Procesors vai centrālais procesors - visa informācija, kas jums jāzina

Katram datoram un spēļu fanam ir jāzina sava personālā datora, it īpaši procesora, iekšējā aparatūra. Mūsu komandas centrālais elements, bez tā mēs neko nevarētu izdarīt, šajā rakstā mēs jums pastāstīsim visus svarīgākos jēdzienus par procesoru, lai jums būtu vispārējs priekšstats par tā izmantošanu, detaļām, modeļiem, vēsturi un svarīgām koncepcijām.

Satura rādītājs

Kas ir procesors

Procesors vai centrālais procesors (centrālais procesora bloks) ir elektroniska sastāvdaļa silikona mikroshēmas formā, kas atrodas datora iekšpusē, ir īpaši uzstādīta mātesplatē caur kontaktligzdu vai kontaktligzdu.

Procesors ir elements, kas atbild par visu loģisko aritmētisko aprēķinu veikšanu, ko rada programmas un operētājsistēma, kas atrodas cietajā diskā vai centrālajā atmiņā. Centrālais procesors ņem instrukcijas no RAM atmiņas, lai tās apstrādātu, un pēc tam nosūta atbildi atpakaļ uz RAM atmiņu, tādējādi izveidojot darbplūsmu, ar kuru lietotājs var mijiedarboties.

Pirmais uz pusvadītāju tranzistoru balstītais mikroprocesors bija Intel 4004, 1971. gadā, kurš varēja strādāt ar 4 bitiem vienā reizē (4 nulles un vienas virknes), lai tos saskaitītu un atņemtu. Šis CPU ir tālu no 64 bitiem, kurus pašreizējie procesori var apstrādāt. Bet tas ir tas, ka pirms tam mums bija tikai milzīgas telpas, kas bija pilnas ar vakuuma caurulēm un kuras kalpoja par tranzistoriem, piemēram, ENIAC.

Kā darbojas procesors

Procesora arhitektūra

Ļoti svarīgs elements, kas mums jāzina par procesoru, ir tā arhitektūra un ražošanas process. Tās ir koncepcijas, kas vairāk orientētas uz to, kā tās tiek fiziski ražotas, taču tās nosaka tirgus vadlīnijas, un tas ir vēl viens mārketinga elements.

Procesora arhitektūra pamatā ir šī elementa iekšējā struktūra. Mēs nerunājam par formu un izmēru, bet gan par to, kā atrodas dažādas loģiskās un fiziskās vienības, kas veido procesoru, mēs runājam par ALU, reģistriem, vadības bloku utt. Šajā ziņā šobrīd pastāv divu veidu arhitektūra: CISC un RISC, divi darba veidi, kuru pamatā ir Von Neumana, cilvēka, kurš 1945. gadā izgudroja digitālo mikroprocesoru, arhitektūra.

Lai gan ir taisnība, ka arhitektūra nenozīmē tikai to, jo šobrīd ražotāji drīzāk uztver šo koncepciju ar komerciālu interesi, lai definētu savas pārstrādātāju dažādās paaudzes. Bet viena lieta, kas mums jāpatur prātā, ir tā, ka visu pašreizējo darbvirsmas procesoru pamatā ir CISC vai x86 arhitektūra. Notiek tas, ka ražotāji veic nelielas izmaiņas šajā arhitektūrā, iekļaujot tādus elementus kā vairāk serdeņu, atmiņas kontrolierīces, iekšējās kopnes, dažādu līmeņu kešatmiņu utt. Tādējādi mēs dzirdam tādas nominālvērtības kā Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2 utt. Mēs redzēsim, kas tas ir.

Ražošanas process

No otras puses, mums ir tas, ko sauc par ražošanas procesu, kas būtībā ir tranzistoru lielums, kas veido procesoru. Sākot ar pirmo datoru vakuuma vārstiem un beidzot ar dažu nanometru TSMC un Global Foundries izgatavotajiem FinFET tranzistoriem, evolūcija ir bijusi prāta aizraujoša.

Procesors sastāv no tranzistoriem, mazākajām vienībām, kas atrodamas iekšpusē. Tranzistors ir elements, kas ļauj vai neatļauj strāvai pāriet, 0 (nav strāvas), 1 (strāva). Viens no tiem šobrīd mēra 14 nm vai 7 nm (1 nm = 0, 00000001 m). Tranzistori rada loģikas vārtus, un loģiskie vārti rada integrētas shēmas, kas spēj veikt dažādas funkcijas.

Vadošie galddatoru procesoru ražotāji

Šie ir pamatelementi, lai saprastu, kā pārstrādātāji ir izstrādāti visā vēsturē līdz mūsdienām. Mēs iziesim cauri vissvarīgākajam un nedrīkstam aizmirst ražotājus, kuri ir Intel un AMD, mūsdienu personālo datoru neapstrīdamie vadītāji.

Protams, ir arī citi ražotāji, piemēram, IBM, no kuriem vissvarīgākais ir praktiski procesora radītājs un tehnoloģiju etalons. Citi, piemēram, Qualcomm, ir izveidojuši tirgus nišu, praktiski monopolizējot viedtālruņu procesoru ražošanu. Tas drīz varētu pāriet uz personālajiem datoriem, tāpēc sagatavojieties Intel un AMD, jo viņu procesori ir vienkārši brīnišķīgi.

Intel procesoru evolūcija

Tātad, pārskatīsim galvenos vēsturiskos pagrieziena punktus Intel Corporation - zilajam gigantam - lielākajam uzņēmumam, kas vienmēr ir bijis vadošais procesoru un citu PC komponentu pārdošanā.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 un 8086 Intel 286, 386 un 486 Intel Pentium Daudzkodolu ēra: Pentium D un Core 2 Quad Core iX ēra

1971. gadā tika pārdots, tas bija pirmais mikroprocesors, kas izveidots uz vienas mikroshēmas un paredzēts rūpnieciskai lietošanai. Šis procesors tika uzstādīts uz iepakojuma, kurā bija 16 tapas CERDIP (visas dzīves prusaks). Tas tika uzbūvēts ar 2 300 10 000 nm tranzistoriem, un tam bija 4 bitu kopnes platums.

4004 bija tikai Intel ceļojuma sākums personālajos datoros, kurus tajā laikā monopolizēja IBM. Pēc tam laikposmā no 1972. līdz 1978. gadam Intel mainīja filozofiju uzņēmumā, lai pilnībā veltītu datoru procesoru būvei.

Pēc 4004 nāca 8008, procesors joprojām ar 18-pin DIP iekapsulēšanu, kas palielināja tā frekvenci līdz 0, 5 MHz, kā arī tranzistora skaitu līdz 3500. Pēc tam Intel 8080 palielināja kopnes platumu līdz 8 bitiem un frekvenci ne mazāk kā 2 MHz zem 40-pin DIP iekapsulēšanas. Tas tiek uzskatīts par pirmo patiesi noderīgo procesoru, kas spēj apstrādāt grafiku tādās mašīnās kā Altair 8800m vai IMSAI 8080.

8086 ir mikroprocesors, kas pirmais pieņēma līdz šim spēkā esošo x86 arhitektūru un instrukciju komplektu. 16 bitu centrālais procesors, desmit reizes jaudīgāks nekā 4004.

Tieši šajos modeļos ražotājs sāka izmantot PGA ligzdu ar kvadrātveida mikroshēmu. Un tā sasniegums ir spēja palaist komandrindas programmas. 386 bija pirmais daudzuzdevumu procesors vēsturē ar 32 bitu autobusu, kas jums, protams, izklausās daudz vairāk.

Mēs nonākam pie Intel 486, kas izlaists 1989. gadā, kas ir arī ļoti svarīgi, lai būtu procesors, kas ieviesa peldošā komata vienību un kešatmiņu. Ko tas nozīmē? Tagad datori ir attīstījušies no komandrindas, kas jāizmanto, izmantojot grafisko interfeisu.

Beidzot mēs nonākam Pentiums ērā, kur mums ir dažas paaudzes līdz Pentium 4 kā versijai galddatoriem un Pentium M portatīvajiem datoriem. Teiksim, ka tas bija 80586, bet Intel mainīja savu vārdu, lai varētu licencēt savu patentu, un citiem ražotājiem, piemēram, AMD, jāpārtrauc savu procesoru kopēšana.

Šie procesori ražošanas procesā pirmo reizi pazemināja 1000 nm. Tie ietvēra laikposmus no 1993. līdz 2002. gadam, un Itanium 2 bija procesors, kas izveidots serveriem un pirmo reizi izmantoja 64 bitu kopni. Šie Pentiums jau bija orientēti tikai uz darbvirsmu, un tos bez problēmām varēja izmantot multivides atveidošanā ar leģendārajiem Windows 98, ME un XP.

Pentium 4 savā mikroarhitektūrā ar nosaukumu NetBurst jau izmantoja instrukciju kopumu, kas pilnībā paredzēts multimedijiem, piemēram, MMX, SSE, SSE2 un SSE3. Tāpat tas bija viens no pirmajiem procesoriem, kas sasniedza darba frekvenci, kas lielāka par 1 GHz, konkrēti, 1, 5 GHz, tāpēc augstas veiktspējas un lielās radiatori parādījās pat pielāgotajos modeļos.

Un tad mēs nonākam pie daudzkodolu procesoru laikmeta. Tagad mēs varējām ne tikai izpildīt vienu instrukciju katrā pulksteņa ciklā, bet arī divus no tiem vienlaicīgi. Pentium D pamatā sastāv no mikroshēmas ar diviem Pentium 4, kas ievietoti vienā iepakojumā. Tādā veidā tika no jauna izgudrots arī FSB (Front-Side Bus) jēdziens, kas kalpoja centrālā procesora saziņai ar mikroshēmojumu vai ziemeļu tiltu, ko tagad izmanto arī abu kodolu saziņai.

Pēc diviem četriem kodoliem 2006. gadā ieradās LGA 775 ligzda, kas ir daudz aktuālāks un ko mēs joprojām varam redzēt dažos datoros. Viņi visi četriem kodoliem jau ir pieņēmuši 64 bitu x86 arhitektūru ar ražošanas procesu, kas sākas ar 65 nm un pēc tam 45 nm.

Tad mēs nonākam pie mūsu dienām, kur gigants pieņēma jaunu nomenklatūru saviem daudzkodolu un daudzdzīslu procesoriem. Pēc Core 2 Duo un Core 2 Quad jaunā Nehalem arhitektūra tika pieņemta 2008. gadā, kur CPU tika sadalīti i3 (zema veiktspēja), i5 (vidējā diapazons) un i7 (augstas veiktspējas procesori).

Turpmāk serdeņi un kešatmiņas atziņa saziņai izmantoja BSB (Back-Side Bus) vai aizmugures kopni, kā arī pašas mikroshēmas iekšienē tika ieviests DDR3 atmiņas kontrolieris. Priekšējā sānu kopne attīstījās arī uz PCI Express standartu, kas spēj nodrošināt divvirzienu datu plūsmu starp perifērijas ierīcēm un paplašināšanas kartēm un CPU.

Otrās paaudzes Intel Core Sandy Bridge nosaukumu pieņēma 2011. gadā ar 32 nm ražošanas procesu un 2, 4 un līdz 6 kodolu skaitu. Šie procesori atbalsta HyperThreading vairāku pavedienu tehnoloģijas un Turbo Boost dinamiskā frekvences palielināšanu atkarībā no tirgū esošo procesoru klāsta. Visiem šiem procesoriem ir integrēta grafika un tie atbalsta 1600 MHz DDR3 operatīvo atmiņu.

Neilgi pēc tam, 2012. gadā, tika prezentēta 3. paaudze ar nosaukumu Ivy Bridge, samazinot tranzistoru izmēru līdz 22 nm. Viņi ne tikai samazinājās, bet arī kļuva par 3D vai Tri-Gate, kas salīdzinājumā ar iepriekšējiem samazināja patēriņu līdz pat 50%, nodrošinot tādu pašu veiktspēju. Šis centrālais procesors piedāvā atbalstu PCI Express 3.0 un ir uzstādīts LGA 1155 ligzdās darbvirsmas diapazonam un 2011. gadā - Workstation diapazonam.

4. un 5. paaudzi attiecīgi sauc par Hasvelu un Broadvelu, un arī tie nebija īsti revolūcija no iepriekšējās paaudzes. Haswells kopīgi izmantoja ražošanas procesu ar Ivy bridge un DDR3 RAM. Jā, tika ieviests Thunderbolt atbalsts, un tika izveidots jauns kešatmiņas dizains. Tika ieviesti arī procesori ar līdz 8 kodoliem. Socket 1150 turpināja izmantot, un 2011. gads, lai gan šie CPU nav savietojami ar iepriekšējo paaudzi. Attiecībā uz Broadwells tie bija pirmie procesori, kas kritās pie 14 nm, un šajā gadījumā tie bija saderīgi ar Hasvelas LGA 1150 ligzdu.

Mēs nonākam līdz beigām ar Intel 6. un 7. paaudzi, kuras nosaukums ir Skylake un Kaby Lake ar 14nm ražošanas procesu, un abām paaudzēm tiek pieņemta jauna saderīga LGA 1151 ligzda. Šajās divās arhitektūrās jau tika piedāvāts atbalsts DDR4, DMI 3.0 kopnei un Thunderbol 3.0. Tāpat integrētās grafikas līmenis ir paaugstinājies, lai būtu saderīgs ar DirectX 12 un OpenGL 4.6 un 4K @ 60 Hz izšķirtspēju. Tikmēr Kaby Lake 2017. gadā ieradās ar uzlabojumiem procesora takts frekvencēs un atbalstu USB 3.1. Gen2 un HDCP 2.2.

AMD procesoru evolūcija

Vēl viens no ražotājiem, kas mums ir jāzina, ir AMD (uzlabotās mikroierīces), mūžīgais Intel sāncensis, un tas gandrīz vienmēr atpalika no pirmā, līdz šodien ienācis Ryzen 3000. Bet hey, tas ir vēl viens Mēs redzēsim vēlāk, tāpēc mazliet pārskatīsim AMD procesoru vēsturi.

• Ieradās AMD 9080 un AMD 386 AMD K5, K6 un K7 AMD K8 un Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Planom AMD Llano un buldozers AMD Ryzen

AMD ceļojums pamatā sākas ar šo procesoru, kas ir nekas cits kā Intel 8080 kopija. Faktiski ražotājs parakstīja līgumu ar Intel, lai varētu ražot procesorus ar x86 arhitektūru, kas pieder Intel. Nākamais lēciens bija AMD 29K, kas saviem darbiem piedāvāja grafiskos diskus un EPROM atmiņas. Bet drīz pēc tam AMD nolēma tieši konkurēt ar Intel, piedāvājot savietojamus procesorus savā starpā personālajiem datoriem un serveriem.

Bet, protams, šī vienošanās par Intel procesoru "kopiju" izveidi kļuva par problēmu, tiklīdz AMD kļuva par reālu konkurenci no Intel. Pēc vairākiem juridiskiem strīdiem, kurus uzvarēja AMD, tika lauzts līgums ar Intel 386, un mēs jau zinām iemeslu, kāpēc Intel tika pārdēvēts par Pentium, tādējādi reģistrējot patentu.

No šejienes AMD nebija citas izvēles kā pilnīgi neatkarīgi izveidot procesorus un ka tie nebija tikai eksemplāri. Smieklīgi ir tas, ka AMD pirmais patstāvīgais procesors bija Am386, kurš acīmredzami cīnījās ar Intel 80386.

Tagad jā, AMD sāka atrast savu ceļu šajā tehnoloģiskajā karā ar procesoriem, kurus pats ražo no nulles. Faktiski tas notika ar K7, kad pazuda abu ražotāju savietojamība un attiecīgi AMD izveidoja savus dēļus un savu kontaktligzdu ar nosaukumu Socket A. Tajā 2003. gadā tika uzstādīti jaunie AMD Athlon un Athlon XP.

AMD bija pirmais ražotājs, kurš pirms Intel ieviesa 64 bitu paplašinājumu galda procesoram, jā. Aplūkojiet galamērķi, kurā Intel tagad varētu pārsūtīt vai kopēt x64 paplašinājumu uz AMD saviem procesoriem.

Bet tas šeit neapstājās, jo AMD pirms Intel 2005. gadā varēja arī tirgot divkodolu procesoru. Zilais gigants, protams, atbildēja viņam ar Core 2 Duo, ko mēs jau redzējām, un no tā AMD vadība beidzas.

AMD atpalika daudzkodolu Intel procesoru dramatiskā lēciena dēļ un mēģināja to novērst, pārveidojot K8 arhitektūru. Faktiski 2010. gadā izlaistajam Phenom II bija līdz 6 kodoliem, taču ar to arī nepietiktu atvienotajam Intel. Šim CPU bija 45 nm tranzistori, un sākotnēji tie tika uzstādīti uz AM2 + ligzdas, vēlāk - uz AM3 ligzdas, lai nodrošinātu saderību ar DDR3 atmiņām.

AMD nopirka ATI, uzņēmumu, kurš līdz šim bija tiešs Nvidia sāncensis 3D grafikas kartēm. Faktiski ražotājs izmantoja šīs tehnoloģiskās priekšrocības, lai ieviestu procesorus ar integrētu GPU, kas ir daudz jaudīgāki nekā Intel bija ar savu Westmere. Šie procesori bija AMD Llano, balstoties uz iepriekšējā Phenom K8L arhitektūru un, protams, ar vienādiem ierobežojumiem.

Šī iemesla dēļ AMD pārveidoja savu arhitektūru jaunajos buldozeros, lai gan rezultāti bija diezgan vāji, salīdzinot ar Intel Core. Vairāk nekā 4 serdeņu ieguvums nebija ieguvums, jo tā laika programmatūras daudzdimensionālajā pārvaldībā joprojām bija ļoti zaļa. Viņi izmantoja 32nm ražošanas procesu ar kopīgiem L1 un L2 kešatmiņas resursiem.

Pēc AMD neveiksmes ar iepriekšējo arhitektūru Jim Kellers, K8 arhitektūras veidotājs, kārtējo reizi mainīja zīmolu ar tā dēvēto Zen vai Summit Ridge arhitektūru. Tranzistori samazinājās līdz 14 nm, tāpat kā Intel, un viņi ieguva daudz jaudīgāku un ar augstāku ICP nekā vāji buldozeri.

Dažas no šo jauno procesoru identificējošākajām tehnoloģijām bija: AMD Precision Boost, kas automātiski palielināja CPU spriegumu un frekvenci. Vai arī XFR tehnoloģija, kurā visi Ryzen tiek pārspīlēti, ar multiplikatora atbloķēšanu. Šie CPU sāka uzstādīt PGA AM4 ligzdā, kas turpinās arī šodien.

Faktiski šīs Zen arhitektūras evolūcija bija Zen +, kurā AMD attīstīja Intel, ieviešot 12nm tranzistorus. Šie procesori palielināja veiktspēju ar augstākām frekvencēm ar zemāku patēriņu. Pateicoties iekšējai Infinity Fabric kopnei, CPU un RAM transakciju latentums ir dramatiski uzlabots, lai gandrīz pilnīgi konkurētu ar Intel.

Pašreizējie Intel un AMD procesori

Pēc tam mēs nonākam līdz mūsdienām, lai koncentrētos uz arhitektūru, pie kuras strādā abi ražotāji. Mēs nesakām, ka ir obligāti jāpērk viens no šiem, taču tie noteikti ir tagad un arī tuvā nākotnē visiem lietotājiem, kuri vēlas uzstādīt atjauninātu spēļu datoru.

Intel kafijas ezers un ieeja 10nm

Intel pašlaik ir 9. paaudzes galddatoru, klēpjdatoru un darbstaciju procesori. Gan 8. (kafijas ezers), gan 9. paaudze (kafijas ezera atsvaidzināšana) turpinās ar 14nm tranzistoriem un LGA 1151 ligzdu, lai arī nav savietojami ar iepriekšējām paaudzēm.

Šī paaudze pamatā palielina kodolu skaitu par 2 katrā ģimenē, tagad viņiem ir 4 kodolu i3, nevis 2, 6 kodolu i5 un 8 kodolu i7. PCIe 3.0 joslu skaits palielinās līdz 24, atbalstot līdz 6 3, 1 portiem un arī 128 GB DDR4 operatīvās atmiņas. HyperThreading tehnoloģija ir iespējota tikai i9 procesoros, piemēram, augstas veiktspējas 8 kodolu, 16 diegu procesoros un piezīmjdatoru procesoros.

Šajā paaudzē ir arī Intel Pentium Gold G5000, kas orientēts uz multimediju stacijām ar 2 kodoliem un 4 pavedieniem, un Intel Celeron, visvienkāršākā ar divkodoliem, kā arī MiniPC un multimedijiem. Visiem šīs paaudzes procesoriem ir integrēta UHD 630 grafika, izņemot F nominālu savā nomenklatūrā.

Attiecībā uz 10. paaudzi ir maz apstiprinājumu, lai gan ir paredzams, ka jaunie Ice Lake CPU tiks piegādāti ar klēpjdatoru specifikācijām, nevis ar galddatoru specifikācijām. Dati vēsta, ka PCI uz vienu kodolu tiks palielināts līdz 18%, salīdzinot ar Skylake. Kopā būs 6 jaunas instrukciju apakškopas, un tās būs savietojamas ar AI un dziļās mācīšanās metodēm. Integrētais GPU nodrošina arī līmeni līdz 11. paaudzei un spēj straumēt saturu 4K @ 120Hz frekvencē. Visbeidzot, mums būs integrēts atbalsts ar Wi-Fi 6 un RAM atmiņu līdz 3200 MHz.

AMD Ryzen 3000 un jau plānotā Zen 3 arhitektūra

AMD ir uzsākusi šo 2019. gada Zen 2 vai Matisse arhitektūru un ir ne tikai progresējusi Intel ražošanas procesā, bet arī tīri darbvirsmas procesoru darbībā. Jaunais Ryzen ir veidots uz 7 nm TSMC tranzistoriem, un to skaits ir no 4 Ryzen 3 kodoliem līdz 16 Ryzen 9 9350X kodoliem. Viņi visi ievieš AMD SMT daudzpavedienu tehnoloģiju, un to reizinātājs ir atbloķēts. Nesen tika izlaists AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS atjauninājums, lai labotu problēmas, kas šiem procesoriem jāsasniedz ar maksimālo krājumu biežumu.

Viņu jaunievedumi ne tikai ierodas šeit, jo tie atbalsta jauno PCI Express 4.0 un Wi-Fi 6 standartu, kas ir centrālie procesori ar līdz pat 24 PCIe joslām. Vidējais ICP pieaugums virs Zen + ir bijis 13%, pateicoties augstākam bāzes frekvencei un uzlabojumiem Infinty Fabric kopnē. Šīs arhitektūras pamatā ir mikroshēmas vai fiziski bloki, kuros vienā vienībā ir 8 serdeņi, kā arī cits modulis, kas vienmēr atrodas atmiņas kontrolierī. Šādā veidā ražotājs deaktivizē vai aktivizē noteiktu skaitu serdeņu, lai veidotu dažādus modeļus.

2020. gadā tiek plānots atjaunināt Zen 3 savos Ryzen procesoros, ar kuriem ražotājs vēlas uzlabot sava AMD Ryzen efektivitāti un veiktspēju. Tika apgalvots, ka tā arhitektūras dizains jau ir pabeigts, un atliek tikai dot zaļo gaismu ražošanas procesa sākšanai.

Tie atkal būs balstīti uz 7 nm, bet ļauj tranzistora blīvumam sasniegt pat 20% lielāku blīvumu nekā pašreizējās mikroshēmas. EPYC WorkStation procesoru līnija būtu pirmā, pie kuras strādātu, ar procesoriem, kuriem varētu būt 64 kodoli un 128 apstrādes pavedieni.

Daļas, kas mums būtu jāzina par procesoru

Pēc šiem informācijas svētkiem, kurus mēs atstājam kā izvēles lasīšanu un kā pamatu, lai zinātu, kur atrodamies šodien, ir laiks iedziļināties koncepcijās, kuras mums būtu jāzina par procesoru.

Pirmkārt, mēs centīsimies lietotājam izskaidrot svarīgāko CPU struktūru un elementus. Lietotājam, kurš ir ieinteresēts uzzināt mazliet vairāk par šo aparatūru, tā būs ikdienas darbība.

Procesora kodoli

Kodoli ir informācijas apstrādes entītijas. Tie elementi, kurus veido x86 arhitektūras pamatelementi, piemēram, vadības bloks (UC), instrukcijas dekodētājs (DI), aritmētiskais bloks (ALU), peldošā komata vienība (FPU) un instrukciju kaudze (PI)..

Katru no šiem kodoliem veido tieši tie paši iekšējie komponenti, un katrs no tiem spēj veikt operāciju katrā instrukciju ciklā. Šis cikls mēra ar frekvenci vai hercu (Hz), jo vairāk Hz, jo vairāk instrukciju var izpildīt sekundē, un jo vairāk serdeņu, jo vairāk operāciju var veikt vienlaikus.

Mūsdienās ražotāji, piemēram, AMD, izmanto šos serdeņus silīcija blokos, mikroshēmās vai CCX modulārā veidā. Izmantojot šo sistēmu, procesora veidošanā tiek panākta labāka mērogojamība, jo runa ir par mikroshēmu izvietošanu, līdz tiek sasniegts vēlamais skaitlis, ar 8 kodoliem katram elementam. Turklāt, lai sasniegtu vēlamo skaitu, ir iespējams aktivizēt vai deaktivizēt katru serdi. Tikmēr Intel joprojām ievieto visus serdeņus vienā silikonā.

Vai ir nepareizi aktivizēt visus procesora kodolus? Ieteikumi un to atspējošana

Turbo Boost un Precision Boost Overdrive

Tās ir sistēmas, kas attiecīgi izmanto Intel un AMD, lai aktīvi un saprātīgi kontrolētu procesora spriegumu. Tas viņiem ļauj palielināt darba biežumu, it kā tas būtu automātisks overclocking, lai CPU darbotos labāk, saskaroties ar lielu slodzi uzdevumiem.

Šī sistēma palīdz uzlabot pašreizējo procesoru termisko efektivitāti un patēriņu vai arī vajadzības gadījumā var mainīt to frekvenci.

Vītņu apstrāde

Bet, protams, mums nav tikai serdeņi, ir arī apstrādes pavedieni. Parasti mēs tos redzam specifikācijās pārstāvētām kā X Cores / X Threads vai tieši XC / X T. Piemēram, Intel Core i9-9900K ir 8C / 16T, bet i5 9400 ir 6C / 6T.

Termins Vītne nāk no apakšprocesa, un tas nav kaut kas fiziski procesora sastāvdaļa, jo tā funkcionalitāte ir tīri loģiska un tiek veikta, izmantojot attiecīgā procesora norādījumus.

To var definēt kā programmas datu vadības plūsmu (programmu veido instrukcijas vai procesi), kas ļauj pārvaldīt procesora uzdevumus, sadalot tos mazākos gabalos, ko sauc par pavedieniem. Tas ir paredzēts, lai optimizētu katras rindas instrukcijas gaidīšanas laiku.

Sapratīsim to šādi: ir uzdevumi, kas ir grūtāki nekā citi, tāpēc kodola izpildīšanai vairāk vai mazāk būs nepieciešams laiks. Izmantojot pavedienus, tiek izdarīts šī uzdevuma sadalīšana kaut kas vienkāršāks, lai katru gabalu apstrādā pirmais brīvais kodols, kuru mēs atrodam. Rezultātā serdes vienmēr tiek turētas aizņemtas, tāpēc nav dīkstāves.

Kādi ir procesora pavedieni? Atšķirības ar kodoliem

Daudzkārtu tehnoloģijas

Kāpēc dažos gadījumos mēs redzam, ka ir tāds pats kodolu skaits, cik ir pavedieni, bet citos nē? Nu, tas ir saistīts ar daudzpavedienu tehnoloģijām, kuras ražotāji ir ieviesuši savos procesoros.

Ja CPU ir divreiz vairāk pavedienu nekā serdeņos, šī tehnoloģija tajā tiek ieviesta. Būtībā tas ir veids, kā izpildīt iepriekš redzēto koncepciju, sadalot kodolu divos pavedienos jeb "loģiskajos kodolos" uzdevumu sadalīšanai. Šis dalījums vienmēr tiek veikts divos pavedienos vienā kodolā un ne vairāk, pieņemsim, ka tas ir pašreizējais ierobežojums, ar kādu programmas var strādāt.

Intel tehnoloģiju sauc par HyperThreading, savukārt AMD - par SMT (Simultaneous Multithreading). Praktiskos nolūkos abas tehnoloģijas darbojas vienādi, un mūsu komandā mēs tās varam uztvert kā īstus kodolus, piemēram, ja mēs uzkopējam fotoattēlu. Procesors ar tādu pašu ātrumu ir ātrāks, ja tam ir 8 fiziski kodoli nekā tad, ja tam būtu 8 loģiski.

Kas ir HyperThreading? Sīkāka informācija

Vai kešatmiņa ir svarīga?

Faktiski tas ir otrs svarīgākais procesora elements. Kešatmiņā ir daudz ātrāka atmiņa nekā RAM, un tā ir tieši integrēta procesorā. Kamēr 3600 MHz DDR4 operatīvā atmiņa var nolasīt 50 000 MB / s, L3 kešatmiņa var sasniegt 570 GB / s, L2 ar ātrumu 790 GB / s un L1 ar ātrumu 1600 GB / s. Pilnīgi ārprātīgi skaitļi, kas ierakstīti Ryzen 3000 nevi.

Šī atmiņa ir SRAM (statiskā RAM) tipa, ātra un dārga, savukārt RAM tiek izmantota DRAM (dinamiskā RAM), lēna un lēta, jo tai nepārtraukti nepieciešams atsvaidzināšanas signāls. Kešatmiņā tiek saglabāti dati, kurus procesors nekavējoties izmantos, tādējādi novēršot gaidīšanu, ja datus paņemsim no operatīvās atmiņas un optimizējām apstrādes laiku. Gan AMD, gan Intel procesoros ir trīs kešatmiņas līmeņi:

• L1: tas ir vistuvāk CPU kodoliem, mazākais un ātrākais. Ar latentumu, kas mazāks par 1 ns, šī atmiņa šobrīd ir sadalīta divās daļās: L1I (instrukcijas) un L1D (dati). Gan 9. paaudzes Intel Core, gan Ryzen 3000, tie katrā gadījumā ir 32 KB, un katram kodolam ir savs. L2: L2 ir nākamais, ar latentumu ap 3 ns, tas arī tiek piešķirts neatkarīgi no katra serdeņa. Intel centrālajiem procesoriem ir 256 KB, savukārt Ryzen ir 512 KB. L3: Šī ir lielākā atmiņa no trim, un tā tiek sadalīta dalītā formā kodolos, parasti 4 kodolu grupās.

Ziemeļu tilts tagad atrodas CPU iekšpusē

Procesora vai mātesplates ziemeļu tiltam ir funkcija RAM atmiņas savienošanai ar centrālo procesoru. Pašlaik abi ražotāji šo atmiņas kontrolieri vai PCH (Platform Conroller Hub) ievieš pašā CPU, piemēram, atsevišķā silīcijā, kā tas notiek CPU, kura pamatā ir mikroshēmas.

Tas ir veids, kā ievērojami palielināt informācijas transakciju ātrumu un vienkāršot esošos mātesplatēs esošos autobusus, paliekot tikai ar dienvidu tiltu, ko sauc par mikroshēmojumu. Šis mikroshēmojums ir paredzēts datu maršrutēšanai no cietajiem diskiem, perifērijas ierīcēm un dažām PCIe slotiem. Mūsdienīgākie galddatoru un klēpjdatoru procesori spēj novirzīt līdz 128 GB divkanālu operatīvās atmiņas ar ātrumu 3200MHz vietējā līmenī (4800MHz ar JEDEC profiliem ar iespējotu XMP). Šis autobuss sadalās divās daļās:

• Datu kopne: tajā ir programmu dati un instrukcijas.Aromu kopne: caur to cirkulē to šūnu adreses, kurās dati tiek glabāti.

Papildus pašam atmiņas kontrollerim kodoliem ir jāizmanto arī cita kopne, lai sazinātos savā starpā un ar kešatmiņas atmiņu, ko sauc par BSB vai Back-Side Bus. To, kuru AMD izmanto savā Zen 2 arhitektūrā, sauc par Infinity Fabric, kas ir spējīgs strādāt ar frekvenci 5100 MHz, savukārt Intel sauc par Intel Ring Bus.

Kas ir L1, L2 un L3 kešatmiņa un kā tā darbojas?

IGP vai integrēta grafika

Vēl viens elements, kas uzlādē diezgan svarīgi, ne tik daudz uz procesoriem, kas orientēti uz spēlēm, bet mazāk jaudīgos, ir integrētā grafika. Lielākajai daļai esošo procesoru mūsdienās ir vairāki kodoli, kas paredzēti tikai un vienīgi grafiku un faktūru izmantošanai. Intel, AMD un citiem ražotājiem, piemēram, Qualcomm ar savu Adreno for Smartphone, vai Realtek Smart TV un NAS, ir šādi kodoli. Šāda veida procesorus mēs saucam par APU (Accelerated Processor Unit).

Iemesls ir vienkāršs, lai atdalītu šo smago darbu no pārējiem programmas raksturīgajiem uzdevumiem, jo ​​tie ir daudz smagāki un lēnāki, ja APU neizmanto lielākas ietilpības kopni, piemēram, 128 bitus. Tos, tāpat kā normālus kodolus, var izmērīt daudzumā un biežumā, ar kādu tie strādā. Bet tiem ir arī cits komponents, piemēram, ēnojuma vienības. Un citi pasākumi, piemēram, TMU (teksturēšanas vienības) un ROP (renderēšanas vienības). Tie visi palīdzēs mums noteikt komplekta grafisko spēku.

IGP, ko pašlaik izmanto Intel un AMD, ir šādi:

• AMD Radeon RX Vega 11: tā ir visspēcīgākā un izmantotā specifikācija 1. un 2. paaudzes Ryzen 5 2400 un 3400 procesoros. Tie ir pavisam 11 Raven Ridge serdeņi ar GNC 5.0 arhitektūru, kas darbojas ar maksimālo frekvenci 1400 MHz. Viņiem ir maksimāli 704 shader vienības, 44 TMU un 8 ROP. AMD Radeon Vega 8: tā ir zemāka specifikācija nekā iepriekšējās, ar 8 kodoliem un darbojas ar frekvenci 1100 MHz ar 512 ēnojuma vienībām, 32 TMU un 8 ROP. Viņi tos piestiprina Ryzen 3 2200 un 3200. Intel Iris Plus 655: šī integrētā grafika tiek ieviesta klēpjdatoru U diapazona 8. paaudzes Intel Core procesoros (mazs patēriņš) un spēj sasniegt 1150 MHz ar 384 ēnojuma vienības, 48 ​​TMU un 6 ROP. Tā sniegums ir līdzīgs iepriekšējiem. Intel UHD Graphic 630/620 - tā ir grafika, kas iebūvēta visos 8. un 9. paaudzes galddatoru centrālajos procesoros, kuru vārdā F nav. Tās ir zemākas grafikas nekā Vega 11, kas tiek atskaņotas ar frekvenci 1200 MHz, ar 192 ēnojošām vienībām, 24 TMU un 3 ROP.

Procesora ligzda

Tagad mēs pārejam no CPU komponentiem, lai redzētu, kur mums tas būtu jāpieslēdz. Acīmredzot tā ir kontaktligzda, liels savienotājs, kas atrodas uz mātesplates un ir aprīkots ar simtiem spraudīšu, kas izveidos kontaktu ar CPU, lai pārsūtītu jaudu un datus apstrādei.

Kā parasti, katram ražotājam ir savas rozetes, un tās var būt arī dažāda veida:

• LGA: zemes režģu masīvs, kura tapas ir uzstādītas tieši paneļa kontaktligzdā, un centrālajam procesoram ir tikai plakanie kontakti. Tas ļauj sasniegt lielāku savienojuma blīvumu, un Intel to izmanto. Pašreizējās kontaktligzdas ir LGA 1151 galddatoru centrālajiem procesoriem un LGA 2066 uz darbstacijām orientētiem CPU. AMD to izmanto arī saviem TR4 nosaukumiem. PGA: Pin Grid Array, tieši pretēji, tagad tapas atrodas uz pašu CPU, un kontaktligzdā ir caurumi. AMD to joprojām izmanto visiem saviem darbvirsmām Ryzen ar nosaukumu BGA: Ball Grid Array, būtībā tā ir kontaktligzda, kurā procesors ir tieši pielodēts. To izmanto jaunās paaudzes klēpjdatoros gan no AMD, gan Intel.

Heatsinks un IHS

IHS (integrētais siltuma izkliedētājs) ir pakete, kuras augšpusē ir procesors. Būtībā tā ir no alumīnija iebūvēta kvadrātveida plāksne, kas ir pielīmēta pie CPU pamatnes vai PCB un savukārt ar DIE vai iekšējo silīciju. Tās funkcija ir novadīt siltumu no tām uz dzesēšanas izlietni un darboties arī kā aizsargapvalks. Tos var metināt tieši DIE vai pielīmēt ar termo pastu.

Procesori ir elementi, kas darbojas ar ļoti augstu frekvenci, tāpēc viņiem būs nepieciešama dzesētāja, kas to uztver un ar viena vai divu ventilatoru palīdzību izvada apkārtējā vidē. Lielākajai daļai centrālo procesoru ir vairāk vai mazāk slikta krājuma izlietne, lai gan labākie ir no AMD. Faktiski mums ir modeļi, kuru pamatā ir procesora veiktspēja:

• Wrait Stealth: mazākais, kaut arī joprojām lielāks par Intel, Ryzen 3 un 5 bez nomināla X Intel: tam nav nosaukuma, un tas ir mazs alumīnija Heatsink ar ļoti trokšņainu ventilatoru, kas nāk gandrīz visos tā procesoros, izņemot i9. Kopš Core 2 Duo šī radiatora palika nemainīga. Wraith Spire - vidējs, ar garāku alumīnija bloku un 85 mm ventilatoru. Ryzen 5 un 7 ar apzīmējumu X. Wrait Prism: Augstāks modelis, kurā ir divu līmeņu bloks un vara siltuma caurules, lai palielinātu veiktspēju. To ienes Ryzen 7 2700X un 9 3900X un 3950X. Wraith Ripper: tā ir torņa izlietne, ko Cooler Master izveidojis diegu savācējiem.

Procesora radiators: Kas tie ir? Padomi un ieteikumi

Papildus tiem ir daudz ražotāju, kuriem ir savi pielāgoti modeļi, kas ir saderīgi ar mūsu redzētajām kontaktligzdām. Līdzīgi mums ir šķidrās dzesēšanas sistēmas, kas piedāvā izcilu veiktspēju salīdzinājumā ar torņu dzesēšanas sistēmām. Augstas klases procesoriem mēs iesakām izmantot vienu no šīm 240 mm (divi ventilatori) vai 360 mm (trīs ventilatori) sistēmām.

Svarīgākie CPU jēdzieni

Tagad redzēsim citus jēdzienus, kas saistīti arī ar procesoru un kas būs svarīgi lietotājam. Nav runa par iekšējo struktūru, bet gan par tehnoloģijām vai procedūrām, kas tajās tiek veiktas, lai izmērītu vai uzlabotu to veiktspēju.

Kā izmērīt veiktspēju: kas ir etalons

Pērkot jaunu procesoru, mums vienmēr patīk redzēt, cik tālu tas var aiziet, un spējam to iegādāties pie citiem procesoriem vai pat ar citiem lietotājiem. Šos testus sauc par etaloniem, un tie ir stresa testi, kuriem procesoram pakļauj noteiktu rezultātu, pamatojoties uz tā veiktspēju.

Par šīm pārbaudēm ir atbildīgas tādas programmas kā Cinebench (renderēšanas rādītājs), wPrime (uzdevuma izpildes laiks), Blender dizaina programma (renderēšanas laiks), 3DMark (spēļu veiktspēja) utt., Lai tās varētu salīdzināt ar citus procesorus, izmantojot tīklā ievietoto sarakstu. Gandrīz visi no tiem, ko viņi dod, ir viņu pašu vērtējums, kas aprēķināts, izmantojot faktorus, kuriem ir tikai šī programma, tāpēc mēs nevarējām iegādāties Cinebench rezultātu ar 3DMark punktu skaitu.

Temperatūra vienmēr tiek kontrolēta, lai izvairītos no termiskās droseles

Ir arī ar temperatūru saistīti jēdzieni, kas jāapzinās katram lietotājam, it īpaši, ja viņiem ir dārgs un jaudīgs procesors. Internetā ir daudz programmu, kas spēj izmērīt ne tikai CPU, bet arī daudzu citu sensoru nodrošinātu komponentu temperatūru. Ļoti ieteicams būs HWiNFO.

Saistībā ar temperatūru būs termiskais droseļvārsts. Tā ir automātiska aizsardzības sistēma, kas CPU ir jāsamazina piegādātais spriegums un jauda, ​​kad temperatūra sasniedz maksimāli pieļaujamo. Tādā veidā mēs pazeminām darba frekvenci un arī temperatūru, stabilizējot mikroshēmu tā, lai tā nedeg.

Bet arī paši ražotāji piedāvā datus par pārstrādātāju temperatūru, tāpēc mēs varam atrast dažus no šiem:

• TjMax: Šis termins apzīmē maksimālo temperatūru, ko procesors spēj izturēt savā matricā, tas ir, tās apstrādes kodolos. Kad CPU tuvojas šīm temperatūrām, tas automātiski apiet iepriekšminēto aizsardzību, kas pazemina CPU spriegumu un jaudu. Tdie, savienojuma vai krustojuma temperatūra: Šo temperatūru reālā laikā mēra ar sensoriem, kas izvietoti kodolu iekšpusē. Tas nekad nepārsniegs TjMax, jo aizsardzības sistēma darbosies ātrāk. TCase: procesora IHS, ti, tā iekapsulē, mēra temperatūru, kas vienmēr atšķirsies no tās, kas ir iezīmēta CPU serdeņa paketē: tā ir visu visu serdeņu skaņas temperatūras vidējā vērtība. CPU

Piedāvājums

Atteikšana vai noņemšana ir prakse, kas tiek veikta, lai uzlabotu CPU temperatūru. Tas sastāv no IHS noņemšanas no procesora, lai pakļautu dažādo uzstādīto silīciju. Un, ja to nav iespējams noņemt, jo tas ir metināts, mēs maksimāli pulēsim tā virsmu. Tas tiek darīts, lai pēc iespējas uzlabotu siltuma pārnesi, tieši uz šīm DIE ievietojot šķidru metāla termisko pastu un uzliekot radiatoru virsū.

Ko mēs iegūstam, to darot? Mēs arī novēršam vai minimālā izteiksmē pieņemam papildu biezumu, ko mums piešķir IHS, lai siltums bez starpposmiem nonāktu tieši uz saldētavas. Gan pastas, gan IHS ir elementi ar izturību pret karstumu, tāpēc, tos novēršot un ievietojot šķidru metālu, mēs varētu pazemināt temperatūru līdz 20 ⁰C ar pārslodzi. Dažos gadījumos tas nav viegls uzdevums, jo IHS tiek tieši metināts DIE, tāpēc nav citas iespējas kā to slīpēt, nevis noņemt.

Nākamais līmenis šajā gadījumā būtu šķidrā slāpekļa dzesēšanas sistēmas izvietošana, kas paredzēta tikai laboratorijas iestatījumiem. Lai gan, protams, mēs vienmēr varam izveidot savu sistēmu ar ledusskapja motoru, kas satur hēliju vai tā atvasinājumus.

Pārspīlēšana un nepietiekama procesora darbība

Cieši saistīts ar iepriekšminēto ir overclocking - tehnika, kurā CPU spriegums tiek palielināts un reizinātājs tiek modificēts, lai palielinātu tā darbības frekvenci. Bet mēs nerunājam par frekvencēm, kas nāk tādās specifikācijās kā turbo režīms, bet par reģistriem, kas pārsniedz ražotāja noteiktos. Nevienam nepazūd, ka tas apdraud procesora stabilitāti un integritāti.

Lai veiktu overclock, mums vispirms ir vajadzīgs centrālais procesors ar atbloķētu reizinātāju un pēc tam mikroshēmojuma mātesplate, kas ļauj veikt šāda veida darbības. Visi AMD Ryzen, tāpat kā K procesi, ir pakļauti pārspīlēšanai. Līdzīgi AMD B450, X470 un X570 mikroshēmojumi atbalsta šo praksi, tāpat kā Intel X un Z sērijas.

Pārmērīgu bloķēšanu var veikt arī, palielinot bāzes pulksteņa vai BCLK frekvenci. Tas ir galvenais mātesplates pulkstenis, kas kontrolē praktiski visus komponentus, piemēram, CPU, RAM, PCIe un Chipset. Ja mēs palielinām šo pulksteni, mēs palielinām tādu komponentu biežumu, kuriem reizinātājs pat ir bloķēts, lai gan tas rada vēl lielākus riskus un ir ļoti nestabila metode.

No otras puses, nepietiekams pakļaušana ir tieši pretējs, pazemina spriegumu, lai procesoram neļautu veikt termisko droseļvārstu. Tā ir prakse, ko izmanto klēpjdatoros vai grafiskajās kartēs ar neefektīvām dzesēšanas sistēmām.

Labākie galddatoru, spēļu un darbstaciju procesori

Šajā rakstā nevarētu trūkt atsauces uz mūsu ceļvedi ar labākajiem pārstrādātājiem tirgū. Tajā mēs ievietojam Intel un AMD modeļus, kurus mēs uzskatām par labākajiem dažādos esošajos diapazonos. Ne tikai azartspēles, bet arī multimediju aprīkojums un pat darbstacija. Mēs vienmēr to atjauninām un ar tiešajām pirkuma saitēm.

Secinājums par procesoru

Nevar sūdzēties par to, ka šis raksts neko nemācās, jo mēs esam pilnīgi pārskatījuši divu galveno ražotāju un viņu arhitektūras vēsturi. Turklāt mēs esam pārskatījuši dažādas CPU daļas, kas ir būtiskas, lai tos zinātu gan ārpusē, gan iekšpusē, kā arī dažus svarīgus jēdzienus un tos parasti izmanto sabiedrība.

Mēs aicinām jūs komentāros ievietot citas svarīgas koncepcijas, kuras mēs esam aizmirsuši un kuras, jūsuprāt, ir svarīgas šim rakstam. Mēs vienmēr cenšamies pēc iespējas uzlabot šos rakstus, kas ir īpaši svarīgi sabiedrībai, kura tiek uzsākta.