Процесор що входить до нього. центральний процесор

Що таке центральний процесор?
Центральний процесор - це мозок комп'ютера, пристрій, призначений для виконання команд та інструкцій, що задаються програмою. Центральний процесор іноді називають ЦП, ЦПУ (Центральний процесорний пристрій), CPU. Умовно процесори розрізняються набором виконуваних команд, швидкістю виконання команда, обсягом пам'яті, що адресується, розмірами оброблюваних слів, розрядністю використовуваної шиною. Залежно від набору та порядку виконуваних команд розрізняють класичні процесори CISC; RISC-процесори зі скороченим набором команд; MISC-процесори з мінімальним набором довгих команд; VLIW-процесори з набором наддовгих команд. Сучасні процесори є CISC-процесорами із RISC-ядром.
Більшість сучасних процесорів для ПК базуються на алгоритмі циклічного процесупослідовної обробки інформації, винайденого Джоном фон Нейманом у 1946 році. Звідси й походить назва процесор, тобто той, хто виконує процеси. Під час процесу ЦП зчитує послідовність команд, які у пам'яті, і виконує їх. Така послідовність команд називається програмою і є алгоритмом роботи процесора. У ряді випадків черговість зчитування змінюється (команда переходу, stop, перемикання режим обробки переривань).

Як відбулася еволюція процесорів?
Перший етап: 40-х - кінець 50-х. Процесори випускалися з урахуванням електромеханічних реле, феритових сердечників (пристроїв пам'яті) і вакуумних ламп. Їх поєднували в блоки, модулі, стійки. Такий процесор міг займати кілька кімнат, відрізнявся низькою швидкодією, часто ламався, споживав багато електроенергії і, відповідно, мав високе тепловиділення.
Другий етап: середина 50-х - середина 60-х. На зміну лампам прийшли транзистори. Вдалося зменшити розміри, тепловиділення, збільшити надійність та швидкодію.
Третій етап: 60-ті. З'явилися перші мікросхеми. Спочатку вони містили у собі транзисторні та резисторні зборки, потім — функціональні блокипроцесора (мікропрограмний пристрій, арифметико-логічний пристрій, регістри, пристрої роботи з шинами даних та команд).
Четвертий етап. Фірма Intel випустила перший мікропроцесор, в якому на одній мікросхемі були розташовані всі основні функціональні блоки та елементи процесора.
У сучасних ПК процесори виконані у вигляді компактного модуля, що вставляється в ZIF-сокет (у кожного виробника кілька різних несумісних один з одним сокетів, але про це пізніше). Процесор є напівпровідниковий кристал, що містить сотні мільйонів (а деякі і мільярди) транзисторів

Хто створив перший процесор сучасного типу?
15 листопада 1971 року фірма Intel випускає свій перший мікропроцесор - модель 4004. Intel 4004 вважається першим у світі комерційно доступним однокристальним мікропроцесором. 1969 року невелика японська компанія Nippon Calculating Machine, Ltd. (згодом Busicom Corp.), що займається виробництвом калькуляторів, замовила Intel 12 мікросхем, які повинні були використовуватися в новому настільному калькуляторі. Мікросхеми призначалися до виконання строго певної роботи, для кожного нового застосування доводилося заново розробляти весь набір мікросхем. Співробітник Intel, Маршіан Едвард (Тед) Хофф запропонував зменшити кількість мікросхем, використовуючи центральний процесор, який повинен виконувати арифметичні та логічні функції замість кількох мікросхем.
Через деякий час з'явився перший мікропроцесор, який за ціни 300 доларів реалізовував однією кристалі всі функції процесора великий ЕОМ. Intel 4004 випускався у 16-контактному корпусі типу DIP, розмір кристала менше 1 кв. див. Процесор міг виконувати 60 000 інструкцій на секунду. Він містив 2300 транзисторів, працював тактовою частоті 92,6 кГц. Фірма Intel викупила у фірми Busicom авторські права на мікропроцесор 4004 та його вдосконалені версії. В 1971 Intel 4004 так і не став широко відомим. Популярність нового типу процесорів прийшла тільки з виходом 8-бітних Intel 8080 і 16-бітних Intel 8086. Слідом за ними з'явилися 80186, 80286 (знаменита «двушка»), 80386, 80486 і так далі.

Основні фірми-виробники ЦПУ
Нині Intel займає близько 80% ринку центральних процесорів. На другому місці розташувалася компанія AMD із 12%. Інші 8% займають інші виробники (VIA, IBM тощо). Таке співвідношення зберігається останні кілька років: коливання вбирається у кількох відсотків.
Продукція Intel переважає у секторі десктопних та серверних комп'ютерів, а також у сегменті мобільних рішень. AMD, особливо в сегменті мобільних процесорів, постійно перебуває в ролі наздоганяючого. У сфері настільних систем AMD почувається впевненіше (Intel – 73%, AMD – 27%). Зазвичай процесори Intel виявляються досконалішими технологічно і потужніше, тому AMD доводиться знижувати ціни на свої продукти, за рахунок чого вони стають привабливішими для покупця.
По суті, перед покупкою має постати питання: кого віддати перевагу: Intel або AMD. Справа суто індивідуальна, так як і в тих, і в інших зустрічаються як вдалі, так і не дуже вдалі моделі.

Чи виробляються у Росії процесори?
Як не дивно, але випускаються. Розробкою мікропроцесорів у Росії займаються кілька підприємств. Основні покупці – це військово-промисловий комплекс, армія, спецслужби. Один із найдосконаліших процесорів: Ельбрус 2000 (E2K), створений на базі архітектури VLIW (EPIC) та розроблений компанією МЦСТ за участю студентів МФТІ. Тактова частота: 300 МГц, продуктивність - 9,6 Гфлопс (для порівняння: Intel Core 2 Duo 2,4 ГГц - 19,2 Гфлопс). Використовує технологію бінарної компіляції для сумісності з платформою x86. Збирається на Тайвані на потужностях компанії Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Найближчими роками його виробництво має бути розгорнуто у Росії.
У 2008 році громадськості було представлено "стовідсотково російський" комп'ютер "Ельбрус-3М", створений на базі мікропроцесора Ельбрус 2000". За результатами тестів SPEC випередив Intel Pentium III з тактовою частотою 500 МГц (у режимі сумісності з x86). Потужність обчислень у “рідних” кодах “Ельбрусу” відповідає швидкості роботи Pentium 4 2 ГГц. Постачається з ОС МСВС-Е з урахуванням Linux. За бажання на комп'ютер можна встановити Windows 2000, запустити перший Quake. У компанії МЦСТ планують щодва роки подвоювати число транзисторів на кристалі. До 2012 року має з'явитися “Ельбрус-4С” з продуктивністю 64 Гфлоп та виконаний за 65-нм нормами, до 2018 року – “Ельбрус-16С”, 1 Тфлоп, 32 нм).

Серед ядер, сокетів, сімейств та моделей
Спробуємо розібратися із сучасними процесорами для настільних комп'ютерів. Однак зробити це буде вкрай складно через велику «видової» різноманітності сучасних центральних процесорів.
Почнемо з лідера ринку компанії Intel. Її процесорам довгий часвірою та правдою служив Socket 775 (насправді правильно називати його Socket T чи LGA 775). На базі цього роз'єму були створені такі сімейства ЦПУ: Celeron, Celeron D, Pentium 4, Pentium D, Pentium 4 EE, Pentium Dual-Core, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Core 2 Quad, Xeon. Ряд серверних процесорів використовували LGA 771.
Intel Core 2 – шосте покоління мікропроцесорів архітектури x86-64 корпорації Intel, засноване на процесорній архітектурі Intel Core. Так ось, це сімейство випускалося на базі шести різних ядер: Allendale, Conroe, Merom, Kentsfield, Wolfdale, Yorkfield. Тому, купуючи процесор, поцікавтеся, яке ядро ​​використовується. Бажано брати останні: вони зазвичай досконаліші.
В останні роки Intel почала перехід на нові роз'єми: LGA 1156 та LGA 1366.
Socket H (або LGA 1156) — наступник процесорного роз'єму LGA 775 для настільних систем та процесорного роз'єму LGA 771 для серверів середнього та початкового рівнявід Intel. Є альтернативою дорожчій платформі на основі чіпсету X58 і сокету LGA 1366. Доступний лише двоканальний режим роботи пам'яті.
Socket B (або LGA 1366) - наступник процесорного роз'єму LGA 775 для високопродуктивних настільних систем та процесорного роз'єму LGA771 для серверів. Є триканальний режим роботи пам'яті (тобто ви можете поставити на материнську плату відразу три однакові планки пам'яті для більш ефективної роботиОЗП).
Відповідно, було випущено нові сімейства центральних процесорів.
Intel Core i3 Процесори початкового та середнього рівня. Мають вбудований контролер пам'яті, вбудований графічний процесор, але не підтримують технологію Turbo Boost ( автоматичний розгінпроцесора під навантаженням).
Intel Core i5 Процесори середнього рівня між Intel Core i3 та Core i7. Також мають вбудований контролер пам'яті, вбудований графічний процесор та підтримують технологію Turbo Boost.
Intel Core i7 Процесори вищого рівня, це перша родина, що використовує нову мікроархітектуру Intel Nehalem. Серверні процесори також будуються на Core i7.
Нещодавно стало відомо, що Intel планує використовувати нові процесорні роз'єми в продуктах, збудованих на архітектурі Sandy Bridge (32-нм), яка наступного року змінить Westmere. В даний час Intel переводить 45-нм продукти (Nehalem) до 32-нм (Westmere), а в 2011 розпочне впровадження нової архітектури на вже освоєному техпроцесі. Нові процесори обзаведуться новим набором команд AVX (Advanced Vector Extensions), що підвищить продуктивність за тієї ж тактової частоти.
На зміну роз'єму LGA 1156 прийде роз'єм LGA 1155. Усі процесори у виконанні LGA 1155 матимуть інтегроване графічне ядро. На відміну від сучасних процесорів Clarkdale та Arrandale, у нових процесорах ядра CPU, графічне ядро ​​та північний міст виготовлятимуться на одному кристалі. Наступником процесорного гнізда LGA 1366 стане LGA 2011. З'явиться 256-розрядна шина пам'яті (чотири канали DDR3), а функції північного мосту будуть інтегровані в процесор.
З ЦПУ AMD ситуація не менш заплутана. В даний час на ринку можна зустріти процесори архітектури К10: Sempron, Sempron LE, Sempron X2, Athlon X2, Athlon 64 X2, Athlon II X2, Athlon II X3, Athlon II X4, Phenom X3, Phenom II X2, Phenom II X3, Phenom X4, Phenom II X4 на базі роз'ємів Socket AM2, AM2+, AM3.
Socket AM2 з'явився у 2006 році на заміну Socket 939 та Socket 754. Трохи пізніше з'явився Socket AM2+ (відмінність полягала лише у підтримці нових процесорів). Процесор AM2+ можна було поставити на материнську плату з AM2.
Socket AM3, що з'явився на початку 2009 року, є подальшим розвитком Socket AM2, отримав підтримку пам'яті DDR3 і збільшеної швидкості роботи шини Hyper Transport. Процесори для Socket AM3 повинні працювати на материнських платах із гніздом Socket AM2+ (рідше – на Socket AM2), але не навпаки.

Чим відрізняється x86 від x64
x86 (Intel 80x86) - це 32-бітна апаратна платформа: архітектура мікропроцесора і відповідний набір інструкцій, як розроблених і випускаються компанією Intel, так і сумісних з ними процесорів інших виробників (AMD, VIA тощо). Таке ім'я закріпилося за сімейством цих мікропроцесорів, оскільки назви ранніх моделей процесорів Intel закінчувалися на число 86 - 8086, 80186, 80286 (i286), 80386 (i386), 80486 (i486). Інша назва для архітектури цього типу - IA (Intel Architecture) або IA-32.
x86-64 (також x64/AMD64/Intel64/EM64T) – це 64-бітна апаратна платформа: архітектура мікропроцесора та відповідний набір інструкцій та чіпсет, розроблені компанією AMD. Це розширення архітектури x86 із повною зворотною сумісністю. Цей набір інструкцій підтриманий компанією Intel (з незначними доповненнями) під назвою Intel 64 (раніше відомі як EM64T та IA-32e). Корпорації Microsoft і Sun Microsystems використовують для позначення цього набору інструкцій термін "x64", проте каталог із файлами для архітектури в дистрибутивах Microsoft називається (пор. "i386" для архітектури x86). Існує кілька варіантів назв цієї технології, які часом призводять до плутанини і можуть ввести користувача в оману.
В даний час практично всі процесори, що випускаються, 64-бітні (сумісні з 32-бітною архітектурою). Однак програмне забезпеченняздебільшого 32-бітове (але ситуація поступово змінюється).

Корисні утиліти для роботи з ЦПУ
CPU-Z - це безкоштовна програмадля відображення технічної інформаціїпро комп'ютер, що працює під ОС Microsoft Windows. Програма визначає технічні характеристики центрального процесора, відеокарти, материнської платита оперативної пам'яті. Популярна серед оверклокерів. Дозволяє отримати масу характеристик про ЦПУ, що використовується: назва процесора, архітектура, сокет, техпроцес, напруга живлення ядра, степінг і ревізія, підтримувані набори інструкцій, тактова частота, множник процесора, обсяг кешу всіх рівнів, кількість процесорів та процесорних ядер.
LinX - безкоштовна утилітадля тестування стабільності роботи процесорів із застосуванням технології Intel Linpack. Аналог зарубіжної IntelBurnTest. Тест на стабільність виходить з розрахунку системи лінійних рівнянь, які багаторазово обчислюються. Отримані результати потім порівнюються один з одним. Технологія Linpack дуже сильно навантажує та нагріває центральний процесор, за рахунок чого кількість виявлених помилок більша, ніж за інших методів. У налаштуваннях ви можете вибрати число потоків для тестування, визначити обсяг доступної та оперативної пам'яті, що використовується для тестування.
PCMark – назва серії комп'ютерних бенчмарків, розроблених компанією Futuremark для тестування основних компонентів персонального комп'ютера: центральний процесор, материнська плата, оперативна пам'ять, жорсткий диск. Для тестування використовуються різні тести, як синтетичні, що навантажують певні блоки комп'ютера, так і прикладні, наприклад архівація даних, кодування та декодування аудіо та відео, продуктивність фізичного двигуна і т.д.

Як розігнати центральний процесор?
Оверклокінг, або, по-іншому, розгін, використовується для підвищення швидкодії комп'ютера. Щоправда, у своїй знижується термін життя компонентів, з допомогою експлуатації в нештатних режимах. Процесори зазвичай розганяють зміною множника (параметри Multiplier, CPU Ratio), зміною частоти системної шини (параметри FSB Frequency, Host Frequency, Host Speed) чи тим і іншим одночасно. При цьому використовуються вбудовані в БІОС функції або програмні засоби(як офіційні, так і неофіційні - SetFSB) у самій операційній системі. Розгін зазвичай призводить до збільшення розсіюваної потужності та зростання температури. Тому в ряді випадків доведеться збільшити напругу, що подається, або посилити систему охолодження.
Після розгону обов'язковий краш-тест (тест на стабільність) за допомогою спеціальних утиліт (наприклад, S&M, SuperPI) або змусивши працювати комп'ютер під навантаженням (антивірус, торрент, кодування відео, програвання HD-відео, ресурсомісткі ігри).
Зазвичай, виробники процесорів офіційно не вітають розгін. Однак минулого року Intel анонсувала появу в нових процесорах серії Core i5, Core i7 технології Turbo Boost — системи автоматичного збільшення тактової частоти процесора понад номінальну, якщо при цьому не перевищують обмеження потужності, температури та потужності (TDP). Через деякий час AMD повідомило про аналогічну технологію під назвою Turbo Core. Якщо одне, два чи три ядра лягатиме основне навантаження, частота активних ядер підвищуватиметься, а “непотрібні” ядра переводитиметься у режим очікування.
Збільшити продуктивність процесора можна розблокувавши відключені ядра. Наприклад, деякі моделі та окремі екземпляри триядерних ЦПУ AMD можна довести до чотириядерних. Справа в тому, що триядерні робляться з чотириядерних і в деяких випадках автоматика відключає цілком працездатне ядро. За повідомленнями преси, одному ентузіасту вдалося перетворити чотириядерний Phenom II X4 960T на шестиядерний Phenom II X6.

Чи є межа Закону Мура?
У 1965 році Гордон Мур, один із засновників Intel висунув припущення, що число транзисторів на кристалі подвоюватиметься кожні 24 місяці. Мур представив громадськості графік у вигляді експоненційної кривої, де було показано закономірність: нові моделі мікросхем виходили кожні 18-24 місяці. Якщо така тенденція продовжиться, заявив Мур, потужність обчислювальних пристроївповинна різко зрости на відносно короткий проміжок часу.
Існує кілька різновидів закону Мура. Наприклад, вартість фабрик з виробництва мікросхем експоненційно зростає з ускладненням вироблених мікросхем. Або частота процесора подвоюється кожні два роки (не працює). Незважаючи на деякі відхилення, кількість транзисторів, як і раніше, подвоюється кожні 24 місяці. Проте сам Мур кілька років тому заявив, що атомарна природа речовини та обмеження швидкості світла незабаром поставлять хрест на подальшому дотриманні цього закону.

Яким шляхом піде розвиток процесорів?
Декілька років тому нестримне зростання частоти процесорів закінчилося на позначці 3-4 ГГц. Далі нарощувати частоту дуже складно через технологічні обмеження. Виробники ЦПУ пішли іншим шляхом: стали збільшувати кількість ядер, зменшувати техпроцес, змінювати алгоритми роботи процесорів. Цієї весни з'явилися перші шестиядерні процесори Intel та AMD. Одноядерні процесори практично зникають із споживчого ринку. Можливо, наступного року буде випущено вже восьмиядерні процесори споживчого сегменту.
Крім того, і Intel, і AMD зменшуватимуть техпроцес. У цій гонці Intel обганяє AMD на один-два роки. AMD планує перейти на 32-нм техпроцес наступного року разом із новою мікроархітектурою Bulldozer (K11). Intel на той час може перейти на більш точний, 22-нм техпроцес (чіпи на базі Sandy Bridge). Зменшувати техпроцес нескінченно теж не можна — набувають чинності фізичні та технологічні обмеження.
Якщо заглядати в майбутнє, то на горизонті нас поки що чекають квантові і молекулярні процесори. Перші базуватимуться на використанні квантових ефектів. Другі - використовувати обчислювальні можливості молекул (переважно органічних). Але зараз точно сказати, на яких комп'ютерах ми працюватимемо через 10-20 років, ніхто не може.

центральний процесор- Це центральний пристрій комп'ютера, який виконує операції з обробки даних та керує периферійними пристроями комп'ютера. У комп'ютерів четвертого покоління та старше функції центрального процесора виконує мікропроцесор на основі НВІС, що містить кілька мільйонів елементів, конструктивно створений на напівпровідниковому кристалі шляхом застосування складної мікроелектронної технології.
Насправді, те, що ми сьогодні називаємо процесором, правильно називати мікропроцесором. Різниця є і визначається видом устрою та його історичним розвитком.

Перший процесор (Intel 4004) з'явився в 1971 року.

Зовнішньо є крем'яною платівкою з мільйонами і мільярдами (на сьогодні) транзисторів і каналів для проходження сигналів.

Призначення процесора – це автоматичне виконанняпрограми. Іншими словами, він є основним компонентом будь-якого комп'ютера.

В складцентрального процесора входять:
будову управління (УУ);
арифметико-логічний устрій (АЛУ);
запам'ятовуючий пристрій (ЗП) на основі регістрів процесорної пам'яті та кеш-пам'яті процесора;
генератор тактової частоти (ГТЧ)

Пристрій керуванняорганізує процес виконання програм та координує взаємодію всіх пристроїв ЕОМ під час її роботи.

Арифметико-логічний пристрійвиконує арифметичні та логічні операції над даними: додавання, віднімання, множення, розподіл, порівняння та ін.

Запам'ятовуючий пристрій– це внутрішня пам'ять процесора. Регістри служить проміжною швидкою пам'яттю, використовуючи які процесор виконує розрахунки і зберігає проміжні результати. Для прискорення роботи з оперативною пам'яттю використовується кеш-пам'ять, в яку з випередженням підкачуються команди та дані з оперативної пам'яті, необхідні процесору для подальших операцій.

Генератор тактової частотигенерує електричні імпульси, що синхронізують роботу всіх вузлів комп'ютера. У ритмі ГТЧ працює центральний процесор.

До основних характеристикампроцесора відноситься Швидкодія (обчислювальна потужність) – це середня кількість операцій процесора за секунду. Вимірюється у кількості операцій над числами з плаваючою точкою за секунду (FLOPS). Швидкодія залежить від таких параметрів:

Тактова частота вМГц. ТЧ дорівнює кількості тактів в секунду. Такт - це проміжок часу між початком подачі поточного імпульсу ГТЧ та початком подачі наступного.

Розрядність процесора- це максимальна кількість біт інформації, які можуть опрацьовуватися і передаватися процесором одночасно. Розрядність процесора визначається розрядністю регістрів, які містяться оброблювані дані.

Система команд процесорає набір окремих операцій, які може виконати процесор даного типу. Різні моделі мікропроцесорів виконують одні й самі операції за різне число тактів. Чим вище модель мікропроцесора, тим, як правило, менше тактів потрібно для виконання тих самих операцій.

Розмір кеш-пам'яті

Підсистема пам'яті

Оперативна пам'ять.

Іншим важливим функціональним вузлом комп'ютера є пристрій, що запам'ятовує, або пам'ять. Пам'ять, в якій зберігаються програми та дані, що виконуються, називається оперативним запам'ятовуючим пристроєм (ОЗП) або RAM (RandomAccessMemory) - пам'яттю з вільним доступом. ОЗП дозволяє записувати та зчитувати інформацію з комірки, звертаючись до неї за її номером або адресою. Осередок пам'яті має стандартну кількість двійкових розрядів. В даний час стандартний розмір осередку ОЗУ дорівнює одному байту Інформація в ОЗУ зберігається весь час, поки на схеми пам'яті подається живлення, тобто є енергозалежним.

Існує два види ОЗП, що відрізняються технічними характеристиками: динамічне ОЗП, або DRAM (DynamicRAM), і статичне ОЗП, або SRAM (StaticRAM). Розряд динамічного ОЗУ побудований одному транзисторі і конденсаторі, наявність чи відсутність заряду у якому визначає значення, записане у цьому биті. При записі або читанні інформації з такого осередку потрібен час для накопичення (стікання) заряду на конденсаторі, Тому швидкодія динамічного ОЗП на порядок нижче, ніж у статичного ОЗП, розряд якого є тригером на чотирьох або шести транзисторах. Однак через більшого числаелементів на один розряд в одну НВІС статичного ОЗУ міститься набагато менше елементів, ніж у динамічного ОЗУ. Крім цього статичні ОЗУ більш енергоємні та значно дорожчі. Зазвичай, як оперативна або відеопам'ять використовується динамічна ОЗУ Статична ОЗУ використовується як невелика буферна надшвидкодійна пам'ять (кеш-пам'яті). У кеш-пам'ять з динамічної пам'яті заносяться команди та дані, які процесор виконуватиме в Наразі.

Швидкість роботи ОЗП нижча, ніж швидкодія процесора, тому застосовуються різні методипідвищення її продуктивності. Одним із способів збільшення швидкодії динамічного ОЗП є розміщення в одному корпусі мікросхеми НВІС декількох модулів пам'яті з чергуванням адрес. Байт із нульовим адресою перебуває у першому модулі, байт із першою адресою у другому модулі, байт із другим адресою у першому модулі тощо. Оскільки звернення до пам'яті складається з кількох етапів: встановлення адреси, вибір комірки, читання, відновлення, ці етапи можна поєднати у часі для різних модулів. Іншим способом збільшення швидкодії є читання з пам'яті вмісту комірки із заданою адресою та кількох осередків, розташованих поруч. Вони зберігаються у спеціальних регістрах - засувках. Якщо наступна адреса вказує на одну з уже лічених осередків, то її вміст читається із клямки.

Незважаючи на розробку нових типів динамічних схем ОЗУ, що знижує час звернення до них, цей час все ще залишається значним і стримує подальше збільшення продуктивності процесора. Для зменшення впливу часу звернення процесора до ОЗП та збільшення продуктивності комп'ютера додатково встановлюється надшвидкодія буферна пам'ять, виконана на мікросхемах статичної пам'яті. Ця пам'ять називається кеш-пам'яттю (від англ. cache – запас). Час звернення до даних у кеш-пам'яті набагато нижче, ніж в ОЗУ, і порівняно зі швидкістю роботи самого процесора.

Запис у кеш-пам'ять здійснюється паралельно із запитом процесора до ОЗУ. Дані, що вибираються процесором, одночасно копіюються і в кеш-пам'ять. Якщо процесор повторно звернеться до тих самих даних, вони будуть зчитані вже з кеш-пам'яті. Така сама операція відбувається і під час запису процесором даних у пам'ять. Вони записуються в кеш-пам'ять, а потім в інтервали, коли шина є вільною, переписуються в ОЗУ. Сучасні процесори мають вбудовану кеш-пам'ять, яка знаходиться всередині процесора, крім цього є кеш-пам'ять і на системній платі. Щоб розрізняти їх, кеш-пам'ять ділиться на рівні. На кристалі самого процесора знаходиться кеш-пам'ять першого рівня, вона має найменший об'єм та саму високу швидкістьобміну даними. У корпусі процесора, але на окремому кристалі знаходиться кеш-пам'ять другого рівня, обсяг якої більший, ніж пам'яті першого рівня. І, нарешті, кеш-пам'ять третього рівня (найбільша за обсягом) розташована на системній платі.

Керування записом та зчитуванням даних у кеш-пам'ять виконується автоматично. Коли кеш-пам'ять повністю заповнюється, то для запису наступних даних пристрій керування кеш-пам'яті за спеціальним алгоритмом автоматично видаляє дані, які найрідше використовувалися процесором на поточний момент. Використання процесором кеш-пам'яті збільшує продуктивність процесора, особливо в тих випадках, коли відбувається послідовне перетворення щодо невеликої кількості даних, які постійно під час перетворення зберігаються в кеш-пам'яті.

Процесор – це основний елемент комп'ютера, з допомогою якого обробляється інформація, яка у власної пам'яті, і у пам'яті інших пристроїв. Крім цього, він також керує роботою інших пристроїв. Чим потужніший процесор, тим швидше працює комп'ютер загалом.

Робота різних додатків заснована на виконанні певної послідовності команд та даних, розміщених у так званих регістрах процесора. Потужність і як наслідок швидкодія комп'ютера визначається швидкістю зіставлення даних і відповідних команд для їх обробки. Основними характеристиками, що відрізняють різні видипроцесорів є тактова частота, розрядність і розмір внутрішньої кеш - пам'яті.

Від чого залежить продуктивність

Тактова частота

Тактова частота, що вимірюється в мегагерцах (МГц) це кількість операцій, що виконуються в секунду. Однак за фактом виконання однієї операції може бути розділене на кілька тактів, при цьому можливе фактичне зниження її значення. Проте за потужності сучасних процесорів незначне зниження тактової частоти під час виконання складних операцій зовсім непомітно.

Розрядність

Від цього параметра залежить, чи підтримує процесор лише 32-бітові програми чи допускає використання 64-бітних. Більшість сучасних процесорів підтримують 64-бітну архітектуру. Подібний поділ впливає на кількість доступної оперативної пам'яті (до 4 ГБ у 32-бітових та від 4 ГБ у 64-бітних системах) а також на внутрішні параметри, які рідко враховуються рядовими користувачами та мають значення лише для фахівців, наприклад, розробників програмного забезпечення.

Від обсягу внутрішньої кеш-пам'яті залежить швидкість обміну інформацією між процесором та іншими пристроями, встановленими на комп'ютері. Чим більше це значення, тим швидше відбувається обмін.

Отже, як вибрати процесор для нового комп'ютера. Якщо ви вирішили зібрати новий системний блок, в першу чергу варто звернути увагу на марку CPU, так як від цього залежить тип характеристики основних пристроїв, головне з яких .

Від цих параметрів залежить швидкодія майбутньої системи. Існує також відмінність за кількістю обчислювальних ядер процесорів. Так, багатоядерні процесори - це пристрої, в єдиному корпусі яких встановлені більше одного ядра. Це дозволяє суттєво збільшити швидкодію комп'ютера.

При виборі того чи іншого компонента ПК необхідно точно відповісти на одне запитання. Навіщо комп'ютер використовуватиметься у майбутньому? Тільки після цього варто визначатися з виробником, ціною та функціоналом CPU. При повній заміні системи, ми радимо не сильно економити і вибирати компоненти на основі поточного стану на ринку. Такий підхід заощадить гроші в майбутньому, оскільки збалансований та технологічно новий комп'ютерпрослужить довше і справлятиметься зі своїми функціями тривалий час.

Який краще купити

На сьогоднішній день головними виробниками процесорів є Intel та AMD. Процесори від Intel відрізняються вищою якістю та продуктивністю, проте при цьому досить дорогі, що не завжди виправдано, наприклад, при покупці бюджетних моделей. Для встановлення продукції Intel використовуються материнські плати, оснащені такими типами сокетів: 478, 775 для застарілих моделей та 1155, 1156, 1366 для нових процесорівсерії I3, I5 та I7.

Однак слід сказати, що процесори, що використовують 478 сокет, вже сильно застаріли і практично не використовуються, тому що їх потужності вже недостатньо для виконання сучасних завдань. Через моральне старіння поступово йде в минуле 775 сокет, хоча деякі процесори цієї лінійки дозволяють вирішувати більшість сучасних завдань.

Процесори від AMD відрізняються досить вигідним співвідношенням ціна/якість, проте деякі моделі схильні до зайвого перегріву. Незважаючи на технологічне відставання, і не завжди висока якість, продукція AMD має непоганий попит на російському ринку, що обумовлено, в першу чергу, саме низькою в порівнянні з головним конкурентом ціною. Для установки процесорів від AMD використовують материнські плати, оснащені сокетами AM2, AM 2+ і AM3 для новітніх процесорів.

Встановлення процесора

І ось, вибір зроблено і процесор придбано. Далі необхідне встановлення процесора на материнську плату. Зверніть особливу увагу, що при установці процесора необхідно дотримуватися особливої ​​обережності, оскільки лише один неправильний рух може спричинити серйозні пошкодження обладнання. Насамперед необхідно розмістити материнську плату на будь-якій поверхні у стійкому положенні. У різних моделейматеринських плат різні механізмикріплення процесора, але як правило для доступу до сокету необхідно несильно натиснути на спеціальний важіль і відвести його убік.

На сучасних материнських платах установки процесора передбачені спеціальні напрямні, тому вставити процесор неправильно практично неможливо. Однак на більш ранніх моделях це може спричинити труднощі, тому що не завжди можна з першого погляду визначити напрямок установки.

Не вмикайте комп'ютер, якщо повністю не впевнені у правильності встановлення процесора! Неправильно розташований у сокеті процесор швидше за все згорить.

Після встановлення наведіть спеціальний важіль на материнській платі у вихідне положення. Далі необхідно встановити елемент системи охолодження процесора – кулер. Пам'ятайте, що перед цим необхідно нанести на процесор і на контактну пластину кулера тонкий шар спеціального складу, що збільшує ефективність охолодження - термопасти.

Для кулерів існують різні затискачі, що забезпечують щільне прилягання контактної пластини до самого процесора. Кріплення може здійснюватися за рахунок гвинтів, спеціальних затискачів або кріплення кулера до материнської плати за допомогою складової пластини.

Переконайтеся, що контактна пластина кулера щільно прилягає до процесора, інакше можливий перегрів і як наслідок вигоряння не тільки CPU, а й материнської плати.

Заміна процесора

Якщо Вас перестала влаштовувати продуктивність комп'ютера, то швидше за все відбувається саме через недостатню потужність ЦП. Це можна компенсувати встановленням додаткових плат оперативної пам'яті, збільшивши її обсяг, проте при цьому розраховувати на якісне збільшення продуктивності системи не потрібно.

Перед встановленням нового процесора необхідно переконатися, що материнська плата оснащена відповідним сокетом та допускає використання цієї моделі ЦП.

Для коректної роботи деяких моделей на застарілих материнських платах може знадобитися оновлення BIOS. При установці нового пристрою потрібно дотримуватись крайньої обережності, оскільки необережний рух може призвести до пошкодження обладнання!

Для початку необхідно акуратно від'єднати кулер, розташований на сокеті материнської плати та витягти процесор. Потім помістити новий пристрій у гніздо, покрити тонким шаром термопасти зовнішню частину процесора та встановити кулер на місце. У разі заміни центрального процесора, інші комплектуючі, як правило, не вимагають оновлення та продовжують працювати в штатному режимі. Постарається допоможе з підбором процесора під будь-який комп'ютер, ставте питання у коментарях.

CPU- Центральний процесор є основним компонентом, "мозком" комп'ютера і визначає його основні характеристики. «то велика інтегральна схема (ВІС), сформована на кристалі кремнію. Велика інтегральна схема за розміром, а, по кількості елементів – транзисторів, включених до неї.

Завантажити презентацію «Процесор»

Мікропроцесор містить мільйони транзисторів, з'єднаних між собою найтоншими провідниками з алюмінію чи міді. У 1965р. Гордон Мур зробив сміливе передбачення: кількість транзисторів, що розміщуються на кристалі ІС, подвоюватиметься приблизно кожні 2 роки. Галузь розвивалася майже в точній відповідності до цього прогнозу, який отримав назву закону Мура. Але вперше за 43г порушено закон завдяки новим методам виробництва мікросхем, коли можна розмістити 30млн. транзисторів на ділянці кристала з шпилькову головку. 2006р. процесор Core 300млн. транзисторів, початок 2007р. 800 млн. транзисторів у двох ядерних системах.

Виготовлення мікропроцесора

Це найскладніший технологічний процес, що включає кілька сотень етапів. Мікропроцесори формуються на поверхні тонких пластин Кремнію, які нарізають із довгих циліндричних кристалів кремнію, вирощених із розплаву кремнієвого піску. Кремній має напівпровідникові властивості, його провідність Можна керувати шляхом введення домішок. У процесі виготовлення мікросхем на пластини-заготівлі наносяться найтонші шари різних матеріалів. На них фотолітографічним способом шар за шаром формують «малюнок» майбутньої мікросхеми. В ході наступної операції, званої легуванням, відкриті ділянки кремнієвої пластини бомбардують іонами різних хімічних елементів, які формують у кремнії мікроскопічні ділянки, що мають різну електричну провідність. Кожен шар процесора має свій власний малюнок, разом всі ці шари утворюють тривимірну структуру процесора. Після цього пластини розрізають окремі мікросхеми, які проходять ретельне тестування, щоб перевірити якість виконання всіх технологічних операцій. Заготовки, у яких виявляються несправності, просто вибраковуються, оскільки немає способів виправлення помилок. Потім кожен кристал поміщають у захисний корпус та припаюють до нього висновки.

До логічного складу ЦП входять слід. пристрої:

1. пристрій управління (УУ) - Блок упр-я. Керує роботою всіх пристроїв зад. програмі
2. АЛУ(Арифметико-логічний пристрій)обчислювальний інструмент процесора.
3. регістри процесорної пам'яті - Внутрішня пам'ять процесора. Регістри використовуються для тимчасового зберігання команди, адрес пам'яті, оброблюваних даних та іншої внутрішньої інформації мікропроцесора. Кожен їх регістрів служить свого роду чернеткою, використовуючи який процесор виконує розрахунки та зберігає проміжні результати. У кожного регістру є певне призначення. IP - лічильник команд (поміщається адреса тієї комірки пам'яті ЕОМ, в якій зберігається чергова команда програми, що виконується. CS - регістр команд, поміщається сама команда на час її виконання DI SI BP - індексні регістри, покажчики зрушень у сегментах. AX BX – загального призначення SS – стека (Стек-область, що використовується для тимчасового зберігання даних. Стек міститься в окремому сегменті, який називається сегментом стека) DS – додатковий

Розглянемо принципи роботи сучасних процесорів

Мікропроцесор є складним електронний пристрійдо виконання різних операцій. Будь-який процесор підтримує певний набір команд, які може виконувати, і містить набір внутрішніх осередків пам'яті, регістрів, з якими може працювати набагато швидше, ніж із зовнішньою пам'яттю. Можливості ПК як універсального виконавця по роботі з інформацією визначається системою команд процесора. Ця система команд є мовою машинних команд. (ЯМК) З мови ЯМК складаються програми керування роботою комп'ютера. Окрема команда представляє окрему операцію (дію) комп'ютера. У ЯМК існують операції з яких виконується арифметич. , логіч. операції, переції управління послідовністю команд, операції передачі з одних пристроїв пам'яті до інших тощо. Розрізняють два типи архітектури мікропроцесорів – CISC і RISC.

CISC

CISC (Complex Instruction Set Computer)передбачає, що процесор підтримує дуже великий набір команд (більше 200) ( повну системукоманд) і має не велике числорегістрів. Комплексні набори команд різної складності, що реалізують на рівні машинної мови (від простих, характерних для мікропроцесора 1-го покоління, до значної складності, характерних для сучасних процесорів.

RISC

В свою чергу RISC-архітектура (Reduced Instruction Set Computer)означає обмежений набір команд і велика кількість внутрішніх регістрів. Усі команди працюють з операндами та мають однаковий формат. Звертання до пам'яті виконується за допомогою спеціальних команд завантаження регістру та запису. Простота структури та невеликий набір команд дозволяє повністю реалізувати їх апаратне виконання та ефективний конвеєр при невеликому обсязі обладнання. Високий рівень дроблення конвеєра. Суперечки про те, що краще, точаться досі. RISC-процесор працює швидше, тому що команди прості. І коштують дешевше, але програми для них посідають більше місця, ніж для CISC. Саме тому в умовах дефіциту оперативної пам'яті початковий розвиток процесорів для персональних комп'ютерів пішов у напрямку CISC-архітектури. Всі процесори, сумісні з набором команд х86 є CISC процесорами, хоча деякі можуть мати елементи RISC-архітектури. Мікропроцесори 5 покоління мають 64-розрядну шину даних та адрес. Можуть працювати з 8,16,32 бітними даними, підтримують конвеєрну структуру і мають можливість передбачати напрямок переходів у програмі. Процесори, що мають трохи більші можливості, як правило, відносять до шостого покоління. Розглянемо основні засади роботи сучасних процесорів. Насамперед зазначимо, що процесор виконує програму, що зберігається у пам'яті, Програма є набором команд (інструкцій) і даних. Послідовно зчитуючи команди, процесор виконує відповідні дії. Кожна команда представлена ​​кількома байтами, причому її довжина не фіксована і може становити від 1 по 15.

Характеристики ЦП

1. Тактова частота - це основна характеристика процесора, яка визначає його можливості та продуктивність системи в цілому. Кожен тип процесора випускається у вигляді цілої лінійки (родини) моделей, що відрізняються різними характеристиками і насамперед тактовою частотою. Так, процесор Pentium IV може випускатися різних модифікаціях з тактовою частотою від 2,0 До 3,8 МГц. Тактова частота процесора визначається двома факторами: частотою системної шини та внутрішнім множником процесора (внутрішньою тактовою частотою). Перший параметр фактично залежить від самого процесора, а визначається системною платою, Точніше її чіпсетом. Системні плати можуть випускатися з різними частотами- Від 256 до 800 МГц. Процесор працює у тісному контакті з мікросхемою, яка називається генератором тактової частоти. ГТЧ виробляє періодичні імпульси, які синхронізують роботу всіх вузлів комп'ютера. Це своєрідний метроном усередині ПК. У ритмі цього метронома працює ЦП. Тактова частота дорівнює кількості тактів за секунду. Такт – проміжок часу між початком подачі поточного імпульсу та початком подачі наступного. На виконання процесором кожної операції приділяється певна кількість тактів. Вимірюється у МГц.
2. Техкрок
   Процесор складається з багатьох мільйонів транзисторів. Їх можна умовно уявити у вигляді точок у вузлах прямокутної сітки - як зерна люмінофора на екрані електронно-променевої трубки (ЕЛТ). Відстань між транзисторами процесора визначається технологією виробництва, що використовується, і в даний час становить 0,09 мк або 90 нм. Чим менша ця відстань, тим краще. Зменшення розмірів транзистора тягне у себе зменшення кроку, отже, зменшується потужність тепловиділення і собівартість виготовлення, збільшується максимально досяжна частота процесора.
3. Розрядність процесора
   Розрядністю називають максимальну кількість розрядів двійкового кодуякі можуть оброблятися або передаватися процесором одночасно. Розрядність процесора визначається розрядністю його регістрів, які містяться оброблювані дані. Наприклад розрядність регістру 2 байти – 16 біт, то розрядність ЦП – 16., 8 байт -64 Осередок – група послідовних байтів ОЗУ, що містить у собі інформацію, доступну для обробки окремою командою процесора. Вміст комірки пам'ять називається машинним словом. Очевидно, що розмір комірки пам'яті та машинного слова дорівнює розрядності процесора. Обмін інформацією між ЦП та внутрішньою пам'яттюпровадиться машинними словами. Адреса осередку пам'яті – дорівнює адресі мл. байта (байта з найменшим номером), що входить у комірку. Адресація як байтів, так і осередків починається з 0. Адреси осередків кратні кількості байтів у машинному слові.
4. Адресний простір
   За адресною шиною процесор передає адресний код – двійкове число, що позначає адресу осередку пам'яті або зовнішнього пристрою, куди надсилається інформація щодо шині даних. Адресне пространсство – це діапазон адрес (множина адрес) до яких може звернутися процесор, використовуючи адресний код. Якщо адресний код містить n - біт, то розмір адресного простору 2 n байт Зазвичай розмір адресного коду = кількості ліній в адресній шині (розрядності адресної шини)
5. Архітектура ЦП - конструкція процесора і наявна система команд (інструкцій) До архітектури відносяться такі елементи: а) Система команд і способи адресації б) Можливості поєднання виконання команд у часі) Наявність додаткових вузлів та пристроїв у складі МПг) Режими роботи процесора а) Система команд є сукупність команд, які можуть виконуватися процесором. х86, MMX SSE SSE2 SSE3 3DNOWб)
6. Конвеєр
   Сьогоднішні процесори забезпечують поєднання виконання кількох послідовно розташованих команд у часі, утворюючи конвеєрну обробку. Процесор поділяє виконання команди на етапи.
   Наприклад Pentium - на 5 етапів:
   1) прочитати з пам'яті частину програми (вибірка, зчитування команди з ОЗП чи КЕШу)
   2) визначити довжину інструкції (декодування та дешифрування команди, тобто визначення коду виконуваної операції)
   3) визначити адресу комірки пам'яті, якщо вона використовується в цій команді
   4) виконати команду; 5) зберегти отриманий результат. Кожен етап називається ступенем. Виходить 5-ступінчастий конвеєр.
   При конвеєрній обробці виконання кожного етапу відводиться 1 такт тактової частоти. У кожному новому такті закінчується виконання однієї команди та починається виконання нової. Цей процес називається потоковою обробкою . Загальний час виконання команди в конвеєрі з 5 ступенями складатиме 5 періодів тактової частоти. У кожному такті конвеєр одночасно оброблятиме 5 різних команд. Отже, конвеєризація підвищує продуктивність процесора, але вона не скорочує час виконання окремої команди. Виграш виходить завдяки тому, що обробляється відразу кілька команд.
   Суперскалярний процесор наявність двох конвеєрів.
   Суперконвеєрний - Більше 5 етапів у конвеєрі Подібне рішення різко підвищувало продуктивність ЦП. Застосовується багато конвеєрної обробки. Практично всі інструкції можуть виконуватися паралельно, крім операцій з плаваючою точкою і команд переходів. Суперсклярний та суперконвейєрний означає наявність більше двох конвеєрів та більше п'яти етапів у конвеєрі відповідно. Конвеєр помітно впливає на швидкість виконання лінійних ділянок програм, які можуть виконуватися паралельно, за винятком операцій з плаваючою точкою і команд переходів.
7. Вбудовані пристрої
   Основними компонентами центрального процесора є ядро, кеш-пам'ять та шина.
   Ядро процесоравиконує інструкції. Операнди інструкцій зберігаються у регістрах. Розмір регістрів визначає розрядність процесора. Поняття «ядро» має і топологічний зміст - воно розміщене в центрі мікросхеми процесора, а на його периферії розташовуються кеш-пам'ять та інші блоки. Один і той же тип процесора може бути побудований на різних "ядрах". Сьогодні ми маємо багатоядерні системи. Розміщується 2, 4, 6, 8 ядер одному кристалі.
   Кеш-пам'ять(RAM cache) - високошвидкісна статична (SRAM) пам'ять, що використовується для прискорення доступу до даних, що зберігаються в повільнішій, але дешевій динамічній (DRAM) пам'яті. Прискорення доступу здійснюється, коли процесор багаторазово звертається до тих самих даних чи команд програми. Кеш зберігає останні дані команди, і процесор швидко зчитує їх з кешу. КЕШ є свого роду буфером, що узгоджує швидкий процесор та відносно повільну. оперативну пам'ятьщо значно прискорює процес обробки даних.
   Буває 2 типи: L1 та L2 (рівні 1 та 2 від англ. level - «рівень»).
   Кеш L1 спочатку був інтегрований кристал процесора і є його невід'ємною частиною. У ньому розмішуються інструкції процесора та дані цих інструкцій. Великий кеш L1 дуже корисний умовах багатозадачності, оскільки він зберігає так званий контекст завдань, тобто. інформацію, необхідну для перемикання ці завдання при послідовному виконанні. Розмір 2 * 32Кб, 2 * 64Кб, 2 * 128Кб, 2 * 256 Кб.
   Кеш L2 служить для компенсації різниці частоти роботи процесора та ОЗУ. Розташовується або на мат. платі або корпусі процесора, окремо від його ядра. Основним його параметром є розмір: що він більше, то швидше працює система. Але ця пам'ять дорога, тому розмір Кеша є компромісом між продуктивністю і вартістю системи. Типові розміри кеш-пам'яті для різних процесорів (512Кб, 1Мб, 2Мб, 4Мб) Отже, Кеш дозволяє підвищити продуктивність за рахунок зменшення випадків очікування надходження інформації з повільнішої ГП. Потрібні команди та дані беруться з швидшого Кеша, куди заздалегідь заносяться. Використання двох КЕШ виключає конфлікти при зчитуванні інформації, йде одночасне зчитування.
   Зв'язок процесора з іншими пристроями на системній платі, зокрема з основною пам'яттю, здійснюється через шину процесора.Зауважимо, що раніше і основна пам'ять, і процесор були на одній шині, яка називалася системною. Зараз підвищення продуктивності процесор має власну шину. (1066МГц, 800МГц, 533МГц, 333МГц). Співпроцесор - спеціальний блок для операцій з «плаваючою точкою» (або комою). Застосовується для особливо точних та складних розрахунків, а також для роботи із низкою графічних програм.
8. У процесорі можна виділити такі основні частини:
   —блок передбачення розгалужень (адреси переходу - БПАП);
   -блок обчислень з плаваючою точкою;
   -засоби виявлення помилок ЦП
   Контроль розгалужень програми.
   Якщо у програмі зустрічається умовний чи безумовний перехід, після декодування інструкції переходу і отримання адреси процесор починає зчитувати дані з нової адреси. Зрозуміло, до отримання цієї адреси конвеєр простоює. Подібна ситуація відбувається досить часто, тому для зниження «негативних» наслідків розгалуження програми всі переходи, що зустрічаються в програмі, запам'ятовуються в спеціальному буфері адрес переходів (branch target buffer). При виконанні інструкції переходу процесор перевіряє наявність адреси в буфері та починає читання програми з цієї адреси. У разі безумовного переходу створюється таблиця «історії» переходів, виходячи з якої процесор вирішує буде здійснено перехід чи ні, і починає виконання інструкцій з передбаченої адреси - так зване випереджувальне виконання (speculative execution), зрозуміло, якщо адреса передбачена неправильно, то все виконання припиняється, конвеєр очищається і починається виконання з правильної адреси. Тому дуже важливо, щоб вірогідність правильного прогнозу була найбільш високою. У сучасних процесорах лежить у межах 80-90%.
   Блок передбачення адреси переходу дозволяє підвищити продуктивність за рахунок економії часу шляхом передбачення можливих шляхів розгалужувального алгоритму.
   Блок обчислень із плаваючою точкою FPU (Floating Point Unit).
   Даний блок забезпечує виконання операцій з плаваючою точкою та мультимедійних операцій ММХ. Зазвичай він містить свій окремий конвеєр, оскільки зазвичай такі операції можуть виконуватися тільки в одному конвеєрі. На продуктивність блоку FPU останнім часом стали звертати увагу через появу безлічі додатків, написаних для команд ММХ або для роботи з тривимірною графікою, не кажучи вже про суто обчислювальні завдання.
   Будучи дуже складними пристроями, сучасні процесори мають можливість налаштування своїх параметрів. Наприклад, у процесорах Pentium можна відключати другий конвеєр або блок прогнозування розгалужень, що дозволяє оцінити приріст продуктивності, що забезпечується цими елементами ядра процесора. Крім того, практично всі процесори мають свою так звану візитну картку – спеціальну інструкцію, яка допомагає однозначно ідентифікувати процесор. Ця інструкціяназивається CPUID і видає ІМ'Я фірми розробника, тип сімейств, модель та версію процесора, а також показує його основні властивості, зокрема наявність блоку FPU або ММХ.
   Наявність засобів виявлення помилок ЦП.
   У ЦП є пристрої самотестування перевірки працездатності більшості елементів процесора. Використовуючи спеціальний формат даних: біт парності , тобто. до кожного операнда додається біт парності, в результаті всі числа стають парними, поява непарного числа - сигнал про збій при роботі процесора.

Засоби термозахисту процесорів

Ви час роботи процесори сильно нагріваються - їхня температура досягає 7О ... 9О ° С. Перегрів процесора загрожує великими неприємностями, аж до виходу його з ладу. Він може просто перегоріти, як і будь-який електричний прилад. Тому конструкція процесора має передбачати ефективну систему охолодження. Власне, системний блок комп'ютера і так оснащений вентилятором, але він призначений в основному для охолодження самого блоку живлення і лише частково для охолодження материнської плати з встановленим на ній процесором. Для сучасних процесорів, які мають потужність 40...70 Вт, цього зовсім недостатньо.
Тому центральний процесор має свою власну системою охолодження. Вона складається з радіатора, який кріпиться безпосередньо на корпусі процесора, та вентилятора, що охолоджує ребра радіатора.

Радіатор

Це металева пластина з ребристою поверхнею, за рахунок нього суттєво збільшується теплообмін процесора. довкіллям. Площа поверхні кристала процесора надзвичайно мала і вбирається у кількох квадратних сантиметрів. Це недостатньо для ефективного відведення теплової потужності, що розсіюється процесором. Завдяки ребристій поверхні радіатор у сотні разів збільшує площу свого теплового контакту з навколишнім середовищем.
В даний час використовуються різні типирадіаторів.

Пресовані (екструзійні) радіатори

Це найбільш прості, дешеві та поширені радіатори. Для їх виробництва використовується алюміній – метал із досить високою теплопровідністю. Радіатори виготовляються методом пресування, що дозволяє отримати досить складний профіль поверхні і досягти хороших властивостей, що тепловідводять.

Складчасті радіатори

Відрізняються досить цікавим технологічним виконанням: на базовій пластині радіатора пайкою або за допомогою спеціальних теплопровідних паст закріплюється тонка металева стрічка, згорнута в гармошку, складки якої відіграють роль ребристої поверхні. Такі радіатори зазвичай виготовляються із міді – вона має більш високу теплопровідність, ніж алюміній.

Ковані (холодноформовані) радіатори

Для їх виготовлення використовується технологія холодного пресування, яка дозволяє формувати поверхню радіатора у вигляді стрижнів різного перерізу. Основний матеріал - алюміній, але іноді для покращення тепловідвідних властивостей в основу встановлюють мідні пластини. Це досить складна технологіяТому ковані радіатори дорожчі за «екструзійні» і «складчасті», але не завжди кращі в плані теплової ефективності.

Точені радіатори

На сьогодні це найбільш дорогі вироби, оскільки їхнє виробництво засноване на високоточній механічній обробці монолітних заготовок. Вони відрізняються не лише найвищими експлуатаційними характеристиками, а й високою ціною. Виготовляються з міді та алюмінію.

Вентилятори

На сьогодні навіть найдосконаліші радіатори не справляються із завданням ефективного охолодження високопродуктивних процесорів. Суттєво покращити теплообмін можна лише за допомогою спеціальних мікровентиляторів. кулерів (від англ. cool – «охолоджувати»), які встановлюються над радіатором і обдують його ребра струменем повітря.
Як і будь-який інший вентилятор, кулер складається з електродвигуна, на осі якого закріплена крильчатка. Основною характеристикою вентилятора є його продуктивність- величина, що показує обсяг повітряного потоку, що прокачується. Типові значення витрати - 10...80 кубічних дюймів за хвилину. Чим більша продуктивність вентилятора, тим краще він охолоджує процесор. Продуктивність вентилятора залежить від розміру крильчатки та швидкості обертання електродвигуна. Чим швидше обертається крильчатка, тим вища продуктивність вентилятора. Типові значення швидкості обертання - 1500…7000 об/хв. Зі збільшенням розміру крильчатки збільшуються продуктивність, габаритні розмірита маса вентилятора.
Найбільш поширені типорозміри – 60х60х15 мм, 60x60x20 мм, 60x60x25 мм, 70х70х 15 мм, 80x80x25 мм. Серед експлуатаційних параметрів можна виділити рівень шуму та термін служби вентилятора. Рівень шуму вентилятора виявляється у децибелах (дБ) і зазвичай перебуває у діапазоні 20… 50 дБ. Тихими вважаються вентилятори з рівнем шуму менше 30 дБ. Термін служби (або час напрацювання на відмову) вентилятора виявляється у тисячах годин і є показником його надійності та довговічності. Термін служби вентиляторів складає 40...50 тис.год, що становить близько п'яти років безперервної цілодобової роботи.

У більшості процесорів Intel використовується конструкція корпусу, звана FC-PGA (абревіатура Flip Chip Pin Grid Array - перевернутий чіп з масивом голчастих контактів). Справа в тому, що кристал перевернутий і виходить на верхню частинукорпуси для найкращого охолодження. Поверхня ядра закрита теплорозсіювачем, який є мідною пластиною, покритою тонким захисним шаром. Кількість контактів (pin) на корпусі може бути різним: 423, 478, 604, 775. Процесори (як, втім, і всі інші компоненти ПК) можуть поставлятися як у звичайному варіанті з мінімальною комплектацією ( OEM - Original Equipment Manufacturer), і у боксовому варіанті ( in Box), тобто. в пакувальній коробці, забезпеченій посібником зі встановлення та 3-річною гарантією. Вартість процесора in Box всього на кілька доларів вища, ніж у звичайній OEM упаковці, що зовсім недорого з урахуванням ціни на кулер, яким постачається боксова упаковка.

Розгін

Розгін (overclocking)- режим роботи будь-якого устрою більш високої частоті, ніж штатна, тобто. на частоті, передбаченої у його робочих характеристиках. Розгін можливий тому, що більшість пристроїв мають певний запас міцності. Зазвичай невелике збільшення частоти проходить безболісно і дає виграш близько 10%. При перевищенні критичного значення можливий перегрів та повний вихід дорогого пристрою з ладу. Тому користувач виробляє розгін на свій страх і ризик, часто втрачаючи гарантії продавця. Основний об'єкт розгону – центральний процесор. Проте можна розганяти і пам'ять, і процесор відеокарти.

Порядок встановлення процесора Pentium IV у гніздо системної плати

• встановити важіль гнізда процесора (А) у положення «Відкрито», для чого треба відвести його трохи убік і підняти догори до упору;
• встановити процесор у гніздо і перевести важіль у положення «закрито» (золотий трикутник на процесорі повинен дивитися в основу клямки);
• нанести теплопровідний склад на верхню поверхню процесора (Б) і рівномірно розподілити пасту на його поверхні;
• поєднати основу радіатора з механізмом кріплення та встановити радіатор на процесор. Не даючи пасті засохнути, зробити кілька рівномірних коливальних рухів, злегка рухаючи радіатор за процесором, щоб термопаста рівномірно розподілилася по радіатору;
• починаючи з центральної пелюстки (В) встановити затискачі (Г) на пелюстки механізму кріплення (В, Д, Е).
• вставити роз'єм (Ж) кабелю вентилятора в розетку з трьома штирями, яка зазвичай знаходиться неподалік роз'єму центрального процесора і позначається CPU FAN.

Приклади сучасних процесорів фірми Intel

Процесор Intel® Core™ i7 Extreme Edition

• Друге покоління процесорів Intel Core i7
• Друге покоління процесорів Intel Core i5

Друге покоління процесорів Intel Core i3

• Сімейство процесорів Intel Core vPro

Intel Quad-Core Xeon X5550 для серверів

• Процесор Intel Xeon E5620 для робочих станцій

Сьогодні мільйони жителів розвинених країн мають у своїх будинках один або навіть кілька персональних комп'ютерів і ноутбуків, що не дивно, оскільки ці пристрої сьогодні використовуються в різних цілях: від розважальних до наукових та комунікаційних. Однак значна частина власників ПК не знає їх пристрої, тому що при виникненні проблем воліє звертатися до фахівців. Такий підхід цілком обґрунтований. Але все ж таки варто дізнатися, з яких основних компонентів складається цей залізний та інтелектуальний "друг" людини. Наприклад, багато хто цікавить, що таке процесор (CPU), яких видів він буває і як його правильно вибрати.

Де у ПК мізки

Очевидно, що для того, щоб злагоджено і без втручання людини здійснювати величезну кількість операцій, необхідний якийсь керуючий центр, який, подібно до мозку, передаватиме команди різним компонентам системи та периферійним пристроям. У комп'ютері ця роль відведена процесору, який виконує всі логічні та арифметичні операції, що задаються особливою програмою. Крім того, він здійснює керування всіма іншими пристроями ПК.

Як влаштований

Щоб зрозуміти, що таке комп'ютерний процесор, слід дізнатися, як він влаштований. На відміну від аналогів минулих десятиліть, сучасні пристрої такого типу мають мініатюрні розміри. На перший погляд мікропроцесор – це прямокутна тонка платівка із міцного кристалічного кремнію. На її порівняно невеликій площі розташовані схеми, що забезпечують функціональність "мозку" персонального комп'ютера. Пластинка укладена в керамічний або пластмасовий плоский корпус, до якого вона приєднується за допомогою дуже тонких золотих проводків, з металевими наконечниками. Завдяки такій конструкції процесор легко та надійно приєднується до системної плати ПК.

Компоненти

Хто вже дізнався, що таке процесор, хочуть зрозуміти, з яких складових він складається. Незважаючи на свої невеликі розміри, цей пристрійвключає множину компонентів. В тому числі:

• шини адрес;
• регістри;
• шини даних;
• арифметико-логічний устрій;
• кеш, або швидка пам'ять, має невеликий об'єм 8-512 кбайт;
• математичний співпроцесор;
• лічильники команд.

Ядро процесора

Під цим терміном ховається безліч понять. Якщо йдеться про те, що таке процесор і з яких частин він складається, то ядро ​​— це його складова, призначена для виконання потоку команд. Крім того, є багатоядерні варіанти, що здатні виконувати кілька потоків команд.

До "ядерних" характеристик відносяться:

• система команд;
• мікроархітектура;
• кількість функціональних блоків;
• напруга живлення;
• обсяг вбудованої кеш-пам'яті;
• площа кристала;
• логічний та фізичний інтерфейс;
• максимальне та типове тепловиділення;
• тактові частоти;
• технологія виробництва.

У той самий час у фізичному сенсі під словами “ядро процесора” розуміють його частину, яка містить основні функціональні блоки чи зазвичай відкритий кристал мікропроцесора. У будь-якому випадку це - необхідна частина"мозку" ПК. Таким чином, питання "що таке ядерний процесор" звучить дещо некоректно, якщо, звичайно, розглядається лише CPU, а не всі пристрої та програми, які також називаються процесорами.

Системна шина

Той, хто вже дізнався, що таке процесор комп'ютера, напевно, зацікавиться і тим, через що він здійснює керування іншими компонентами ПК. Очевидно, що таке завдання під силу лише складній системі. Вона називається процесорною шиною і є сукупністю сигнальних ліній, об'єднаних за призначенням. Кожна з них має певний протокол передачі даних та електричну характеристику. До самої процесорної, або, як її ще називають, системної шині підключається лише CPU, а всі інші пристрої через контролери материнської плати. У той самий час існують варіанти, коли пам'ять підключається безпосередньо у процесор, завдяки чому забезпечується його ефективність. Тут доречно поставити питання, що таке розрядність процесора, оскільки, наприклад, вираз “розрядності процесора х 64” означає, що це пристрій забезпечено 64-разрядной шиною даних, і таку кількість біт воно обробляє за одиничний такт.

Кеш

Швидка пам'ять, або кеш – це буфер між процесором та контролером системної пам'ятіяка є досить повільною. Цей компонент призначений для того, щоб збільшити загальну продуктивність всього пристрою загалом. Для досягнення цієї мети буфер передаються і зберігаються блоки даних, які відпрацьовуються в даний момент, і тому процесор не буває змушений постійно звертатися до системної пам'яті.

Кеш ділиться на три рівні:

• Перший рівень L1

Він поділяється на два кеші - інструкцій та даних, є найшвидшим і виконує роботу безпосередньо з ядром процесора.

• Другий рівень L2

З L1 взаємодіє кеш L2. Він у рази більший за обсягом і є цілісним.

• Третій рівень L3

У деяких сучасних мікропроцесорів існує ще й третій рівень, який більший за два попередні, але працює на порядок повільніше. Справа в тому, що шина між 2-м та 3-м рівнем вже, ніж між 1-м та 2-м. Однак швидкість 3-го рівня все одно значно вища, ніж швидкість системної пам'яті. Залежно від того, чи повторюється інформація, що потрапляє в кеш, на різних рівнях, чи ні, розрізняють два типи цієї складової процесора: ексклюзивний та не ексклюзивний. Кожен з них має свої переваги та недоліки, тому важко сказати, який із них кращий. Можна тільки відзначити, що перший тип використовується в процесорах AMD, а другий - в Intel.

Роз'єм

Розповідаючи про те, що таке процесор комп'ютера, слід приділити увагу всім компонентам, оскільки цей складний пристрій функціонує лише завдяки злагодженій роботі кожного з них. Наприклад, здавалося б, яку важливість може мати такий примітивний пристрій, як роз'єм? Однак його застосування полегшує заміну процесора при модернізації ПК або зняття його на час ремонту.

Що таке частота процесора

Для порівняння будь-яких технічних пристроїві для того, щоб дати уявлення про їхні можливості використовуються певні характеристики, що мають чисельний вираз. Для процесорів основний є тактова частота. Причому це поняття має кардинальні відмінності, коли йдеться про одноядерний та багатоядерний варіанти. Отже, що таке частота процесора, якщо він здатний виконувати тільки один потік команд? Виявляється, що цей параметр показує скільки обчислень в одиницю часу може зробити конкретний одноядерний пристрій. Відповідно, що більше тактова частота, то більше вписувалося процесор може виконати операцій на одиницю часу. Найчастіше вона становить 1,0-4 ГГц і визначається множенням зовнішньої частоти певну постійну величину. Зовсім інша річ, якщо потрібно з'ясувати, що таке частота частоти процесора. У такому разі деякі горе-фахівці рекомендують обчислювати даний параметр для всього пристрою, помножуючи дані одноядерного варіанту на кількість складових. Однак це докорінно неправильно, так як тактова частота всього пристрою від числа ядер не змінюється, і позитивний ефект стосується лише продуктивності процесора. На додачу слід зазначити, що при виборі процесора частота не повинна бути вирішальним фактором, а слід розглядати величини всіх його показників загалом.

Що таке графічний процесор

Як відомо, сучасні ПК забезпечують чудову "картинку". Це досягається за допомогою графічного процесора — спеціального пристроювиконує графічний рендеринг. Крім того, вони призначені для використання як прискорювач 3Д графіки. Завдяки конвеєрній архітектурі такі пристрої набагато ефективніше обробляють зображення та іншу графіку, ніж CPU, про який було розказано вище.

Текстовий процесор: що це?

У питаннях, пов'язаних з архітектурою ПК, на даний момент є певна плутанина, оскільки ті ж терміни нерідко використовуються для позначення зовсім різних речей. Зокрема, терміном процесор позначаються також програми для форматування текстів, зміни шрифтів, абзаців, перевірки орфографії та багато іншого. Найбільш відомими прикладами є OpenOffice.org, Writer та суперпопулярна Microsoft Word. Тому з назви можна сміливо наводити, коли потрібно відповісти на запитання, що таке текстовий процесор.

Декілька слів про найбільш поширені процесори персональних комп'ютерів

Перше місце за популярністю займає процесор Intel Core i5. Він вважається чудовим варіантом, коли потрібна потужна ігрова машина. За ним слідує модель від Intel - Celeron E3200, який коштує недешево, але є оптимальним вибором для серйозної роботи в офісі. Чимало шанувальників серед фахівців є і ще один процесор від Intel — чотириядерний Core 2 Quad. Якщо ви не прагнете стати власником надпотужної машини і хочете заощадити, зверніть увагу на AMD Athlon II X2215 або AMD Phenom II X4945.

Тепер ви знаєте, що таке процесор, яких видів буває і які характеристики має.