Что такое центральный процессор?

Преимущества и недостатки процессоров AMD

Основное преимущество ЦП от АМД – это их стоимость в момент выходи и в первые полгода существования той или иной модели. Очень многие покупатели вообще думают, что у Интел и АМД существует определённый монопольный сговор с целью обеспечения прибылей друг друга. Есть множество косвенных факторов, указывающих на это, однако, если просто посмотреть на то, кому эти компании принадлежат, то ни о каком «заговоре» и речи быть не может.

Просто компания АМД имеет не меньший потенциал как для исследования рынка продукции, так и для разработки каких-то новых решений, а области электроники, однако, в отличие от Интел, результаты её экспериментов «выходят в свет» только в случае гарантированного успеха. Как, например, было с Athlon-XP, Athlon-64 или тем же ThreadRipper-ом. Интел же, пользуясь положением лидера может позволить себе продвигать и откровенно провальные идеи (такие, как, например, Slot-1, Celeron-D и прочее), не опасаясь за своё будущее.

Говоря простым языком, АМД проводит как-бы своеобразную «работу над ошибками», которые плодит Интел в своих разработках и маркетинговой политике. Поэтому решения от АМД хоть и могут в чём-то проиграть конкуренту, однако, с уверенностью можно сказать, что явных «ляпов» в своих чипах этот производитель допускает гораздо меньше, нежели его визави.

Однако, любая медаль имеет две стороны. Стремясь походить или даже в чём-то предвосхищать своего оппонента, фирма АМД как бы сама того не хотя, накладывает на себя определённые рамки, выражающиеся часто в ограничении производительности своих изделий (при том, что их цена по-прежнему существенно ниже аналогов от Интела).

Из этого выходит основной недостаток ЦП от АМД – они почти всегда хоть на немного, но медленнее своих прямых конкурентов.

Причина этого действия очень простая и кроется в психологии рынка. Например, пользователь, видя, что его AMD FX хоть и стоит на 30-40% дешевле i3, но проигрывает ему в производительности на 10%. Пользователю хочется большего быстродействия, но i3, он, естественно, покупать не будет, поскольку ему же предлагают Райзен 1700, который дешевле i5, хотя и немного медленнее его. И так далее.

И подобная ситуация наблюдается в любом сегменте рынка. То есть АМД стимулирует переход пользователей на более высокий по производительности и цене уровень вот таким незатейливым способом. Самое же главное, что все оказываются в выигрыше: и пользователь, получивший более современный ПК за меньшие деньги и производитель, получивший возможность продать новый товар.

Резюмируя можно сказать: плюса продукции АМД в её цене (производительность при меньшей стоимости), минусы – в немного уменьшенной производительности равных по уровню решений.

Работа процессора

Работает процессор под управлением программы, находящейся в оперативной памяти.

(Работа процессора сложнее, чем это изображено на схеме выше. Например, данные и команды попадают в кэш не сразу из оперативной памяти, а через блок предварительной выборки, который не изображен на схеме. Также не изображен декодирующий блок, осуществляющий преобразование данных и команд в двоичную форму, только после чего с ними может работать процессор.)

Блок управления помимо прочего отвечает за вызов очередной команды и определение ее типа.

Арифметико-логическое устройство, получив данные и команду, выполняет указанную операцию и записывает результат в один из свободных регистров.

Текущая команда находится в специально для нее отведенном регистре команд. В процессе работы с текущей командой увеличивается значение так называемого счетчика команд, который теперь указывает на следующую команду (если, конечно, не было команды перехода или останова).

Часто команду представляют как структуру, состоящую из записи операции (которую требуется выполнить) и адресов ячеек исходных данных и результата. По адресам указанным в команде берутся данные и помещаются в обычные регистры (в смысле не в регистр команды), получившийся результат тоже сначала оказывается в регистре, а уж потом перемещается по своему адресу, указанному в команде.

Всякие там фирменные технологии

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

От AMD:

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

От Intel:

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

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

Итак, последнее на сегодня, это…

Browser Support

Сокет

Socket cpu представляет из себя разъем (гнездо) на материнской плате компьютера, в который и устанавливается процессор. Соответственно — это «гнездо» должно быть рассчитано на установку в него процессора определенных размеров (длины, ширины) с определенным количеством контактов на нижней части. Если вы планируете сделать апгрейд своего компьютера (поставить более мощный процессор), обязательно посмотрите какие вообще микропроцессоры поддерживает ваша материнская плата.

Подробнее о том, что такое сокет процессора уже упоминалось ранее, поэтому останавливаться на этом здесь подробно не будем. В той же статье мельком упоминалось, что сокет, помимо всего прочего, влияет на тип оперативной памяти (ddr2 или ddr3), который можно установить в материнскую плату. Например, ранее повсеместно применяемый сокет LGA 775 поддерживал только ОЗУ типа ddr2. В общем, разные сокеты соответствуют разным типам процессоров.

Серверный вид

Серверные – зачастую используются в терминалах для управления огромными массивами информации. Также они способны работать параллельно с несколькими подключенными клиентами, если на сервер установлена профильная ОС и используется соответствующее ПО.

От настольных отличаются куда большим числом ядер (но с низкой частотой), очень высоким объемом кеш-памяти, поддержкой регистровой оперативной памяти до 1–2 ТБ (дополнительная проверка данных на целостность и коррекция ошибок на лету).По внешнему виду так сразу и не отличишь(в некоторых случаях), какой процессор представляет серверный и настольный сегмент. Здесь уже нужны базовые знания в плане маркировки серий.

Схема машинного цикла

Как пpавило, этот процесс разбивается на следующие этапы:

• из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда; содержимое счетчика команд при этом увеличивается на длину команды;

• выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд;

• устройство управления расшифровывает адресное поле команды;

• по сигналам УУ операнды считываются из памяти и записываются в АЛУ на специальные регистры операндов;

• УУ расшифровывает код операции и выдает в АЛУ сигнал выполнить соответствующую операцию над данными;

• результат операции либо остается в процессоре, либо отправляется в память, если в команде был указан адрес результата;

• все предыдущие этапы повторяются до достижения команды «стоп».

А теперь более подробно рассмотрим, как выполняется кусочек программы, в котором есть все то же сложение двух чисел. Итак:1. Устройство управления смотрит, что находится в счетчике команд.
2. Набор из ноликов и единичек из соответствующей ячейки ОЗУ записывается в регистр команд. В процессе его декодирования устройство управления распознало команду вызова другой ячейки оперативной памяти в сумматор.
3. Номер ячейки — первого операнда (первого слагаемого) — записывается в регистр адреса.
4. Устройство управления считывает данные из оперативной памяти,
согласуясь с регистром адреса, в сумматор.

Выборка и выполнение первой команды закончились. К этому времени
счётчик команд автоматически увеличивается на 1.
1. Устройство управления переписывает содержимое следующей ячейки
оперативной памяти, на которую указывает счётчик команд, в регистр команд.
2. Это оказалась команда сложения сумматора с ячейкой оперативной
памяти. Её адрес располагается в регистре адреса, который уже изменился в процессе декодирования команды сложения устройством управления.
3. Данные из оперативной памяти из ячейки, на которую указывает регистр адреса, считывается и складываются с сумматором. Результат остается в сумматоре.

Закончились выборка и выполнение второй команды. Получена сумма
двух чисел, и она располагается в сумматоре… И так далее. Операция выборки-выполнения называется ещё циклом выборки-выполнения, или машинным циклом.

Характеристики процессора

Тактовая частота процессора на сегодняшний день измеряется в гигагерцах (ГГц), Ранее измерялось в мегагерцах (МГц). 1МГц = 1 миллиону тактов в секунду.

Процессор «общается» с другими устройствами (оперативной памятью) с помощью шин данных, адреса и управления. Разрядность шин всегда кратна 8 (понятно почему, если мы имеем дело с байтами), изменчива в ходе исторического развития компьютерной техники и различна для разных моделей, а также не одинакова для шины данных и адресной шины.

Разрядность шины данных говорит о том, какое количество информации (сколько байт) можно передать за раз (за такт). От разрядности шины адресазависит максимальный объем оперативной памяти, с которым процессор может работать вообще.

На мощность (производительность) процессора влияют не только его тактовая частота и разрядность шины данных, также важное значение имеет объем кэш-памяти

Тепловыделение

TDP (Вт) — показатель, характеризующий тепловыделение (нагрев) процессора во время его работы. По TPD можно косвенно судить об энергопотреблении cpu, но не стоит их приравнивать друг к другу, как это довольно часто бывает, ведь потребляемая мощность процессора тоже измеряется в «Вт». Но процессор не может выделять в виде тепла столько же энергии, сколько к нему подвели, и уж тем более — отдавать больше энергии, то есть вырабатывать ее. Поэтому TDP всегда будет меньше на несколько Ватт.

В случае с мои процессором (core quad q8400) TDP составляет 95 Вт, а энергопотребление — 136 Вт. На величину TDP очень сильно влияет техпроцесс и частота ядра процессора (в меньшей степени). Чем больше техпроцесс (нм), тем сильнее будет греться процессор. То же самое актуально и для частоты. TDP нужен еще для того, чтобы оценить — какой мощности кулер необходимо установить в систему, чтобы обеспечить эффективное охлаждение.

Структура

Общая структура любого центрального процессора состоит из следующих блоков:

1. Блока интерфейса;
2. Операционного блока;

Блок интерфейса содержит следующие компоненты:

• Адресные регистры;
• Регистры памяти, в которых осуществляется хранение кодов передаваемых команд, выполнение которых планируется в ближайшее время;
• Устройства управления – с его помощью формируются управляющие команды, которые в дальнейшем выполняются ЦП;
• Схемы управления, отвечающие за работу портов и системных шин;

В операционный блок входят:

1. Микропроцессорная память. Состоит из: сегментных регистров, регистров признаков, регистров общего назначения и регистров подсчитывающих количество команд;
2. Арифметико-логическое устройство. С его помощью информация интерпретируется в набор логических, или арифметических операций;

Системная шина служит для передачи сигналов от центрального процессора к другим компонентам устройства. С каждым новым поколением структура процессора немного меняется и последние разработки сильно отличаются от первых процессоров, используемых на заре становления компьютерных технологий.

Разрядность процессора

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

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

Примечание:
Разрядность процессора должна поддерживаться ОС, в частности, например, Windows 8 способна работать с 128-разрядными ЦП.

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

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

Вывод

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

Компоненты и характеристики процессора

Основными компонентами CPU являются — ALU (Арифметико-логическое устройство), которое выполняет математические, логические и арифметические операции и CU (Блок управления), который управляет всеми операциями процессора.

В процессе развития компьютерных процессоров существенно изменились характеристики процесоров: увеличилась скорость (тактовая частота) и возможности процессора. Например, первым микропроцессором был Intel 4004, который был выпущен 15 ноября 1971 года, и имел 2,300 транзисторов и выполнил 60,000 операций в секунду. Современные же процессоры Intel, такие как на картинке, содержат сотни миллионов транзисторов и выполняют миллиарды операций в секунду.

hp-country-locator-portlet

Устройство процессора

Основными компонентами ЦП являются:

• арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет основные математические и логические операции;
• управляющее устройство (УУ), от которого зависит согласованность работы компонентов ЦП и его связь с другими устройствами;
• шины данных и адресные шины;
• регистры, в которых временно хранится текущая команда, исходные, промежуточные и конечные данные (результаты вычислений АЛУ);
• счетчики команд;
• кэш-память хранит часто используемые данные и команды. Обращение в кэш-память гораздо быстрее, чем в оперативную память, поэтому, чем она больше, тем выше быстродействие ЦП.

Рисунок 3. Упрощенная схема процессора

Характеристики

Характеристики любого центрального процессора оказывают большое влияние на быстродействие как отдельных элементов системы, так и всего комплекса устройств в целом. Среди основных характеристик, влияющих на параметры производительности, выделяют:

• Тактовая частота; Для обработки одного фрагмента данных, передаваемых внутри ПК, требуется один такт времени. Отсюда следует, что чем выше тактовая частота приобретаемого ЦП, тем быстрее работает устройство обрабатывая за раз большие массивы информации. Измеряется тактовая частота в мегагерцах. Один мегагерц эквивалентен 1 миллиону тактов в секунду. Старые модели имели маленькую частоту, из-за чего скорость работы оставляла желать лучшего. Современные модели имеют большие показатели тактовой частоты, позволяя быстро обрабатывать и выполнять самые сложные наборы команд.
• Разрядность; Информация, предназначенная для обработки ЦП, попадает в него через внешние шины. От разрядности зависит какой объем данных передается за один раз. Это влияет на быстродействие. Старые модели были 16 разрядными, а современные имеют 32 или 64 разряда. 64 разрядная система на сегодняшний день считается самой продвинутой и под нее разрабатываются современные программные продукты и устройства.
• Кеш – память; Используется для увеличения работы устройства в компьютере, создавая буферную зону, хранящую копию последнего массива данных, обработанного процессором. Это дает возможность быстро выполнить схожую операцию в случае необходимости, без траты времени на обращение к общей памяти персонального компьютера.
• Сокет; Вариант крепления устройства к материнской плате. Разные поколения процессоров, как и материнских плат имеют собственный поддерживаемых сокетов. Это стоит учитывать при покупке. У разных производителей сокеты также отличаются друг от друга.
• Внутренний множитель частоты; Процессор и материнская плата работают на разных частотах и для их синхронизации друг с другом существует множитель частоты. Базовой или опорной считается рабочая частота материнской платы, которая умножается на персональный коэффициент ЦП.

Из побочных характеристик, напрямую не относящихся от технологии производства, выделяют тепловыделение и количество потребляемой во время работы энергии. Мощные устройства выделяют много тепла и требуют большую энергетическую подпитку во время работы. Для их полноценной работы применяются вспомогательные системы охлаждения.

Самый мощный процессор АМД

В настоящее время самый мощный процессор AMD – это AMD Ryzen Threadripper 2990WX, вышедший в августе 2018 года. Этот новый процессор не просто лучший среди АМД, это, пожалуй, самый быстрый ЦП для ПК в мире. Он не только возглавляет топ процессоров AMD, но и обходит даже лучшие модели от Интел, включая i7-8700 и даже легендарный i9-9900К.

Формально данный ЦП вышел в линейке поколения, поддерживающего архитектуру Zen+, однако он разительно отличается от других представителей этой линейки. Характеристики данного ЦП впечатляют. Основное отличие от любых соперников заключается в том, что данный ЦП имеет просто фантастическое количество ядер – 32. Каждое из ядер ещё и разбивается на 2 потока, то есть общее число потоков у него составляет 64.

Микросхема, несмотря на то, что сделана по 12 нм техпроцессу получилась достаточно громоздкой – её площадь почти в 1.5 раза больше обычного Райзена, и для того, чтоб разместить его её на материнке используется не ставший уже стандартным разъём АМ4, а новый сокет TR4 с 4094 контактами.

Данный ЦП обладает кэшем 2-го уровня по 512 Кб на ядро и Кэшем 3-го уровня в 64 Мб. То есть, суммарный объём кэша составляет почти 80 Мб.

Работает ЦП на штатной частоте в 3000 МГц, однако, в нём предусмотрен турборежим с частотой 4200 МГц. ПЦ способен поддерживать до 64 линий PCI-Express версии 3.0, а также может работать с памятью DDR4-2933 в четырёхканальном режиме.

Мощность тепловыделения составляет 250 Вт. То есть для нормального охлаждения этого монстра необходим кулер с большой мощностью рассеивания тепла.

Сравнение быстродействия данного ЦП и его потенциальных конкурентов как от Интел, так и от АМД, показало, что при прочих равных условиях в стоимости одного потока Ryzen Threadripper оказывается в самом выигрышном положении.

Pentium 2 (7 мая 1997 года)

Процессор представляет собой модификацию Pentium Pro с поддержкой возможностей ММХ. Была изменена конструкция корпуса — кремниевую пластину с контактами заменили на картридж, увеличена частота шины и тактовая частота, расширены ММХ-команды. Первые модели (233-300 МГц) производились по 0.35-мкм технологии, следующие — по 0.25-мкм. Модели с частотой 333 МГц выпущены в январе 1998 года и содержали 7.5 миллионов транзисторов. В апреле того же года появились версии 350 и 400 МГц, а в августе — 450 МГц. Все Р2 имеют кэш второго уровня объемом 512 Кбайт. Есть также модель для ноутбуков — Pentium 2 РЕ, а для рабочих станций — Pentium 2 Хеоn 450 МГц.

Грамотное определение производительности

Предположим, что вы более-менее разобрались в ситуации, но все равно не можете понять, какой из процессоров лучше? Возьмем ту же ситуацию с Intel Core i7 8700k, который вполне реально разогнать до 4,9 ГГц на воздушном охлаждении, и AMD Ryzen 7 2700X и его 4,3 ГГц в режиме оверклокинга. Казалось бы – выбор в пользу «синих» очевиден, но на практике «красный» лагерь рвет и мечет.И вот тут уже на помощь приходят те самые бенчмарки, тесты и сравнения двух популярных моделей в реальных рабочих приложениях и синтетике. Одним из наиболее наглядных вариантов выступает бенчмарк Cinebench r15, который показывает статистику модели как в стоке, так и под несколькими видами разгона:

• автоматический;
• ручной;
• экстремальный (издевательства оверклокеров под жидким азотом).

Много полезной информации можно найти на профильных Youtube-каналах и ресурсах типа Sisoftware Sandra

Техпроцесс процесора

Техпроцесс производства напрямую не влияет на производительность процессора при выполнении задач, но и тут есть одно «но». Увеличение тактовой частоты или любые другие архитектурные изменения, невозможны без вноса изменений в текущий техпроцесс, так как в пределах одного семейства процессоров на одном техпроцессе, запас на наращивание тактовой частоты ограничен. В 2011-2012 годах были выпущены процессоры с техпроцессом 22нм, и всё идёт к уменьшению данных показателей. По сути 22 нм — это ширина базы транзисторов, на которых преимущественно построены процессоры. Логичен тот факт, что чем меньше будет ширина базы транзистора, то тем больше их можно будет «впихнуть» на кристалл, а значит — производительность процессора увеличится. На данный момент процессоры AMD имеют в своем распоряжении техпроцесс 32нм, интел — 22 нм.

Читать статью: Техпроцесс процессоров

Разгон процессора

ЦПУ — это самая важная часть в компьютере. Его разгон больше всего увеличивает мощность ПК. Как уже было сказано, если компьютер упирается мощностью в процессор, то страдает вся производительность. Что же надо сделать для разгона?

• Сначала определите, если не знаете, какой у вас процессор.
• Попробуйте найти на форумах в интернете информацию о разгоне именно вашей модели процессора от пользователей. Там будет указано максимально возможная частота, до которой смогли довести процессор другие пользователи.
• Запустите компьютер вместе с БИОСом.
• У каждой материнской платы разное устройство БИОСа, поэтому поищите в интернете, как зайти в меню разгона процессора.
• После того как попали в меню, вы сможете выбрать виды разгона: автоматический или ручной. Также часто бывают уже заготовленные параметры разгона, но выше чем на 10 % они не разгоняют процессор. Поэтому рекомендуется выбирать ручной режим.
• Попробуйте увеличить показатель множителя вашего процессора на 10-15 % (допустим, он будет 220, а вы поставите 330).
• Запустите компьютер и понаблюдайте за его работой.
• Если компьютер не запускается, или во время работы выскакивает синий экран смерти, видимо, вы переусердствовали с разгоном.

Выбор подходящего процессора

Чаще всего обновлять персональный компьютер начинают с замены центрального процессора. На вид это небольшая микросхема, которая содержит в себе миллион транзисторов, крепится в разъем материнской платы, именуемый сокетом. Именно это устройство играет очень важную роль. От характеристик процессора зависит производительность всей системы, поскольку он, в первую очередь, отвечает за анализ данных, скорость их обработки.

Замена центрального процессора — ответственный шаг, и, прежде чем на него решиться, хорошо все обдумайте. Изучите подробно характеристики, по которым различаются процессоры

Особое внимание обратите на разъем материнской платы, куда вставляется процессор. Он предназначен только для конкретного типа процессоров

Обновляя свой персональный компьютер посредством замены процессора, прочитайте инструкцию к материнской плате; в ней должны быть описаны модификации, которые она поддерживает. Так же не помешает консультация со специалистом.

Таблица с характеристиками процессоров Intel

Чем отличаются процессоры Intel и AMD

Процессоры Intel и AMD отличаются преимущественно архитектурой (электронной схемотехникой). Некоторые лучше справляются с одними задачами, некоторые с другими.

Процессоры Intel Core в целом имеют более высокую производительность на ядро, благодаря чему опережают процессоры AMD Ryzen в большинстве современных игр и больше подходят для сборки мощных игровых компьютеров.

Процессоры AMD Ryzen в свою очередь выигрывают в многопоточных задачах, таких как монтаж видео, в принципе не сильно уступают Intel Core в играх и прекрасно подойдут для универсального компьютера, используемого как для профессиональных задач, так и для игр.

Если ваш бюджет ограничен, но в будущем вы хотите иметь мощный ПК, то можно для начала приобрести недорогую модель, а через 2-3 года поменять процессор на более мощный.

В итоге

Если возникла необходимость покупки универсальной многоядерной модели, способной обеспечить высокую производительность как в играх, так и профильных приложениях, а может вам что-то стрельнуло собрать дома небольшой локальный сервер для стриминга или MMORPG, то можем порекомендовать Intel Сore i7 8700К или его прямого конкурента от AMD в лице Ryzen 7 1800x.

Надеюсь, что я удалил ваше любопытство и примерно обосновал, в чем особенности серверных моделей и их целесообразность.

Не стесняйтесь комментировать, подписывайтесь на обновление. В ближайшем материале расскажу, что такое тактовая частота , так что далеко не уходите.

https://youtube.com/watch?v=oyZcinq2_FA

С уважением автор Андрей Андреев