Главная Статьи Железо Большие тайны маленького процессора
Большие тайны маленького процессора
24.11.2009 03:41

Процессор не зря называют «сердцем компьютера», ведь на него ложатся все тяготы по анализу и обработке данных. Более того от этой маленькой, но очень важной «железячки» во многом зависит производительность и скорость работы вашего ПК. Сегодня мы окунемся в жизнь центрального процессора и разберемся с его техническими характеристиками.

{mosloadposition debug}
По-научному центральный процессор (сокращенно ЦП) называют центральным вычислительным устройством или CPU (от английского «Central Processing Unit»). Физически CPU выполнен в виде полупроводникового кристалла кремния и содержит миллиарды транзисторов. Процессор имеет вид небольшой микросхемы, которая плотно крепится к материнской плате компьютера.

 

1



Разъем на материнской плате, в который вставляется процессор, называется сокетом. На рисунке вы можете видеть сокет, в который вставлен и намертво закреплен процессор.

2



В определенный сокет можно вставлять лишь конкретные модели процессоров. Поэтому, если вы задумались об обновлении компьютерного железа и хотите заменить процессор, имейте это в виду. Модели процессоров, поддерживаемых материнской платой вашего ПК, всегда можно найти в инструкции к ней.

В качестве примеров перечислим сокеты для процессоров самых известных марок: Intel и AMD. Сокеты для процессоров Intel: LGA 775 (модели процессоров: Celeron, Pentium D, Pentium Dual Core, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core 2 Extreme), LGA 1336 (процессор Core i7). Сокеты для процессоров AMD: Socket AM2, Socket AM2+, Socket AM3 (модели процессоров Athlon 64x2, Athlon x2, Phenom 64x3, Phenom 64x4, Phenom II x3, Phenom II x4).

При выборе процессора следует обращать внимание на его технические характеристики, главными из которых являются тактовая частота, частота шины, размер кэша, количество ядер. Далее мы рассмотрим каждый из этих параметров.

Выше мы говорили, что процессор вставляется в предназначенный для него разъем на материнской плате компьютера. Для того чтобы ЦП взаимодействовал с материнской платой и другими устройствами ПК используется специальный интерфейс, называемый системной шиной (сокращенно FSB от английского «Front Side Bus»). Системная шина является каналом связи процессора со всеми остальными компонентами компьютера: видеокартой, материнской платой, оперативной памятью и т.д.

Скорость передачи данных по системной шине определяет частоту системной шины, которая измеряется в мегагерцах (МГц). Чем выше частота системной шины, тем быстрее информация поступает к процессору и от него. Следовательно, предпочтительнее приобретать ЦП с большей частотой системной шины. Например, 1066 или 1333 МГц.

Если вы решили заняться апгрейдом компьютера и подыскиваете новый процессор, то выбирайте модели ЦП, частота системной шины которых поддерживается материнской платой вашего компьютера.

Информация, обрабатываемая процессором в текущий момент, временно хранится в его кэше. Кэш-память - это быстродействующая, высокоскоростная оперативная память процессора. В результате использования кэша процессор реже обращается к медленной компьютерной памяти, и обработка данных происходит намного быстрее. Соответственно, чем больше объем кэша, тем производительнее ЦП.

Процессорный кэш состоит из нескольких уровней:

кэш 1 уровня (обозначается L1): самый быстрый, но небольшой по объему; с ним работает ядро процессора. Кэш 1 уровня подразделяется на кэш команд и кэш данных.

кэш 2 уровня (обозначается L2): взаимодействует с кэшем 1 уровня, но намного больше его по объему.

кэш 3 уровня (обозначается L3): встречается в немногих процессорах (например, Intel Core i7 и Intel Core i5), характерен для серверов. Еще больше по объему, чем кэш 2 уровня, однако медленнее его.

Таким образом, кэш является своеобразной «оперативной памятью» процессора и позволяет ему намного быстрее обрабатывать данные, минимизируя обращение ЦП к медленной системной памяти компьютера.

Объем кэша измеряется в килобайтах и мегабайтах. Чем больше данная величина, тем больше данных сможет в нем уместиться. Соответственно, тем быстрее процессор их обработает. Поэтому при выборе компьютера обращайте внимание на объем кэша.

Например, у четырехъядерного процессора Intel Core i7 920 имеются кэши 1, 2 и 3 уровней с объемами 32 Кб x 4, 256 Кб x 4 и 8 Мб соответственно. Более скромный и по цене и по характеристикам процессор той же компании Intel Celeron D 360 оснащен всего лишь кэшем 1 и 2 уровней объемом 16 Кб и 512 Кб соответственно. Процессор AMD Phenom II X2 550, как и первая модель, имеет три уровня кэша: 128 Кб x 2, 512 Кб x 2, 6 Мб. Однако цена данных процессоров также существенно различается: около 9300, 1600 и 3200 рублей. Думаю, вы догадались, что дешевле вторая модель. Поэтому в погоне за объемом процессорного кэша не забудьте соизмерить ваши возможности и хотя бы в общих чертах представить себе те задачи, которые будет выполнять компьютер. Для работы в офисных программах и интернете возможностей Intel Celeron D будет вполне достаточно. Если все таки вы захотите процессор с трехуровневым кэшем, можете посмотреть в сторону продукции AMD, т.к. цены на эти марки ниже, чем на модели Intel.

Еще одна крайне важная характеристика производительности и скорости процессора – тактовая частота. Работая на компьютере, вы все время посылаете ему определенные команды: скопировать, вырезать, открыть, сохранить, воспроизвести и т.д. Кроме того, сами программы и операционная система также постоянно выполняют какие-то действия, связанные с записью и чтением данных. В результате сложных преобразований все эти инструкции доходят до процессора в виде простых команд, комбинаций нулей и единиц. Такие команды называются машинными. Скорость обработки команд за 1 секунду и представляет собой тактовую частоту процессора. Данная величина измеряется в мегагерцах и гигагерцах (1ГГц = 1000 МГц).

Имеющиеся на рынке процессоры довольно таки сильно различаются по данному показателю: AMD Phenom II X2 545 имеет тактовую частоту 3 ГГц , AMD Phenom X3 8750 - 2.4 ГГц, AMD Athlon 64 X2 4050e - 2.1 ГГц, Intel Core 2 Duo E6300 - 1.86 ГГц , Intel Core 2 Duo E7600 - 3.06 ГГц, Intel Xeon E5310 - 1.6 ГГц, Intel Core i7 975 - 3.33 ГГц, Intel Core 2 Extreme QX9775 - 3.2 ГГц. Последние в этом списке процессоры примечательны не только высокой тактовой частотой, но и ценой: около 38 и 50 тысяч рублей соответственно. Таким образом, мы еще раз убедились, что за мощность и производительность придется платить, и немало. В основном же величина тактовой частоты процессоров настольных ПК и ноутбуков колеблется в диапазоне 2 – 3 ГГц. В ноутбуках и нетбуках также используются миниатюрные мобильные процессоры с тактовой частотой 1.6 ГГц, например модели Intel Atom (на рисунке).

3



Думаю, вы догадались, что чем больше тактовая частота, тем мощнее и быстрее процессор. Но не все так просто! Пойдя по пути наращивания тактовой частоты, компьютерная индустрия столкнулась с проблемой перегрева центральных процессоров и их нестабильностью. Поскольку увеличивать тактовую частоту до бесконечности было невозможно, стали появляться различные технологии, призванные повысить производительность процессора иными путями. Прежде всего, это создание многоядерных процессоров.

Ядро процессора – определенная часть процессора, отвечающая за обработку одного потока команд. Как правило, ядро выполнено в виде отдельного кристалла кремния, но не обязательно.

Многоядерные процессоры имеют несколько ядер в одном корпусе, на одном или нескольких кристаллах. Каждое ядро многоядерного процессора выполняет свой поток команд, чем достигается большая производительность на той же тактовой частоте. Другими словами, одноядерный процессор с тактовой частотой 2 ГГц и двухъядерный процессор с частотой 1,6 ГГц различаются по производительности – второй обрабатывает больше информации, поскольку она идет в два потока. Сейчас в продаже имеются не только двухъядерные процессоры, но и трехъядерные, и четырехъядерные. По мере роста количества ядер растет не только производительность процессора, но и его цена. Для домашних нужд вполне хватит процессора с двумя или тремя ядрами. Примеры таких процессоров: Intel Core 2 Duo, AMD Turion64 X2 (на рисунке), AMD Phenom X3 8000.

4



В процессорах также могут использоваться различные технологии, ускоряющие работу компьютера, обеспечивающие экономию энергии и запуск виртуальных машин. Рассмотрим некоторые из них.

Технология Hyper-Threading. Основана на расширении одного физического ядра процессора, оснащаемом двумя логическими псевдопроцессорами. Впервые данная технология была применена в процессоре Intel Pentium 4, позволив ему обрабатывать команды в два потока. Таким образом, физический одноядерный процессор с легкостью превращался в логический двухъядерный. Это позволило повысить производительность программ, поддерживающих данную технологию. При помощи Hyper-Threading двухъядерный процессор той же компании Intel Pentium Extreme Edition обрел свойства четырехъядерного. Технология двухпоточности также применяется в мобильных процессорах Intel Atom.

Технология Cool'n'Quiet. Относится к разряду энергосберегающих технологий, позволяя снизить тепловыделение и энергопотребление при неполной загруженности процессора. К числу ЦП, поддерживающих Cool'n'Quiet, относятся процессоры AMD: Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX, Sempron. Принцип Cool'n'Quiet довольно прост: наблюдая за загрузкой процессора, операционная система уменьшает его рабочую частоту и напряжение питания, если загрузка ЦП меньше определенной величины.

В результате процессор потребляет меньше энергии и меньше нагревается, соответственно снижается количество оборотов куллера и шумность компьютера, в ноутбуках экономится заряд батареи. Когда загруженность процессора растет, все происходит с точностью наоборот: процессор возвращается к нормальной частоте и куллер начинает его усиленно охлаждать. Технология Cool'n'Quiet нашла широкое применения в процессорах для ноутбуков. Настроить реакцию операционной системы на изменение загрузки процессора можно её же штатными средствами, выбрав нужный режим в управлении электропитанием портативного компьютера, например режим пониженного энергопотребления при работе от аккумулятора.

5



Технология SpeedStep. У процессоров компании Intel имеется своя энергосберегающая технология - SpeedStep. Она также обеспечивает изменение частоты и энергопотребления ЦП, но в зависимости от источника питания. Данная технология нашла широкое применение в мобильных процессорах, в частности Mobile Pentium 3.

Технология аппаратной виртуализации. Позволяет запускать на одном компьютере виртуальные машины вне зависимости от аппаратной платформы. Таким образом, из виртуального компьютера вы получаете доступ к ресурсам вашего реального ПК: дисководу, CD/DVD-приводу, USB-портам, сетевому адаптеру и т.д. Компания Intel разработала следующие технологии виртуализации: VT (Intel Virtualization Technology), VMX (Virtual Machine eXtension, аппаратная виртуализация ввода-вывода, кодовое название Vanderpool). У процессоров AMD также имеются технологии аппаратной виртуализации: SVM (Secure Virtual Machines, виртуализация режима реальной адресации, кодовое название – Pacifica) и IOMMU (виртуализация ввода-вывода).

О том, какие технологии имеются в интересующем вас процессоре, вы всегда сможете узнать из документации к нему или в компьютерном магазине. Процессоры для мобильных компьютеров обычно поддерживают SpeedStep или Cool'n'Quiet, позволяя более рационально использовать ресурсы компьютера и экономить заряд аккумулятора ноутбука.

При выборе процессора очень важно учитывать задачи, которыми вы будете заниматься на компьютере. Для офисных нужд и серфинга по интернету достаточно обычного или двухъядерного процессора. Если же вы собираетесь работать с графикой и видео, играть в компьютерные игры, то имеет смысл разориться на мощный трехъядерный или четырехъядерный ЦП. При обновлении компьютерного железа или замене вышедшего из строя процессора подбирайте модели под имеющийся в материнской плате сокет с учетом общей конфигурации компьютера. Так, при слабой видеокарте и небольшом объеме оперативной памяти прироста производительности вы не получите даже, если купите самый современный процессор. Ведь высокую скорость обработки данных обеспечивают все без исключения компоненты компьютера. Поэтому задумайтесь, имеет ли смысл покупать дорогой процессор или целесообразнее будет просто поменять компьютер на новый.

 

Специально для Ячайник, Елена Карлтон

{mosloadposition cpanel}

{mosloadposition debug}

Комментарии (0)Добавить комментарий

Написать комментарий
Вы должны авторизоваться, чтобы добавлять комментарии. Пожалуйста, зарегистрируйтесь.

busy

Похожие новости:
Новые материалы на эту тему:

Обновлено 12.02.2011 13:48