Что такое центральный процессор?

Что же такое процессор?

Процессор – это «мозг» вашего компьютера, в нем происходят все вычислительные операции, работающие на ПК, то есть он управляет всеми программами, но не как ему хочется, а как требуют определенные алгоритмы созданные производителями.

Мощность процессора зависит от многих параметров, большинство пользователей ошибочно считают, что самый важный параметр – это тактовая частота и все остальное фигня. Это не так друзья, безусловно — это очень важный параметр, но забегая вперед, могу вам рассказать, что есть еще множество параметров влияющих на производительность процессора в вашем компьютере, которые в общей сложности приведут к тому что, процессор с более высокой тактовой частотой будет работать значительно медленнее. В будущем я распишу подробно, какие параметры будут влиять на производительность, а пока в ознакомительных целях поговорим только о базовых параметрах.

Что же вообще следует понимать под понятием тактовая частота – это количество операций, которые может выполнить процессор за определенный период времени.

Измеряется в миллионах операций за секунду. Чтобы не говорить каждый раз такие огромные цифры используются сокращения Мгц (мегагерцы) и Ггц (гигагерцы).

То есть частота процессора может быть, к примеру 1000 Мгц или 1 Ггц, что означает одну и туже величину.

Я думаю, уже все слышали, что процессоры бывают одноядерные, двухъядерные, четырехъядерные, и т.д. Количество процессоров указывает на его возможность одновременно (параллельно) выполнять несколько задач. А если он быстрее выполняет операции, значит, и мощность компьютера увеличивается.

Важно! Только не считайте, что если у вас, к примеру двухъядерный процессор с тактовой частотой 2,2 Ггц, то общая частота вашего процессора 2.2*2 = 4.4 Ггц – это не верно. Двухъядерный процессор действительно может быть более производителен, но не из-за того что его тактовая частота складывается из количества ядер, а только потому что одновременно (параллельно) работают два процессора, мощность которых как была 2.2 Ггц так и осталась

Просто вместе они быстрее обработают больший объем информации

Двухъядерный процессор действительно может быть более производителен, но не из-за того что его тактовая частота складывается из количества ядер, а только потому что одновременно (параллельно) работают два процессора, мощность которых как была 2.2 Ггц так и осталась. Просто вместе они быстрее обработают больший объем информации.

К примеру, вам нужно почистить кастрюлю картошки, с который вы справитесь за час, но к вам пришел знакомый и вместе вы почистили ее за пол часа. Но ведь ваша личная скорость не увеличилась, вы работали все в том же темпе, а справились с задачей быстрее только потому что параллельно с вами трудился знакомый, что и позволило сократить затраченное время на выполнение задачи.

Вывод, тактовая частота не суммируется от количества ядер процессора, но увеличивается общая производительно при одновременной работе нескольких процессоров.

Покупка многоядерного процессора в разы увеличит мощность вашего ПК. Но не всегда есть смысл менять процессор на более мощный, потому что его замена может потребовать замены ещё нескольких деталей в частности материнской платы, а это обойдется вам в копеечку. Поэтому советую, сначала узнать какой у вас процессор.

Печатаем транзисторы

Когда диски отполированы, на них можно формировать процессоры. Процесс очень похож на то, как раньше печатали чёрно-белые фотографии: брали плёнку, светили сверху лампой, а снизу клали фотобумагу. Там, куда попадал свет, бумага становилось тёмной, а те места, которые закрыло чёрное изображение на плёнке, оставались белыми.

С транзисторами всё то же самое: на диск наносят специальный слой, который при попадании света реагирует с молекулами диска и изменяет его свойства. После такого облучения в этих местах диск начинает проводить ток чуть иначе — сильнее или слабее.

Чтобы так поменять только нужные участки, на пути света помещают фильтр — прямо как плёнку в фотопечати, — который закрывает те места, где менять ничего не надо.

Потом получившийся слой покрывают тонким слоем диэлектрика — это вещество, которое не проводит ток, типа изоленты. Это нужно, чтобы слои процессора не взаимодействовали друг с другом. Процесс повторяется несколько десятков раз. В результате получаются миллионы мельчайших транзисторов, которые теперь нужно соединить между собой.

Роль Intel в истории микропроцессорной индустрии

Речь идет о модели Intel 4004. Мощным он не был и умел выполнять только действия сложения и вычитания. Одновременно он мог обрабатывать всего четыре бита информации (то есть был 4-битным). Но для своего времени его появление стало значительным событием. Ведь весь процессор поместился в одном чипе. До появления Intel 4004, компьютеры базировались на целом наборе чипов или дискретных компонентов (транзисторов). Микропроцессор 4004 лег в основу одного из первых портативных калькуляторов. Первым микропроцессором для домашних компьютеров стал представленный в 1974 году Intel 8080. Вся вычислительная мощность 8-битного компьютера помещалась в одном чипе. Но по-настоящему большое значение имел анонс процессора Intel 8088. Он появился в 1979 году и с 1981 года стал использоваться в первых массовых персональных компьютерах IBM PC.

Далее процессоры начали развиваться и обрастать мощью. Каждый, кто хоть немного знаком с историей микропроцессорной индустрии, помнит, что на смену 8088 пришли 80286. Затем настал черед 80386, за которым следовали 80486. Потом были несколько поколений «Пентиумов»: Pentium, Pentium II, III и Pentium 4. Все это «интеловские» процессоры, основанные на базовой конструкции 8088. Они обладали обратной совместимостью. Это значит, что Pentium 4 мог обработать любой фрагмент кода для 8088, но делал это со скоростью, возросшей примерно в пять тысяч раз. С тех пор прошло не так много лет, но успели смениться еще несколько поколений микропроцессоров.

С 2004 года Intel начала предлагать многоядерные процессоры. Число используемых в них транзисторов возросло на миллионы. Но даже сейчас процессор подчиняется тем общим правилам, которые были созданы для ранних чипов. В таблице отражена история микропроцессоров Intel до 2004 года (включительно). Мы сделаем некоторые пояснения к тому, что означают отраженные в ней показатели:

• Name (Название). Модель процессора
• Date (Дата). Год, в который процессор был впервые представлен. Многие процессоры представляли многократно, каждый раз, когда повышалась их тактовая частота. Таким образом, очередная модификация чипа могла быть повторно анонсирована даже через несколько лет после появления на рынке первой его версии
• Transistors (Количество транзисторов). Количество транзисторов в чипе. Вы можете видеть, что этот показатель неуклонно увеличивался
• Microns (Ширина в микронах). Один микрон равен одной миллионной доле метра. Величина этого показателя определяется толщиной самого тонкого провода в чипе. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет 100 микрон
• Clock speed (Тактовая частота). Максимальная скорость работы процессора
• Data Width. «Битность» арифметико-логического устройства процессора (АЛУ, ALU). 8-битное АЛУ может слагать, вычитать, умножать и выполнять иные действия над двумя 8-битными числами. 32-битное АЛУ может работать с 32-битными числами. Чтобы сложить два 32-битных числа, восьмибитному АЛУ необходимо выполнить четыре инструкции. 32-битное АЛУ справится с этой задачей за одну инструкцию. Во многих (но не во всех) случаях ширина внешней шины данных совпадает с «битностью» АЛУ. Процессор 8088 обладал 16-битным АЛУ, но 8-битной шиной. Для поздних «Пентиумов» была характерна ситуация, когда шина была уже 64-битной, а АЛУ по-прежнему оставалось 32-битным
• MIPS (Миллионов инструкций в секунду). Позволяет приблизительно оценить производительность процессора. Современные микропроцессоры выполняют настолько много разных задач, что этот показатель потерял свое первоначальное значение и может использоваться, в основном, для сравнения вычислительной мощности нескольких процессоров (как в данной таблице)

Существует непосредственная связь между тактовой частотой, а также количеством транзисторов и числом операций, выполняемых процессором за одну секунду. Например, тактовая частота процессора 8088 достигала 5 МГЦ, а производительность: всего 0,33 миллиона операций в секунду. То есть на выполнение одной инструкции требовалось порядка 15 тактов процессора. В 2004 году процессоры уже могли выполнять по две инструкции за один такт. Это улучшение было обеспечено увеличением количества процессоров в чипе.

Чип также называют интегральной микросхемой (или просто микросхемой). Чаще всего это маленькая и тонкая кремниевая пластинка, в которую «впечатаны» транзисторы. Чип, сторона которого достигает двух с половиной сантиметров, может содержать десятки миллионов транзисторов. Простейшие процессоры могут быть квадратиками со стороной всего в несколько миллиметров. И этого размера достаточно для нескольких тысяч транзисторов.

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.

Послесловие

Сегодня мы максимально подробно выяснили, какой процессор выбрать и как правильно это сделать, т.е

на что можно обращать внимание при его покупке

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

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

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

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

Зачем нужен процессор?

Процессор — это главная микросхема в компьютере (естественно и одна из самых дорогих). На сегодня самыми распространенными процессорами являются ЦП (центральный процессор) фирмы INTEL и AMD, точнее только они и остались. Какой из них лучше, этого сказать я не могу, так как они все время соревнуются, и чуть ли не каждый месяц выпускают новые модели. Одни говорят что лучше использовать Intel для работы, а AMD Athlon для игр, другие — наоборот. В интернете есть кучи тестов этих процессоров, но если я вам начну их приводить, то боюсь, что большую часть из них вам будет трудно понять, просто надо всего понемножку и постепенно, дабы глобус не опух! 😉 Одно я знаю точно — Intel стоят немного дороже. Ну и естественно, у этих процессоров разные разъемы, вот и получается что материнские платы делятся на 2 самые большие категории:

1. Для процессоров Intel.

2. Для процессоров AMD.

Запомните — процессоры этих фирм не совместимы, т.к. у них разные разъемы.

Главная часть в процессоре — это его ядро. Несколько лет назад производители ЦП уперлись в потолок, доведя мощность своих детищ до предела. Долго они думали, гадали, что ж дальше делать-то, и почесав свою умную репу, решили развивать мощность процессоров не в высоту, а вширь. Так вот и начали обзаводиться ЦП не с одним ядром, а с двумя. Это естественно дало преимущество в производительности, за счет того, что теперь они могут делать не одну задачу, а сразу две одновременно. Двухъядерные процессоры на сегодня самые распространенные, но уже часто можно встретить на прилавках магазинов процессоры на базе трех ядер. Где-то встречаются уже и «четырехъядерники». Естественно и цена на них ох какая кусачая!

Различить какой процессор двухъядерный, а какой трехъядерный — проще пареной репы!

При покупке обратите внимание (меньше двухъядерного не берите):

1. У процессоров AMD следующие наименования моделей:

· Sempron — одноядерные.

· Athlon — двухъядерные (начиная с Athlon 3800+ и выше).

· Phenom X3 — трехъядерные.

· Phenom X4 — четырехъядерные.

2. Что касается Intel:

· Celeron — одноядерные.

· Сore 2 duo — двухъядерные.

· Core 2 Extreme и Core 2 Quad — четырёхъядерные.

Трехъядерных фирма Intel вроде как не выпускала.

Основной характеристикой процессоров является их тактовая частота (измеряется в герцах, Гц), это частота показывает, сколько операций сможет обработать процессор за одну секунду. НАПРИМЕР: если система показывает, что у вашего процессора частота составляет 2Ггц, это значит — ваш процессор может обрабатывать около 2-х миллиардов операций в секунду! Фантастически, не правда ли? Но на сегодня это не большая частота, чуть ниже среднего. Если брать новые модели, то там частота весомо превышает приведенную мною выше.

В каждом современном процессоре есть кэш. КЭШ — это встроенная в самом процессоре память. В современных моделях используется 2-ва уровня КЭШа. Используется эта память для ускорения работы ЦП. В нее записываются команды, которые чаще всего использует процессор, что-то вроде оперативки, только по объему намного меньше и намного быстрее. В серверах используется процессоры с тремя уровнями КЭШ-памяти.

Ну и главной отличительной особенностью являются естественно разъемы процессора. На данный момент самые ходовые разъемы процессоров AMD является socket (разъем) AM2+, более новый — AM3 (в слот AM3 можно вставить процессоры с разъемом AM2, и AM2+, т.к. они одинаковы, но если в слот AM2+ вставить ЦП с разъемом AM3, то компьютер не определит этот процессор, придется перепрошивать BIOS, т.к. у AM3 используются более новое программное обеспечение.), а у процессоров фирмы Intel — socket 775. Отображать картинки этих разъемов я счел ненужным, т.к. это вам ничего не даст. Просто при покупке смотрите внимательно на характеристики компьютера, там обязательно будут указаны разъемы, или спросите у продовца. Так же они будут указаны на коробках процессора и материнской платы.

Основы работы персонального компьютера и его устройство.

Количество ядер

Следующим важным критерием выбора выступает количество ядер. Варианты: от 2 до 32. В многоядерных ЦП нагрузка распределяется между несколькими ядрами. В результате компьютер получается более высокопроизводительным. Для самых несложных задач подходят 2 ядра, для ресурсоемких (игры, графики) — 4–6 ядер, для создания мощных игровых ПК и обработки видео или звука — нужно более 8 ядер.

Сокет (программный интерфейс)

Каждый тип процессора требует соответствующего разъема, иначе подсоединить его к материнской плате просто не получится. Здесь подбор может осуществляться двумя способами. Либо вы выбираете процессор, подходящий к сокету материнской платы, либо плату покупаете уже после ЦП, что считается более правильным. Никаких адаптеров и проводников нет, поэтому к выбору стоит подойти внимательно:

• Сокеты AMD: SocketAM3+ и SocketAM4 для домашних и офисных ПК, TR4 и sTRX4 для более мощных флагманских ЦП с большим числом ядер.
• Сокеты Intel: LGA 1151 — универсальный для разных типов процессоров, LGA 2066 — для самых производительных ЦП последних версий Core i5, Core i7, Core i9.

Главные характеристики процессора

При выборе этого компонента непременно следует учитывать такие факторы:

• Бренд. Альтернативы всего две — Intel или AMD. Больше процессоров для ПК никто не производит. Традиционно интеловские «камни» считаются лучше для игрового компьютера, а АМДшные — в предназначенных для многопотоковых задач «рабочих лошадках» (например, обработка фото, рендеринг видео или монтаж звука). Впрочем, разделение это скорее условное — мощный комп справится с любыми приложениями.
• Сокет. Набор коннекторов, посредством которых ЦП соединяется с материнской платой. Они несовместимы и не взаимозаменяемы, поэтому при несоответствии сокета на материнке придется менять CPU или саму системную плату.

• Тактовая частота. Количество вычислений в секунду. Сегодня нормальный показатель — диапазон от 2,5 ГГц (для офисных компов, используемых строго для работы), до 4 ГГц (для мощных игровых ПК). Поднятие частоты выше 4 ГГц связано с определенными техническими сложностями: каждая десятая доля увеличивает стоимость девайса в геометрической прогрессии.
• Количество ядер. Cores, так по-английски называются ядра — автономные логические блоки, каждый из которых может проводить отдельные вычисления. По сути, многоядерных ЦП — несколько процессоров, которые собраны на одном кристалле и используют общий кеш.
• Техпроцесс. Разрешающая способность оборудование, которое печатает микросхему на кристалле кварца. У последних моделей ЦП техпроцесс равен 14 Нм.
• Размер кэша. Временный буфер, который хранит наиболее часто используемые части программного кода. Советую детальнее ознакомиться с публикацией «Что такое кэш память CPU».
• Энергопотребление. Количество электрической энергии, которое «камень» потребляет в процессе работы.
• Поддерживаемая память. Речь идет об ОЗУ. Современный процессор должен уметь работать с памятью DDR4, последней версией RAM.
• Встроенная видеокарта. Для игрового компа, который использует дискретную видеокарту, его наличие необязательно. При сборке рабочей станции можно обойтись без внешнего графического ускорителя, задействовав процессорный.

Все эти характеристики напрямую влияют на цену CPU. Сегодня средняя стоимость такого компонента — от 1700 до 55 000 рублей. Вот такой небольшой разброс, и верхняя планка — отнюдь не «потолок» цен.

Сокет или тип разъема процессора

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

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

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

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

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

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

Что такое центральный процессор ЦП

Процессор (центральные процессорное устройство, ЦП, ЦПУ) — это электронная схема, которая обрабатывает и выполняет машинный код программного обеспечения на определенном устройстве. Осуществляет выполнение всех операций ввода и вывода, которые посылает ему программа.

Чаще всего центральный процессор вы можете увидеть в компьютерах, ноутбуках и мобильных устройствах. Но, они есть и в другой технике, например, в телевизорах.

Современные ЦП чаще всего представляют собой одну микросхему, размещенную на плате/чипе. Существует их множество разных видов, сейчас популярны и востребованы многоядерные модели, это когда на одном чипе находится сразу несколько процессоров.

Основные компоненты:

• АЛУ — Арифметико-логическое устройство. Осуществляет выполнение всех арифметических и логических данных, регистров, которые попадают сюда от операндов.
• Регистры. В них хранится текущая операция, промежуточные и финальные результаты вычислений АЛУ.
• Блок управления. Занимается координацией работы всех узлов ЦП, управляет его работой.
• Кэши данных и команд. В них хранятся часто используемые команды.

Термин «Процессор» использовался еще в 1 995 году, применяли его для обозначения вычислительных машин, которые выполняли сложные компьютерные программы. Первые ЦП делали для решения специфических задач, они были узкоспециализированными, но затем начали делать многоцелевые процессоры, которыми мы сейчас и пользуемся.

Как работает процессор

Центральный процессор выполняет команды, которые указывает ему программа, находящаяся в оперативной памяти. Обработка данных происходит так:

1. Оперативная память отправляет команды ЦП — в его КЭШ, откуда они уходят в блок управления.

2. Эти данные делятся на два вида и отправляются в регистры — значения в регистры данных и инструкции в регистры команд.

3. АЛУ обрабатывает данные из этих регистров и, затем также разделяет их на два вида — законченные и незаконченные, они идут обратно в регистры.

4. В кэше происходит их обработка, незаконченные и неиспользованные попадают в нижний регистр, а после обработки в верхний. Оттуда все отправляется в ОЗУ компьютера.

Все это кратко, как это выглядит графически, смотрите на скриншоте выше.