CPU- Центральний процесор є основним компонентом, "мозком" комп'ютера і визначає його основні характеристики. «то велика інтегральна схема(ВІС), сформована на кристалі кремнію. Велика інтегральна схема за розміром, а, по кількості елементів – транзисторів, включених у ній.

Завантажити презентацію «Процесор»

Мікропроцесор містить мільйони транзисторів, з'єднаних між собою найтоншими провідниками з алюмінію або міді. У 1965р. Гордон Мур зробив сміливе пророцтво: число транзисторів, що розміщуються на кристалі ІС, буде подвоюватися приблизно кожні 2 роки. Галузь розвивалася майже в точній відповідності до цього прогнозу, що отримав назву закону Мура. Але вперше за 43г порушений закон завдяки новим методам виробництва мікросхем, коли можна розмістити 30млн. транзисторів на ділянці кристала з шпильковою головкою. 2006р. процесор Core 300млн. транзисторів, початок 2007р. 800 млн. транзисторів у двох ядерних системах.

Виготовлення мікропроцесора

Це найскладніший технологічний процес, що включає кілька сотень етапів. Мікропроцесори формуються на поверхні тонких пластин Кремнію, які нарізають із довгих циліндричних кристалів кремнію, вирощених із розплаву кремнієвого піску. Кремній має напівпровідникові властивості, його провідністю можна керувати шляхом введення домішок. У процесі виготовлення мікросхем на пластини-заготівлі наносяться найтонші шари різних матеріалів. Там фотолітографічним способом шар за шаром формують «малюнок» майбутньої мікросхеми. У ході наступної операції, званої легуванням, відкриті ділянки кремнієвої пластини бомбардують іонами різних хімічних елементів, які формують у кремнії мікроскопічні ділянки, що мають різну електричну провідність Кожен шар процесора має свій власний малюнок, разом всі ці шари утворюють тривимірну структуру процесора. Після цього пластини розрізають окремі мікросхеми, які проходять ретельне тестування, щоб перевірити якість виконання всіх технологічних операцій. Заготовки, у яких виявляються несправності, просто вибраковуються, оскільки немає способів виправлення помилок. Потім кожен кристал поміщають у захисний корпус та припаюють до нього висновки.

До логічного складу ЦП входять слід. пристрої:

1. пристрій управління (УУ) - Блок упр-я. Керує роботою всіх пристроїв по зад. програмі
2. АЛУ(Арифметико-логічне пристрій)обчислювальний інструмент процесора.
3. регістри процесорної пам'яті - Внутрішня пам'ять процесора. Регістри використовуються для тимчасового зберігання команди, адрес пам'яті, оброблюваних даних та іншої внутрішньої інформації мікропроцесора. Кожен їх регістрів служить свого роду чернеткою, використовуючи який процесор виконує розрахунки та зберігає проміжні результати. У кожного регістру є певне призначення. IP - лічильник команд (вміщується адреса тієї осередку пам'яті ЕОМ, в якій зберігається чергова команда програми, що виконується. CS - регістр команд, міститься сама команда на час її виконання DI SI BP - індексні регістри, покажчики зрушень у сегментах. AX BX – загального призначення SS – стека (Стек-область, що використовується для тимчасового зберігання даних. Стек міститься в окремому сегменті, який називається сегментом стеку) DS – додатковий

Розглянемо принципи роботи сучасних процесорів

Мікропроцесор є складним електронний пристрійдля виконання різноманітних операцій. Будь-який процесор підтримує певний набір команд, які може виконувати, і містить набір внутрішніх осередків пам'яті, регістрів, з якими може працювати набагато швидше, ніж із зовнішньою пам'яттю. Можливості ПК як універсального виконавця по роботі з інформацією визначається системою команд процесора. Ця система команд є мовою машинних команд. (ЯМК) З мови ЯМК складаються програми керування роботою комп'ютера. Окрема команда представляє окрему операцію (дію) комп'ютера. У ЯМК існують операції з яких виконується арифметич. , логіч. операції, переції управління послідовністю команд, операції передачі з одних пристроїв пам'яті інші та ін. Розрізняють два типи архітектури мікропроцесорів – CISC і RISC.

CISC

CISC (Complex Instruction Set Computer)має на увазі, що процесор підтримує дуже великий набіркоманд (більше 200) ( повну системукоманд) і має не велике числорегістрів. Комплексні набори команд різної складності, що реалізують на рівні машинної мови (від простих, характерних для мікропроцесора 1-го покоління, до значної складності, характерних для сучасних процесорів.

RISC

В свою чергу RISC-архітектура (Reduced Instruction Set Computer)означає обмежений набір команд і велика кількість внутрішніх регістрів. Усі команди працюють з операндами та мають однаковий формат. Звертання до пам'яті виконується за допомогою спеціальних командзавантаження регістру та записи. Простота структури та невеликий набір команд дозволяє повністю реалізувати їх апаратне виконання та ефективний конвеєр при невеликому обсязі обладнання. Високий рівень дроблення конвеєра. Суперечки про те, що краще, точаться досі. RISC-процесор працює швидше, тому що команди прості. І коштують дешевші, але програми для них займають більше місця, ніж для CISC. Саме тому в умовах дефіцит оперативної пам'яті початковий розвиток процесорів персональних комп'ютерівпішло в напрямку CISC-архітектури Усі процесори, сумісні з набором команд х86 є CISC процесорами, хоча деякі можуть мати елементи RISC-архітектури. Мікропроцесори 5 покоління мають 64-розрядну шину даних та адрес. Можуть працювати з 8,16,32 бітними даними, підтримують конвеєрну структуру і мають можливість передбачати напрямок переходів у програмі. Процесори, що мають трохи більші можливості, як правило, відносять до шостого покоління. Розглянемо основні засади роботи сучасних процесорів. Насамперед зазначимо, що процесор виконує програму, що зберігається у пам'яті, Програма є набір команд (інструкцій) і даних. Послідовно зчитуючи команди, процесор виконує відповідні дії. Кожна команда представлена ​​декількома байтами, причому її довжина не фіксована і може становити від 1 по 15.

Характеристики ЦП

1. Тактова частота - це основна характеристика процесора, яка визначає його можливості та продуктивність системи в цілому. Кожен тип процесора випускається у вигляді цілої лінійки (родини) моделей, що відрізняються різними характеристикамиі, перш за все, тактовою частотою. Так, процесор Pentium IV може випускатися у різних модифікаціях з тактовою частотою від 2,0 до 3,8 МГц. Тактова частота процесора визначається двома факторами: частотою системної шини та внутрішнім множником процесора (внутрішньою тактовою частотою). Перший параметр фактично не залежить від самого процесора, а визначається системною платою, Точніше її чіпсетом. Системні плати можуть випускатися з різними частотами – від 256 до 800 МГц. Процесор працює у тісному контакті з мікросхемою, що називається генератором тактової частоти. ГТЧ виробляє періодичні імпульси, що синхронізують роботу всіх вузлів комп'ютера. Це своєрідний метроном усередині ПК. У ритмі цього метронома працює ЦП. Тактова частота дорівнює кількості тактів за секунду. Такт – проміжок часу між початком подачі поточного імпульсу та початком подачі наступного. На виконання процесором кожної операції приділяється певна кількість тактів. Вимірюється у МГц.
2. Техкрок
   Процесор складається з багатьох мільйонів транзисторів. Їх можна умовно уявити у вигляді точок у вузлах прямокутної сітки - як зерна люмінофора на екрані електронно-променевої трубки (ЕЛТ). Відстань між транзисторами процесора визначається технологією виробництва, що використовується, і в даний час становить 0,09 мк або 90 нм. Чим менша ця відстань, тим краще. Зменшення розмірів транзистора тягне у себе зменшення кроку, отже, зменшується потужність тепловиділення і собівартість виготовлення, збільшується максимально досяжна частота процесора.
3. Розрядність процесора
   Розрядністю називають максимальна кількістьрозрядів двійкового коду, які можуть бути оброблені або передаватися процесором одночасно. Розрядність процесора визначається розрядністю його регістрів, які містяться оброблювані дані. Наприклад розрядність регістру 2 байти – 16 біт, то розрядність ЦП – 16., 8 байт -64 Осередок – група послідовних байтів ОЗУ, що містить у собі інформацію, доступну для обробки окремою командою процесора. Вміст комірки пам'ять називається машинним словом. Очевидно, що розмір комірки пам'яті та машинного слова дорівнює розрядності процесора. Обмін інформацією між ЦП та внутрішньою пам'яттювиготовляється машинними словами. Адреса осередку пам'яті – дорівнює адресі мл. байта (байта з найменшим номером), що входить у комірку. Адресація як байтів, так і осередків починається з 0. Адреси осередків кратні кількості байтів в машинному слові. Отже, осередок - вмістилище інформації, машинне слово - інформація в осередку.
4. Адресний простір
   По адресній шині процесор передає адресний код – двійкове число, що позначає адресу осередку пам'яті зовнішнього пристрою, куди надсилається інформація по шині даних Адресне пространство – це діапазон адрес (множина адрес) до яких може звернутися процесор, використовуючи адресний код. Якщо адресний код містить n - біт, то розмір адресного простору 2 n байт Зазвичай розмір адресного коду = кількості ліній в адресній шині (розрядності адресної шини)
5. Архітектура ЦП - конструкція процесора і існуюча система команд (інструкцій) До архітектури відносяться наступні елементи: а) Система команд та способи адресації б) Можливості суміщення виконання команд у часах) Наявність додаткових вузлів та пристроїв у складі МПг) Режими роботи процесора а) Система команд є сукупність команд, які можуть виконуватися процесором. х86, MMX SSE SSE2 SSE3 3DNOWб)
6. Конвеєр
   Сьогоднішні процесори забезпечують суміщення виконання кількох послідовно розташованих команд у часі, утворюючи конвеєрну обробку. Процесор поділяє виконання команди на етапи.
   Наприклад Pentium - на 5 етапів:
   1) прочитати з пам'яті частину програми (вибірка, зчитування команди із ОЗУ або КЕШу)
   2) визначити довжину інструкції (декодування та дешифрування команди, тобто визначення коду виконуваної операції)
   3) визначити адресу комірки пам'яті, якщо вона використовується у даній команді
   4) виконати команду; 5) зберегти отриманий результат. Кожен етап називається щаблем. Виходить 5-ступінчастий конвеєр.
   При конвеєрній обробці виконання кожного етапу відводиться 1 такт тактової частоти. У кожному новому такті закінчується виконання однієї команди та починається виконання нової. Цей процес називається поточною обробкою . Загальний час виконання команди в конвеєрі з 5 щаблями становитиме 5 періодів тактової частоти. У кожному такті конвеєр одночасно оброблятиме 5 різних команд. Отже, конвеєризація підвищує продуктивність процесора, але вона не скорочує час виконання окремої команди. Виграш виходить завдяки тому, що обробляється відразу кілька команд.
   Суперскалярний процесор наявність двох конвеєрів.
   Суперконвеєрний - більше 5 етапів у конвеєрі Подібне рішення різко підвищувало продуктивність ЦП. Застосовується багато конвеєрних обробок. Практично всі інструкції можуть виконуватися паралельно, крім операцій з плаваючою точкою і команд переходів. Суперсклярний і суперконвеєрний означає наявність більш ніж двох конвеєрів і більше п'яти етапів у конвеєрі відповідно. Конвеєр має помітний вплив на швидкість виконання лінійних ділянок програм, які можуть виконуватися паралельно, за винятком операцій з плаваючою точкою та команд переходів.
7. Вбудовані пристрої
   Основними компонентами центрального процесора є ядро, кеш-пам'ять та шина.
   Ядро процесоравиконує інструкції. Операнди інструкцій зберігаються у регістрах. Розмір регістрів визначає розрядність процесора. Поняття «ядро» має і топологічний сенс - воно розміщене у центрі мікросхеми процесора, а, по його периферії розташовуються кеш-пам'ять та інші блоки. Один і той же тип процесора може бути побудований на різних "ядрах". Сьогодні ми маємо багатоядерні системи. Розміщується 2, 4, 6, 8 ядер однією кристалі.
   Кеш-пам'ять(RAM cache) - високошвидкісна статична (SRAM) пам'ять, що використовується для прискорення доступу до даних, що зберігаються в повільній, але дешевій динамічній (DRAM) пам'яті. Прискорення доступу здійснюється, коли процесор багаторазово звертається до тих самих даних або команд програми. Кеш зберігає останні дані команди, і процесор швидко зчитує їх з кеша. КЕШ є свого роду буфером, що узгоджує швидкий процесор та відносно повільну оперативну пам'ятьщо значно прискорює процес обробки даних.
   Буває 2 типи: L1 та L2 (рівні 1 та 2 від англ. level - «рівень»).
   Кеш L1 спочатку був інтегрований у кристал процесора і є його невід'ємною частиною. У ньому розмішуються інструкції процесора та дані цих інструкцій. Великий кеш L1 дуже корисний умовах багатозадачності, оскільки він зберігає так званий контекст завдань, тобто. інформацію, потрібну для перемикання на ці завдання при послідовному виконанні. Розмір 2 * 32Кб, 2 * 64Кб, 2 * 128Кб, 2 * 256 Кб.
   Кеш L2 служить компенсації різниці частоти роботи процесора і ОЗУ. Розташовується або на мат. платі або корпусі процесора, окремо від його ядра. Основним його параметром є розмір: що він більше, то швидше працює система. Але пам'ять ця дорога, тому розмір кеша є компромісом між продуктивністю та вартістю системи. Типові розміри кеш-пам'яті для різних процесорів (512Кб, 1Мб, 2Мб, 4Мб) Отже, Кеш дозволяє підвищити продуктивність за рахунок зменшення випадків очікування надходження інформації з повільнішої ВП. Потрібні командиі дані беруться з швидшого Кеша, куди заздалегідь заносяться. Використання двох КЕШ виключає конфлікти при зчитуванні інформації, йде одночасне зчитування.
   Зв'язок процесора з іншими пристроями на системній платі, зокрема з основною пам'яттю, здійснюється через шину процесора.Зауважимо, що раніше і основна пам'ять, і процесор були на одній шині, яка називалася системною. Зараз підвищення продуктивності процесор має власну шину. (1066МГц, 800МГц, 533МГц, 333МГц). Співпроцесор - спеціальний блок для операцій з «плаваючою точкою» (або комою). Застосовується особливо точних і складних розрахунків, і навіть роботи з низкою графічних програм.
8. У процесорі можна виділити наступні основні частини:
   —блок передбачення розгалужень (адреси переходу - БПАП);
   -Блок обчислень з плаваючою точкою;
   -засоби виявлення помилок ЦП
   Контроль розгалужень програми.
   Якщо у програмі зустрічається умовний чи безумовний перехід, то після декодування інструкції переходу та отримання адреси процесор починає зчитувати дані з нової адреси. Зрозуміло, що до одержання цієї адреси конвеєр простоює. Подібна ситуація відбувається досить часто, тому для зниження «негативних» наслідків розгалуження програми всі переходи, що зустрічаються в програмі, запам'ятовуються в спеціальному буфері адрес переходів (branch target buffer). При виконанні інструкції переходу процесор перевіряє наявність адреси в буфері та починає читання програми з цієї адреси. У разі безумовного переходу створюється таблиця «історії» переходів, виходячи з якої процесор вирішує буде здійснено перехід чи ні, і починає виконання інструкцій з передбаченої адреси - так зване випереджувальне виконання (speculative execution), зрозуміло, якщо адреса передбачена неправильно, то все виконання припиняється, конвеєр очищається і починається виконання з правильної адреси. Тому дуже важливо, щоб вірогідність правильного прогнозу була найвищою. У сучасних процесорах вона лежать у межах 80-90%.
   Блок передбачення адреси переходу дозволяє підвищити продуктивність за рахунок економії часу шляхом передбачення можливих шляхів розгалужувального алгоритму.
   Блок обчислень із плаваючою точкою FPU (Floating Point Unit).
   Даний блок забезпечує виконання операцій з плаваючою точкою та мультимедійних операцій ММХ. Зазвичай він містить свій окремий конвеєр, оскільки зазвичай такі операції можуть виконуватися тільки в одному конвеєрі. На продуктивність блоку FPU в Останнім часомстали звертати увагу через появи множини додатків, написаних для команд ММХ або для роботи з тривимірною графікою, не кажучи вже про суто обчислювальні завдання.
   Будучи дуже складними пристроями, сучасні процесори мають можливість настроїти свої параметри. Наприклад, у процесорах Pentium можна відключати другий конвеєр або блок прогнозу розгалужень, що дозволяє оцінити приріст продуктивності, що забезпечується цими елементами ядра процесора. Крім того, практично всі процесори мають свою так звану візитну картку – спеціальну інструкцію, яка допомагає однозначно ідентифікувати процесор. Ця інструкціяназивається CPUID і видає ІМ'Я фірми розробника, тип сімейств, модель та версію процесора, а також показує його основні властивості, зокрема наявність блоку FPU або ММХ.
   Наявність засобів виявлення помилок ЦП.
   У ЦП є пристрої самотестування перевірки працездатності більшості елементів процесора. Використовуючи спеціальний формат даних: біт парності , тобто. до кожного операнда додається біт парності, в результаті всі числа стають парними, поява непарного числа - сигнал про збій при роботі процесора.

Засоби термозахисту процесорів

Ви час роботи процесори сильно нагріваються - їхня температура досягає 7О…9О°С. Перегрів процесора загрожує великими неприємностями, аж до виходу його з ладу. Він може просто перегоріти, як будь-який електричний прилад. Тому конструкція процесора має передбачати ефективну систему охолодження. Власне системний блоккомп'ютера і так оснащений вентилятором, але він призначений в основному для охолодження блоку живлення і лише частково для охолодження материнської платиіз встановленим на ній процесором. Для сучасних процесорів, які мають потужність 40...70 Вт, цього зовсім недостатньо.
Тому центральний процесор має свою власну системою охолодження. Вона складається з радіатора, який кріпиться безпосередньо на корпусі процесора, та вентилятора, що охолоджує ребра радіатора.

Радіатор

Це металева пластина з ребристою поверхнею, за рахунок нього суттєво збільшується теплообмін процесора із навколишнім середовищем. Площа поверхні кристала процесора надзвичайно мала і вбирається у кількох квадратних сантиметрів. Це зовсім недостатньо для ефективного відведення теплової потужності, що розсіюється процесором. Завдяки ребристій поверхні радіатор у сотні разів збільшує площу свого теплового контакту з навколишнім середовищем.
В даний час використовуються різні типирадіаторів.

Пресовані (екструзійні) радіатори

Це найбільш прості, дешеві та поширені радіатори. Для їх виробництва використовується алюміній – метал з досить високою теплопровідністю. Радіатори виготовляються методом пресування, що дозволяє отримати досить складний профіль поверхні та досягти хороших тепловідвідних властивостей.

Складчасті радіатори

Відрізняються досить цікавим технологічним виконанням: на базовій пластині радіатора пайкою або за допомогою спеціальних теплопровідних паст закріплюється тонка металева стрічка, згорнута в гармошку, складки якої відіграють роль ребристої поверхні. Такі радіатори зазвичай виготовляються з міді – вона має більш високу теплопровідність, ніж алюміній.

Ковані (холодноформовані) радіатори

Для їх виготовлення використовується технологія холодного пресування, яка дозволяє формувати поверхню радіатора у вигляді стрижнів різного перерізу. Основний матеріал - алюміній, але іноді для поліпшення тепловідвідних властивостей в основі встановлюють мідні пластини. Це досить складна технологія, тому ковані радіатори дорожчі за «екструзійні» і «складчасті», але не завжди краще в плані теплової ефективності.

Точені радіатори

На сьогодні це найбільш дорогі вироби, оскільки їхнє виробництво засноване на високоточній механічній обробці монолітних заготовок. Вони відрізняються не лише найвищими експлуатаційними характеристиками, а й високою ціною. Виготовляються з міді та алюмінію.

Вентилятори

На сьогодні навіть найдосконаліші радіатори не справляються із завданням ефективного охолодження високопродуктивних процесорів. Істотно покращити теплообмін можна лише за допомогою спеціальних мікровентиляторів. кулерів (від англ. cool – «охолоджувати»), які встановлюються над радіатором та обдмухують його ребра струменем повітря.
Як і будь-який інший вентилятор, кулер складається з електродвигуна, на осі якого закріплена крильчатка. Основною характеристикою вентилятора є його продуктивність- величина, що показує обсяг повітряного потоку, що прокачується. Типові значення витрати - 10...80 кубічних дюймів за хвилину. Чим більша продуктивність вентилятора, тим краще він охолоджує процесор. Продуктивність вентилятора залежить від розміру крильчатки та швидкості обертання електродвигуна. Чим швидше обертається крильчатка, тим вища продуктивність вентилятора. Типові значення швидкості обертання - 1500…7000 об/хв. Зі збільшенням розміру крильчатки збільшуються продуктивність, габаритні розміри та маса вентилятора.
Найбільш поширені типорозміри – 60х60х15 мм, 60x60x20 мм, 60x60x25 мм, 70х70х 15 мм, 80x80x25 мм. Серед експлуатаційних параметрів можна виділити рівень шуму та термін служби вентилятора. Рівень шуму вентилятора виявляється у децибелах (дБ) і зазвичай перебуває у діапазоні 20… 50 дБ. Тихими вважаються вентилятори з рівнем шуму менше 30 дБ. Термін служби (або час напрацювання на відмову) вентилятора виявляється у тисячах годин і є показником його надійності та довговічності. Термін служби вентиляторів становить 40...50 тис.ч, що становить близько п'яти років безперервної цілодобової роботи.

У більшості процесорів Intelвикористовується конструкція корпусу, звана FC-PGA (абревіатура Flip Chip Pin Grid Array - перевернутий чіп з масивом голчастих контактів). Справа в тому, що кристал перевернутий і виходить на верхню частину корпусу кращого охолодження. Поверхня ядра закрита теплорозсіювачем, який є мідною пластиною, покритою тонким захисним шаром. Кількість контактів (pin) на корпусі може бути різним: 423, 478, 604, 775. Процесори (як, втім, і всі інші компоненти ПК) можуть поставлятися як у звичайному варіанті з мінімальною комплектацією ( OEM - Original Equipment Manufacturer), так і в боксовому варіанті ( in Box), тобто. в пакувальній коробці, забезпеченій посібником з встановлення та 3-річною гарантією. Вартість процесора in Box всього на кілька доларів вище, ніж у звичайній упаковці OEM, що зовсім недорого з урахуванням ціни на кулер, яким постачається боксова упаковка.

Розгін

Розгін (overclocking)- режим роботи будь-якого устрою більш високої частоті, ніж штатна, тобто. на частоті, передбаченої у його робочих характеристиках. Розгін можливий тому, що більшість пристроїв мають певний запас міцності. Зазвичай невелике збільшення частоти проходить безболісно і дає виграш близько 10%. При перевищенні критичного значення можливий перегрів та повний вихід дорогого пристрою з ладу. Тому користувач виробляє розгін на свій страх і ризик, найчастіше позбавляючись гарантії продавця. Основний об'єкт розгону – центральний процесор. Проте можна розганяти і пам'ять, і процесор відеокарти.

Порядок встановлення процесора Pentium IV у гніздо системної плати

• встановити важіль гнізда процесора (А) у положення «Відкрито», для чого треба відвести його трохи убік і підняти догори до упору;
• встановити процесор у гніздо і перевести важіль у положення "закрито" (золотий трикутник на процесорі повинен дивитися в основу клямки);
• нанести теплопровідний склад на верхню поверхню процесора (Б) і рівномірно розподілити пасту на його поверхні;
• поєднати основу радіатора з механізмом кріплення та встановити радіатор на процесор. Не даючи пасті засохнути, зробити кілька рівномірних коливальних рухів, злегка рухаючи радіатор за процесором, щоб термопаста рівномірно розподілилася по радіатору;
• починаючи з центральної пелюстки (В) встановити затискачі (Г) на пелюстки механізму кріплення (В, Д, Е).
• вставити роз'єм (Ж) кабелю вентилятора в розетку з трьома штирьками, яка зазвичай знаходиться неподалік роз'єму центрального процесора і позначається CPU FAN.

Приклади сучасних процесорів фірми Intel

Процесор Intel® Core™ i7 Extreme Edition

• Друге покоління процесорів Intel Core i7
• Друге покоління процесорів Intel Core i5

Друге покоління процесорів Intel Core i3

• Сімейство процесорів Intel Core vPro

Intel Quad-Core Xeon X5550 для серверів

• Процесор Intel Xeon E5620 для робочих станцій

Ймовірно, вибираючи комп'ютер і вивчаючи його характеристики, ви помітили, що такому пункту як процесор надають великого значення. Чому саме йому, а не моделі, блоку живлення, або? Так, це теж важливі компонентисистеми та від їх правильного підбору також багато залежить, проте характеристики ЦП безпосередньо і більшою мірою впливають на швидкість та продуктивність ПК. Давайте розберемо значення цього пристрою на комп'ютері.

А почнемо з того, що приберемо процесор із системного блоку. У результаті комп'ютер нічого очікувати працювати. Тепер знаєте, яку роль він грає? Але давайте детальніше вивчимо питання і дізнаємося, що таке процесор комп'ютера.

Що таке процесор комп'ютера

Вся суть у тому, що центральний процесор (його повна назва) - як кажуть, справжнісіньке серце і одночасно мозок комп'ютера. Поки він працює, працюють і решта складових системного блоку і підключена до нього периферія. Він відповідає за обробку потоків різних даних, а також регулює роботу елементів системи.

Більш технічне визначення можна знайти у Вікіпеді:

центральний процесор - електронний блок або інтегральна схема (мікропроцесор), що виконує машинні інструкції (код програм), більшість апаратного забезпечення комп'ютера чи програмованого логічного контролера.

У житті ЦПУ має вигляд невеликої квадратної плати розміром із сірникову коробку товщиною в кілька міліметрів, верхня частинаякого, як правило, прикрита металевою кришкою (в настільних версіях), а на нижній розташована безліч контактів. Власне, щоб не розпинатися, перегляньте наступні фотографії:

Без команди, відданої процесором, може бути проведена навіть така проста операція, як складання двох чисел, чи запис одного мегабайта інформації. Усе це потребує негайного звернення до ЦП. Що до складніших завдань, таких як запуск гри, або обробка відео.

До слова вище варто додати, що процесори можуть виконувати функції відеокарти. Справа в тому, що в сучасних чіпах відведено місце для відеоконтролера, який виконує всі необхідні від неї функції, як відеопам'ять використовує . Не варто думати, що вбудовані графічні ядра здатні конкурувати з відеокартами хоча б середнього класу, це більше варіант для офісних машин, де потужна графіка не потрібна, але все ж таки потягнути щось слабке їм по зубах. Головною ж перевагою інтегрованої графіки є ціна — все ж таки окрему відеокарту купувати не потрібно, а це суттєва економія.

Як працює процесор

У попередньому пункті було розібрано, що таке процесор і навіщо він потрібний. Саме час подивитися, як це працює.

Діяльність ЦП можна уявити послідовністю наступних подій:

• Зі ОЗУ, куди завантажилася певна програма(припустимо текстовий редактор), керуючий блок процесора витягує необхідні відомості, і навіть набір команд, які потрібно виконати. Все це вирушає в буферну пам'ять (кеш) ЦП;
• Інформація, що виходить з кеш-пам'яті, поділяється на два види: інструкції та значення , які відправляються в регістри (це такі осередки пам'яті в процесорі). Перші йдуть у регістри команд, а другі у регістри даних;
• Інформацію з регістрів обробляє арифметико-логічний пристрій (частина ЦПУ, яка виконує арифметичні та логічні перетворення даних, що надходять), яке з них зчитує інформацію, а за тим виконує необхідні команди над числами, що вийшли в результаті;
• Отримані результати, що поділяються на закінчені і незакінчені , йдуть у регістри, звідки перша група вирушає до кеш-пам'яті ЦП;
• Цей пункт почнемо з того, що є два основні рівні кешу: верхній і нижній . Останні отримані команди та дані, необхідних виконання розрахунків, надходять у кеш верхнього рівня, а невикористовувані відправляються в кеш нижнього рівня. Цей процес йде наступним чином - вся інформація йде з третього рівня кешу на другий, а потім потрапляє на перший, з не потрібними на даний момент даними та їх відправкою на нижній рівень все навпаки;
• Після закінчення обчислювального циклу, кінцевий результат буде записано в оперативній пам'яті системи, для звільнення місця кеш-пам'яті ЦП для нових операцій. Але може статися так, що буферна пам'ять буде переповнена, тоді дані, що не експлуатуються, підуть в оперативну пам'ять, або на нижній рівень кешу.

Поетапні кроки наведених вище дій є операційним потоком процесора і відповіддю на питання – як працює процесор.

Види процесорів та основні їх виробники

Існує безліч видів процесорів від слабких одноядерних до потужних багатоядерних. Від ігрових та робочих до середніх за всіма параметрами. Але є два основних табори ЦП – AMD і знамениті Intel. Це дві компанії, що виробляють найпопулярніші і найпопулярніші мікропроцесори на ринку. Основна відмінність між продукцією AMD та Intel – не кількість ядер, а архітектура – ​​внутрішня будова. Кожен із конкурентів пропонує свою будову «нутрощів», свій вид процесора, що кардинально відрізняється від конкурента.

У продуктів кожної зі сторін є свої плюси та мінуси, пропоную коротко ознайомитись з ними ближче.

Плюси процесорів Intel:

• Має більш низьке споживання енергії;
• Розробники більше орієнтуються Інтел, ніж АМД;
• Найкраще продуктивність в іграх;
• Зв'язок процесорів Інтел з ОЗУ реалізована краще, ніж у АМД;
• Операції, що здійснюються в рамках лише однієї програми (наприклад розархівування) йдуть краще, АМД у цьому плані грає.

Мінуси процесорів Intel:

• Найбільший мінус – ціна. ЦП від даного виробника часто на порядок вищий ніж у їхнього головного конкурента;
• Продуктивність знижується при використанні двох і більше "важких" програм;
• Інтегровані графічні ядра поступаються АМД;

Плюси процесорів AMD:

• Найбільший плюс – найбільший мінус Intel – ціна. Ви можете купити хороший середнячок від AMD, який буде на тверду 4, а може навіть 5 тягнути сучасні ігри, при цьому коштуватиме він набагато нижче ніж аналогічний за продуктивністю процесор від конкурента;
• Адекватне співвідношення якості та ціни;
• Забезпечують якісну роботу системи;
• Можливість розгону процесора, підвищуючи цим його потужність на 10-20%;
• Інтегровані графічні ядра перевершують Інтел.

Мінуси процесорів AMD:

• Процесори від АМД гірше взаємодіють із ОЗУ;
• Енергоспоживання більше, ніж у Інтел;
• Робота буферної пам'яті на другому та третьому рівні йде на нижчій частоті;
• Продуктивність у іграх відстає від показників конкурента;

Але, незважаючи на наведені переваги та недоліки, кожна з компаній продовжує розвиватися, їх процесори з кожним поколінням стають потужнішими, а помилки попередньої лінійки враховуються та виправляються.

Основні характеристики процесорів

Ми розглянули, що таке комп'ютерний процесор, як він працює. Ознайомилися з тим, що собою представляють два основні їх види, час звернути увагу на їх характеристики.

Отже, для початку їх перерахуємо: бренд, серія, архітектура, підтримка певного сокету, тактова частотапроцесора, кеш, кількість ядер, енергоспоживання та тепловиділення, інтегрована графіка. Тепер розберемо з поясненнями:

• Бренд - хто виробляє процесор: AMD або Intel. Від цього вибору залежить як ціна придбання, і продуктивність, як можна було б припустити з попереднього розділу, але й вибір інших комплектуючих ПК, зокрема, материнської плати. Оскільки процесори від АМД та Інтел мають різну конструкцію та архітектуру, то в сокет (гніздо для встановлення процесора на материнській платі) призначений під один тип процесора, не можна буде встановити другий;
• Серія - обидва конкуренти ділять свою продукцію на безліч видів та підвидів. (AMD - Ryzen, FX,. Intel-i5, i7);
• Архітектура процесора – власне внутрішні органи ЦП, кожен вид процесорів має індивідуальну архітектуру. У свою чергу, один вид можна розділити на кілька підвидів;
• Підтримка певного сокету - дуже важлива характеристика процесора, оскільки сам сокет є «гніздом» на материнській платі для приєднання процесора, а кожен вид процесорів потребує відповідного роз'єму. Власне, про це було сказано вище. Вам або потрібно точно знати, який сокет розташований на вашій материнській платі і під неї підбирати процесор, або навпаки (що більш правильно);
• Тактова частота – одне із значних показників продуктивності ЦП. Давайте відповімо питанням що тактова частота процесора. Відповідь буде простою для цього грізного терміна - обсяг операцій, що виконуються в одиницю часу, що вимірюється в мегагерцах (МГц);
• Кеш - встановлена ​​у процесор пам'ять, її ще називають буферної пам'яттю, має два рівня — верхній і нижній. Перший отримує активну інформацію, другий - не використовується на Наразі. Процес отримання інформації йде з третього рівня на другий, та був у перший, непотрібна інформація проходить зворотний шлях;
• Кількість ядер - у ЦП їх може бути від одного до кількох. Залежно кількості процесор буде називатися двоядерним, чотирьох ядерним тощо. Відповідно від їх числа залежатиме потужність;
• Енергоспоживання та тепловиділення. Тут все просто - що вище процесор «з'їдає» енергії, тим більше тепла він виділить, звертайте увагу на цей пункт, щоб вибрати відповідний кулер охолодження та блок живлення.
• Інтегрована графіка – у AMD перші такі розробки з'явилися у 2006, у Intel з 2010. Перші показують більший результат, ніж конкуренти. Але все одно, до флагманських відеокарт поки що жоден з них не зміг дотягнути.

Висновки

Як ви зрозуміли центральний процесор комп'ютера грає найважливішу роль системі. У сьогоднішній статті ми з вами розібрали, що таке процесор комп'ютера, що таке частота процесора, які вони бувають і для чого потрібні. Наскільки одні ЦП відрізняються від інших, які види процесорів бувають. Поговорили про плюси та мінуси продукції двох конкуруючих між собою кампаній. Але з якою характеристикою процесор стоятиме у вашому системному блоці вирішувати лише вам.

Сьогодні мільйони жителів розвинених країн мають у своїх будинках один або навіть кілька персональних комп'ютерів і ноутбуків, що не дивно, тому що ці пристрої сьогодні використовуються в різних цілях: від розважальних до наукових та комунікаційних. Однак значна частина власників ПК не знає їх пристрої, тому що при виникненні проблем воліє звертатися до фахівців. Такий підхід цілком обґрунтований. Але все ж таки варто дізнатися, з яких основних компонентів складається цей залізний та інтелектуальний "друг" людини. Наприклад, багато хто цікавить, що таке процесор (CPU), яких видів він буває і як його правильно вибрати.

Де у ПК мізки

Очевидно, що для того, щоб злагоджено і без втручання людини здійснювати величезну кількість операцій, потрібен якийсь керуючий центр, який, подібно до мозку, передаватиме команди різним компонентам системи та периферичним пристроям. У комп'ютері ця роль відведена процесору, який виконує всі логічні та арифметичні операції, що задаються особливою програмою. Крім того, він здійснює керування всіма іншими пристроями ПК.

Як влаштований

Щоб зрозуміти, що таке комп'ютерний процесор, слід дізнатися, як він влаштований. На відміну від аналогів минулих десятиліть, сучасні пристроїтакого типу мають мініатюрні розміри. На погляд мікропроцесор — це прямокутна тонка пластинка з міцного кристалічного кремнію. На її порівняно невеликій площі розташовані схеми, що забезпечують функціональність "мозку" персонального комп'ютера. Пластинка укладена в керамічний або пластмасовий плоский корпус, до якого вона приєднується за допомогою тонких золотих проводків, забезпечених металевими наконечниками. Завдяки такій конструкції процесор легко та надійно приєднується до системної плати ПК.

Компоненти

Хто вже дізнався, що таке процесор, хочуть зрозуміти, з яких складових він складається. Незважаючи на свої невеликі розміри, цей пристріймістить безліч компонентів. В тому числі:

• шини адрес;
• регістри;
• шини даних;
• арифметико-логічний устрій;
• кеш, або швидка пам'ять, має невеликий об'єм 8-512 кбайт;
• математичний співпроцесор;
• лічильники команд.

Ядро процесора

Під цим терміном ховається безліч понять. Якщо йдеться про те, що таке процесор і з яких частин він складається, то ядро ​​— його складова, призначена для виконання одного потоку команд. Крім того, є багатоядерні варіанти, що здатні виконувати кілька потоків команд.

До "ядерних" характеристик відносяться:

• система команд;
• мікроархітектури;
• кількість функціональних блоків;
• напруга живлення;
• обсяг вбудованої кеш-пам'яті;
• площа кристала;
• логічний та фізичний інтерфейс;
• максимальне та типове тепловиділення;
• тактові частоти;
• технологія виробництва.

У той самий час у фізичному сенсі під словами “ядро процесора” розуміють його частину, яка містить основні функціональні блоки чи зазвичай відкритий кристал мікропроцесора. У кожному разі це - необхідна частина "мозку" ПК. Таким чином, питання "що таке ядерний процесорзвучить дещо некоректно, якщо, звичайно, розглядається лише CPU, а не всі ті пристрої та програми, які також називаються процесорами.

Системна шина

Той, хто вже дізнався, що таке процесор комп'ютера, напевно, зацікавиться і тим, через що він здійснює управління іншими компонентами ПК. Очевидно, що таке завдання під силу лише складній системі. Вона називається процесорною шиною і є сукупністю сигнальних ліній, об'єднаних за призначенням. Кожна з них має певний протокол передачі даних та електричну характеристику. До самої процесорної, або, як її ще називають, системної шини підключається тільки CPU, а всі інші пристрої через контролери материнської плати. У той самий час існують варіанти, коли пам'ять підключається безпосередньо у процесор, завдяки чому забезпечується його ефективність. Тут доречно поставити питання, що таке розрядність процесора, оскільки, наприклад, вираз “розрядності процесора х 64” означає, що це пристрій забезпечено 64-разрядной шиною даних, і таку кількість біт воно обробляє за одиничний такт.

Кеш

Швидка пам'ять, або кеш – це буфер між процесором та контролером системної пам'ятіяка є досить повільною. Цей компонент призначений для того, щоб збільшити загальну продуктивність всього пристрою загалом. Для досягнення цієї мети буфер передаються і зберігаються блоки даних, які відпрацьовуються в даний момент, і тому процесор не буває змушений постійно звертатися до системної пам'яті.

Кеш ділиться на три рівні:

• Перший рівень L1

Він поділяється на два кеші - інструкцій та даних, є найшвидшим і виконує роботу безпосередньо з ядром процесора.

• Другий рівень L2

З L1 взаємодіє кеш L2. Він у рази більший за обсягом і є цілісним.

• Третій рівень L3

У деяких сучасних мікропроцесорів існує ще й третій рівень, який більший за два попередні, але працює на порядок повільніше. Справа в тому, що шина між 2-м та 3-м рівнем вже, ніж між 1-м та 2-м. Однак швидкість 3-го рівня все одно значно вища, ніж швидкість системної пам'яті. Залежно від того, чи повторюється інформація, що потрапляє в кеш, на різних рівнях, чи ні, розрізняють два типи цієї складової процесора: ексклюзивний та не ексклюзивний. Кожен з них має свої переваги та недоліки, тому важко сказати, який із них кращий. Можна тільки відзначити, що перший тип використовується в процесорах AMD, а другий - в Intel.

Гніздо

Розповідаючи про те, що таке процесор комп'ютера, слід приділити увагу всім компонентам, так як цей складний пристрій функціонує лише завдяки злагодженій роботі кожного з них. Наприклад, здавалося б, яку важливість може мати таке примітивне пристосування як роз'єм? Однак його застосування полегшує заміну процесора під час модернізації ПК або зняття його на час ремонту.

Що таке частота процесора

Для порівняння будь-яких технічних пристроїв і для того, щоб дати уявлення про їхні можливості використовуються певні характеристики, що мають чисельний вираз. Для процесорів основний є тактова частота. Причому це поняття має кардинальні відмінності, коли йдеться про одноядерний та багатоядерний варіанти. Отже, що таке частота процесора, якщо він здатний виконувати тільки один потік команд? Виявляється, що цей параметр показує, скільки обчислень в одиницю часу може зробити певний одноядерний пристрій. Відповідно, що більше тактова частота, то більше вписувалося процесор може виконати операцій на одиницю часу. Найчастіше вона становить 1,0-4 ГГц і визначається множенням зовнішньої частоти певну постійну величину. Зовсім інша річ, якщо необхідно дізнатися, що таке тактова частота процесора. У такому випадку деякі горе-фахівці рекомендують обчислювати даний параметр для всього пристрою, помножуючи дані одноядерного варіанту на кількість складових. Однак це докорінно неправильно, так як тактова частота всього пристрою від числа ядер не змінюється, і позитивний ефект стосується лише продуктивності процесора. На довершення слід зазначити, що з виборі процесора частота має бути вирішальним чинником, а слід розглядати величини всіх його показників загалом.

Що таке графічний процесор

Як відомо, сучасні ПК забезпечують чудову "картинку". Це досягається за допомогою графічного процесора- Спеціального пристрою виконує графічний рендеринг. Крім того, вони призначені для використання як прискорювач 3Д графіки. Завдяки конвеєрній архітектурі такі пристрої набагато ефективніше обробляють зображення та іншу графіку, ніж CPU, про яке було розказано вище.

Текстовий процесор: що це таке?

У питаннях, пов'язаних з архітектурою ПК, на даний момент є певна плутанина, так як ті ж терміни нерідко використовуються для позначення зовсім різних речей. Зокрема, терміном процесор позначаються також програми для форматування текстів, зміни шрифтів, абзаців, перевірки орфографії та багато іншого. Найбільш відомими прикладами є OpenOffice.org, Writer та суперпопулярна Microsoft Word. Тому з назви можна сміливо наводити, коли потрібно відповісти на питання, що таке текстовий процесор.

Декілька слів про найбільш поширені процесори персональних комп'ютерів

Перше місце за популярністю займає процесор Intel Core i5. Він вважається чудовим варіантом, коли потрібна потужна ігрова машина. За ним слідує модель від Intel - Celeron E3200, який коштує недешево, але є оптимальним вибором для серйозної роботи в офісі. Чимало шанувальників серед фахівців є і ще один процесор від Intel — чотириядерний Core 2 Quad. Якщо ви не прагнете стати власником надпотужної машини і хочете заощадити, то зверніть увагу на AMD Athlon II X2215 або AMD Phenom II X4945.

Тепер ви знаєте, що таке процесор, яких видів буває і які характеристики має.

Процесор – це основний елемент комп'ютера, з допомогою якого обробляється інформація, що у власної пам'яті, і у пам'яті інших пристроїв. Крім цього, він також керує роботою інших пристроїв. Чим потужніший процесор, тим швидше працює комп'ютер загалом.

Робота різних додатків заснована на виконанні певної послідовності команд та даних, розміщених у так званих регістрах процесора. Потужність, як наслідок швидкодія комп'ютера, визначається швидкістю зіставлення даних і відповідних команд їхнього обробки. Основними характеристиками, що відрізняють різні видипроцесорів є тактова частота, розрядність і розмір внутрішньої кеш – пам'яті.

Від чого залежить продуктивність

Тактова частота

Тактова частота, що вимірюється в мегагерцах (МГц) це кількість операцій, що виконуються в секунду. Однак за фактом виконання однієї операції може бути розділене на кілька тактів, при цьому можливе фактичне зниження її значення. Проте за потужності сучасних процесорів незначне зниження тактової частоти під час виконання складних операцій зовсім непомітно.

Розрядність

Від цього параметра залежить, чи підтримує процесор лише 32-бітові програми або допускає використання 64-бітних. Більшість сучасних процесорів підтримують 64-бітну архітектуру. Подібний поділ впливає на кількість доступної оперативної пам'яті (до 4 ГБ у 32-бітних та від 4 ГБ у 64-бітних системах) а також на внутрішні параметри, які рідко враховуються рядовими користувачами та мають значення лише для фахівців, наприклад, розробників програмного забезпечення.

Від обсягу внутрішньої кеш-пам'яті залежить швидкість обміну інформацією між процесором та іншими пристроями, встановленими на комп'ютері. Чим більше це значення, тим швидше відбувається обмін.

Отже, як вибрати процесор для нового комп'ютера. Якщо ви вирішили зібрати новий системний блок, в першу чергу варто звернути увагу на марку CPU, тому що від цього залежить тип характеристики основних пристроїв, головне з яких.

Від цих параметрів залежить швидкодія майбутньої системи. Існує також відмінність за кількістю обчислювальних ядер процесорів. Так, багатоядерні процесори- Це пристрої, в єдиному корпусі яких встановлені більше одного ядра. Це дозволяє суттєво збільшити швидкодію комп'ютера.

При виборі того чи іншого компонента ПК необхідно точно відповісти на одне запитання. Навіщо комп'ютер використовуватиметься у майбутньому? Тільки після цього варто визначатися з виробником, ціною та функціоналом CPU. При повній заміні системи, ми радимо не заощаджувати сильно та вибирати компоненти на підставі поточного стануна ринку. Такий підхід заощадить гроші в майбутньому, оскільки збалансований та технологічно новий комп'ютерпрослужить довше і справлятиметься зі своїми функціями тривалий час.

Який краще купити

На сьогоднішній день головними виробниками процесорів є Intel та AMD. Процесори від Intel відрізняються вищою якістю та продуктивністю, проте при цьому досить дорогі, що не завжди виправдано, наприклад, при покупці бюджетних моделей. Для установки продукції Intel використовуються материнські плати, оснащені такими типами сокетів: 478, 775 для застарілих моделей та 1155, 1156, 1366 для новітніх процесорів серії I3, I5 та I7.

Однак слід сказати, що процесори, що використовують 478 сокет, вже сильно застаріли і практично не використовуються, тому що їх потужності вже недостатньо для виконання сучасних завдань. Через моральне старіння поступово йде в минуле 775 сокет, хоча деякі процесори цієї лінійки дозволяють вирішувати більшість сучасних завдань.

Процесори від AMD відрізняються досить вигідним співвідношенням ціна/якість, проте деякі моделі, схильні до зайвого перегріву. Незважаючи на технологічне відставання, і не завжди високу якість, продукція AMD має непоганий попит на російському ринку, що обумовлено, в першу чергу, саме низькою порівняно з головним конкурентом ціною. Для установки процесорів від AMD використовують материнські плати, оснащені сокетами AM2, AM 2+ і AM3 для новітніх процесорів.

Установка процесора

І ось, вибір зроблено і процесор придбано. Далі необхідне встановлення процесора на материнську плату. Зверніть особливу увагу, що при установці процесора необхідно дотримуватися особливої ​​обережності, оскільки лише один неправильний рух може спричинити серйозні пошкодження обладнання. Насамперед, необхідно розмістити материнську плату будь-якої поверхні у стійкому положенні. У різних моделей материнських плат різні механізми кріплення процесора, але для доступу до сокету необхідно несильно натиснути на спеціальний важіль і відвести його в бік.

На сучасних материнських платах установки процесора передбачені спеціальні напрямні, тому вставити процесор неправильно практично неможливо. Однак на ранніх моделях це може викликати труднощі, тому що не завжди можна з першого погляду визначити напрямок установки.

Не вмикайте комп'ютер, якщо повністю не впевнені у правильності встановлення процесора! Неправильно розташований у сокеті процесор швидше за все згорить.

Після встановлення наведіть спеціальний важіль на материнській платі у вихідне положення. Далі необхідно встановити елемент системи охолодження процесора – кулер. Пам'ятайте, що перед цим необхідно нанести на процесор і на контактну пластину кулера тонкий шар спеціального складу, що збільшує ефективність охолодження - термопасти.

Для кулерів існують різні затискачі, що забезпечують щільне прилягання контактної пластини до самого процесора. Кріплення може здійснюватися за рахунок гвинтів, спеціальних затискачів або кріплення кулера до материнської плати за допомогою складової пластини.

Переконайтеся, що контактна пластина кулера щільно прилягає до процесора, інакше можливий перегрів і як наслідок вигоряння не тільки CPU, а й материнської плати.

Заміна процесора

Якщо Вас перестала влаштовувати продуктивність комп'ютера, то швидше за все відбувається саме через недостатню потужність ЦП. Це можна компенсувати встановленням додаткових плат оперативної пам'яті, збільшивши її обсяг, проте при цьому розраховувати на якісне збільшення продуктивності системи не потрібно.

Перед встановленням нового процесора необхідно переконатися, що материнська плата оснащена відповідним сокетом та допускає використання цієї моделі ЦП.

Для коректної роботи деяких моделей на застарілих материнських платах може знадобитися оновлення BIOS. При установці нового пристрою потрібно дотримуватися крайньої обережності, оскільки необережний рух може призвести до пошкодження обладнання!

Для початку необхідно акуратно від'єднати кулер, розташований на сокеті материнської плати та витягти процесор. Потім помістити новий пристрій у гніздо, покрити тонким шаром термопасти зовнішню частину процесора та встановити кулер на місце. У разі заміни центрального процесора інші комплектуючі, як правило, не вимагають оновлення і продовжують працювати в штатному режимі. Постарається допомогти з підбором процесора під будь-який комп'ютер, ставте питання в коментарях.

Центральний процесор - CPU (central processing unit, що буквально означає "центральний процесорний пристрій") - це головний обчислювальний електронний блок комп'ютера. Саме процесор відповідає за обробку всіх даних у системі та глобально керує роботою апаратного забезпечення комп'ютера.

Із чого складається процесор? Зовні - це невелика чотирикутна пластина, з одного боку, оснащена рядами "штирків" або "ніжок" - електричних контактів, які вставляються в процесорний роз'єм (сокет) на материнській платі. Внутрішній пристрій є мільйонами мікроскопічних транзисторів, об'єднаних в єдиний комплекс - найскладніший електричний ланцюг. Саме вони, подібно до мозкових клітин, і виконують всю обчислювальну роботу. Транзистори (перемикачі електричного струму в мікросхемі) розміщуються на підкладці з чистого кремнію і всю цю конструкцію інакше називають кристалом або каменем процесора. Здається дивним, що кількість транзисторів на ділянці, площею з шпилькову голівку, може досягати 200 мільйонів – настільки вони малі. Процесор - один із найскладніших технічних пристроїв, вироблених людиною.

Як працює процесор? Говорячи простою мовою - послідовно виконує арифметичні операції з даними, завантаженими з пам'яті, згідно з певним алгоритмом. Алгоритм команд відповідає логіці програми, що виконується.

Видів процесорів існує багато, випускаються вони для різних цілей та різними виробниками, тому щоб розуміти, чим вони між собою різняться, потрібно знати їхні основні характеристики та показники. Зупинимося на характеристиках процесорів докладніше. Слід врахувати, що про продуктивність процесорів не судять, порівнюючи їх між собою за одним показником (за винятком лінійки виробів одного виробника). Тобто, твердження, що краще той процесор, який має більше ядер, без урахування інших критеріїв буде не вірним.

Отже, найважливіші характеристики процесора, куди варто звертати увагу під час виборів.

Число ядер

Чим більше у процесора ядер, тим більше операцій він може виконувати одночасно без втрати продуктивності. Одноядерні процесори для персональних комп'ютерів сьогодні вже не випускаються – настала ера багатоядерності. Саме за рахунок збільшення кількості ядер провідні виробники планують нарощувати потужність процесорів надалі. Сьогодні на персональні робочі станції встановлюються зазвичай 2-8 ядерні CPU, а для серверних систем вже існують і 16-ядерні. В експериментальних умовах проходять апробування процесори, оснащені більш як 20 ядрами.

Збільшення продуктивності з допомогою кількості ядер особливо відчутно у виконанні багатозадачних програм, у логіку яких закладено одночасне виконання кількох дій. В той час як одноядерний процесорвиконував би завдання послідовно – одну за одною, багатоядерний – робить це паралельно.

Тактова частота

Ця характеристика свідчить про те, скільки операцій виконує процесор в одиницю часу. Багато хто звикли вважати, що тактова частота - це показник продуктивності, і чим вона вища, тим "швидша" процесор. Твердження справедливе, якщо порівнювати між собою покоління CPU однієї марки, однак зіставляти за цим показником процесори різних виробників не можна - при однаковій тактовій частоті вони працюють з різною швидкістю, оскільки на неї впливають не меншою мірою й інші характеристики. Наприклад, процесори марки AMD працюють на нижчих тактових частотах, ніж Intel, але за один такт роблять більше дій.

Об'єм кеш-пам'яті

Кеш-пам'ять процесора - це надпродуктивна пам'ять, звідки процесор отримує доступ до даних, що обробляється. Обсяг її дуже малий і не дозволяє вмістити в себе програму, що виконується повністю, тому в кеш зазвичай завантажені тільки часто використовувані дані. Зрозуміло, що кеш більше, тим більше обсягу інформації процесор може отримати швидкий доступ. Тому від величини кеш-пам'яті залежить швидкість виконання програми.

Кеш процесора поділено на 3 рівні. Кеш-пам'ять першого рівня - найшвидша, але має найменший обсяг. Кеш другого рівня - середній за швидкістю і обсяг його більший за перший. Кеш третього рівня – найповільніший і найбільший за обсягом. Поняття "повільний" тут умовне, і дається лише для порівняння цих рівнів між собою, оскільки щодо швидкості роботи оперативної пам'яті, кеш-пам'ять процесора незрівнянно вища.

Обсяг кешу процесора значно впливає його вартість.

Технологія виробництва або техпроцес CPU

Ця характеристика показує розмір найменшого окремого елемента бази транзистора, що міститься на кристалі. Зрозуміло, що чим дрібніший елемент, тим більше їх можна розмістити на одиниці площі, тим самим збільшивши продуктивність. Одиницею вимірювання техпроцесу служить нанометр – настільки малі частки. Випущені у 2011-2012 роках процесори мають величину техпроцесу всього 22 нм, тоді як, наприклад, у 2005 році випускалися процесори за 50-нанометровим. технологічного процесу. Тому можна простежити тенденцію розвитку цієї технології у бік ще більшого зменшення елементів кристала, і це добре вдається виробникам.

Сокет, або процесорний роз'єм

Розташований на материнській платі - це те місце, куди вставляється процесор. Оскільки материнські плати виробляються для певних, не взаємозамінних видів процесорів, їх сокети ( від англ. Socket) мають різні параметри. Наприклад, сокети для процесорів марок Intel і AMD відрізняються повністю, і формою, і електрично.

Процесори за типом сокету умовно поєднують у класи, тобто, до одного класу відносять CPU, однакові за формою роз'єму. Їх можна, за умов підтримки, встановлювати в ту саму материнську плату. Тому при виборі комплектуючих для комп'ютера слід підбирати матплату та процесор з однаковим типом сокету.

Частота системної шини та множник

Характеристика, що показує швидкість обміну даними між процесором та чіпсетом материнської плати. Позначається абревіатурою FSB (Front side bus) та вимірюється кількістю переданих даних за одиницю часу. Що вище FSB, то вище продуктивність комп'ютера. Більше належить до характеристик материнської плати, але поруч із частотою системної шини враховується коефіцієнт множення (множник) процесора - величина, яку тактова частота CPU перевищує частоту FSB. Зміна цих двох показників у бік збільшення називають розгоном процесора, оскільки це збільшує його продуктивність. Однак, при цьому розгін скорочує термін служби пристроїв.

Підтримка 64-бітних обчислень

З'явилася 2004 року і з того часу стала важливою при виборі процесора. Практично всі сучасні CPU для персональних комп'ютерів підтримують 64-розрядність, що дозволяє використовувати оперативну пам'ять у розмірі більше, ніж 4 Гб.

Захищений режим

Ще одна характеристика CPU, що дозволяє запобігати виконанню в операційній системішкідливого коду Підтримується системами Windows, починаючи з 2 сервіспаки Windows XP.

TDP (thermal design power)

Це величина, яку слід враховувати під час виборів системи охолодження процесора. Тобто чисельний показник TDP вказує на те, скільки тепла (Вт) може відвести від процесора система охолодження при деяких "нормальних", тобто наближених до штатних умов.

Архітектура APU

У процесорах останніх поколінь часто реалізована архітектура, яка називається APU (Accelerated Processing Unit), суть якої полягає в об'єднанні в одному кристалі центрального процесора та графічного ядра. Використання цієї технології в цілому здешевлює системи на основі таких процесорів, оскільки відпадає потреба в окремому відеочіпі на материнській платі або відеокарті.

Чим відрізняються процесори різних типів між собою

При виборі CPU перед багатьма постає споконвічне питання - який марки процесор кращий - Intel чи AMD? Якщо говорити про порівняння продуктивності, слід враховувати, для яких цілей купується комп'ютер. Якщо порівнювати однакові за ціною процесори, то при роботі в ресурсоємних мультимедійних додаткахпоказники Intel будуть вищими, ніж у AMD, але в іграх, часто, AMD обганяють Intel.

Важливий і ціновий спектр. Так, наприклад, згідно з дослідженнями, продуктивність процесорів Intel вищого діапазону цін (тобто найдорожчих) більша, ніж аналогічних за вартістю AMD. Серед середніх за вартістю CPU показники продуктивності цих двох марок будуть приблизно рівні. А в нижчому бюджетному діапазоні лідирує AMD.

Якщо вибір зупинено на лінійці Intel Core i3 - i7 слід визначити перелік потреб, для яких буде використовуватися комп'ютер. Наприклад, Intel Core i3 530 і 540 показали хороший приріст продуктивності в порівнянні з їх попередниками Core 2 Duo, хоча ціновий рівень приблизно схожий. Моделі Core i5 більше орієнтовані на середні та високі запити користувача, наприклад, серія 600 із вбудованою графікою підійде для офісної роботи, а 4-ядерник 750 серії – для домашнього мультимедійного центру та не найресурсноємніших ігор. Процесори Core i7, наприклад, 680 серії, задовольнять і досить високі запити щодо роботи мультимедійних додатків і вимогливих ігор. А якщо кошти дозволяють, можна придбати і більш дорогі та продуктивні моделі, але тоді й покупка материнської плати вийде значно дорожче.

Що стосується марки AMD, припустимо, якщо порівнювати топові серії FX і Phenom II, тести показали, що новинка хоч і обійшла за продуктивністю. стару модельале не дуже значно. Тому, зупиняти вибір на AMD є сенс, якщо ви не працюєте у вимогливих до ресурсів мультимедійних додатках, а для середньо- та малонавантажуваних систем недорогі процесори AMDпідійдуть якнайкраще.

Якщо говорити про коректність порівняння різних моделей процесорів, часто буває так, що за схожих технічні характеристикиодні показники будуть вищими, інші - нижчими, тому вибір слід засновувати, виходячи зі свого бюджету та потреб.

Складання