Для чего служит процессор. Виды процессоров и зачем они нужны. Основные характеристики процессора

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

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

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

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

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

Короче говоря, рассаживайтесь поудобней и.. Поехали!

Какой процессор выбрать - основные характеристики

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

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

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

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

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

Собственно, вот с чем предстоит определиться при выборе процессора:

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

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

Тех.процесс и как участвует в выборе

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

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

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

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

Маркировка, архитектура и код name

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

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

Она определяет конструктивные особенности и организацию процессоров.

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

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

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

Сокет или тип разъема процессора

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

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

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

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

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

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

Тактовая частота процессора

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

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

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

Разрядность процессора

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

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

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

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

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

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

Количество ядер процессора

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

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

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

Многопоточность и тому подобное

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

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

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

Кэш-память и другие хвосты

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

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

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

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

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

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

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

Энергопотребление и охлаждение

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

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

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

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

Встроенное графическое ядро

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

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

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

Всякие там фирменные технологии

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

От AMD :

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

От Intel :

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

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

Итак, последнее на сегодня, это…

Маркировка процессора

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

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

Расшифровка будет следующей:

Марка процессора (1 ). Возможны следующие символы:

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

Назначение процессора (2 ). Варианты:

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

Модель процессора (3 ). Возможны обозначения:

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

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

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

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

Объем кэш-памяти (7

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

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

Процессор AMD с маркировкой HDZ560WFK2DGM , которая означает:

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

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

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

Где лучше всего купить процессор?

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

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

Послесловие

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

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

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

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

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

Все мы знаем, что у видеокарты и процессора несколько различные задачи, однако знаете ли вы, чем они отличаются друг от друга во внутренней структуре? Как CPU (англ. - central processing unit ), так и GPU (англ. - graphics processing unit ) являются процессорами, и между ними есть много общего, однако сконструированы они были для выполнения различных задач. Подробнее об этом вы узнаете из данной статьи.

CPU

Основная задача CPU, если говорить простыми словами, это выполнение цепочки инструкций за максимально короткое время. CPU спроектирован таким образом, чтобы выполнять несколько таких цепочек одновременно или разбивать один поток инструкций на несколько и, после выполнения их по отдельности, сливать их снова в одну, в правильном порядке. Каждая инструкция в потоке зависит от следующих за ней, и именно поэтому в CPU так мало исполнительных блоков, а весь упор делается на скорость выполнения и уменьшение простоев, что достигается при помощи кэш-памяти и конвейера .

GPU

Основная функция GPU - рендеринг 3D графики и визуальных эффектов, следовательно, в нем все немного проще: ему необходимо получить на входе полигоны, а после проведения над ними необходимых математических и логических операций, на выходе выдать координаты пикселей. По сути, работа GPU сводится к оперированию над огромным количеством независимых между собой задач, следовательно, он содержит большой объем памяти, но не такой быстрой, как в CPU, и огромное количество исполнительных блоков: в современных GPU их 2048 и более, в то время как у CPU их количество может достигать 48, но чаще всего их количество лежит в диапазоне 2-8.

Основные отличия

CPU отличается от GPU в первую очередь способами доступа к памяти. В GPU он связанный и легко предсказуемый - если из памяти читается тексел текстуры, то через некоторое время настанет очередь и соседних текселов. С записью похожая ситуация - пиксель записывается во фреймбуфер, и через несколько тактов будет записываться расположенный рядом с ним. Также графическому процессору, в отличие от универсальных процессоров, просто не нужна кэш-память большого размера, а для текстур требуются лишь 128–256 килобайт. Кроме того, на видеокартах применяется более быстрая память, и в результате GPU доступна в разы большая пропускная способность, что также весьма важно для параллельных расчетов, оперирующих с огромными потоками данных.

Есть множество различий и в поддержке многопоточности: CPU исполняет 1– 2 потока вычислений на одно процессорное ядро, а GPU может поддерживать несколько тысяч потоков на каждый мультипроцессор, которых в чипе несколько штук! И если переключение с одного потока на другой для CPU стоит сотни тактов, то GPU переключает несколько потоков за один такт.

В CPU большая часть площади чипа занята под буферы команд, аппаратное предсказание ветвления и огромные объемы кэш-памяти, а в GPU большая часть площади занята исполнительными блоками. Вышеописанное устройство схематично изображено ниже:

Разница в скорости вычислений

Если CPU - это своего рода «начальник», принимающий решения в соответствии с указаниями программы, то GPU - это «рабочий», который производит огромное количество однотипных вычислений. Выходит, что если подавать на GPU независимые простейшие математические задачи, то он справится значительно быстрее, чем центральный процессор. Данным отличием успешно пользуются майнеры биткоинов.

Майнинг Bitcoin

Суть майнинга заключается в том, что компьютеры, находящиеся в разных точках Земли, решают математические задачи, в результате которых создаются биткоины . Все биткоин-переводы по цепочке передаются майнерам, чья работа состоит в том, чтобы подобрать из миллионов комбинаций один-единственный хэш, подходящий ко всем новым транзакциям и секретному ключу, который и обеспечит майнеру получение награды в 25 биткоинов за раз. Так как скорость вычисления напрямую зависит от количества исполнительных блоков, получается, что GPU значительно лучше подходят для выполнения данного типа задачи, нежели CPU. Чем больше количество произведенных вычислений, тем выше шанс получить биткоины. Дело даже дошло до сооружения целых ферм из видеокарт.

Наверное, каждый пользователь мало знакомый с компьютером сталкивался с кучей непонятных ему характеристик при выборе центрального процессора: техпроцесс, кэш, сокет; обращался за советом к друзьям и знакомым, компетентным в вопросе компьютерного железа. Давайте разберемся в многообразии всевозможных параметров, потому как процессор – это важнейшая часть вашего ПК, а понимание его характеристик подарит вам уверенность при покупке и дальнейшем использовании.

Центральный процессор

Процессор персонального компьютера представляет собой микросхему, которая отвечает за выполнение любых операций с данными и управляет периферийными устройствами. Он содержится в специальном кремниевом корпусе, называемом кристаллом. Для краткого обозначения используют аббревиатуру — ЦП (центральный процессор) или CPU (от англ. Central Processing Unit – центральное обрабатывающее устройство). На современном рынке компьютерных комплектующих присутствуют две конкурирующие корпорации, Intel и AMD , которые беспрестанно участвуют в гонке за производительность новых процессоров, постоянно совершенствуя технологический процесс.

Техпроцесс

Техпроцесс — это размер, используемый при производстве процессоров. Он определяет величину транзистора, единицей измерения которого является нм (нанометр). Транзисторы, в свою очередь, составляют внутреннюю основу ЦП. Суть заключается в том, что постоянное совершенствование методики изготовления позволяет уменьшать размер этих компонентов. В результате на кристалле процессора их размещается гораздо больше. Это способствует улучшению характеристик CPU, поэтому в его параметрах всегда указывают используемый техпроцесс. Например, Intel Core i5-760 выполнен по техпроцессу 45 нм, а Intel Core i5-2500K по 32 нм, исходя из этой информации, можно судить о том, насколько процессор современен и превосходит по производительности своего предшественника, но при выборе необходимо учитывать и ряд других параметров.

Архитектура

Также процессорам свойственно такая характеристика, как архитектура - набор свойств, присущий целому семейству процессоров, как правило, выпускаемому в течение многих лет. Говоря другими словами, архитектура – это их организация или внутренняя конструкция ЦП.

Количество ядер

Ядро – самый главный элемент центрального процессора. Оно представляет собой часть процессора, способное выполнять один поток команд. Ядра отличаются по размеру кэш памяти, частоте шины, технологии изготовления и т. д. Производители с каждым последующим техпроцессом присваивают им новые имена (к примеру, ядро процессора AMD – Zambezi, а Intel – Lynnfield). С развитием технологий производства процессоров появилась возможность размещать в одном корпусе более одного ядра, что значительно увеличивает производительность CPU и помогает выполнять несколько задач одновременно, а также использовать несколько ядер в работе программ. Многоядерные процессоры смогут быстрее справиться с архивацией, декодированием видео, работой современных видеоигр и т.д. Например, линейки процессоров Core 2 Duo и Core 2 Quad от Intel, в которых используются двухъядерные и четырехъядерные ЦП, соответственно. На данный момент массово доступны процессоры с 2, 3, 4 и 6 ядрами. Их большее количество используется в серверных решениях и не требуется рядовому пользователю ПК.

Частота

Помимо количества ядер на производительность влияет тактовая частота . Значение этой характеристики отражает производительность CPU в количестве тактов (операций) в секунду. Еще одной немаловажной характеристикой является частота шины (FSB – Front Side Bus) демонстрирующая скорость, с которой происходит обмен данных между процессором и периферией компьютера. Тактовая частота пропорциональна частоте шины.

Сокет

Чтобы будущий процессор при апгрейде был совместим с имеющейся материнской платой, необходимо знать его сокет. Сокетом называют разъем , в который устанавливается ЦП на материнскую плату компьютера. Тип сокета характеризуется количеством ножек и производителем процессора. Различные сокеты соответствуют определенным типам CPU, таким образом, каждый разъём допускает установку процессора определённого типа. Компания Intel использует сокет LGA1156, LGA1366 и LGA1155, а AMD — AM2+ и AM3.

Кэш

Кэш - объем памяти с очень большой скоростью доступа, необходимый для ускорения обращения к данным, постоянно находящимся в памяти с меньшей скоростью доступа (оперативной памяти). При выборе процессора, помните, что увеличение размера кэш-памяти положительно влияет на производительность большинства приложений. Кэш центрального процессора различается тремя уровнями (L1, L2 и L3 ), располагаясь непосредственно на ядре процессора. В него попадают данные из оперативной памяти для более высокой скорости обработки. Стоит также учесть, что для многоядерных CPU указывается объем кэш-памяти первого уровня для одного ядра. Кэш второго уровня выполняет аналогичные функции, отличаясь более низкой скоростью и большим объемом. Если вы предполагаете использовать процессор для ресурсоемких задач, то модель с большим объемом кэша второго уровня будет предпочтительнее, учитывая что для многоядерных процессоров указывается суммарный объем кэша L2. Кэшем L3 комплектуются самые производительные процессоры, такие как AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon. Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может достигать 30 Мб.

Энергопотребление

Энергопотребление процессора тесно связано с технологией его производства. С уменьшением нанометров техпроцесса, увеличением количества транзисторов и повышением тактовой частоты процессоров происходит рост потребления электроэнергии CPU. Например, процессоры линейки Core i7 от Intel требуют до 130 и более ватт. Напряжение подающееся на ядро ярко характеризует энергопотребление процессора. Этот параметр особенно важен при выборе ЦП для использования в качестве мультимедиа центра. В современных моделях процессоров используются различные технологии, которые помогают бороться с излишним энергопотреблением: встраиваемые температурные датчики, системы автоматического контроля напряжения и частоты ядер процессора, энергосберегающие режимы при слабой нагрузке на ЦП.

Дополнительные возможности

Современные процессоры приобрели возможности работы в 2-х и 3-х канальных режимах с оперативной памятью, что значительно сказывается на ее производительности, а также поддерживают больший набор инструкций, поднимающий их функциональность на новый уровень. Графические процессоры обрабатывают видео своими силами, тем самым разгружая ЦП, благодаря технологии DXVA (от англ. DirectX Video Acceleration – ускорение видео компонентом DirectX). Компания Intel использует вышеупомянутую технологию Turbo Boost для динамического изменения тактовой частоты центрального процессора. Технология Speed Step управляет энергопотреблением CPU в зависимости от активности процессора, а Intel Virtualization Technology аппаратно создает виртуальную среду для использования нескольких операционных систем. Также современные процессоры могут делиться на виртуальные ядра с помощью технологии Hyper Threading . Например, двухъядерный процессор способен делить тактовую частоту одного ядра на два, что способствует высокой производительности обработки данных с помощью четырех виртуальных ядер.

Размышляя о конфигурации вашего будущего ПК, не забывайте про видеокарту и ее GPU (от англ. Graphics Processing Unit – графическое обрабатывающее устройство) – процессор вашей видеокарты, который отвечает за рендеринг (арифметические операции с геометрическими, физическими объектами и т.п.). Чем больше частота его ядра и частота памяти, тем меньше будет нагрузки на центральный процессор. Особенное внимание к графическому процессору должны проявить геймеры.

Процессор - это, без сомнения, главный компонент любого компьютера. Именно этот небольшой кусочек кремния, размером в несколько десятков миллиметров выполняет все те сложные задачи, которые вы ставите перед своим компьютером. Здесь выполняется операционная система, а также все программы. Но как все это работает? Этот вопрос мы попытаемся разобрать в нашей сегодняшней статье.

Процессор управляет данными на вашем компьютере и выполняют миллионы инструкций в секунду. И под словом процессор, я подразумеваю именно то, что оно на самом деле означает - небольшой чип из кремния, который фактически выполняет все операции на компьютере. Перед тем как перейти к рассмотрению как работает процессор, нужно сначала подробно рассмотреть что это такое и из чего он состоит.

Сначала давайте рассмотрим что такое процессор. CPU или central processing unit (центральное обрабатывающее устройство) - который представляет из себя микросхему с огромным количеством транзисторов, сделанную на кристалле кремния. Первый в мире процессор был разработан корпорацией Intel в 1971 году. Все началось с модели Intel 4004. Он умел выполнять только вычислительные операции и мог обрабатывать только 4 байта данных. Следующая модель вышла в 1974 году - Intel 8080 и мог обрабатывать уже 8 бит информации. Дальше были 80286, 80386, 80486. Именно от этих процессоров произошло название архитектуры.

Тактовая частота процессора 8088 была 5 МГц, а количество операций в секунду только 330 000 что намного меньше чем в современных процессоров. Современные устройства имеют частоту до 10 ГГц и несколько миллионов операций в секунду.

Мы не будем рассматривать транзисторы, переместимся на уровень выше. Каждый процессор состоит из таких компонентов:

Ядро - здесь выполняется вся обработка информации и математические операции, ядер может быть несколько;
Дешифратор команд - этот компонент относится к ядру, он преобразует программные команды в набор сигналов, которые будут выполнять транзисторы ядра;
Кэш - область сверхбыстрой памяти, небольшого объема, в которой хранятся данные, прочитанные из ОЗУ;
Регистры - это очень быстрые ячейки памяти, в которых хранятся сейчас обрабатываемые данные. Их есть всего несколько и они имеют ограниченный размер - 8, 16 или 32 бит именно от этот зависит разрядность процессора;
Сопроцессор - отдельное ядро, которое оптимизировано только для выполнения определенных операций, например, обработки видео или шифрования данных;
Адресная шина - для связи со всеми, подключенными к материнской плате устройствами, может иметь ширину 8, 16 или 32 бит;
Шина данных - для связи с оперативной памятью. С помощью нее процессор может записывать данные в память или читать их оттуда. Шина памяти может быть 8, 16 и 32 бит, это количество данных, которое можно передать за один раз;
Шина синхронизации - позволяет контролировать частоту процессора и такты работы;
Шина перезапуска - для обнуления состояния процессора;

Главным компонентом можно считать ядро или вычислительное-арифметическое устройство, а также регистры процессора. Все остальное помогает работать этим двум компонентам. Давайте рассмотрим какими бывают регистры и какое у них предназначение.

Регистры A, B, C - предназначены для хранения данных во время обработки, да, их только три, но этого вполне достаточно;
EIP - содержит адрес следующей инструкции программы в оперативной памяти;
ESP - адрес данных в оперативной памяти;
Z - содержит результат последней операции сравнения;

Конечно, это далеко не все регистры памяти, но эти самые главные и ими больше всего пользуется процессор во время выполнения программ. Ну а теперь, когда вы знаете из чего состоит процессор, можно рассмотреть как он работает.

Как работает процессор компьютера?

Вычислительное ядро процессора может выполнять только математические операции, операции сравнения и перемещение данных между ячейками и оперативной памятью, но этого вполне достаточно, чтобы вы могли играть игры, смотреть фильмы и просматривать веб-страницы и многое другое.

Фактически любая программа состоит из таких команд: переместить, сложить, умножить, делить, разница и перейти к инструкции если выполняется условие сравнения. Конечно, это далеко не все команды, есть другие, которые объединяют между собой уже перечисленные или упрощают их использование.

Все перемещения данных выполняются с помощью инструкции перемещения (mov), эта инструкция перемещает данные между ячейками регистров, между регистрами и оперативной памятью, между памятью и жестким диском. Для арифметических операций есть специальные инструкции. А инструкции перехода нужны для выполнения условий, например, проверить значение регистра A и если оно не равно нулю, то перейти к инструкции по нужному адресу. Также с помощью инструкций перехода можно создавать циклы.

Все это очень хорошо, но как же все эти компоненты взаимодействуют между собой? И как транзисторы понимают инструкции? Работой всего процессора управляет дешифратор инструкций. Он заставляет каждый компонент делать то, что ему положено. Давайте рассмотрим что происходит когда нужно выполнить программу.

На первом этапе дешифратор загружает адрес первой инструкции программы в памяти в регистр следующей инструкции EIP, для этого он активирует канал чтения и открывает транзистор-защелку чтобы пустить данные в регистр EIP.

Во втором тактовом цикле дешифратор инструкций преобразует команду в набор сигналов для транзисторов вычислительного ядра, которые выполняют ее и записывают результат в один из регистров, например, С.

На третьем цикле дешифратор увеличивает адрес следующей команды на единицу, так, чтобы он указывал на следующую инструкцию в памяти. Далее, дешифратор переходит к загрузке следующей команды и так до окончания программы.

Каждая инструкция уже закодирована последовательностью транзисторов, и преобразованная в сигналы, она вызывает физические изменения в процессоре, например, изменению положения защелки, которая позволяет записать данные в ячейку памяти и так далее. На выполнение разных команд нужно разное количество тактов, например, для одной команды может понадобиться 5 тактов, а для другой, более сложной до 20. Но все это еще зависит от количества транзисторов в самом процессоре.

Ну с этим все понятно, но это все будет работать только если выполняется одна программа, а если их несколько и все одновременно. Можно предположить, что у процессора есть несколько ядер, и тогда на каждом ядре выполняется отдельная программ. Но нет, на самом деле там таких ограничений нет.

В один определенный момент может выполняться только одна программа. Все процессорное время разделено между всеми запущенными программами, каждая программа выполняется несколько тактов, затем процессор передается другой программе, а все содержимое регистров сохраняется в оперативную память. Когда управление возвращается этой программе, то в регистры грузятся ранее сохраненные значения.

Выводы

Вот и все, в этой статье мы рассмотрели как работает процессор компьютера, что такое процессор и из чего он состоит. Возможно, это немного сложно, но мы рассмотрели все более просто. Надеюсь, теперь вам стало более ясно то, как работает это очень сложное устройство.

На завершение видео об истории создания процессоров:

Процессоры и графические ускорители очень похожи, они оба сделаны из сотен миллионов транзисторов и могут обрабатывать тысячи операций за секунду. Но чем именно отличаются эти два важных компонента любого домашнего компьютера?

В данной статье мы попытаемся очень просто и доступно рассказать, в чем отличие CPU от GPU. Но сначала нужно рассмотреть два этих процессора по отдельности.

CPU (Central Processing Unit или же Центральное Процессорное Устройство) часто называют "мозгом" компьютера. Внутри центрального процессора расположено около миллиона транзисторов, с помощью которых производятся различные вычисления. В домашних компьютерах обычно устанавливаются процессоры, имеющие от 1 до 4 ядер с тактовой частотой приблизительно от 1 ГГц до 4 ГГц.

Процессор является мощным, потому что может делать все. Компьютер способен выполнить какую-либо задачу, так как процессор способен выполнить эту задачу. Программистам удалось достичь этого благодаря широким наборам инструкций и огромным спискам функций, совместно используемых в современных центральных процессорах.

Что такое GPU?

GPU (Graphics Processing Unit или же Графическое Процессорное Устройство) представляет собой специализированный тип микропроцессора, оптимизированный для очень специфических вычислений и отображения графики. Графический процессор работает на более низкой тактовой частоте в отличие от процессора, но имеет намного больше процессорных ядер.

Также можно сказать, что GPU - это специализированный CPU, сделанный для одной конкретной цели - рендеринг видео. Во время рендеринга графический процессор огромное количество раз выполняет несложные математические вычисления. GPU имеет тысячи ядер, которые будут работать одновременно. Хоть и каждое ядро графического процессора медленнее ядра центрального процессора, это все равно эффективнее для выполнения простых математических вычислений, необходимых для отображения графики. Этот массивный параллелизм является тем, что делает GPU способным к рендерингу сложной 3D графики, требуемой современными играми.

Отличие CPU и GPU

Графический процессор может выполнить лишь часть операций, которые может выполнить центральный процессор, но он делает это с невероятной скоростью. GPU будет использовать сотни ядер, чтобы выполнить срочные вычисления для тысяч пикселей и отобразить при этом сложную 3D графику. Но для достижения высоких скоростей GPU должен выполнять однообразные операции.

Возьмем, например, Nvidia GTX 1080. Данная видеокарта имеет 2560 шейдерных ядер. Благодаря этим ядрам Nvidia GTX 1080 может выполнить 2560 инструкций или операций за один такт. Если вы захотите сделать картинку на 1% ярче, то GPU с этим справится без особого труда. А вот четырехъядерный центральный процессор Intel Core i5 сможет выполнить только 4 инструкции за один такт.

Тем не менее, центральные процессоры более гибкие, чем графические. Центральные процессоры имеют больший набор инструкций, поэтому они могут выполнять более широкий диапазон функций. Также CPU работают на более высоких максимальных тактовых частотах и имеют возможность управлять вводом и выводом компонентов компьютера. Например, центральный процессор может интегрироваться с виртуальной памятью, которая необходима для запуска современной операционной системы. Это как раз то, что графический процессор выполнить не сможет.

Вычисления на GPU

Даже несмотря на то, что графические процессоры предназначены для рендеринга, они способны на большее. Обработка графики - это только вид повторяющихся параллельных вычислений. Другие задачи, такие как майнинг Bitcoin и взломы паролей полагаются на одни и те же виды массивных наборов данных и простых математических вычислений. Именно поэтому некоторые пользователи используют видеокарты для не графических операций. Такое явление называется GPU Computation или же вычисления на GPU.

Выводы

В данной статье мы провели сравнение CPU и GPU. Думаю, всем стало понятно, что GPU и CPU имеют схожие цели, но оптимизированы для разных вычислений. Пишите свое мнение в комментариях, я постараюсь ответить.