Принципиальная схема процессора
Управляющий блок - управляет работой всех блоков процессора.
Арифметико-логический блок - выполняет арифметические и логические вычисления.
Регистры - блок хранения данных и промежуточных результатов вычислений - внутренняя оперативная память процессора.
Блок декодировки - преобразует данные в двоичную систему.
Блок предварительной выборки - получает команду от устройства (клавиатура и т.д.) и запрашивает инструкции в системной памяти.
Кэш-память (или просто кэш) 1-го уровня - хранит часто использующиеся инструкции и данные.
Кэш-память 2-го уровня - хранит часто использующиеся данные.
Блок шины - служит для ввода и вывода информации.
Эта схема соответствует процессорам архитектуры P6. По этой архитектуре создавались процессоры с Pentium Pro до Pentium III. Процессоры Pentium 4 изготавливаются по новой архитектуре Intel® NetBurst. В процессорах Pentium 4 кэш 1-го уровня поделен на две части - кэш данных и кэш команд.
Характеристики процессора
Основными характеристиками процессора являются его тактовая частота, разрядность и размеры кэша 1-го и 2-го уровня.
Частота - это количество колебаний в секунду. Тактовая частота - это количество тактов в секунду. В применении к процессору:
Тактовая частота - это количество операций, которое процессор может выполнить в секунду.
Т.е. чем больше операций в секунду может выполнять процессор, тем быстрее он работает. Например, процессор с тактовой частотой 40 МГц выполняет 40 миллионов операций в секунду, с частотой 300 Мг - 300 миллионов операций в секунду, с частотой 1 ГГц - 1 миллиард операций в секунду.
К 2003 году тактовая частота процессоров достигла 3 ГГц.
Существует два типа тактовой частоты - внутренняя и внешняя.
Внутренняя тактовая частота - это тактовая частота, с которой происходит работа внутри процессора.
Внешняя тактовая частота или частота системной шины - это тактовая частота, с которой происходит обмен данными между процессором и оперативной памятью компьютера.
До 1992 года в процессорах внутренняя и внешняя частоты совпадали, а в 1992 году компания Intel представила процессор 80486DX2, в котором внутренняя и внешняя частоты были различны - внутренняя частота была в 2 раза больше внешней. Было выпущено два типа таких процессоров с частотами 25/50 МГц и 33/66 МГц, затем Intel выпустила процессор 80486DX4 с утроенной внутренней частотой (33/100 МГц).
С этого времени остальные компании-производители также стали выпускать процессоры с удвоенной внутренней частотой, а компания IBM стала выпускать процессоры с утроенной внутренней частотой (25/75 МГц, 33/100 МГц и 40/120 МГц).
В современных процессорах, например, при тактовой частоте процессора 3 ГГц, частота системной шины 800 МГц.
Разрядность процессора определяется разрядностью его регистров.
Компьютер может оперировать одновременно ограниченным набором единиц информации. Этот набор зависит от разрядности внутренних регистров. Разряд - это хранилище единицы информации. За один рабочий такт компьютер может обработать количество информации, которое может поместиться в регистрах. Если регистры могут хранить 8 единиц информации, то они 8-разрядне, и процессор 8-разрядный, если регистры 16-разрядные, то и процессор 16-разрядный и т.д. Чем большая разрядность процессора, тем большее количество информации он может обработать за один такт, а значит, тем быстрее работает процессор.
Процессор Pentium 4 является 32-разрядным.
Объем кэш-памяти 1-го и 2-го уровня также влияет на производительность процессора.
В процессоре Pentium III кэш-память 1-го уровня составляет 16 Кб, кэш-память 2-го уровня 256 Кб.
В процессорах Pentium 4 кэш-память 1-го уровня для данных имеет объем 8 Кб, кэш-память 1-го уровня для команд рассчитан на 12000 инструкций в порядке их исполнения, а объем кэш-памяти 2-го уровня составляет 512 Кб.
Когда приобретаешь или собираешь настольный компьютер, то можно выяснить, что одной из самый дорогих деталей будет процессор. Процессор — это электронный блок или схема, которая исполняет машинные инструкции, а также одна из главных частей аппаратного обеспечения компьютера.
Процессор имеет множество различных параметров, один из которых называется тактовой частотой. Что это такое?
Тактовая частота процессора — это частота синхронизирующих импульсов синхронной электронной схемы, которые поступают из вне на вход схемы за одну секунду. Иными словами, это то количество операций, которое выполняется процессором за одну секунду. При этом этом важно не забывать, что процессоры с одной тактовой частотой могут иметь различную производительность, поэтому для выполнения одной операции различным системам требуется разное количество тактов.
Тактовая частота измеряется в единицах частоты — мегагерцах и гигагерцах.
Считается, что чем выше величина , тем производительнее сам процессор. Отчасти это верно, но лишь для моделей в одной линейке производителя. Ведь на производительность процессора оказывают влияние и другие характеристики, например, частота шины или размер кэша. Некоторые производители позволяют «разгонять» тактовую частоту процессора.
Кстати, интересный момент. Как вы знаете, одноядерные процессоры сегодня встречаются не так уж часто, их место заменили многоядерные процессоры. Впрочем, это не удивительно, но не об этом речь. Многие спрашивают, как рассчитывается тактовая частота многоядерных процессоров? Некоторые пользователи считают, что достаточно умножить тактовую частоту на количество ядер процессора. То есть если 8-ядерный процессор имеет частоту в 3Ггц, то нужно умножить 8 на 3 и получим частоту аж в 24 ГГц. На деле этот подсчет не имеет ничего общего с действительностью.
Что бы понять сам принцип высчитывания тактовой частоты, нужно рассмотреть простой пример. Допустим, у нас есть автомобиль, который развивает 200 км в час (то бишь одноядерный процессор). Если мы возьмем 4 таких автомобиля (4-ядерный процессор), то как бы мы не тужились, разогнать эти автомобили до скорости в 800 км в час мы не сможем ни при каком желании. Так же и с тактовой частотой — если она составляет 3 ГГц, то 4-ядерный процессор имеет частоту в те же 3 ГГц.
Процессор (ЦП или CPU) это центральное звено практически каждого современного устройства. Он способен одновременно осуществлять любые вычисления и выполнять команды различных программ. Главным образом, от ЦП зависит, насколько быстр и производителен будет компьютер или ноутбук. Именно его выбор придает дальнейшее направление процессу подбора остальных комплектующих.
Выбрать процессор для компьютера или ноутбука дело не сложное. Сначала нужно определиться с целями, ради которых он приобретается. После, нужно разобраться в основных параметрах его центрального «мозга».
Типы сокетов процессоров AMD, Intel и частота системной шины
Сокет – это процессорный разъем для подключения к материнской плате (см. фото). Сегодня большинство материнских плат изготовляют либо для CPU марки Intel, либо для AMD. Важно знать, что ЦП этих марок не являются взаимозаменяемыми – их сокеты отличаются как по форме, так и электрически.По типу разъема они делятся на классы. Каждый такой класс состоит из моделей с сокетами одинаковой формы. В этом случае имеется возможность вставлять их в одну и ту же материнскую плату. Главное, чтобы ее чипсет обладал соответствующей поддержкой.
Также, при покупке ЦП, например, с разъемом LGA1155, материнскую плату нужно приобретать с аналогичным сокетом. Со временем новые разъемы стали иметь все большее количество контактов, что приводило к постоянному увеличению частоты шины - скорость общения ЦП с материнской платой. Таким образом, чем современнее тип сокета, тем частота шины выше. Она так же, как и тактовая частота, измеряется в герцах. Чем выше это значение, тем быстрее осуществляется процесс обмена информацией. Лучше всего выбирать CPU с частотой шины от 1,6 ГГц и выше.
На момент написания статьи, у Intel самым популярным является сокет LGA1155. Для более мощных серверов с ЦП Core i7 или Xeon выполнен разъем LGA1366. Последней же разработкой стал сокет LGA2011. Он используется в некоторых CPU Ivy Bridge. Хотя цена на подобные ЦП падает, но материнские платы с таким разъемом очень дороги. Нет никакой необходимости переплачивать за небольшое увеличение производительности.
У AMD имеются совместимые сокеты серии «+». Например, самые ходовые разъемы AM3+ подходят и для АМ3. Это позволяет расширить возможности усовершенствования CPU. Сокеты FM1 и FM2 были разработаны для ЦП AMD Fusion, которые обладают мощнейшей встроенной графикой, отличное решение для тех, кто не имеет желания тратить денежные средства на дискретную видеокарту.
Тактовая частота процессора: выбираем для игр и повседневных задач
Тактовой частотой называется общее количество действий, которое способен выполнить центральный процессор за одну секунду. Эта характеристика измеряется в герцах (Гц). Например, тактовая частота в 1,8 ГГц за секунду это выполнение 1 миллиард 800 миллионов операций. Чем выше этот показатель, тем быстрее работает CPU. Поэтому, следует выбирать ЦП с более высокой тактовой частотой.Для запуска офисных приложений, комфортного просмотра видео в разрешении Full HD и прослушивания музыки вполне достаточно мощности двухъядерного ЦП частотой около 1500-2000 МГц. Для современных игр и мультимедийных задач уже потребуется тактовая частота от 2000-2500 МГц - 4-6 или 8-ядерный (согласно требованиям программ).
Обратите внимание, современные модели от Intel оснащаются фирменной технологией Turbo Boost. Это автоматическое повышение номинальной частоты по запросу операционной системы (см. фото).
Кэш-память процессора: выбираем нужный объем
Кэш-память - это сверхбыстрая память ЦП, в которую загружаются данные исполняемой программы. Чем объем кэша больше, тем быстрее эти данные будут обрабатываться. В настоящее время имеются 3 уровня кэш-памяти:
L1 – самая быстрая память, потому что имеет наименьший размер (8-128 Кб);
L2 – медленнее, чем L1, но размером больше (128-12288 Кб);
L3 – самая медленная память. Она обладает наибольшим размером либо может совсем отсутствовать (0-16384 Кб). Последнее возможно для специально выполненных процессоров или определенных серверов.
При выборе ЦП кэш-память L3 нужно рассчитать таким образом, чтобы на каждое ядро приходился объем не менее 1 Мб. Следует учитывать тот факт, что в характеристиках ее указывают полностью на весь процессор. Исходя из этого, не стоит приобретать 4-х ядерный CPU с кэш-памятью 3-го уровня менее 4 Мб.
Количество ядер процессора: больше не всегда лучше
Ядром (Core) называется небольшого размера кристалл, выполненный из кремния. Площадь его составляет приблизительно 1 квадратный сантиметр. В нем находится ЦП реализованный при помощи мельчайших логических элементов. На данный момент тактовую частоту CPU поднять выше уже нельзя, т. к. ее значение достигло максимальной величины. Поэтому производители перешли на увеличение числа ядер.Преимущество многоядерности особенно ярко проявляется при одновременном запуске ресурсоемких многозадачных программ, но только тех, которые это свойство поддерживают. Поэтому, если ЦП имеет 4 ядра, а запущенная программа разработана только под использование 2-х, остальные 2 будут не задействованы. В обратном случае, например оптимизированная под четыре ядра игра Ghost Recon демонстрируют уверенное превосходство над двухъядерным режимом (см. фото).
Поэтому при выборе ЦП для повседневных задач, важнее опираться не на число ядер, а на показатель его тактовой частоты и объема кэш-памяти. Однако при покупке компьютера или ноутбука для игр лучше приобрести современный четырехядерный вариант.
Разрядность процессора: 32 и 64 бита
Количество бит информации, обработанных ЦП в течение одного такта, характеризуется разрядностью. Она может иметь значение 8, 16, 32 и 64. В наше время все основные программы рассчитаны на разрядность 32-х или 64-х битной архитектуры.При выборе компьютера или ноутбука следует учесть, что 32-х разрядные системы поддерживают оперативную память не более 3,75 Гб. 64-х битные позволяют передавать объемы оперативной памяти более 4 GB, что необходимо для современных приложений, где 4 GB уже минимум.
Графическое ядро процессора, тепловыделение и технологии
Помимо некоторого числа обычных ядер, ЦП может быть дополнительно оснащен ядром, обладающее возможностями графических вычислений. Это значительно уменьшает загруженность интегрированного графического процессора или дискретной видеокарты. Последние разработки моделей с графическим ядром вполне способны заменить бюджетные варианты видеокарт. Они поддерживают видео в режиме Full HD, а также игры малой мощности.Для настольных компьютеров компания Intel выпустила подобные гибридные модели семейства Clarkdale, а для мобильных – Arrandale. Еще имеется более дешевый вариант – Lynnfield. Графическое решение компании в ЦП Sandy Bridge было довольно слабым. Оно значительно уступало аналогичным разработкам конкурентов – ARM или AMD Llano. Поэтому для новых CPU Ivy Bridge была изменена архитектура графического ядра, что позволило улучшить его производительность.
Тепловыделение, это параметр, определяющий, насколько сильно во время работы нагревается ЦП, называется тепловыделением (TDP). Его единицей измерения принято считать ватт. По значению тепловыделения можно подобрать соответствующую систему охлаждения. Например, если TDP ЦП составляет 75 Вт, то и кулер нужно выбирать такой же мощности, а лучше даже несколько выше.
Для ноутбуков и нетбуков тепловыделение не должно превышать 45 Вт, потому что у них отсутствует возможность использования громоздких систем охлаждения. Эта характеристика учитывается и в тех случаях, когда подбирается более бесшумная система, длительнее работающая от аккумуляторной батареи.
Если выбирать между одинаковыми моделями, имеющими разное тепловыделение, следует приобретать ту, у которой это значение меньше.
Комплект определенных команд, направленных на увеличение производительности ЦП, называется технологией. Например, технология SSE4 включает в себя 54 команды, улучшающие процесс работы с более серьезными программами. К таким можно отнести 3-х мерное моделирование, мощные игры, а также обработку аудио- и видеофайлов.
Если планируется использование вышеуказанных программ, то выбранный центральный CPU должен поддерживать подобные технологии.
В заключении: AMD и Intel - какой процессор лучше
Модели от Intel предпочтительнее AMD, поскольку с ними более корректно работают другие внутренние компоненты и некоторые приложения, хотя в целом Intel стоят дороже AMD. Объективно, для дорогих аппаратов более обоснован выбор системы на базе Intel, а AMD – хороший вариант для бюджетных решений. Intel также выпускает и процессоры серии Atom с уменьшенным в два раза кэшем в сравнении с Core, но Atom имеет свои преимущества - это меньшее энергопотребление. По показаниям тестирования, при решении различных видов задач разные ЦП показывают разные результаты: одни быстрее работают в играх, другие – в мультимедийных приложениях. Поэтому и выбор делается исходя из нужд владельца.
Сотрудники простых офисов работают с легкими текстовыми и графическими редакторами, а также осуществляют небольшой серфинг в интернете. Для них достаточно остановить свой выбор на современных, к тому же не очень дорогих серий. К таким можно отнести модели Pentium Dual-Core от Intel или Phenom II X2 (AMD).
Для домашнего пользования, включающего современные игры и просмотра видео в высоком разрешении, потребуется более производительный 2-х ядерный ЦП с максимально высокой тактовой частотой. Это могут быть Core i3 5xx, 6xx (Intel) либо Phenom II X2 5xx (AMD).
При установке самых требовательных игрушек необходимо выбирать 4-х ядерный ЦП более высокой ценовой категории, например, Core i5 750 (Intel) или Phenom II X4 95x.
Если запускаются программы, предназначенные для профессиональных занятий 3D-графикой или медиа приложениями, от них требуется обработка очень большого объема данных. Для подобных целей рекомендуется подобрать модель как минимум уже с 6-ю ядрами. Здесь подойдут модели Core i7 8xx, 9xx (Intel) или Phenom II X6 (AMD).
Каждый пользователь компьютерной техники не редко задавался этим вопросом, особенно решив приобрести, новое оборудование. Но для того чтобы ответить на вопрос — тактовая частота процессора на что же она влияет, необходимо в первую очередь понять, что собой она представляет?
ВЛИЯНИЕ ТАКТОВОЙ частоты процессора на производительность?
Этот показатель говорит о количестве производимых процессором вычислений в одну секунду. Ну и естественно, что чем выше частота, тем больше операций в единицу времени может произвести процессор. У современных устройств этот показатель находится в пределах от 1 до 4 ГГц. Определяется он путем умножения базовой или внешней частоты на определенный коэффициент. Увеличить частоту процессора можно путем его «разгона». Мировые лидеры по производству этих устройств некоторые свои изделия ориентируют на возможный их разгон.
При выборе такого устройства важным показателем производительности является не только его частота. На это влияет также ядреность процессора.
В настоящее время практически не осталось таких устройств, которые имеют только одно ядро. Многоядерные процессоры полностью вытеснили с рынка своих одноядерных предшественников.
О ядерности и тактовой частоте
Начнем с того, что утверждение, что процессор имеет частоту равную общей суме этого показателя каждого из ядер не верное. Но почему многоядерный процессор лучше и эффективнее? Потому, что каждое из ядер производит свою часть общей работы, если это позволяет, обрабатывая процессором программа. Таким образом, ядреность значительно увеличивает производительность системы, в том случае если обрабатываемую информацию можно разделить на части. Но если это сделать невозможно, работает только одно ядро процессора. При этом общая его производительность равна тактовой частоте этого ядра.
В общем, если вам предстоит работа с графикой, статическим изображением, видео, музыкой многоядерный процессор как раз то, что необходимо. Но если вы игроман, то в этом случае лучше брать не сильно многоядерный процессор, потому что программисты могут и не предусматривать разделение программных процессов на части. Поэтому, для игр более мощный процессор подойдет лучше.
Об архитектуре процессора
Кроме этого, производительность системы зависит и от архитектуры процессора. Естественно, что чем короче путь сигнала от точки отправки до точки назначения, тем быстрее производится обработка информации. По этой причине процессоры от компании Intel работают лучше, чем от фирмы AMD, при одинаковой тактовой частоте.
Итоги
Таким образом, тактовая частота процессора — это его сила или мощь. Она влияет на производительность системы. Но при этом необходимо не забывать что этот параметр, кроме мощности, зависит от количества ядер и от архитектуры этого устройства. Выбирать процессор необходимо с учетом того, с чем ему в будущем нужно будет работать? Для игр лучше брать процессор помощнее, для всего остального подойдет многоядерный процессор с не очень большой тактовой частотой.
