом случае приходится разбивать на последовательность простейших команд, что не всегда эффективно. Поэтому такие процессоры используются в специализированных вычислительных системах, ориентированных на выполнение однообразных операций.

Что такое процессор (ЦП)? Определение с сайта WhatIs.com

Процессор (ЦП) — это логическая схема, которая реагирует на основные инструкции, управляющие компьютером, и обрабатывает их. ЦП считается основным и наиболее важным чипом интегральной схемы (ИС) в компьютере, поскольку он отвечает за интерпретацию большинства команд компьютера. ЦП будут выполнять большинство основных арифметических, логических операций и операций ввода-вывода, а также распределять команды для других микросхем и компонентов, работающих на компьютере.

Термин процессор используется взаимозаменяемо с термином центральный процессор (ЦП), хотя, строго говоря, ЦП — не единственный процессор в компьютере.Графический процессор (графический процессор) является наиболее ярким примером, но жесткий диск и другие устройства в компьютере также выполняют некоторую обработку независимо. Тем не менее, термин процессор обычно понимается как ЦП.

можно найти в ПК, смартфонах, планшетах и ​​других компьютерах. Двумя основными конкурентами на рынке процессоров являются Intel и AMD.

  [root @ hornet ~] # lscpu
Архитектура: x86_64
Операционные режимы ЦП: 32-разрядный, 64-разрядный
Порядок байтов: Little Endian
Размеры адресов: 39 бит физических, 48 виртуальных
ЦП: 12
Он-лайн список ЦП: 0-11
Потоков на ядро: 2
Ядра на сокет: 6
Розетка (и): 1
NUMA узлов: 1
ID поставщика: GenuineIntel
Семейство процессоров: 6
Модель: 158
Название модели: Intel (R) Core (TM) i7-8700 CPU @ 3.20 ГГц
Шаг: 10
Процессор МГц: 4300.003
Максимальная частота процессора: 4600.0000
CPU min MHz: 800.0000
BogoMIPS: 6399,96
Виртуализация: VT-x
Кэш L1d: 192 КБ
Кэш L1i: 192 Кбайт
Кэш L2: 1,5 МБ
Кэш L3: 12 МБ
NUMA node0 ЦП: 0-11