Pemproses adalah salah satu bahagian terpenting komputer, otaknya. Dia mengawal bahagian pengkomputerannya dan melaksanakan kod program. Jika tidak, pemproses dipanggil mikropemproses. Diterjemah daripada bahasa Inggeris, singkatan CPU bermaksud unit pemprosesan pusat.

Pemproses pertama seumpamanya telah direkacipta di Intel. Tarikh lahir: 15 November 1971. Ia adalah pemproses empat bit pertama yang dipanggil intel 4004. Ia sangat berbeza daripada keturunan modennya dalam kuasa dan reka bentuk. Telah kekerapan jam tidak lebih daripada 740 kHz, enam belas output empat bit dan bilangan input yang sama. Ia digunakan secara aktif dalam lampu isyarat, penganalisis darah, dan kemudian dalam siasatan Pioneer-10. Sudah tentu, semua CPU pertama mempunyai teras yang sangat lemah untuk operasi pengiraan.

Apa itu pemproses

Pemproses atau CPU (sebagai singkatan telah ditulis lebih awal) memproses maklumat yang diterima daripada peranti lain. Ia melakukan ini dalam ingatan sendiri dan dalam ingatan peranti lain. Di samping itu, peranti boleh secara bebas menguruskan kerja elemen lain papan induk, kedua-dua terbina dalam dan diskret.

CPU bukan hanya pada motherboard. Kad grafik mempunyai peranti atau GPU sendiri (unit pemprosesan grafik). Mereka bertanggungjawab untuk prestasi video dan memaparkan imej pada skrin. Kita boleh menyimpulkan bahawa apabila kerja pengiraan matematik yang kompleks diperlukan, di mana perlu untuk mengawal arahan dan interaksi antara bahagian elektronik peranti, otak sentiasa diperlukan yang akan menyatukan segala-galanya dan mencipta peraturan, dan tidak akan membenarkan proses itu mengalir secara huru-hara. . Otak ini adalah unit pemprosesan pusat (CPU).

Kuasa bergantung pada kelajuan pemadanan arahan dan pemprosesan data yang dilaburkan oleh pengilang. Kelajuan dan banyak parameter lain bergantung pada bilangan transistor dalam peranti, bilangan teras, dan kapasitinya. Dan keupayaan untuk melaksanakan set arahan tertentu dipanggil seni bina CPU.

Apakah seni bina pemproses

Dengan seni bina CPU yang kami maksudkan keserasian peranti dengan set arahan tertentu, kaedah pelaksanaannya, struktur. Dari segi kuantiti dan kelajuan, RISC dan CISC dibezakan.

RISC diterjemahkan bermaksud komputer dengan set arahan yang dikurangkan. Seni bina ini dicirikan oleh peningkatan prestasi kerana arahan yang dipermudahkan. Oleh itu, kekerapan jam meningkat dan taburannya antara blok meningkat.

Untuk CPU dengan seni bina RISC penetapan panjang ciri arahan mesin (32 bit), tiada operasi baca-tulis-tukar. Dalam mikropemproses dengan seni bina ini, tiada perisian tegar boleh ditemui di dalamnya. Arahan dilaksanakan sebagai kod mesin biasa.

CISC seni bina ialah satu set perintah yang kompleks. Harus dikatakan bahawa semua CPU semasa dibina pada seni bina ini. Dan banyak pemproses moden berdasarkan seni bina ini tetapi dengan teras RISC. Ia dibezakan daripada RISC dengan bilangan panjang arahan yang tidak tetap, semua tindakan dikodkan dalam satu arahan, dan sebilangan kecil daftar.

Jenis-jenis CPU

CPU dibahagikan kepada jenis oleh pengilang, dengan pemasangan, dengan bilangan teras dan banyak parameter lain. Semua ini bersyarat dan agak rumit. Mari lihat yang utama.

CPU oleh pengilang dibahagikan kepada Intel, AMD, VIA. CPU dari Intel dibahagikan kepada baris i3, i5, i7. Setiap baris mempunyai daripada dua teras, contohnya i3, hingga empat atau lebih (i5, i7, i9). Setiap baris mengandungi beberapa generasi CPU. Setiap generasi diubah suai dengan menambah teras dan meningkatkan kelajuan kerja pengkomputeran. Baris lama daripada Intel, seperti duo teras 2 dan lain-lain, masih belum hilang digunakan.

CPU daripada AMD berbeza kerana syarikat ini mengeluarkannya peranti hibrid. Ia juga termasuk cip grafik. Oleh itu, kadangkala kad video diskret tidak diperlukan. Ini adalah tenaga kerja yang cekap. Satu-satunya negatif ialah puasa peningkatan suhu. Mereka jauh lebih panas daripada pemproses Intel.

CPU dari syarikat Taiwan VIA tidak begitu popular. Mereka tidak boleh bersaing dengan syarikat gergasi seperti Intel atau AMD.

Peranti dibahagikan dengan kedalaman bit. Kapasiti bit ialah saiz pemprosesan data setiap kitaran jam yang ditukar CPU dengan RAM. Terdapat hanya dua daripadanya - 32-bit dan 64-bit. Pada komputer dengan CPU 32-bit, hanya Windows 32-bit dipasang. Had RAM adalah sehingga 4 gigabait. Pemproses 64-bit dikeluarkan sebagai lanjutan daripada yang pertama. Oleh itu, anda boleh memasang kedua-dua sistem 32 dan 64 bit padanya. Had RAM sudah 16 terabait.

Oleh bilangan teras CPU dibahagikan kepada dwi-teras, quad-core, enam teras, lapan teras, dsb. Lebih banyak teras, lebih banyak benang, yang bermaksud prestasi komputer meningkat.

Dengan membeli pemproses dengan kad video terbina dalam, pengguna tidak perlu membelanjakan wang tambahan untuk yang diskret. Pemproses moden dengan kad video terbina dalam memungkinkan untuk bekerja dengan banyak program yang tidak menuntut dan bermain permainan lama. Untuk permainan baharu atau program berat seperti AutoCAD, Photoshop, yang banyak melibatkan pengkomputeran grafik, kad video tambahan masih diperlukan.

Mengikut seni bina, pemproses boleh dibahagikan kepada RISC dan CISC (yang telah dibincangkan sebelum ini), serta penimbal, prapemproses dan pemproses klon. Penampan - digunakan untuk pemprosesan maklumat perantaraan, i.e. bertindak sebagai penampan antara pemproses pusat dan peranti. Prapemproses ialah sama ada program prapemprosesan atau peranti yang menjalankan fungsi yang sama seperti penimbal. Klon ialah salinan pemproses daripada syarikat popular; mereka tidak selalunya sama sepenuhnya; pengeluar sering memperbaikinya dan menambah teknologi mereka sendiri.

Apakah kandungannya dan bagaimana ia berfungsi?

Di bawah dalam rajah anda akan melihat rajah dalaman parameter yang membentuk pemproses. Secara luaran dia nampak wafer silikon dengan berbilion transistor yang melaluinya ia menukar isyarat dengan peranti lain.

Peranti utama mana-mana CPU ialah teras atau beberapa teras, dua atau tiga tahap memori cache, pengawal memori akses rawak dan pengawal bas sistem.

Inti termasuk blok pengambilan arahan, peramal cawangan, blok penyahkodan, pensampelan data, pelaksanaan arahan, blok kawalan, blok sampukan, daftar dan pembilang program.

Yang paling penting ialah blok gangguan. Ia membolehkan anda menghentikan program dan bertindak balas kepada acara tepat pada masanya. Iaitu, blok ini bertanggungjawab untuk multitasking pemproses.

Memori cache bertanggungjawab untuk penyimpanan sementara maklumat, yang paling kerap diakses oleh pengguna. Disebabkan itu, kelajuan penghantaran data ke daftar CPU meningkat.

Pengawal Memori Capaian Rawak terletak di Northbridge. Ia bertanggungjawab untuk menyambungkan CPU ke RAM dan nod pengawal grafik.

Pengawal bas sistem bertanggungjawab untuk penghantaran kod binari.

Memandangkan pemproses melakukan hampir semua kerja dan dimuatkan dengan banyak, sistem pelesapan haba mesti berfungsi dengan sewajarnya. Pelesapan haba atau keperluan TDP ditentukan untuk setiap pemproses. Mereka tidak menunjukkan nilai maksimum, tetapi nilai minimum dalam keadaan operasi biasa. Jika komputer terlalu panas, disebabkan penyejukan yang lemah, suhu meningkat. Apabila dicetuskan isyarat terlalu panas Komputer mematikan atau melangkau beberapa kitaran. Iaitu, ia boleh membeku dan berfungsi dengan perlahan.

Ciri-ciri utama CPU

Ciri-ciri utama CPU termasuk:

• Bilangan Teras. Mereka bertanggungjawab untuk menjalankan program secara serentak. Tetapi ini tidak bermakna bahawa lebih banyak teras, lebih cepat program akan berjalan. Jika utiliti dioptimumkan untuk dua teras, maka ia akan berfungsi pada dua teras dan tidak lebih.
• KekerapanCPU mengawal kelajuan pertukaran maklumat antara pemproses dan bas sistem.
• Proses teknikal. Pada masa ini bersamaan dengan 22 nanometer. Proses teknikal ialah saiz transistor. Mereka bertanggungjawab untuk produktiviti. Lebih kecil saiz, lebih banyak daripada mereka boleh muat pada CPU die.
• Kekerapan jam. Ini ialah bilangan pengiraan setiap unit masa. Lebih besar lebih bagus. Tetapi kita tidak boleh melupakan ciri-ciri lain.
• Soket peranti pengkomputeran. Soket mesti sepadan dengan soket motherboard.

Setiap tahun teknologi menjadi lebih baik dan lebih baik. Oleh itu, data mungkin berubah dari tahun ke tahun.

Dalam artikel ini kita akan bercakap tentang apa itu unit pemprosesan pusat dan cara ia berfungsi.

Unit pemprosesan pusat atau pemproses adalah salah satu komponen terpenting yang boleh kita temui dalam hampir semua peranti berteknologi tinggi moden.

Walau bagaimanapun, kebanyakan kita mempunyai pemahaman yang agak lemah tentang apa yang mereka lakukan dan bagaimana mereka melakukannya, bagaimana mereka menjadi keajaiban teknologi yang kompleks, apakah jenis moden yang utama.

Jadi, hari ini kami akan cuba menerangkan secara terperinci aspek paling penting dari pelbagai komponen yang memberi kehidupan kepada semua peranti yang membantu kami menikmati kualiti hidup yang lebih tinggi.

Apakah unit pemprosesan pusat?

Walaupun tidak boleh dikatakan bahawa terdapat satu bahagian yang paling penting dalam komputer, kerana lebih daripada satu daripadanya sangat diperlukan untuk operasinya, unit pemprosesan pusat atau pemproses boleh dianggap sebagai asas kepada mesin ini. Dan komponen inilah yang bertanggungjawab untuk pengkomputeran, penyusunan atau pemprosesan, konsep yang mentakrifkan komputer dan komputer riba moden.

Pada masa ini ia adalah teknologi kompleks yang dibangunkan menggunakan seni bina mikroskopik, kebanyakannya dibentangkan dalam bentuk cip tunggal, agak kecil, dari mana ia dipanggil mikropemproses beberapa dekad yang lalu.

Hari ini, pemproses ditemui dalam hampir setiap objek yang kita gunakan hari ini: televisyen, telefon pintar, ketuhar gelombang mikro, peti sejuk, kereta, peralatan audio dan, sudah tentu, komputer peribadi. Walau bagaimanapun, ini tidak selalunya keajaiban teknologi seperti sekarang.

Sejarah pemproses

Terdapat satu masa apabila pemproses terdiri daripada armata besar yang boleh mengisi bilik dengan mudah. Langkah pertama kejuruteraan komputer ini sebahagian besarnya terdiri daripada tiub kosong, yang, walaupun pada masa itu jauh lebih berkuasa daripada alternatif yang dibentuk oleh geganti elektromekanikal, hari ini 4 MHz yang, sebahagian besarnya, mereka capai kelihatan menggelikan kepada kami.

Dengan kemunculan transistor pada tahun 50-an dan 60-an, penciptaan pemproses bermula, sebagai tambahan kepada yang lebih kecil dan lebih berkuasa, dan juga lebih dipercayai, kerana mesin yang dicipta oleh tiub vakum cenderung mengalami kegagalan purata setiap 8 jam.

Walau bagaimanapun, apabila kita bercakap tentang mengecut, kami tidak bermaksud ia sesuai dengan tapak tangan anda. Dan pemproses yang masih besar terdiri daripada berpuluh-puluh papan litar yang disambungkan bersama untuk menyokong hayat pemproses tunggal.

Selepas ini muncul ciptaan litar bersepadu, yang pada asasnya menghubungkan segala-galanya dalam satu papan litar atau wafer, yang merupakan langkah pertama ke arah mencapai mikropemproses moden. Litar bersepadu pertama adalah sangat mudah kerana mereka hanya boleh mengumpulkan beberapa transistor, tetapi selama bertahun-tahun terdapat peningkatan eksponen dalam bilangan transistor yang boleh ditambah kepada litar bersepadu pada pertengahan tahun enam puluhan. Kami sudah mempunyai pemproses kompleks pertama, yang terdiri daripada satu wafer.

Mikropemproses pertama seperti itu akan diperkenalkan ke pasaran pada tahun 1971, ia adalah Intel 4004, dan sejak itu selebihnya adalah sejarah. Terima kasih kepada evolusi pesat cip kecil ini dan fleksibilitinya yang hebat, mereka telah memonopoli sepenuhnya pasaran komputer, kerana, dengan pengecualian aplikasi yang sangat khusus yang memerlukan perkakasan yang sangat khusus, ia adalah teras kepada hampir semua komputer moden.

Bagaimanakah unit pemprosesan pusat (CPU) berfungsi?

Dipermudahkan kepada yang melampau dan dari segi didaktik, operasi pemproses diberikan dalam empat fasa. Fasa ini tidak semestinya sentiasa berasingan, tetapi biasanya bertindih dan sentiasa berlaku serentak, tetapi tidak semestinya untuk fungsi tertentu.

Pada peringkat pertama, pemproses bertanggungjawab untuk memuatkan kod dari memori. Dengan kata lain, baca data yang perlu diproses kemudian. Dalam fasa pertama ini, masalah biasa dalam seni bina pemproses ialah terdapat maksimum data yang boleh dibaca dalam tempoh masa dan biasanya lebih rendah daripada apa yang boleh diproses.

Dalam fasa kedua, peringkat pertama pemprosesan seperti itu berlaku. Maklumat yang dibaca pada peringkat pertama dianalisis mengikut set arahan. Oleh itu, dalam data yang dibaca, akan terdapat pecahan deskriptif untuk satu set arahan yang menunjukkan perkara yang perlu dilakukan dengan maklumat yang lain. Untuk memberikan contoh praktikal, terdapat kod yang menyatakan bahawa data paket harus ditambah bersama-sama dengan data paket lain, dengan setiap paket mewakili maklumat yang menerangkan nombor, di mana operasi aritmetik biasa diperolehi.

Kemudian datang fasa, yang berterusan dengan pemprosesan percuma, dan bertanggungjawab untuk melaksanakan arahan yang dinyahkod dalam fasa kedua.

Akhirnya, proses berakhir dengan fasa tulis, di mana maklumat dimuatkan semula, hanya kali ini dari pemproses ke memori. Dalam sesetengah kes, maklumat mungkin dimuatkan ke dalam memori pemproses untuk digunakan semula kemudian, tetapi setelah pemprosesan kerja tertentu selesai, data itu sentiasa akan ditulis ke memori utama, di mana ia mungkin ditulis ke unit storan, bergantung pada permohonan.

Seni bina pemproses moden utama

Seperti yang telah kami katakan, fungsi pemproses adalah untuk mentafsir maklumat. Data dimuatkan daripada pelbagai sistem memori dalam bentuk kod binari, dan kod inilah yang mesti ditukar oleh pemproses kepada data berguna oleh aplikasi. Tafsiran ini dilaksanakan menggunakan satu set arahan, yang menentukan seni bina pemproses.

Pada masa ini, dua seni bina utama yang digunakan ialah RISC dan CISC. RISC memberikan kehidupan kepada pemproses yang dibangunkan oleh firma British ARM, yang telah berkembang dengan ketara dengan peningkatan peranti mudah alih. Selain itu, PowerPC, seni bina yang melahirkan komputer Apple, pelayan dan konsol Xbox 360 dan PlayStation 3, adalah berdasarkan RISC. CISC ialah seni bina yang digunakan dalam pemproses AMD Intel dan X86-64 X86.

Bagi seni bina mana yang lebih baik, selalu dikatakan bahawa RISC yang lebih bersih dan lebih dioptimumkan akan menjadi masa depan pengkomputeran. Walau bagaimanapun, Intel dan AMD tidak pernah menyerah kalah dan berjaya mencipta ekosistem yang sangat kuat di sekeliling pemproses mereka, yang, walaupun sangat tercemar oleh unsur keserasian ke belakang yang lapuk, sentiasa menyokong pesaing mereka.

Secara keseluruhannya, terima kasih kepada fleksibiliti dan kemudahan relatif pengeluaran mereka, pemproses yang lebih besar akan kekal sebagai pusat pengkomputeran moden selama beberapa tahun. Tetapi kita mesti sentiasa ingat bahawa selama bertahun-tahun, teknologi selari telah berkembang untuk membantu mengasingkan beban kerja, dan hari ini lebih daripada sebelumnya, GPU, yang lebih berkuasa tetapi kurang fleksibel, telah mula mendapat kepentingan yang hampir sama.

Video: Apakah itu CPU [Unit Pemprosesan Pusat, CPU] - Pantas dan Jelas!

Pengguna komputer sering mengelirukan dua konsep seperti unit sistem dan pemproses, memanggil yang pertama sebagai yang kedua. Ini pada asasnya salah. Pemproses itu sendiri ialah peranti yang direka untuk mengawal kerja mengikut urutan arahan yang telah ditetapkan, dipanggil program, dan untuk melaksanakan operasi pemprosesan maklumat.

Di samping itu, terdapat peranti lain dengan nama yang serupa. Sebagai contoh, pemproses perkataan direka untuk mencipta dokumen dan memformatkannya. Program jenis ini termasuk Microsoft Word.

Apa ini?

Dan peranti itu sendiri, yang merupakan otak komputer, juga dipanggil mikropemproses. Apakah tujuan pemproses dalam komputer? Ini adalah yang mengawal operasi komputer peribadi. Litar sedemikian dicipta pada satu atau lebih cip yang dibuat daripada semikonduktor menggunakan teknologi yang sangat kompleks berkaitan dengan bidang mikroelektronik.

Segala sesuatu yang komputer boleh lakukan dengan maklumat ditentukan oleh pemproses itu sendiri. Ia disertakan dalam arahan untuk mengendalikan komputer. Satu arahan adalah satu operasi yang dilakukan oleh komputer. Sebagai contoh, melakukan operasi aritmetik, menentukan urutan perintah yang akan dilaksanakan, memindahkan maklumat daripada ingatan satu peranti ke ingatan peranti lain.

Ini adalah jawapan ringkas kepada soalan tentang apa pemproses direka bentuk.

Peranti

Oleh kerana pemproses ialah peranti yang direka untuk memproses data, ia terdiri daripada elemen berikut:

• unit aritmetik-logik;
• peranti kawalan;
• daftar ingatan.

Peranti kawalan, seperti namanya, mengawal semua komponen komputer mengikut program yang diberikan. Ia mendapatkan semula setiap arahan berikutnya daripada daftar, belajar daripadanya operasi yang perlu dilakukan, dan dalam urutan apa. Ini adalah sejenis konduktor yang mengawal keseluruhan orkestra. Dan komposisi muzik adalah tepat program.

Komponen

Unit logik aritmetik ialah alat pengiraan yang, mengikut atur cara, melaksanakan operasi yang berkaitan dengan aritmetik dan logik.

Daftar ialah memori dalaman pemproses pusat. Satu daftar boleh dibandingkan dengan draf, dengan bantuan peranti membuat pengiraan dan menyimpan hasilnya. Setiap daftar mempunyai tujuan tersendiri.

Katakan pemproses perlu menambah dua nombor. Untuk melaksanakan operasi ini, pertama sekali, dia perlu mengambil istilah pertama dari ingatan, kemudian yang kedua, tambahkan kedua-dua nilai ini, dan hantar jumlah itu semula ke RAM komputer.

Adalah jelas bahawa kedua-dua istilah dan hasilnya mesti disimpan di suatu tempat oleh pemproses. Sel yang disertakan secara langsung dalam pemproses itu sendiri, dipanggil penumpuk atau penambah, bertujuan untuk tujuan ini. Memandangkan pemproses dikhususkan untuk data dan memprosesnya, ia mesti memahami lokasi memori untuk mengambil arahan seterusnya. Dia belajar ini daripada sel dalamannya yang lain, yang dipanggil kaunter. Perintah yang diambil daripada RAM diletakkan dalam sel lain - daftar arahan. Daripadanya, hasil arahan yang dilaksanakan boleh dipindahkan ke RAM.

Jenis-jenis daftar

Terdapat beberapa jenis daftar. Mereka berbeza antara satu sama lain dalam jenis operasi yang mereka lakukan. Daftar yang paling penting mempunyai nama mereka sendiri:

• Kaunter program ialah daftar yang mengandungi alamat arahan seterusnya yang akan dilaksanakan. Ia berfungsi untuk memilih program secara automatik daripada set sel memori yang berkaitan.
• Penambah - mengambil bahagian dalam semua operasi.
• Daftar perintah. Ia menyimpan arahan untuk tempoh masa yang diperlukan untuk pelaksanaan.

Bas data

Pemproses komputer direka bentuk untuk berfungsi dengan maklumat. Semua perantinya sentiasa bertukar antara satu sama lain. Dan mereka melakukan ini menggunakan elemen yang dipanggil bas data dalaman. Pemproses pusat moden mempunyai bahagian lain, tetapi minimum yang diperlukan ialah set peranti yang diterangkan di atas.

Kitaran mesin dan rajahnya

Proses ini biasanya terdiri daripada langkah-langkah berikut:

• Perintah dipilih daripada sel yang alamatnya disimpan dalam daftar kaunter. Kandungannya kemudiannya ditambah dengan panjang arahan ini.
• Seterusnya, ia dihantar ke peranti kawalan, berakhir dalam daftar arahannya.
• Medan alamat kepunyaan arahan dinyahsulit oleh peranti kawalan.
• Yang terakhir memberikan isyarat, dan data dibaca dari RAM, memasuki unit logik aritmetik.
• Peranti kawalan mentafsir kod operasi yang sedang dijalankan dan menghantar isyarat kepada unit logik aritmetik untuk melakukan tindakan ini pada data, yang dalam kes ini dipanggil operan.
• Hasil operasi boleh disimpan dalam pemproses pusat itu sendiri atau dipindahkan ke memori jika terdapat alamat di mana hasilnya harus ditempatkan.
• Semua langkah di atas dilakukan sehingga isyarat berhenti diberikan.

Ciri-ciri

Jadi, untuk tujuan pemproses itu adalah jelas: untuk melaksanakan arahan daripada program tertentu. Untuk mencapai ini, ia mempunyai ciri-ciri berikut:

1. Kekerapan jam. Pemproses pusat berkait rapat dengan penjana yang menghasilkan denyutan. Mereka menyegerakkan operasi semua elemen komputer antara satu sama lain. Ciri ini adalah sama dengan bilangan kitaran sesaat. Satu kitaran jam ialah tempoh masa antara nadi pertama dan kedua. Kekerapan jam diukur dalam megahertz.
2. Kedalaman bit. Ini adalah nilai maksimum yang bertanggungjawab untuk bilangan bit yang dijana dan dihantar oleh pemproses pada masa yang sama. Ciri ini ditentukan oleh kapasiti daftarnya.
3. Ruang alamat. Ini termasuk julat alamat yang diakses oleh pemproses menggunakan kod alamat.

Terima kasih kepada perkara di atas, anda boleh menentukan dengan jelas tujuan pemproses itu. Ini adalah otak komputer, tanpanya ia tidak berguna sama sekali. Adakah ia hanya untuk hiasan dalaman?

Unit pemprosesan pusat adalah komponen utama mana-mana komputer peribadi. Dalam bahan ini kita akan bercakap tentang ciri utama pemproses moden, ciri teknologi dan fungsi asasnya.

pengenalan

Mana-mana peranti komputer, sama ada komputer riba, PC desktop atau tablet, terdiri daripada beberapa komponen penting yang bertanggungjawab ke atas fungsi dan prestasi keseluruhannya. Tetapi mungkin yang paling penting daripada mereka semua ialah unit pemprosesan pusat (CPU, CPU, atau CPU), peranti yang bertanggungjawab untuk semua pengiraan asas dan melaksanakan arahan mesin (kod program). Bukan tanpa sebab bahawa pemproses dianggap sebagai otak komputer dan bahagian utama perkakasannya.

Sebagai peraturan, apabila memilih komputer, pertama sekali kami memberi perhatian kepada jenis pemproses yang ada di tengah-tengahnya, kerana keupayaan dan fungsi PC masa depan anda secara langsung akan bergantung pada prestasinya. Itulah sebabnya seseorang yang mempunyai maklumat tentang pengeluar pemproses moden dan trend pembangunan dalam pasaran ini akan dapat menentukan dengan cekap bukan sahaja keupayaan peranti komputer tertentu, tetapi juga menilai prospek pembelian PC baharu pada masa hadapan atau mengemas kini yang lama.

Agak jelas bahawa pemproses yang dipasang dalam semua jenis komputer dan peranti elektronik berbeza antara satu sama lain bukan sahaja dalam prestasi mereka, tetapi juga dalam ciri reka bentuk mereka, serta prinsip operasi. Sebagai sebahagian daripada siri ini, kita akan berkenalan dengan pemproses yang dibina berdasarkan asas seni binax86, yang menjadi asas kepada kebanyakan komputer meja moden, komputer riba dan netbook, serta beberapa tablet.

Pastinya, ramai pembaca, terutamanya mereka yang baru mula berjinak-jinak dengan komputer, mempunyai prasangka tertentu bahawa memahami semua "selok-belok pemproses" ini adalah banyak pengguna yang berpengalaman, kerana ia sangat sukar. Tetapi adakah semuanya benar-benar bermasalah?

Di satu pihak, sudah tentu, pemproses adalah peranti yang sangat kompleks dan sebenarnya tidak mudah untuk mengkaji semua ciri teknikalnya dengan teliti. Keadaan ini diburukkan lagi oleh fakta bahawa bilangan model CPU yang kini boleh anda temui di pasaran moden adalah sangat besar, kerana beberapa generasi cip dijual pada masa yang sama. Tetapi sebaliknya, pemproses hanya mempunyai beberapa ciri utama, yang, setelah memahami, pengguna biasa akan dapat menilai secara bebas keupayaan model pemproses tertentu dan membuat pilihan yang tepat tanpa keliru dalam semua kepelbagaian model.

Ciri-ciri utama pemproses

Seni bina x86 pertama kali dilaksanakan dalam pemprosesnya sendiri oleh Intel pada lewat 70-an, dan berdasarkan pengkomputeran set arahan kompleks (CISC). Seni bina ini mendapat namanya daripada dua digit terakhir yang menamatkan nama kod model produk Intel awal - pengguna berpengalaman mungkin mengingati "komputer peribadi" ke-286 (80286), ke-386 (80386) dan ke-486 (80486). mengimpikan mana-mana ahli komputer pada akhir 80-an dan awal 90-an.

Sehingga kini, seni bina x86 juga telah dilaksanakan dalam pemproses daripada AMD, VIA, SiS, Cyrix dan banyak lagi.

Ciri-ciri utama pemproses yang biasanya dibahagikan dalam pasaran moden ialah:

• pengeluar syarikat
• siri
• bilangan teras pengkomputeran
• jenis penyambung pemasangan (soket)
• kekerapan jam.

Pengeluar (jenama) . Hari ini, semua pemproses pusat desktop dan komputer riba dibahagikan kepada dua kem besar di bawah jenama Intel dan AMD, yang bersama-sama meliputi kira-kira 92% daripada jumlah pasaran mikropemproses global. Walaupun hakikat bahawa bahagian Intel adalah kira-kira 80%, kedua-dua syarikat ini telah bersaing antara satu sama lain selama bertahun-tahun, dengan kejayaan yang berbeza-beza, cuba memikat pembeli di bawah sepanduk mereka.

Siri - adalah salah satu ciri utama pemproses pusat. Sebagai peraturan, kedua-dua pengeluar membahagikan produk mereka kepada beberapa kumpulan mengikut prestasi mereka, menyasarkan kategori pengguna yang berbeza dan segmen pasaran yang berbeza. Setiap kumpulan ini membentuk keluarga atau siri dengan nama tersendiri, yang mana seseorang boleh memahami bukan sahaja niche harga produk, tetapi juga, secara umum, fungsinya.

Hari ini, produk Intel berasaskan lima keluarga utama - Pentium (Dwi Teras), Celeron (Dwi Teras), Teras i3, Teras i5 Dan Teras i7. Tiga yang pertama bertujuan untuk penyelesaian rumah dan pejabat bajet, dua yang terakhir adalah asas sistem produktif.

CPUIntel Core i7

Barisan cip berdiri agak berbeza daripada keluarga utama Atom, yang berbeza daripada yang lain dalam penggunaan tenaga yang rendah dan kos yang rendah. Pemproses ini direka untuk pemasangan dalam sistem bajet di mana prestasi tinggi tidak diperlukan, tetapi penggunaan kuasa yang rendah diperlukan. Ini termasuk netbook, nettops, tablet PC dan komunikator.

Tidak mustahil untuk tidak menyebut satu lagi keluarga pemproses dari syarikat dari Santa Clara - Teras 2. Walaupun fakta bahawa ia tidak lagi dihasilkan, dan boleh didapati untuk dijual hanya di pelbagai pasar lambak, keluarga ini masih wajar popular di kalangan pengguna, dan banyak komputer rumah semasa dilengkapi dengan pemproses siri khusus ini.

AMD, kepada peminat produknya, menawarkan pemproses siri Athlon II, Fenomena II, Siri Dan FX-Series. Laluan dua keluarga pertama datang kepada kesimpulan yang logik, manakala dua yang terakhir hanya mendapat momentum. Di sesetengah tempat, anda masih boleh menemui pemproses bajet yang paling banyak dijual Sempron, walaupun hari-hari mereka boleh dikatakan bernombor.

CPUAMD FX-Series

Seperti Intel, AMD juga mempunyai siri "mudah alih" sendiri yang dipanggil E-siri, yang mikropemprosesnya dicirikan oleh penggunaan kuasa yang dikurangkan dan direka bentuk untuk pemasangan dalam komputer desktop dan komputer riba yang murah.

Bilangan teras pengkomputeran . Malah dalam dekad yang lalu, tiada pembahagian pemproses mengikut bilangan teras sama sekali, kerana semuanya adalah teras tunggal. Tetapi masa berubah, dan hari ini CPU teras tunggal boleh dipanggil anakronisme, dan ia telah digantikan oleh rakan sejawat berbilang teras. Yang paling biasa ialah cip dwi-teras dan empat-teras. Pemproses dengan tiga, enam dan lapan teras pengkomputeran agak kurang biasa.

Kehadiran beberapa teras dalam pemproses sekaligus direka untuk meningkatkan prestasinya, dan seperti yang anda faham, semakin banyak terdapat, semakin tinggi ia. Benar, apabila bekerja dengan perisian lama yang tidak dioptimumkan untuk pengkomputeran berbilang teras, peraturan ini mungkin tidak berfungsi.

Jenis penyambung . Mana-mana pemproses dipasang pada papan induk, di mana terdapat penyambung khas (soket) atau, dengan kata lain, soket (Soket). Pemproses daripada pengeluar, siri dan generasi yang berbeza dipasang dalam pelbagai jenis soket. Kini, untuk PC desktop, terdapat tujuh daripadanya - empat untuk cip Intel dan tiga untuk AMD.

Soket utama dan paling biasa untuk pemproses pusat Intel ialah LGA 1155. Penyelesaian paling produktif dan termaju syarikat ini dipasang dalam soket LGA 2011. Baki dua jenis soket - LGA 775 dan LGA 1156 sedang menjalani hari terakhir mereka, kerana pengeluaran pemproses untuk jenis soket ini hampir dihentikan.

Antara produk AMD, hari ini jenis penyambung yang paling banyak digunakan boleh dipanggil Socket AM3. Sebagai peraturan, kebanyakan belanjawan syarikat dan produk paling popular dipasang di dalamnya. Benar, keadaan ini mungkin berubah dalam masa terdekat, kerana semua pemproses terkini dan penyelesaian produktif mempunyai penyambung Socket AM3+ dan Socket FM1.

Ngomong-ngomong, pemproses Intel dan AMD boleh dibezakan dengan sangat mudah dengan satu ciri ciri, yang mungkin anda perasan apabila melihat gambar. Produk AMD mempunyai banyak pin di bahagian belakang yang mana ia disambungkan ke papan induk (dimasukkan ke dalam penyambung). Intel menggunakan penyelesaian yang berbeza secara asasnya, kerana pin kenalan tidak terletak pada pemproses itu sendiri, tetapi di dalam penyambung papan induk.

Kami tidak akan mempertimbangkan penyambung untuk penyelesaian mudah alih di sini, kerana ini tidak masuk akal. Lagipun, jenis soket adalah penting untuk pengguna hanya jika anda bercadang untuk menggantikan (menaik taraf) pemproses secara bebas dalam komputer anda. Dalam peranti mudah alih, ini agak sukar dilakukan, dan versi mudah alih pemproses itu sendiri hampir mustahil untuk dibeli secara runcit.

Kekerapan jam - ciri yang menentukan prestasi pemproses, diukur dalam megahertz (MHz) atau gigahertz (GHz) dan menunjukkan bilangan operasi yang boleh dilakukannya sesaat. Benar, membandingkan prestasi model pemproses yang berbeza hanya dengan kelajuan jamnya pada asasnya adalah salah.

Hakikatnya ialah untuk melaksanakan satu operasi, cip yang berbeza mungkin memerlukan bilangan kitaran jam yang berbeza. Di samping itu, sistem moden menggunakan saluran paip dan pemprosesan selari semasa mengira, dan boleh melakukan beberapa operasi sekaligus dalam satu kitaran jam. Semua ini membawa kepada fakta bahawa model pemproses yang berbeza dengan kelajuan jam yang sama boleh menunjukkan prestasi yang sama sekali berbeza.

Jadual ringkasan keluarga pemproses desktop

Proses teknologi(teknologi pengeluaran)

Dalam pengeluaran litar mikro dan, khususnya, cip mikropemproses dalam keadaan industri, fotolitografi digunakan - kaedah yang, menggunakan peralatan litografi, konduktor, penebat dan semikonduktor digunakan pada substrat silikon nipis, yang membentuk teras pemproses. Sebaliknya, peralatan litografi yang digunakan mempunyai resolusi tertentu, yang menentukan nama proses teknologi yang digunakan.

Intel

Mengapakah proses teknologi di mana pemproses dibuat begitu penting? Peningkatan berterusan teknologi memungkinkan untuk mengurangkan saiz struktur semikonduktor secara berkadar, yang membantu mengurangkan saiz teras pemproses dan penggunaan kuasanya, serta mengurangkan kosnya. Sebaliknya, mengurangkan penggunaan kuasa mengurangkan pelesapan haba pemproses, yang membolehkan anda meningkatkan kekerapan jam mereka, dan oleh itu kuasa pengkomputeran. Juga, penjanaan haba rendah membolehkan penggunaan penyelesaian yang lebih produktif dalam komputer mudah alih (komputer riba, netbook, tablet).

Wafer silikon dengan cip pemprosesAMD

Pemproses Intel pertama dengan seni bina x86, yang masih menjadi asas untuk semua CPU moden, dihasilkan pada akhir 70-an menggunakan teknologi proses 3 mikrometer (mikrometer). Menjelang awal 2000-an, hampir semua pengeluar cip terkemuka, termasuk AMD dan Intel, telah menguasai teknologi proses 0.13 mikron atau 130 nm. Kebanyakan pemproses moden dihasilkan menggunakan teknologi 32 nm, dan sejak pertengahan 2012, teknologi 22 nm.

Peralihan kepada proses teknikal yang lebih halus sentiasa menjadi peristiwa penting bagi pengeluar mikropemproses. Lagipun, ini, seperti yang dinyatakan sebelum ini, membawa kepada pengurangan kos pengeluaran cip dan penambahbaikan dalam ciri-ciri utamanya, yang bermaksud ia menjadikan produk pemaju lebih berdaya saing di pasaran.

Penggunaan tenaga dan pelesapan haba

Pada peringkat awal perkembangannya, mikropemproses menggunakan tenaga yang sangat sedikit. Tetapi dengan peningkatan dalam frekuensi jam dan bilangan transistor dalam teras cip, angka ini mula berkembang pesat. Faktor penggunaan tenaga, yang secara praktikalnya tidak diambil kira pada mulanya, hari ini mempunyai pengaruh besar terhadap evolusi pemproses.

Semakin tinggi penggunaan kuasa pemproses, semakin banyak haba yang dijananya, yang boleh menyebabkan terlalu panas dan kegagalan kedua-dua pemproses itu sendiri dan cip sekeliling. Untuk mengeluarkan haba, sistem penyejukan khas digunakan, saiznya secara langsung bergantung pada jumlah haba yang dihasilkan oleh pemproses.

Pada awal tahun 2000-an, pelesapan haba sesetengah pemproses meningkat melebihi 150 W, dan kipas besar dan bising terpaksa digunakan untuk menyejukkannya. Lebih-lebih lagi, purata kuasa bekalan kuasa pada masa itu ialah 300 W, yang bermaksud bahawa lebih daripada separuh daripadanya perlu dibelanjakan untuk menservis pemproses "rakus".

Pada masa itulah ia menjadi jelas bahawa meningkatkan lagi kuasa pengkomputeran pemproses adalah mustahil tanpa mengurangkan penggunaan tenaga mereka. Pemaju terpaksa mempertimbangkan semula secara radikal seni bina pemproses dan mula secara aktif melaksanakan teknologi yang membantu mengurangkan pelesapan haba.

Pemproses yang beroperasi pada frekuensi jam ultra tinggi perlu disejukkan dengan sistem penyejukan gergasi tersebut.

Untuk menilai pelesapan haba pemproses, nilai telah diperkenalkan yang mencirikan keperluan prestasi sistem penyejukan dan dipanggil TDP. TDP menunjukkan berapa banyak haba sistem penyejukan tertentu harus direka bentuk untuk hilang apabila digunakan dengan model pemproses tertentu. Sebagai contoh, TDP pemproses untuk PC mudah alih hendaklah kurang daripada 45 W, kerana penggunaan sistem penyejukan yang besar dan berat dalam komputer riba atau netbook adalah mustahil.

Hari ini, dalam era zaman kegemilangan peranti mudah alih (komputer riba, nettop, tablet), pembangun telah berjaya mencapai hasil yang luar biasa dalam bidang mengurangkan penggunaan tenaga. Ini difasilitasi oleh: peralihan kepada proses teknologi yang lebih halus dalam penghasilan kristal, pengenalan bahan baharu untuk mengurangkan arus kebocoran, perubahan dalam susun atur pemproses, penggunaan pelbagai sensor dan sistem pintar yang memantau suhu dan voltan, serta pengenalan teknologi penjimatan tenaga yang lain. Semua langkah ini membolehkan pembangun terus meningkatkan kuasa pemprosesan pemproses dan menggunakan penyelesaian yang lebih berkuasa dalam peranti padat.

Dalam amalan, adalah wajar mengambil kira ciri terma pemproses semasa membeli jika anda ingin membina sistem senyap, padat, atau, sebagai contoh, jika anda mahu komputer riba masa depan anda berjalan selama mungkin pada kuasa bateri.

Seni bina pemproses dan nama kod

Setiap pemproses adalah berdasarkan apa yang dipanggil seni bina pemproses - satu set kualiti dan sifat yang wujud kepada seluruh keluarga mikrocip. Seni bina secara langsung menentukan reka bentuk dalaman dan organisasi pemproses.

Secara tradisinya, Intel dan AMD memberikan nama kod kepada pelbagai seni bina pemproses mereka. Ini membolehkan anda mensistematisasikan penyelesaian pemproses moden dengan lebih tepat. Contohnya, pemproses daripada keluarga yang sama dengan kelajuan jam dan bilangan teras yang sama boleh dihasilkan menggunakan proses teknologi yang berbeza, dan oleh itu mempunyai seni bina dan prestasi yang berbeza. Selain itu, penggunaan nama yang nyaring dalam nama seni bina membolehkan pengilang mempersembahkan perkembangan baharu mereka dengan lebih berkesan kepada pengguna kami.

Perkembangan Intel mempunyai nama geografi tempat (gunung, sungai, bandar, dll.) yang terletak berhampiran lokasi struktur pengeluarannya yang bertanggungjawab untuk pembangunan seni bina yang sepadan. Contohnya, pemproses Core 2 Duo yang pertama dibina pada seni bina Conroe, yang dinamakan sempena bandar yang terletak di negeri Texas AS.

AMD tidak mempunyai kecenderungan yang jelas untuk membentuk nama untuk perkembangannya. Fokus tematik mungkin berubah dari generasi ke generasi. Sebagai contoh, pemproses baharu syarikat itu diberi nama kod Liano dan Trinity.

Cache pelbagai peringkat

Semasa melakukan pengiraan, mikropemproses mesti sentiasa mengakses memori untuk membaca atau menulis data. Dalam komputer moden, fungsi utama menyimpan data dan berinteraksi dengan pemproses dilakukan oleh RAM.

Walaupun pertukaran data berkelajuan tinggi antara kedua-dua komponen ini, pemproses sering terpaksa melahu, menunggu maklumat yang diminta daripada ingatan. Seterusnya, ini membawa kepada penurunan dalam kelajuan pengiraan dan prestasi keseluruhan sistem.

Untuk memperbaiki keadaan ini, semua pemproses moden mempunyai cache - penimbal memori perantaraan kecil dengan akses yang sangat pantas, digunakan untuk menyimpan data yang paling kerap diakses. Apabila pemproses memerlukan beberapa data, ia mula-mula mencari salinannya dalam cache, kerana dari situ maklumat yang diperlukan akan diambil lebih cepat daripada dari RAM.

Kebanyakan mikropemproses untuk komputer moden mempunyai cache berbilang peringkat, yang terdiri daripada dua atau tiga penimbal memori bebas, setiap satunya bertanggungjawab untuk mempercepatkan proses tertentu. Sebagai contoh, cache tahap pertama (L1) mungkin bertanggungjawab untuk mempercepatkan pemuatan arahan mesin, yang kedua (L2) - mempercepatkan penulisan dan pembacaan data, dan yang ketiga (L3) - mempercepatkan terjemahan alamat maya ke dalam fizikal. satu.

Salah satu masalah paling asas yang dihadapi pembangun ialah mencari saiz cache yang optimum. Di satu pihak, cache yang besar boleh mengandungi lebih banyak data, yang bermaksud bahawa peratusan pemproses mencari apa yang diperlukan di kalangan mereka adalah lebih tinggi. Sebaliknya, lebih besar saiz cache, lebih besar kelewatan apabila mendapatkan data daripadanya.

Oleh itu, cache tahap yang berbeza mempunyai saiz yang berbeza, dengan cache tahap pertama adalah yang terkecil tetapi juga terpantas, dan tahap ketiga adalah yang terbesar tetapi juga yang paling perlahan. Pencarian data di dalamnya berlaku mengikut prinsip dari terkecil hingga terbesar. Iaitu, pemproses mula-mula cuba mencari maklumat yang diperlukan dalam cache L1, kemudian dalam L2 dan kemudian dalam L3 (jika ada). Jika tiada data yang diperlukan dalam semua penimbal, RAM akan diakses.

Secara umum, kecekapan cache, terutamanya tahap ke-3, bergantung pada sifat akses program kepada memori dan seni bina pemproses. Sebagai contoh, dalam sesetengah aplikasi, kehadiran cache L3 boleh membawa peningkatan prestasi sebanyak 20%, manakala pada yang lain ia mungkin tidak mempunyai kesan langsung. Oleh itu, dalam amalan, ia tidak berbaloi untuk dipandu oleh ciri-ciri cache berbilang peringkat apabila memilih pemproses untuk komputer anda.

Grafik Bersepadu

Dengan perkembangan teknologi pengeluaran dan pengurangan saiz cip yang terhasil, pengeluar mempunyai peluang untuk meletakkan cip tambahan di dalam pemproses. Yang pertama adalah teras grafik, yang bertanggungjawab untuk memaparkan imej pada monitor.

Penyelesaian ini membolehkan anda mengurangkan kos keseluruhan komputer, kerana dalam kes ini tidak perlu menggunakan kad video khusus. Jelas sekali bahawa pemproses hibrid ditujukan untuk digunakan dalam sistem belanjawan dan sektor korporat, di mana prestasi grafik adalah kedua.

Contoh pertama menyepadukan pemproses video ke dalam CPU "biasa" telah ditunjukkan oleh Intel pada awal tahun 2010. Sudah tentu, ini tidak membawa apa-apa revolusi, kerana sehingga ke tahap ini grafik telah lama berjaya disepadukan ke dalam chipset motherboard.

Pada suatu masa dahulu, perbezaan kefungsian antara grafik bersepadu dan diskret adalah asas. Hari ini, kita hanya boleh bercakap tentang prestasi berbeza bagi penyelesaian ini, memandangkan cip video terbina dalam mampu memaparkan imej pada berbilang monitor dalam sebarang resolusi yang tersedia, melakukan pecutan 3D dan pengekodan video perkakasan. Malah, dari segi prestasi dan keupayaan, penyelesaian bersepadu boleh dibandingkan dengan model kad video kelas rendah.

Intel menyepadukan teras grafik reka bentuknya sendiri ke dalam pemprosesnya di bawah nama ringkas IntelHDGraphics. Pada masa yang sama, Core 2, pemproses Celeron dan model Core i7 yang lebih lama tidak mempunyai teras grafik terbina dalam.

AMD, setelah bergabung pada tahun 2006 dengan gergasi pembuatan kad video, syarikat Kanada ATI, sedang menyepadukan cip video daripada keluarga Radeon HD ke dalam penyelesaiannya. Selain itu, beberapa pemproses baharu syarikat itu menggabungkan teras pemproses x86 dan teras grafik Radeon pada satu cip. Satu elemen yang dicipta dengan menggabungkan pemproses pusat (CPU) dan grafik (GPU) dipanggil APU, Unit Pemproses Dipercepat. Inilah sebenarnya (APU) yang kini dipanggil pemproses siri A dan E.

Secara umum, penyelesaian grafik bersepadu daripada AMD adalah lebih berkuasa daripada Intel HD dan kelihatan lebih baik dalam aplikasi permainan.

ModTurbo

Banyak pemproses moden dilengkapi dengan teknologi yang membolehkan mereka meningkatkan kelajuan jam mereka secara automatik melebihi kelajuan undian dalam beberapa kes, menyebabkan prestasi aplikasi meningkat. Malah, teknologi ini adalah "overclocking sendiri" pemproses. Masa operasi sistem dalam mod Turbo berbeza-beza bergantung pada keadaan pengendalian, beban kerja dan reka bentuk platform.

Intel menggunakan teknologi overclocking pintar sendiri yang dipanggil Turbo Boost dalam pemprosesnya. Ia digunakan dalam keluarga Core i5 dan Core i7 yang produktif.

Dengan memantau parameter yang berkaitan dengan beban CPU (voltan dan arus, suhu, kuasa), sistem kawalan terbina dalam meningkatkan kelajuan jam teras apabila pakej haba maksimum (TDP) pemproses belum lagi dicapai. Jika terdapat teras yang tidak dimuatkan, ia dilumpuhkan dan membebaskan potensinya untuk yang digunakan oleh aplikasi. Semakin sedikit teras yang terlibat dalam pengiraan, semakin tinggi kelajuan jam cip yang terlibat dalam pengiraan meningkat. Untuk aplikasi berbenang tunggal, kelajuan boleh setinggi 667 MHz.

AMD juga mempunyai teknologi sendiri untuk overclocking dinamik bagi teras yang paling banyak dimuatkan dan menggunakannya hanya dalam cip 6 dan 8 terasnya, yang termasuk siri Phenom II X6 dan FX. Ia dipanggil Teras Turbo dan hanya boleh berfungsi jika bilangan teras yang dimuatkan semasa proses pengiraan adalah kurang daripada separuh daripada jumlah keseluruhannya. Iaitu, dalam kes pemproses 6 teras, bilangan teras tidak aktif mestilah sekurang-kurangnya tiga, dan untuk pemproses 8 teras - empat. Tidak seperti Intel Turbo Boost, dalam teknologi ini peningkatan kekerapan tidak dipengaruhi oleh bilangan teras bebas dan ia sentiasa sama. Nilainya bergantung pada model pemproses dan berkisar antara 300 hingga 600 MHz.

Kesimpulan

Kesimpulannya, mari kita cuba menggunakan pengetahuan yang diperolehi secara praktikal. Sebagai contoh, sebuah kedai elektronik komputer yang popular menjual dua pemproses Intel Core i5 dengan frekuensi jam yang sama iaitu 2.8 GHz. Mari lihat penerangan mereka yang diambil dari tapak web kedai dan cuba memahami perbezaan mereka.

Jika anda melihat dengan teliti pada tangkapan skrin, walaupun pada hakikatnya kedua-dua pemproses tergolong dalam keluarga yang sama, mereka tidak mempunyai banyak persamaan: kelajuan jam dan bilangan teras. Ciri-ciri selebihnya berbeza-beza, tetapi perkara pertama yang perlu anda perhatikan ialah jenis penyambung di mana kedua-dua pemproses dipasang.

Intel Core i5 760 mempunyai penyambung Socket 1156, yang bermaksud ia tergolong dalam generasi pemproses yang ketinggalan zaman. Membelinya akan dibenarkan hanya jika anda sudah mempunyai papan induk dengan soket sedemikian dalam komputer anda, dan anda tidak mahu menukarnya.

Core i5 2300 yang lebih baharu dihasilkan menggunakan teknologi proses yang lebih nipis (32 nm berbanding 45 nm), yang bermaksud ia mempunyai seni bina yang lebih maju. Walaupun cache L3 yang lebih kecil dan overclocking sendiri, pemproses ini pastinya tidak akan kalah dalam prestasi berbanding pendahulunya, dan kehadiran grafik bersepadu akan membolehkan anda melakukannya tanpa membeli kad video yang berasingan.

Walaupun fakta bahawa kedua-dua pemproses mempunyai pelesapan haba yang sama (95 W), Core i5 2300 akan menjadi lebih sejuk daripada pendahulunya dalam keadaan yang sama, kerana kita sudah tahu bahawa proses teknologi yang lebih moden memastikan penggunaan kuasa yang lebih rendah. Sebaliknya, ini meningkatkan potensi overclockingnya, yang tidak boleh tidak menggembirakan peminat komputer.

Sekarang mari kita lihat contoh berdasarkan pemproses AMD. Di sini kami telah memilih pemproses secara khusus daripada dua keluarga berbeza - Athlon II X4 dan Phenom II X4. Secara teori, barisan Phenom lebih produktif daripada Athlon, tetapi mari kita lihat ciri-ciri mereka dan tentukan sama ada semuanya begitu jelas.

Daripada ciri-cirinya adalah jelas bahawa kedua-dua pemproses mempunyai kelajuan jam dan bilangan teras pemprosesan yang sama, pelesapan haba yang hampir sama, dan kedua-duanya tidak mempunyai teras grafik terbina dalam.

Perbezaan pertama yang menarik perhatian anda ialah pemproses dipasang dalam soket yang berbeza. Walaupun fakta bahawa kedua-dua (soket) kini disokong secara aktif oleh pengeluar papan induk, pasangan ini, Socket FM1 kelihatan agak lebih baik dari sudut pandangan peningkatan masa depan, kerana pemproses siri A (APU) baharu boleh dipasang di sana.

Satu lagi kelebihan Athlon II X4 651 ialah proses teknologi yang lebih nipis dan moden yang dihasilkannya. Phenom II bertindak balas dengan mod Turbo dan cache peringkat ketiga.

Akibatnya, keadaan adalah samar-samar dan faktor utama di sini mungkin harga runcit, yang untuk pemproses dari barisan Athlon II adalah 20-25% kurang daripada untuk Phenom II. Dan dengan mengambil kira platform yang lebih menjanjikan (Socket FM1), membeli Athlon II X4 651 kelihatan lebih menarik.

Sudah tentu, untuk bercakap dengan lebih jelas tentang kelebihan model pemproses tertentu, anda perlu mengetahui seni bina yang berasaskannya, serta prestasi sebenar mereka dalam pelbagai aplikasi, diukur dalam amalan. Dalam bahan berikut, kami akan melihat secara terperinci julat model moden mikropemproses Intel dan AMD untuk PC desktop, berkenalan dengan ciri-ciri pelbagai keluarga CPU, dan juga memberikan hasil perbandingan prestasi mereka.

Kuliah 6. Trend pembangunan pemproses.MnOGracunernsdan lain-lainOtsessORs dannOVsTeXnoloGDandan berbilang terasRkerjadAnns

CPU

Pemproses pusat biasanya mengandungi:

unit aritmetik-logik;

bas data dan bas alamat;

daftar;

kaunter program;

cache - memori kecil yang sangat pantas (dari 8 hingga 512 KB);

coprocessor titik terapung matematik.

Pemproses moden dilaksanakan dalam bentuk mikropemproses . Secara fizikal, mikropemproses adalah litar bersepadu- wafer segi empat tepat nipis silikon kristal dengan keluasan hanya beberapa milimeter persegi, di mana litar diletakkan yang melaksanakan semua fungsi pemproses. Hablur papak biasanya diletakkan di dalam bekas plastik atau seramik dan disambungkan dengan wayar emas ke pin logam supaya ia boleh dipasang pada papan induk komputer.

1. Prestasi pemproses yang dipertingkatkan

Untuk masa yang lama, kemajuan dalam bidang mikropemproses sebenarnya dikenal pasti dengan nilai frekuensi jam. Pada tahun 2001, rancangan korporat pengeluar mikropemproses menyatakan bahawa menjelang akhir dekad halangan 10 GHz akan dapat diatasi. Malangnya, rancangan ini ternyata salah. Orang yang bergantung pada seni bina berbilang teras ternyata betul.

Pemproses dwi-teras pertama dalam keluarga Power dikeluarkan oleh IBM. Hari ini, pemproses berbilang teras ditawarkan oleh Sun Microsystems (UltraSPARC T1 lapan teras), serta Intel dan AMD.

Undang-undang Moore menyatakan bahawa bilangan transistor yang diletakkan pada cip semikonduktor berganda setiap dua tahun, yang membawa, dalam satu tangan, kepada peningkatan produktiviti, dan sebaliknya, kepada penurunan dalam kos pengeluaran cip. Walaupun kepentingan dan keberkesanan undang-undang ini, selama bertahun-tahun, menilai prospek untuk pembangunan selanjutnya, dari semasa ke semasa mereka meramalkan kegagalan yang tidak dapat dielakkan.

Faktor-faktor yang disebut sebagai penghalang kepada pembangunan selanjutnya termasuk pengehadan disebabkan saiz fizikal, penggunaan tenaga yang meningkat dengan pantas dan kos pengeluaran yang tinggi.

Selama bertahun-tahun, satu-satunya cara untuk meningkatkan prestasi pemproses adalah dengan meningkatkan kelajuan jamnya. Selama bertahun-tahun, pendapat telah berakar umbi bahawa kelajuan jam pemproses adalah penunjuk utama prestasinya. Meningkatkan frekuensi jam pada peringkat sekarang bukanlah satu tugas yang mudah. Penamatan perlumbaan frekuensi jam mikropemproses diletakkan disebabkan oleh masalah arus kebocoran yang tidak dapat diselesaikan dan peningkatan yang tidak boleh diterima dalam pelesapan haba litar mikro.

Prestasi pemproses (Prestasi) ialah nisbah jumlah bilangan arahan kod program yang dilaksanakan kepada masa ia dilaksanakan atau bilangan arahan yang dilaksanakan sesaat (Kadar arahan):

KepadaolichesTdalamDanNSTRdiKepadaqike =dan lain-lain O Dan vo d Dan T e l n O Dengan T b

VRem saya masuksPolnetidak jugasaya

Oleh kerana ciri utama pemproses telah menjadi frekuensi jamnya, kami akan memperkenalkan frekuensi ke dalam formula prestasi pemproses. Pengganda dan penyebut untuk bilangan urus niaga yang arahan telah dilaksanakan:

dan lain-lainODanvodDanTelnODenganTb= Kepada oli ches T dalam Dan n Dengan T R di kts Dan ke Kepada oli h e Dengan T dalam T A Kepada T ov

KepadaolichesTdalamTAKepadaTOdalam dalamResaya masuksPolnetidak jugasaya

Bahagian pertama produk yang terhasil ialah bilangan arahan yang dilaksanakan setiap kitaran jam (Instruction Per Clock, IPC), bahagian kedua produk ialah bilangan kitaran pemproses per unit masa (frekuensi jam pemproses, F atau Frekuensi). Oleh itu, prestasi pemproses bergantung bukan sahaja pada kekerapan jamnya, tetapi juga pada bilangan arahan yang dilaksanakan setiap jam (IPC):

dan lain-lainODanhdalamdDanTelnODenganTb = (IPC)(F)

Formula yang terhasil menentukan dua rAznsPOdXode kepadadiVelDanapatidak jugaYuProdaripadadalamdDanTelbnODenganawakPROtsessopA. PeParitske - diVelDanapatidak jugae TAKepadatovoy jamkemudian kamu ProtsessopA, dan kedua – diVelDanapatidak jugae KepadaolDanchestwa dalamDenganTRdikcike ProgrummnWahKepadaodA, VsPolnsayamakans hA odDann tAKepadaT ProtsessopA.

Peningkatan frekuensi jam tidak boleh tidak terhingga dan ditentukan oleh teknologi pembuatan pemproses. Pada masa yang sama, peningkatan produktiviti tidak berkadar terus dengan peningkatan kekerapan jam, iaitu, terdapat kecenderungan untuk tepu, apabila peningkatan selanjutnya dalam kekerapan jam menjadi tidak menguntungkan.

Bilangan arahan yang dilaksanakan semasa satu kitaran jam bergantung pada seni bina mikro pemproses: pada bilangan unit pelaksanaan, pada panjang saluran paip dan kecekapan pengisiannya, pada unit prefetch, pada pengoptimuman kod program untuk diberikan microarchitecture pemproses.

Oleh itu, membandingkan prestasi pemproses berdasarkan kekerapan jam mereka hanya mungkin dalam seni bina yang sama (dengan nilai yang sama bagi bilangan operasi yang dilakukan sesaat - pemproses IPC).

Membandingkan prestasi pemproses dengan seni bina yang berbeza berdasarkan kelajuan jam adalah tidak adil. Contohnya, berdasarkan kelajuan jam, adalah tidak betul untuk membandingkan prestasi pemproses dengan saiz cache L2 yang berbeza, atau prestasi pemproses yang menyokong dan tidak menyokong teknologi Hyper - Thread Din g.

Oleh kerana pengurangan khusus dalam kos transistor, ia menjadi mungkin untuk mengimbangi ketidaksempurnaan seni bina pemproses dengan kuantitinya, yang akhirnya menjadi sebab untuk pemuliharaan skema organisasi sistem komputer yang dicadangkan pada tahun 40-an yang jauh, yang dinamakan selepas John von Neumann. Sukar untuk membayangkan mana-mana kawasan teknologi moden lain yang, semasa mengisytiharkan penglibatannya dalam kemajuan teknikal, akan menjadi sangat konservatif pada dasarnya. Banyak yang telah ditulis mengenai kelemahan litar von Neumann, tetapi tidak kira apa yang dikatakan mengenai topik ini sekarang, sepuluh tahun yang lalu tidak ada hujah yang boleh menentang keyakinan bahawa industri pemproses telah memilih satu-satunya laluan yang betul, berdasarkan pertumbuhan kuantitatif. Ia cukup untuk mengingati dengan kebanggaan nombor baharu itu dilafazkan; dipercayai bahawa jika sejuta transistor tidak mencukupi, kami akan membuat satu bilion - "tiada masalah," perkara utama adalah untuk mengurangkan saiz kristal dan saling bersambung dan meningkatkan kekerapan jam. Tetapi anda perlu membayar untuk semuanya. Setiap transistor menggunakan tenaga, akibatnya, menurut IDC, hari ini kos elektrik yang diperlukan untuk menggerakkan pusat data adalah melebihi 80% daripada kos pembelian peralatan komputer, dan dalam beberapa tahun angka ini akan sama.

Berlepas dari pelaksanaan berurutan perintah dan penggunaan beberapa unit pelaksanaan dalam satu pemproses memungkinkan untuk memproses beberapa arahan mikro pemproses secara serentak, iaitu, untuk mengatur PARAlleldaripadamnAdibetul-betul samadalamDenganTRdikcike(InstructionLevelParallelism - sayaLP), yang, sudah tentu, meningkatkan produktiviti keseluruhan.

Satu lagi pendekatan untuk menyelesaikan masalah ini telah dilaksanakan dalam seni bina VLIW/EPIC IA-64 (arahan yang sangat panjang), di mana beberapa masalah telah dipindahkan daripada perkakasan kepada pengkompil. Namun pemaju menyedari bahawa seni bina adalah lebih penting untuk mencapai prestasi tinggi.

Dengan sejumlah besar blok berfungsi litar mikro dan saiznya yang besar, masalah timbul berkaitan dengan kelajuan penyebaran isyarat - dalam satu kitaran jam isyarat tidak mempunyai masa untuk mencapai blok yang diperlukan. Sebagai penyelesaian yang mungkin, apa yang dipanggil " KepadalADenganTeRs",di manadiDengantrokeDengantwajamTDanhnOddiblDanParitAlDanDenganb, nOhAkemudian masuknditigaKepadalacTeparit rAsstoyatidak jugasaya telahmehtidakwe. Kita boleh mengatakan bahawa idea untuk membina mikropemproses berbilang teras adalah pembangunan idea kelompok, tetapi dalam kes ini ddiblDanRdieTDengansayatselIRohm Protsessopnoh teras.

Satu lagi pendahulu pendekatan berbilang teras boleh dianggap sebagai teknologi sayantel- HyhlmerThreading, di mana terdapat juga yang kecil ddiblDanParitAnDane AhlmARATdiry DanDanDenganPolbhovAtidak jugae dVdiXPotoKepadaovdalamDenganTRdisaham, DanDenganPolbhdiyushchDanx jumlahee teras.

Pemproses berbilang teras mempunyai dua atau lebih "teras pelaksanaan". terasProtsessora msejuknO nAhVAt eke DenganDanDenganTemdi DanDenganPoltidak jugaTelnnsX diDengantrokeDenganTV (nAboron ARDanfmeTIRO- logDancheskiX diDengantrokeDenganTV) , PRednAznahennsX dla arr.AbotkDan dAnnsX. Sistem pengendalian menganggap setiap teras pelaksanaan sebagai pemproses diskret dengan semua sumber pengkomputeran yang diperlukan. Oleh itu, seni bina pemproses berbilang teras, dengan sokongan perisian yang sesuai, membolehkan pelaksanaan selari sepenuhnya bagi pelbagai utas program.

Menjelang 2006, semua pembangun mikropemproses terkemuka telah mencipta pemproses dwi-teras. Yang pertama muncul ialah pemproses RISC dwi-teras daripada Sun Microsystems (UltraSPARCIV), IBM (Power4, Power5) dan HP (PA-8800 dan PA-8900).

AMD dan Intel mengumumkan keluaran pemproses dwi-teras dengan seni bina x86 hampir serentak.

Seni bina pemproses telah mencapai kerumitan yang agak tinggi, jadi peralihan kepada pemproses berbilang teras menjadi arah utama untuk meningkatkan prestasi sistem pengkomputeran.

Peningkatan litar von Neumann

Sebenarnya, seni bina komputer von Neumann bukanlah satu-satunya yang mungkin; ruang penyelesaian yang boleh dilaksanakan adalah lebih luas. Jadi, berdasarkan cara mengatur urutan pelaksanaan perintah dan pertukaran data antara pemproses dan memori, semua komputer boleh dibahagikan kepada empat kelas:

SISD (Data Tunggal Arahan Tunggal)- "satu aliran arahan, satu aliran data";

SIMD (Data Berbilang Arahan Tunggal)- "satu aliran arahan, banyak aliran data";

MISD (Data Tunggal Arahan Berbilang)- "banyak aliran arahan, satu aliran data";

MIMD (Berbilang Arahan Berbilang Data)- "banyak aliran arahan, banyak aliran data";

Kelas SISD mengandaikan bahawa satu arahan boleh dilaksanakan pada satu masa, dan ia boleh beroperasi hanya pada kepingan data yang alamatnya terdapat secara langsung dalam operan arahan ini. Sebaliknya, kelas MIMD termasuk mesin yang boleh melaksanakan banyak arahan secara serentak menggunakan banyak keping data. Klasifikasi ini dikenali sebagai taksonomi Flynn, dinamakan sempena penyokongnya, Michael Flynn, seorang jurutera dan saintis terkenal yang kini seorang profesor di Universiti Stanford. Ia berikutan daripada ini bahawa mesin von Neumann adalah kes khas yang termasuk dalam kelas SISD. Kebanyakan komputer moden dibina betul-betul mengikut skema ini; Sementara itu, semua superkomputer daripada sepuluh teratas TOP500 dibina mengikut skim MIMD.

Adalah tidak betul untuk menerangkan pertumbuhan dalam prestasi pemproses hanya dengan meningkatkan penunjuk kuantitatif; adalah wajar bahawa selama beberapa dekad beberapa peningkatan serius telah dicadangkan, yang merupakan penyelewengan daripada skema von Neumann, tetapi terhad dalam skala.

Dari segi sejarah, yang pertama ialah ciptaan pemproses yang mampu melaksanakan operasi bukan pada kandungan satu atau beberapa daftar, tetapi pada kepingan data yang lebih besar; mengikut klasifikasi Flynn, mereka termasuk dalam kelas SIMD. Penampilan mereka dikaitkan dengan projek Solomon (1962, syarikat Westinghouse).

Kemudian, prinsip kerja yang serupa dengan data telah dilaksanakan dalam mesin paling produktif pada zamannya, ILLIAC IV (1972). Jika pemproses, menggunakan satu arahan, boleh melakukan operasi pada vektor, maka ia dipanggil pemproses vektor(pemproses vektor), dan jika lebih tatasusunan, maka pemproses tatasusunan(pemproses tatasusunan). Seymour Cray kemudiannya menggunakan prinsip vektor untuk membangunkan superkomputernya, bermula dengan Cray-1. Hari ini, litar SIMD digunakan secara meluas dalam pemproses khusus yang direka untuk konsol permainan.

Selepas pengenalan kelas pemproses vektor baharu, pemproses konvensional terpaksa dipanggil "skalar" untuk membezakan; itulah sebabnya penyelesaian dengan nama pelik muncul pada langkah seterusnya " pemproses superscalar"Idea superscalariti ialah pemproses melihat arahan yang menghampiri pelaksanaan dan memilih daripada mereka urutan yang boleh dilaksanakan secara selari." Pemproses sedemikian mampu melaksanakan beberapa arahan dalam satu kitaran jam, dan jenis paralelisme ini telah dipanggil selari peringkat arahan(Paralelisme Aras Arahan, ILP). Jelas sekali, pada frekuensi tertentu, pemproses superscalar akan menjadi lebih produktif daripada skalar, kerana ia dapat mensubset dan melaksanakan beberapa arahan secara serentak, mengedarkannya ke seluruh unit fungsinya. Pengasas idea ILP adalah Cray yang sama; beliau melaksanakannya pada tahun 1965 dalam komputer CDC 6600, kemudian ILP diterbitkan semula dalam pemproses Intel i960 (1988) dan AMD 29050 (1990), pendekatan superscalar amat sesuai untuk pemproses RISC dengan set arahan mudahnya. Kemudian, bermula dengan Pentium II, ILP dan pemproses dengan seni bina CISC diperkenalkan.

Pada masa yang sama - pertama pada kerangka utama dan kemudian pada komputer mini - muncul ingatan cache; Kemudian, idea caching telah dibangunkan dalam penyelesaian pelbagai peringkat, yang mengandaikan kehadiran cache peringkat pertama dan kedua, dan kemudian peringkat ketiga.

Satu lagi ciptaan penting yang mempercepatkan operasi pemproses ialah perlaksanaan yang luar biasa(pelaksanaan luar perintah, OoO), yang merupakan pelaksanaan terhad idea pemprosesan aliran data(pengiraan aliran data). Walaupun percubaan pertama ke arah ini dibuat semasa reka bentuk komputer CDC, pelaksanaan pertama sebenarnya dalam IBM 360, dan kemudian dalam pemproses Power1. Salah satu kelebihan yang paling penting bagi pelaksanaan luar pesanan ialah teknologi ini membolehkan anda memadankan kelajuan pemproses yang lebih tinggi dengan memori yang lebih perlahan, mengeluarkan sebahagian daripada beban daripada memori cache.

Satu peristiwa penting dalam siri penambahbaikan dalam seni bina von Neumann ialah selari benang(Paralelisme Tahap Benang, TLP). Teknologi ini wujud dalam beberapa versi; antaranya - multithreading serentak(Berbilang Benang Serentak, SMT) dan multithreading peringkat mati(Chip-level Multithreading, CMT). Kedua-dua pendekatan terutamanya berbeza dalam idea tentang apa itu "benang", dengan kata lain, dalam tahap butiran benang.

Secara kronologi, pemproses pertama yang menyokong multi-benang ialah pemproses DEC Alpha EV4 21064. Nasib dramatik keluarga pemproses ini telah dan kekal menjadi subjek perdebatan yang serius, dan walaupun pengeluaran dihentikan pada versi EV7, dan EV8 dan EV9 kekal pada kertas, ada sebab untuk mempercayai bahawa teras EV7 mungkin dihidupkan semula dalam salah satu pemproses berbilang teras yang akan datang. Wakil tipikal kem SMT ialah Pentium 4 dengannya teknologi HTT(Teknologi Hyper-Threading). Pemproses menyokong pembahagian kepada dua aliran arahan yang dipilih daripada satu tugasan dalam mod SMT, yang memberikan jumlah peningkatan prestasi kira-kira 30%. Dalam pemproses UltraSPARC T1, dahulunya dikenali sebagai Niagara, benang dicipta daripada tugas yang berbeza; Tiada serentak dalam kes ini; setiap utas mewakili teras pemproses maya.

Jadi, semuanya kelihatan hebat, tetapi hasil daripada komplikasi logik adalah ketidakseimbangan yang ketara dalam kos komponen produktif dan tambahan pemproses - unit aritmetik-logik itu sendiri menduduki kurang daripada 20% kawasan cip.