Procesor, který je v něm obsažen. procesor

Co je centrální procesorová jednotka?
Centrální procesorová jednotka je mozek počítače, zařízení určené k provádění příkazů a pokynů daných programem. Centrální procesorová jednotka se někdy nazývá CPU, CPU (CPU). Obvykle se procesory liší v sadě spustitelných instrukcí, rychlosti provádění příkazů, množství adresovatelné paměti, velikosti zpracovávaných slov, šířce použité sběrnice. Klasické procesory CISC se liší v závislosti na sadě a pořadí prováděných instrukcí; Procesory RISC se sníženou sadou instrukcí; MISC procesory s minimální sadou dlouhých instrukcí; Procesory VLIW s mimořádně dlouhou instrukční sadou. Moderní procesory jsou procesory CISC s jádrem RISC.
Většina moderních PC procesorů je založena na algoritmu cyklický proces sekvenční zpracování informací, vynalezené Johnem von Neumannem v roce 1946. Odtud pochází název procesoru, tedy ten, který procesy spouští. Během procesu CPU načte sekvenci instrukcí obsažených v paměti a provede je. Tato posloupnost instrukcí se nazývá program a představuje algoritmus procesoru. V některých případech se pořadí čtení změní (příkaz skoku, stop, přepnutí do režimu přerušení zpracování).

Jak došlo k vývoji procesoru?
První fáze: 40s - pozdní 50s. Procesory byly vyrobeny na bázi elektromechanických relé, feritových jader (paměťová zařízení) a vakuových elektronek. Byly spojeny do bloků, modulů, stojanů. Takový procesor mohl obsadit několik místností, vyznačoval se nízkou rychlostí, často se porouchal, spotřeboval hodně elektřiny a podle toho měl vysoký odvod tepla.
Druhá fáze: polovina 50. - polovina 60. let. Tranzistory vyměnily lampy. Bylo možné zmenšit velikost, odvod tepla, zvýšit spolehlivost a výkon.
Třetí fáze: 60. léta. Objevily se první mikroobvody. Nejprve obsahovaly sestavy tranzistorů a rezistorů, poté - funkční bloky procesoru (mikroprogramové zařízení, aritmetické logické zařízení, registry, zařízení pro práci s daty a příkazové sběrnice).
Čtvrtá etapa. Společnost Intel vydala první mikroprocesor, ve kterém byly všechny hlavní funkční bloky a prvky procesoru umístěny na jediném mikroobvodu.
V moderních počítačích jsou procesory vyráběny ve formě kompaktního modulu, který se zapojuje do patice ZIF (každý výrobce má několik různých nekompatibilních patic - ale o tom později). Procesor je polovodičový krystal obsahující stovky milionů (a některé miliardy) tranzistorů

Kdo vytvořil první moderní procesor?
15. listopadu 1971 společnost Intel vydala svůj první mikroprocesor 4004. Intel 4004 je považován za první komerčně dostupný jednočipový mikroprocesor na světě. V roce 1969 malá japonská společnost Nippon Calculating Machine, Ltd. (později Busicom Corp.), výrobce kalkulačky, objednal 12 čipů od společnosti Intel, které mají být použity v nové stolní kalkulačce. Čipy byly navrženy tak, aby odvedly velmi specifickou práci, takže pro každou novou aplikaci bylo nutné přepracovat celou čipovou sadu. Zaměstnanec společnosti Intel Marshian Edward (Ted) Hoff navrhl snížit počet čipů pomocí centrální procesorové jednotky, která bude místo několika čipů provádět aritmetické a logické funkce.
O nějaký čas později se objevil první mikroprocesor, který za cenu 300 USD implementoval všechny funkce sálového procesoru na jednom čipu. Intel 4004 byl vyroben v 16kolíkovém DIP balení, velikost matrice menší než 1 čtvereční. viz Procesor mohl provést 60 000 pokynů za sekundu. Obsahoval 2300 tranzistorů a pracoval na hodinové frekvenci 92,6 kHz. Intel získal autorská práva na mikroprocesor 4004 a jeho upgradované verze od společnosti Busicom. V roce 1971 se Intel 4004 nikdy nestal široce známým. Popularita nového typu procesorů přišla až s vydáním 8bitových procesorů Intel 8080 a 16bitových procesorů Intel 8086. Za nimi následovaly modely 80186, 80286 (slavný „kopeckový kousek“), 80386, 80486 atd.

Hlavní výrobci CPU
Intel v současné době drží přibližně 80% trhu s CPU. AMD je na druhém místě s 12%. Zbývajících 8% je obsazeno jinými výrobci (VIA, IBM atd.). Tento poměr se v posledních letech udržuje: fluktuace nepřesahují několik procent.
Produkty Intel dominují v segmentu desktopů, serverů a mobilních zařízení. AMD, zejména v segmentu mobilních procesorů, je neustále na dosah. Na počítači se AMD cítí jistější (Intel - 73%, AMD - 27%). Procesory Intel jsou obvykle technologicky vyspělejší a výkonnější, takže AMD musí snížit ceny svých produktů, což je pro kupujícího zatraktivňuje.
Ve skutečnosti by před nákupem měla vyvstat otázka: komu dát přednost: Intel nebo AMD. Záležitost je čistě individuální, protože oba mají jak úspěšné, tak nepříliš úspěšné modely.

Vyrábí se procesory v Rusku?
Kupodivu, ale jsou propuštěni. Několik podniků se zabývá vývojem mikroprocesorů v Rusku. Hlavními kupci jsou vojensko-průmyslový komplex, armáda a speciální služby. Jeden z nejpokročilejších procesorů: Elbrus 2000 (E2K) založený na architektuře VLIW (EPIC) a vyvinutý společností MCST za účasti studentů MIPT. Taktovací frekvence: 300 MHz, výkon - 9,6 Gflops (pro srovnání: Intel Core 2 Duo 2,4 GHz - 19,2 Gflops). Pro kompatibilitu s platformou x86 používá technologii binární kompilace. Sestaveno na Tchaj-wanu v závodech Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. V následujících letech by měla být jeho výroba nasazena v Rusku.
V roce 2008 byl veřejnosti představen „100% ruský“ počítač „Elbrus-3M“, vytvořený na základě mikroprocesoru Elbrus 2000 “. Podle výsledků testu SPEC překonal Intel Pentium III s taktovací frekvencí 500 MHz (v režimu kompatibility x86). Výpočetní výkon v „nativních“ Elbrusových kódech odpovídá rychlosti Pentium 4 2 GHz. Dodává se s OS MSVS-E založeným na Linuxu. V případě potřeby můžete do počítače nainstalovat Windows 2000, spustit první Quake. MCST plánuje zdvojnásobit počet tranzistorů na čipu každé dva roky. Do roku 2012 by se Elbrus-4S měl objevit s výkonem 64 Gflop a měl by se provádět podle 65 nm standardů, do roku 2018 - Elbrus-16S, 1 Tflop, 32 nm).

Mezi jádry, paticemi, rodinami a modely
Zkusme se vypořádat s moderními procesory pro stolní počítače... Bude to však nesmírně obtížné díky velké „druhové“ rozmanitosti moderních centrálních procesorů.
Začněme s lídrem na trhu Intel. Jeho procesory na dlouhou dobu Socket 775 sloužil věrně (ve skutečnosti je správné nazývat jej Socket T nebo LGA 775). Na základě tohoto soketu byly vytvořeny následující rodiny CPU: Celeron, Celeron D, Pentium 4, Pentium D, Pentium 4 EE, Pentium Dual-Core, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Core 2 Quad, Xeon. Řada serverových procesorů používala LGA 771.
Intel Core 2 je šestá generace mikroprocesoru Intel x86-64 založená na architektuře procesoru Intel Core. Tato rodina byla tedy vyrobena na základě šesti různých jader: Allendale, Conroe, Merom, Kentsfield, Wolfdale, Yorkfield. Při nákupu procesoru se proto zeptejte, které jádro se používá. Doporučuje se vzít to druhé: jsou obvykle dokonalejší.
V posledních letech se Intel začal stěhovat do nových soketů: LGA 1156 a LGA 1366.
Socket H (nebo LGA 1156) je nástupcem patice procesoru LGA 775 pro stolní počítače a patice procesoru LGA 771 pro servery střední a základní úrovně od společnosti Intel. Jedná se o alternativu k dražší platformě založené na čipové sadě X58 a patici LGA 1366. K dispozici je pouze režim dvoukanálové paměti.
Patice B (nebo LGA 1366) je nástupcem patice procesoru LGA 775 pro vysoce výkonné stolní systémy a patice procesoru LGA771 pro servery. K dispozici je tříkanálový režim provozu paměti (tzn. Pro efektivnější provoz RAM můžete na základní desku umístit tři stejné paměťové pásy najednou).
V souladu s tím byly uvolněny nové rodiny centrálních procesorových jednotek.
Intel Core i3. Procesory základní a střední třídy. Máte integrovaný řadič paměti, integrovaný GPU, ale nepodporujete Turbo Boost ( automatické přetaktování procesor při zatížení).
Intel Core i5. Procesory střední třídy mezi Intel Core i3 a Core i7. Mají také integrovaný řadič paměti, integrovaný grafický procesor a podporu technologie Turbo Boost.
Intel Core i7. Jedná se o první rodinu špičkových procesorů využívajících novou mikroarchitekturu Nehalem od společnosti Intel. Serverové procesory budou také postaveny na Core i7.
Nedávno vyšlo najevo, že Intel plánuje použít nové patice procesoru v produktech založených na architektuře Sandy Bridge (32 nm), která v příštím roce nahradí Westmere. V současné době Intel převádí 45nm produkty (Nehalem) na 32nm (Westmere) a v roce 2011 začne implementovat novou architekturu založenou na již zvládnutém technickém procesu. Nové procesory obdrží novou sadu instrukcí AVX (Advanced Vector Extensions), která zlepší výkon při stejné rychlosti hodin.
LGA 1156 bude nahrazen LGA 1155. Všechny procesory LGA 1155 budou mít integrované grafické jádro. Na rozdíl od moderních procesorů Clarkdale a Arrandale budou nové procesory vyrábět jádro CPU, grafické jádro a northbridge na jedné matrici. Nástupcem patice procesoru LGA 1366 bude LGA 2011. K dispozici bude 256bitová paměťová sběrnice (čtyři kanály DDR3) a do procesoru budou integrovány funkce Northbridge.
U procesorů AMD je situace stejně matoucí. Aktuálně na trhu najdete procesory architektury K10: 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 na základě Socket AM2, AM2 +, AM3.
Socket AM2 se objevil v roce 2006, aby nahradil Socket 939 a Socket 754. O něco později se objevil Socket AM2 + (jediný rozdíl byl v podpoře nových procesorů). Procesor AM2 + lze nainstalovat na základní desku AM2.
Socket AM3, který se objevil na začátku roku 2009, je dalším vývojem Socket AM2 s podporou paměti DDR3 a zvýšenou rychlostí sběrnice Hyper Transport. Procesory pro Socket AM3 by měly fungovat na základních deskách se Socket AM2 + (zřídka, na Socket AM2), ale ne naopak.

Jak se x86 liší od x64
x86 (Intel 80x86) je 32bitová hardwarová platforma: architektura mikroprocesoru a odpovídající sada pokynů, které byly vyvinuty a vyrobeny společností Intel a kompatibilními procesory od jiných výrobců (AMD, VIA atd.). Tento název byl přidělen rodině těchto mikroprocesorů, protože názvy raných modelů procesorů Intel končily čísly 86 - 8086, 80186, 80286 (i286), 80386 (i386), 80486 (i486). Jiný název pro tento typ architektury je IA (Intel Architecture) nebo IA-32.
x86-64 (také x64 / AMD64 / Intel64 / EM64T) je 64bitová hardwarová platforma: architektura mikroprocesoru a odpovídající sada instrukcí a čipová sada vyvinutá společností AMD. Jedná se o rozšíření architektury x86 s plnou zpětnou kompatibilitou. Tuto instrukční sadu podporuje Intel (s drobnými doplňky) pod názvem Intel 64 (dříve EM64T a IA-32e). Microsoft a Sun Microsystems používají k označení této sady pokynů výraz „x64“, ale adresář souborů architektury je pojmenován v distribucích Microsoftu (srov. „I386“ pro architekturu x86). Existuje několik variant názvů této technologie, které někdy vedou ke zmatku a mohou uživatele uvést v omyl.
V současné době jsou téměř všechny vyrobené procesory 64bitové (kompatibilní s 32bitovou architekturou). ale software většinou 32bitové (situace se však postupně mění).

Užitečné nástroje pro práci s CPU
CPU-Z je bezplatný program k zobrazení technických informací o počítači s OS Microsoft Windows... Program určuje technické vlastnosti centrálního procesoru, grafické karty, základní deska a RAM. Oblíbené u přetaktovačů. Umožňuje získat mnoho charakteristik o použitém CPU: název procesoru, architektura, zásuvka, technický proces, napětí jádra, krokování a revize, podporované sady instrukcí, taktovací frekvence, multiplikátor procesorů, velikost mezipaměti všech úrovní, počet procesorů a jader procesorů.
LinX - bezplatná utilita otestovat stabilitu procesorů pomocí technologie Intel Linpack. Analogický zahraniční IntelBurnTest. Test stability je založen na výpočtu soustavy lineárních rovnic, které se počítají mnohokrát. Získané výsledky jsou poté vzájemně porovnány. Technologie Linpack velmi silně načítá a zahřívá centrální procesor, díky čemuž je počet detekovaných chyb větší než u jiných metod. V nastavení můžete vybrat počet vláken pro testování, určit množství dostupné a použité RAM pro testování.
PCMark je název řady počítačových testů vyvinutých společností Futuremark pro testování hlavních komponent. osobní počítač: centrální procesorová jednotka, základní deska, RAM, hDD... Pro testování se používají různé testy, syntetické, které načítají určité bloky počítačů, a aplikují se například na archivaci dat, kódování a dekódování zvuku a videa, výkon fyzického enginu atd.

Jak přetaktovat centrální procesor?
Přetaktování, nebo jinými slovy, přetaktování, se používá ke zlepšení výkonu počítače. Je pravda, že to snižuje životnost komponent kvůli jejich provozu v abnormálních podmínkách. Procesory se obvykle přetaktují změnou multiplikátoru (multiplikátor, parametry CPU Ratio), změnou frekvence systémové sběrnice (frekvence FSB, frekvence hostitele, rychlost hostitele) nebo obojím. V tomto případě se v systému Windows použijí funkce nebo software zabudovaný do systému BIOS (oficiální i neoficiální - SetFSB) operační systém... Přetaktování má obvykle za následek zvýšení ztrátového výkonu a zvýšení teploty. Proto bude v některých případech nutné zvýšit dodávané napětí nebo posílit chladicí systém.
Po přetaktování je vyžadován test pádu (test stability) pomocí speciálních nástrojů (například S&M, SuperPI) nebo pomocí práce počítače se zátěží (antivirus, torrent, kódování videa, přehrávání HD videa, hry náročné na zdroje).
Výrobci procesorů obvykle přetaktování oficiálně nepodporují. V loňském roce však společnost Intel ohlásila vzhled nových procesorů řady Core i5, řady Core i7 s technologií Turbo Boost - systému pro automatické zvyšování rychlosti procesoru nad nominální hodnotu, pokud nebudou překročeny limity výkonu, teploty a výkonu (TDP). O nějaký čas později společnost AMD oznámila podobnou technologii nazvanou Turbo Core. Pokud hlavní zátěž spadne na jedno, dvě nebo tři jádra, frekvence aktivních jader se zvýší a „nepotřebná“ jádra se uvedou do pohotovostního režimu.
Výkon procesoru můžete zvýšit odemknutím deaktivovaných jader. Například některé modely a některé instance tříjádrových procesorů AMD lze upgradovat na čtyřjádra. Faktem je, že tři jádra jsou vyrobena ze čtyř jader a v některých případech automatizace vypne plně funkční jádro. Podle tiskových zpráv se jednomu nadšenci podařilo transformovat čtyřjádrový model Phenom II X4 960T na šestijádrový model Phenom II X6.

Má Mooreův zákon nějaký limit?
V roce 1965 Gordon Moore, jeden ze zakladatelů společnosti Intel, navrhl, aby se počet tranzistorů na čipu každých 24 měsíců zdvojnásobil. Moore představil veřejnosti graf ve formě exponenciální křivky, který ukázal vzorec: každých 18-24 měsíců byly vydávány nové modely mikroobvodů. Pokud bude tento trend pokračovat, řekl Moore výpočetní zařízení by měl v relativně krátké době prudce vzrůst.
Existuje několik druhů Moorova zákona. Například náklady továren vyrábějících mikroobvody exponenciálně rostou se zvyšující se složitostí vyráběných mikroobvodů. Nebo se frekvence procesoru zdvojnásobuje každé dva roky (již nefunguje). I přes určité odchylky se počet tranzistorů každých 24 měsíců stále zdvojnásobuje. Samotný Moore však před několika lety uvedl, že atomová povaha hmoty a rychlostní limit světla brzy ukončí další dodržování tohoto zákona.

Jakou cestou se bude ubírat vývoj procesorů?
Před několika lety skončil nepotlačitelný nárůst frekvence procesoru kolem 3–4 GHz. Je velmi obtížné frekvenci dále zvyšovat kvůli technologickým omezením. Výrobci procesorů se vydali jinou cestou: začali zvyšovat počet jader, snižovat technický proces a měnit algoritmy procesorů. Na jaře dorazily první šestijádrové procesory Intel a AMD. Jednojádrové procesory ze spotřebitelského trhu prakticky mizí. Pravděpodobně příští rok vyjdou již osmijádrové procesory v segmentu spotřebitelů.
Intel i AMD navíc sníží procesní technologii. V tomto závodě je Intel o jeden až dva roky před AMD. AMD plánuje v příštím roce přejít na 32nm s novou mikroarchitekturou Bulldozer (K11). Intel pak může přejít na přesnější 22 nm technický proces (čipy založené na Sandy Bridge). Je také nemožné donekonečna omezovat technický proces - vstupují v platnost fyzická a technologická omezení.
Podíváme-li se do vzdálenější budoucnosti, pak na obzoru čekáme na kvantové a molekulární procesory. První bude založen na využití kvantových efektů. Druhým je využití výpočetních schopností molekul (většinou organických). Nyní však nikdo nemůže s jistotou říci, na jakých počítačích budeme pracovat za 10–20 let.

procesor je centrální zařízení počítače, které provádí operace zpracování dat a ovládá periferní zařízení počítače. V počítačích čtvrté generace a starších jsou funkce centrálního procesoru prováděny mikroprocesorem založeným na VLSI, který obsahuje několik milionů prvků, strukturálně vytvořených na polovodičovém krystalu pomocí komplexní mikroelektronické technologie.
Ve skutečnosti to, co dnes nazýváme procesor, se správně nazývá mikroprocesor. Existuje rozdíl a je dán typem zařízení a jeho historickým vývojem.

První procesor (Intel 4004) se objevil v 1971 rok.

Navenek je to křemenná deska s miliony a miliardami (dnes) tranzistorů a kanálů pro předávání signálů.

Účelem procesoru je automatické provedení programy... Jinými slovy, je to hlavní součást každého počítače.

Část centrální procesorová jednotka obsahuje:
řídicí zařízení (CU);
aritmetická logická jednotka (ALU);
paměťové zařízení (paměť) založené na registrech paměti procesoru a mezipaměti procesoru;
generátor hodinové frekvence (GTC).

Ovládací zařízení organizuje proces provádění programů a koordinuje interakci všech počítačových zařízení během jeho provozu.

Aritmetická logická jednotka provádí aritmetické a logické operace s daty: sčítání, odčítání, násobení, dělení, porovnávání atd.

Paměťové zařízení je interní paměť procesoru. Registry slouží jako přechodná rychlá paměť, pomocí které procesor provádí výpočty a ukládá průběžné výsledky. Pro zrychlení práce s RAM se používá mezipaměť, do které jsou předem čerpány příkazy a data z RAM, nezbytná pro procesor pro následné operace.

Generátor hodingeneruje elektrické impulsy, které synchronizují činnost všech uzlů počítače. Centrální procesor pracuje v rytmu GTCH.

Na hlavní charakteristiky procesor odkazuje Výkon (výpočetní výkon) je průměrný počet operací procesoru za sekundu. Měří se v počtu operací s plovoucí desetinnou čárkou za sekundu (FLOPS). Výkon závisí na následujících parametrech:

Frekvence hodin v MHz. PM se rovná počtu klíšťat za sekundu. Taktovací cyklus je časový interval mezi začátkem aktuálního pulzu GTS a začátkem dalšího.

Bitový procesor je maximální počet bitů informací, které mohou být zpracovávány a přenášeny procesorem současně. Bitová šířka procesoru je určena bitovou šířkou registrů, ve kterých jsou umístěna zpracovaná data.

Sada instrukcí procesoru je sada jednotlivých operací, které daný typ procesoru může provádět. Různé modely mikroprocesorů provádějí stejné operace pro různý počet cyklů. Čím vyšší je model mikroprocesoru, tím méně hodinových cyklů je obvykle zapotřebí k provedení stejných operací.

Velikost mezipaměti

Subsystém paměti

RAM.

Další důležitou funkční jednotkou počítače je paměťové zařízení nebo paměť. Paměť, která ukládá spustitelné programy a data, se nazývá RAM (RAM) nebo RAM (RandomAccessMemory), což je paměť s volným přístupem. RAM vám umožňuje psát a číst informace z buňky s odkazem na její číslo nebo adresu. Paměťová buňka má standardní počet bitů. V současné době je standardní velikost buňky RAM rovna jednomu bajtu. Informace v paměti RAM jsou zachovány, pokud je do obvodů paměti dodáváno napájení, to znamená, že je nestálá.

Existují dva typy RAM, které se liší v technických charakteristikách: dynamická RAM nebo DRAM (DynamicRAM) a statická RAM nebo SRAM (StaticRAM). Dynamický výboj RAM je postaven na jediném tranzistoru a kondenzátoru, jehož přítomnost nebo nepřítomnost náboje určuje hodnotu zapsanou v tomto bitu. Při zápisu nebo čtení informací z takové buňky trvá určitou dobu akumulace (vybití) náboje na kondenzátoru, proto je rychlost dynamické paměti RAM řádově nižší než rychlost statické paměti RAM, jejíž vybíjení je spouštěčem na čtyřech nebo šesti tranzistorech. Kvůli velkému počtu prvků na bit však jedna VLSI statické RAM pojme mnohem méně prvků než dynamická RAM. Kromě toho je statická RAM náročnější na energii a mnohem dražší. DRAM se obvykle používá jako RAM nebo videopaměť. Statická RAM se používá jako malá ultrarychlá vyrovnávací paměť (mezipaměť). Halda ukládá pokyny a data, která procesor v tuto chvíli provede.

Rychlost paměti RAM je pomalejší než rychlost procesoru, proto se ke zlepšení jejího výkonu používají různé metody. Jedním ze způsobů, jak zvýšit rychlost dynamické paměti RAM, je umístit několik paměťových modulů se střídavými adresami do jednoho mikroobvodu VLSI. Bajt s nulovou adresou je v prvním modulu, bajt s první adresou ve druhém modulu, bajt s druhou adresou v prvním modulu atd. Protože přístup do paměti sestává z několika fází: nastavení adresy, výběr buňky, čtení, obnovení, lze tyto fáze časově kombinovat pro různé moduly. Dalším způsobem, jak zvýšit výkon, je načíst z paměti obsah buňky s danou adresou a několika buněk umístěných poblíž. Jsou uloženy ve speciálních registrech nazývaných západky. Pokud další adresa ukazuje na jednu z již přečtených buněk, její obsah se načte ze západky.

Navzdory vývoji nových typů obvodů DRAM, které snižují dobu přístupu k nim, je tato doba stále významná a brání dalšímu zvýšení výkonu procesoru. Aby se snížil dopad doby přístupu procesoru na RAM a zvýšil se výkon počítače, je navíc instalována ultrarychlá vyrovnávací paměť vyrobená na čipech statické paměti. Tato paměť se nazývá mezipaměť (z anglické mezipaměti - rezerva). Čas přístupu k datům v mezipaměti je řádově nižší než u RAM a je srovnatelný s rychlostí samotného procesoru.

Zápis do mezipaměti se provádí paralelně s požadavkem procesoru na RAM. Data vybraná procesorem se současně zkopírují do mezipaměti. Pokud procesor opakovaně přistupuje ke stejným datům, budou načtena z mezipaměti. Ke stejné operaci dochází, když procesor zapisuje data do paměti. Zapisují se do mezipaměti a poté v intervalech, kdy je sběrnice volná, se zapisují do paměti RAM. Moderní procesory mají vestavěnou mezipaměť, která je umístěna uvnitř procesoru, a na základní desce je také mezipaměť. Aby bylo možné je rozlišit, je mezipaměť rozdělena do úrovní. Na čipu samotného procesoru je mezipaměť první úrovně, má nejmenší objem a nejvíce vysoká rychlost výměna dat. V případě procesoru, ale na samostatném nástroji, je mezipaměť L2, která je větší než paměť L1. Nakonec je mezipaměť L3 (největší velikost) umístěna na základní desce.

Zápis a čtení dat do mezipaměti je řízen automaticky. Když je mezipaměť plná, správce mezipaměti používá speciální algoritmus k automatickému mazání dat, která procesor nejméně často používá k zápisu dalších dat. Využití mezipaměti pamětí procesoru zvyšuje výkon procesoru, zvláště když se serializuje relativně malé množství dat, která jsou během převodu trvale uložena v mezipaměti.

Procesor je hlavním prvkem počítače, pomocí kterého jsou informace zpracovávány jak ve vlastní paměti, tak v paměti jiných zařízení. Kromě toho také řídí provoz dalších zařízení. Čím výkonnější procesor, tím rychlejší počítač jako celek.

Práce různých aplikací je založena na provádění určité posloupnosti příkazů a dat umístěných v tzv. Procesorových registrech. Síla a v důsledku toho rychlost počítače je určena rychlostí porovnávání dat a odpovídajícími příkazy pro jejich zpracování. Hlavní charakteristiky, které rozlišují různé druhy procesory jsou rychlost hodin, bitová šířka a velikost interní mezipaměti.

Co určuje výkon

Frekvence hodin

Rychlost hodin, měřená v megahertzích (MHz), je počet operací prováděných za sekundu. Ve skutečnosti lze však provedení jedné operace rozdělit do několika hodinových cyklů, zatímco její skutečná hodnota se může ve skutečnosti snížit. S výkonem moderních procesorů je však mírný pokles taktovací frekvence během složitých operací zcela neviditelný.

Bitová hloubka

Tento parametr určuje, zda procesor podporuje pouze 32bitové aplikace nebo umožňuje použití 64bitových aplikací. Většina moderních procesorů podporuje 64bitovou architekturu. Takové rozdělení ovlivňuje množství dostupné RAM (až 4 GB v 32bitových systémech a od 4 GB v 64bitových systémech) i vnitřní parametry, které běžní uživatelé zřídka berou v úvahu a mají smysl pouze pro odborníky, například vývojáře softwaru.

Rychlost výměny informací mezi procesorem a dalšími zařízeními nainstalovanými v počítači závisí na velikosti vnitřní mezipaměti. Čím větší je tato hodnota, tím rychleji probíhá výměna.

Jak tedy vybrat procesor pro nový počítač. Pokud se rozhodnete postavit nový systémová jednotkaNejprve byste měli věnovat pozornost značce CPU, protože typ charakteristik hlavních zařízení přímo závisí na tom, z nichž hlavní je.

Rychlost budoucího systému přímo závisí na těchto parametrech. Rozdíl je také v počtu procesorových jader. Vícejádrové procesory jsou tedy zařízení s více než jedním jádrem nainstalovaným v jednom balíčku. To vám umožní výrazně zvýšit rychlost vašeho počítače.

Při výběru jedné nebo druhé součásti počítače musíte přesně odpovědět na jednu otázku. K čemu bude počítač v budoucnu používán? Teprve poté stojí za to rozhodnout o výrobci, ceně a funkčnosti CPU. Při úplné výměně systému vám doporučujeme nešetřit příliš mnoho a vybírat komponenty na základě aktuálního stavu trhu. Tento přístup v budoucnu ušetří peníze, protože je vyvážený a technologicky nový počítač bude trvat déle a bude se dlouhodobě vyrovnávat s jeho funkcemi.

Který je lepší koupit

Dnes jsou hlavními výrobci procesorů Intel a AMD. Procesory Intel mají vyšší kvalitu a výkon, ale zároveň jsou poměrně drahé, což není vždy oprávněné, například při nákupu rozpočtové modely... Produkty Intel se instalují na základní desky vybavené následujícími typy soketů: 478, 775 pro starší modely a 1155, 1156, 1366 pro nejnovější procesory řady I3, I5 a I7.

Je však třeba říci, že procesory využívající soket 478 jsou již velmi zastaralé a prakticky nepoužívané, protože jejich výkon již nestačí k provádění moderních úkolů. Z důvodu zastarávání se zásuvka 775 postupně stává minulostí, i když některé procesory této řady dokážou vyřešit většinu moderních úkolů.

Procesory AMD se liší v poměrně příznivém poměru cena / kvalita, avšak některé modely jsou náchylné k nadměrnému přehřátí. Přes technologické zpoždění a ne vždy vysokou kvalitu jsou produkty AMD na ruském trhu velmi žádané, což je způsobeno především nízkou cenou ve srovnání s hlavním konkurentem. Procesory AMD používají pro nejnovější procesory základní desky vybavené paticemi AM2, AM 2+ a AM3.

Instalace procesoru

A tak je volba provedena a procesor je zakoupen. Dále musíte nainstalovat procesor na základní desku. Pamatujte, že při instalaci procesoru je třeba postupovat velmi opatrně, protože jediný nesprávný pohyb může způsobit vážné poškození zařízení. Nejprve musíte základní desku umístit na nějaký povrch ve stabilní poloze. Různé modely základních desek mají různé mechanismy pro upevnění procesoru, ale zpravidla pro přístup k zásuvce musíte mírně zatlačit na speciální páku a posunout ji na stranu.

Na moderních základních deskách jsou k dispozici speciální lišty pro instalaci procesoru, takže je téměř nemožné nesprávně vložit procesor. U starších modelů to však může být obtížné, protože není vždy možné určit směr instalace na první pohled.

Nezapínejte počítač, pokud si nejste zcela jisti správnou instalací procesoru! Nesprávně umístěný procesor v patici pravděpodobně vyhoří.

Po instalaci uveďte speciální páku na základní desce do původní polohy. Dále musíte nainstalovat prvek chladicího systému procesoru - chladič. Nezapomeňte, že předtím musíte na samotný procesor a na kontaktní desku chladiče nanést tenkou vrstvu speciálního složení, což zvyšuje účinnost chlazení - tepelnou pastu.

U chladičů existují různé spony, které zajišťují dokonalé uchycení kontaktní desky k samotnému procesoru. Montáž lze provést pomocí šroubů, speciálních spon nebo připevněním chladiče k základní desce pomocí kompozitní desky.

Zajistěte, aby kontaktní deska chladiče těsně přiléhala k procesoru, jinak by mohlo dojít k přehřátí a v důsledku toho k vyhoření nejen samotného CPU, ale také základní desky.

Výměna procesoru

Pokud již nejste spokojeni s výkonem vašeho počítače, pravděpodobně je to právě kvůli nedostatečnému výkonu procesoru. To lze kompenzovat instalací dalších paměťových karet, zvýšením jejich hlasitosti, ale nemusíte počítat s kvalitativním zvýšením výkonu systému.

Před instalací nového procesoru se musíte ujistit, že základní deska má správnou patici a může používat daný model CPU.

Některé modely mohou vyžadovat aktualizaci systému BIOS, aby správně fungovaly na starších základních deskách. Při instalaci nového zařízení je třeba dbát zvýšené opatrnosti, protože neopatrný pohyb může zařízení poškodit!

Nejprve musíte opatrně odpojit chladič umístěný na patici základní desky a vyjmout procesor. Poté vložte nové zařízení do zásuvky, zakryjte vnější část procesoru tenkou vrstvou tepelné pasty a znovu nainstalujte chladič. V případě výměny centrálního procesoru ostatní komponenty zpravidla nevyžadují aktualizaci a pokračují v práci v normální operace... se pokusí pomoci s výběrem procesoru pro jakýkoli počítač, položit otázky v komentářích.

procesor - Centrální procesor je hlavní složkou, „mozkem“ počítače a určuje jeho nejzákladnější vlastnosti. "Jedná se o velký integrovaný obvod (LSI) vytvořený na křemíkovém krystalu." Velký integrovaný obvod nemá velikost, ale počet prvků - tranzistorů v něm obsažených.

Stáhnout prezentaci "Procesor"

Mikroprocesor obsahuje miliony tranzistorů propojených nejtenčími vodiči z hliníku nebo mědi. V roce 1965. Gordon Moore učinil odvážnou předpověď: počet tranzistorů na čipu IC se zdvojnásobí přibližně každé 2 roky. Odvětví se vyvinulo téměř přesně v souladu s touto prognózou zvanou Mooreův zákon. Ale poprvé u 43g byl zákon porušen díky novým metodám výroby mikroobvodů, kdy můžete umístit 30 milionů. tranzistory na kousku krystalu s špendlíkovou hlavičkou. v roce 2006. Základní 300M procesor tranzistory, počátek roku 2007 800 milionů tranzistorů ve dvou jaderných systémech.

Výroba mikroprocesorů

Jedná se o velmi složitý technologický proces, který zahrnuje několik stovek stupňů. Mikroprocesory jsou tvořeny na povrchu tenkých plátků křemíku, které jsou vyřezány z dlouhých válcových křemíkových krystalů vypěstovaných z taveniny křemíkového písku. Křemík má polovodičové vlastnosti, jeho vodivost lze regulovat zavedením nečistot. V procesu výroby mikroobvodů se na prázdné desky nanášejí nejtenčí vrstvy různých materiálů. Na nich fotolitograficky, vrstva po vrstvě, je vytvořen „vzor“ budoucího mikroobvodu. V další operaci zvané doping jsou exponované oblasti křemíkové destičky bombardovány ionty různých chemických prvků, které tvoří v křemíku mikroskopické oblasti, které mají odlišnou elektrickou vodivost. Každá vrstva procesoru má svůj vlastní vzor, \u200b\u200bspolečně všechny tyto vrstvy tvoří trojrozměrnou strukturu procesoru. Poté jsou desky rozřezány na jednotlivé mikroobvody, které jsou důkladně otestovány, aby se ověřila kvalita všech technologických operací. Obrobky, u nichž se zjistí, že jsou vadné, se jednoduše zahodí, protože chyby nelze nijak opravit. Poté je každý krystal umístěn do ochranného pouzdra a vodiče jsou k němu připájeny.

Do logického složení CPU zahrnout stopu. zařízení:

ovládací zařízení (UU) - řídící jednotka. Spravuje provoz všech zařízení na zadní straně. program
ALU(aritmetická logická jednotka) nástroj pro výpočet procesoru.
registry paměti procesoru - vnitřní paměť procesoru. Registry se používají k dočasnému uložení spustitelné instrukce, adres paměti, zpracovaných dat a dalších interních informací mikroprocesoru. Každý z jejich registrů slouží jako druh konceptu, pomocí kterého procesor provádí výpočty a ukládá průběžné výsledky. Každý registr má konkrétní účel: IP - čítač příkazů (je umístěna adresa paměťové buňky počítače, která ukládá další příkaz spustitelného programu; CS - registr příkazů; samotný příkaz je umístěn v době jeho provádění DI SI BP - rejstříky indexu, ukazatele posunu v segmentech. AX BX - univerzální SS - zásobník (zásobník je oblast používaná k dočasnému ukládání dat. Zásobník je obsažen v samostatném segmentu, který se nazývá segment zásobníku) DS - volitelný

Zvažte principy moderních procesorů

Mikroprocesor je komplex elektronické zařízení provádět různé operace. Libovolný procesor podporuje určitou sadu pokynů, které lze provádět, a obsahuje sadu buněk vnitřní paměti, registrů, se kterými může pracovat mnohem rychleji než s externí pamětí. Schopnosti počítače jako univerzálního exekutora pro práci s informacemi určuje příkazový systém procesoru. Tato sada instrukcí je strojový instruktážní jazyk. (YMK) Programy pro řízení provozu počítače jsou kompilovány z jazyka YMK. Samostatný příkaz představuje samostatnou operaci (akci) počítače. V YMK existují operace, pro které se provádí aritmetika. , logické. operace, operace řízení sekvence příkazů, operace přenosu dat z jednoho paměťového zařízení do druhého atd. Existují dva typy architektury mikroprocesorů - CISC a RISC.

CISC

CISC (počítač se složitou instrukční sadou)znamená, že procesor podporuje velmi velkou instrukční sadu (přes 200) (kompletní instrukční sadu) a má malý počet registrů. Implementace složitých instrukčních sad s různou složitostí na úrovni strojového jazyka (od jednoduchých typických pro mikroprocesor 1. generace až po významnou složitost typickou pro moderní procesory.

RISC

Ve svém tahu Architektura RISC (počítač se sníženou instrukční sadou)znamená omezenou sadu příkazů a velké množství interních registrů. Všechny příkazy fungují s operandy a mají stejný formát. Do paměti se přistupuje pomocí speciálních příkazů pro načtení a zápis do registru. Jednoduchost struktury a malá sada pokynů jim umožňuje implementovat plně hardwarové provedení a efektivní potrubí s malým množstvím zařízení. Vysoký stupeň drcení dopravníku. Debata o tom, která je lepší, stále pokračuje. Procesor RISC je rychlejší, protože pokyny jsou jednoduché. A jsou levnější, ale programy pro ně zabírají více místa než pro CISC. Proto v podmínkách nedostatku RAM šel počáteční vývoj procesorů pro osobní počítače směrem k architektuře CISC.Všechny procesory kompatibilní s instrukční sadou x86 jsou procesory CISC, i když některé mohou mít prvky architektury RISC. Mikroprocesory 5. generace mají 64bitovou datovou a adresovou sběrnici. Mohou pracovat s 8,16,32 bitovými daty, podporovat strukturu potrubí a mají schopnost předpovídat směr větví v programu. Procesory s mírně většími schopnostmi se obvykle označují jako šestá generace. Uvažujme o základních principech moderních procesorů. Nejprve si povšimněte, že procesor provádí program, který je uložen v paměti. Program je sada příkazů (instrukcí) a dat. Postupným čtením pokynů provede procesor příslušné akce. Každý příkaz je reprezentován několika bajty a jeho délka není pevně dána a může být od 1 do 15.

Specifikace CPU

Frekvence hodin je hlavní charakteristikou procesoru, která určuje jeho schopnosti a výkon systému jako celku. Každý typ procesoru se vyrábí ve formě celé řady (rodiny) modelů, které se liší různými vlastnostmi a především taktovací frekvencí. Procesor Pentium IV lze tedy vyrábět v různých modifikacích s taktovací frekvencí od 2,0 do 3,8 MHz. Rychlost procesoru je určena dvěma faktory: frekvencí systémové sběrnice a interním multiplikátorem procesoru (interní frekvence hodin). První parametr ve skutečnosti nezávisí na samotném procesoru, ale je určen základní deskou nebo spíše její čipovou sadou. Základní desky lze vyrábět s různé frekvence - od 256 do 800 MHz. Procesor pracuje v těsném kontaktu s mikroobvodem zvaným hodinový generátor. GTC generuje periodické pulsy, které synchronizují činnost všech uzlů počítače. Jedná se o druh metronomu uvnitř počítače. CPU pracuje v rytmu tohoto metronomu. Frekvence hodin se rovná počtu hodinových cyklů za sekundu. Takt - časový interval mezi začátkem aktuálního pulzu a začátkem následujícího. Procesoru je přidělen určitý počet hodinových cyklů, aby provedl každou operaci. Měřeno v MHz.
Technický krok
Procesor se skládá z mnoha milionů tranzistorů. Mohou být běžně považovány za tečky v uzlech obdélníkové mřížky - jako fosforová zrna na obrazovce katodové trubice (CRT). Vzdálenost mezi tranzistory procesoru je určena použitou výrobní technologií a je v současné době 0,09 mikronů nebo 90 nm. Čím menší je vzdálenost, tím lépe. Zmenšení velikosti tranzistoru má za následek snížení kroku, což znamená, že je snížen výkon rozptylu tepla a výrobní náklady a zvyšuje se maximální dosažitelná frekvence procesoru.
Bitový procesor
Bitová hloubka je maximální počet bitů binárního kódu, který může procesor zpracovávat nebo přenášet současně. Bitovost procesoru je dána bitovostí jeho registrů, ve kterých jsou zpracovaná data umístěna. Například bitová šířka registru je 2 bajty - 16 bitů, pak bitová šířka CPU je 16, 8 bajtů -64 Buňka je skupina sekvenčních bajtů RAM, která obsahuje informace dostupné pro zpracování samostatným příkazem procesoru. Obsah paměťové buňky se nazývá strojové slovo. Je zřejmé, že velikost paměťové buňky a strojového slova se rovná bitové kapacitě procesoru. Výměna informací mezi CPU a vnitřní paměť produkovaný strojovými slovy. Adresa paměťové buňky se rovná adrese ml. byte (byte s nejnižším číslem) obsažený v buňce. Adresování bytů i buněk začíná od 0. Adresy buněk jsou násobky počtu bytů ve strojovém slově. Buňka je tedy úložištěm informací, strojové slovo je informací v buňce.
Adresní prostor
Na adresní sběrnici vysílá procesor adresní kód - binární číslo označující adresu paměťové buňky nebo externí zařízeníkde se odesílají informace na datové sběrnici. Adresový prostor je rozsah adres (sada adres), na které může procesor odkazovat pomocí kódu adresy. Pokud kód adresy obsahuje n - bitů, pak velikost adresního prostoru je 2 n bajtů Obvykle velikost kódu adresy \u003d počet řádků v adresní sběrnici (šířka adresní sběrnice)
Architektura CPU - návrh procesoru a stávající systém příkazů (pokyny) Architektura zahrnuje následující prvky: a) systém příkazů a metody adresování b) možnosti překrývajícího se provádění příkazů v čase c) dostupnost dalších uzlů a zařízení v MPG) provozní režimy procesoru) Velitelský systém je soubor instrukcí, které může vykonat procesor. 86, MMX SSE SSE2 SSE3 3DNOWb)
Dopravník
Dnešní procesory kombinují provádění několika sekvenčních pokynů v čase a vytvářejí pipeline. Procesor rozděluje provedení instrukce do fází.
Například Pentium - v 5 fázích:
1) číst část programu z paměti (načítat, číst příkaz z RAM nebo mezipaměti)
2) určit délku instrukce (dekódování a dešifrování instrukce, tj. Určení kódu prováděné operace)
3) určete adresu paměťové buňky, pokud je použita v tomto příkazu
4) proveďte příkaz 5) uložte získaný výsledek. Každá fáze se nazývá krok. Ukázalo se, že je to pětistupňový dopravník.
V potrubí je pro každou fázi přidělen 1 hodinový cyklus. V každém novém cyklu končí provádění jednoho příkazu a začíná provádění nového. Tento proces se nazývá inline zpracování ... Celková doba provedení příkazu v pětistupňovém kanálu bude 5 hodinových cyklů. V každém cyklu bude potrubí současně zpracovávat 5 různých pokynů. Tak, pipelining zlepšuje výkon procesoru, ale nezkracuje dobu provádění jednotlivé instrukce. Výhodou je skutečnost, že je zpracováno několik týmů najednou.
Superskalární procesor přítomnost dvou dopravníků.
Super dopravník - více než 5 fází ve vývoji Toto řešení dramaticky zvýšilo výkon procesoru. Je použito velké množství zpracování potrubí. Téměř všechny instrukce lze provádět paralelně, s výjimkou instrukcí s plovoucí desetinnou čárkou a větví. Superscalar a superconveyor znamená více než dva plynovody a více než pět stupňů v potrubí. Potrubí má znatelný vliv na rychlost provádění lineárních sekcí programů, které lze provádět paralelně, s výjimkou operací s plovoucí desetinnou čárkou a pokynů větví.
Integrovaná zařízení
Hlavní součásti CPU jsou jádro, mezipaměť a sběrnice.
Jádro procesorunásleduje pokyny. Operandy pokynů jsou uloženy v registrech. Velikost registrů určuje bitovou kapacitu procesoru. Koncept „jádra“ má také topologický význam - je umístěn ve středu mikroobvodu procesoru a paměť cache a další bloky jsou umístěny podél jeho obvodu. Stejný typ procesoru lze postavit na různých „jádrech“. Dnes máme vícejádrové systémy. Umístěte 2, 4, 6, 8 jader na jednu kostku.
Vyrovnávací paměť(RAM cache) je vysokorychlostní statická (SRAM) paměť používaná k urychlení přístupu k datům uloženým v pomalejší, ale levnější dynamické (DRAM) paměti. Zrychlení přístupu se provádí, když procesor opakovaně přistupuje ke stejným datům nebo instrukcím programu. Mezipaměť ukládá nejnovější data z instrukce a procesor je rychle načítá z mezipaměti. Mezipaměť je druh vyrovnávací paměti, která odpovídá rychlému procesoru a relativně pomalému rAM, což výrazně zrychluje zpracování dat.
Existují 2 typy: L1 a L2 (úrovně 1 a 2 z anglické úrovně - „úroveň“).
Mezipaměť L1 byla původně integrována do matrice procesoru a je její nedílnou součástí. Obsahuje instrukce procesoru a data pro tyto instrukce. Velká mezipaměť L1 je velmi užitečná v prostředí multitaskingu, protože ukládá takzvaný kontext úlohy, tj. informace, které potřebujete k přepnutí na tyto úkoly jeden po druhém. Velikost 2 * 32 kB, 2 * 64 kB, 2 * 128 kB, 2 * 256 kB.
Mezipaměť L2 se používá k vyrovnání rozdílu ve frekvenci procesoru a paměti RAM. Umístěno buď na podložku. na desce nebo v pouzdře procesoru, odděleně od jádra. Jeho hlavním parametrem je velikost: čím větší je, tím rychleji systém funguje. Paměť je ale drahá, takže velikost mezipaměti je kompromisem mezi výkonem a náklady na systém. Typické velikosti mezipaměti pro různé procesory (512 kB, 1 MB, 2 MB, 4 MB) Cache vám tedy umožňuje zvýšit výkon snížením počtu případů čekání na příchod informací z pomalejší RAM. Potřebné příkazy a data jsou převzaty z rychlejší mezipaměti, kde jsou zadány předem. Použití dvou CACHES eliminuje konflikty při čtení informací, dochází k simultánnímu čtení.
Procesor komunikuje s ostatními zařízeními na základní desce, zejména s hlavní pamětí sběrnice procesoru. Všimněte si, že dříve byla hlavní paměť i procesor na stejné sběrnici, která se nazývala systémová sběrnice. Procesor má nyní vlastní sběrnici pro zlepšení výkonu. (1066 MHz, 800 MHz, 533 MHz, 333 MHz). Koprocesor - speciální blok pro operace s „plovoucí desetinnou čárkou“ (nebo čárkou). Používá se pro obzvláště přesné a složité výpočty i pro práci s řadou grafických programů.
V procesoru lze rozlišit následující hlavní části:
—blok predikce větví (adresy poboček - UBAP);
-blok výpočtů s plovoucí desetinnou čárkou;
- Nástroje pro detekci chyb CPU
Ovládání větví programu.
Pokud se v programu setkáte s podmíněnou nebo bezpodmínečnou větví, potom po dekódování instrukce větve a přijetí adresy začne procesor číst data z nové adresy. Je zřejmé, že potrubí je nečinné, dokud není tato adresa přijata. Podobná situace nastává poměrně často, proto, aby se snížily „negativní“ důsledky větvení programu, jsou všechny větve, se kterými se program setkává, zapamatovány ve speciální vyrovnávací paměti cílové vyrovnávací paměti větve. Při provádění instrukce větvení procesor zkontroluje přítomnost adresy ve vyrovnávací paměti a začne číst program z této adresy. V případě bezpodmínečného skoku se vytvoří tabulka „historie“ přechodů, na jejímž základě se procesor rozhodne, zda bude přechod proveden či nikoli, a zahájí provádění instrukcí z predikované adresy - tzv. Spekulativního provedení. Je jasné, že pokud je adresa předpovězena nesprávně, pak vše provedení ukončí, potrubí je vymazáno a provádění začíná na správné adrese. Proto je velmi důležité, aby pravděpodobnost správné predikce byla nejvyšší. V moderních procesorech se pohybuje v rozmezí 80-90%.
Blok predikce adresy pobočky zlepšuje výkon tím, že šetří čas předpovídáním možných cest pro provedení algoritmu větvení.
Jednotka s plovoucí desetinnou čárkou (FPU).
Tento blok poskytuje operace s plovoucí desetinnou čárkou a multimediální MMX. Obvykle obsahuje svůj vlastní samostatný kanál, protože takové operace lze zpravidla provádět pouze v jednom kanálu. V poslední době se pozornost začala věnovat výkonu FPU kvůli vzhledu mnoha aplikací napsaných pro příkazy MMX nebo pro práci s trojrozměrnou grafikou, nemluvě o čistě výpočetních úlohách.
Jelikož jde o velmi složitá zařízení, moderní procesory mají schopnost přizpůsobit své parametry. Například v procesorech Pentium můžete deaktivovat druhou jednotku predikce potrubí nebo větve, abyste mohli posoudit zvýšení výkonu poskytované těmito prvky jádra procesoru. Navíc téměř všechny procesory mají vlastní takzvanou vizitku - speciální instrukci, která pomáhá jednoznačně identifikovat procesor. Tato instrukce se nazývá CPUID a udává JMÉNO vývojářské společnosti, typ rodin, model a verzi procesoru a také ukazuje jeho hlavní vlastnosti, zejména přítomnost jednotky FPU nebo MMX.
Dostupnost nástrojů pro detekci chyb CPU.
CPU má zařízení pro vlastní test ke kontrole stavu většiny prvků procesoru. Použití vlastního formátu dat: paritní bit , tj. do každého operandu je přidán paritní bit, ve výsledku se všechna čísla stanou sudými, vzhled lichého čísla je signálem selhání procesoru.

Tepelná ochrana procesorů

Během provozu se procesory velmi zahřívají - jejich teplota dosahuje 7 ° ... 9 ° ° С. Přehřátí procesoru hrozí velkými potížemi až do jeho úplného selhání. Může jednoduše shořet, jako každý elektrický spotřebič. Návrh procesoru proto musí zajistit efektivní chladicí systém. Samotná systémová jednotka počítače je již vybavena ventilátorem, ale je určena hlavně k chlazení samotného napájecího zdroje a pouze částečně k chlazení základní desky s nainstalovaným procesorem. Pro moderní procesory s výkonem 40 ... 70 W je to zcela nedostatečné.
Proto je centrální procesor vybaven vlastním chladící systém... Skládá se z chladičkterý se připojuje přímo k pouzdru procesoru a fanoušekkterý chladí žebra chladiče.

Chladič

Jedná se o kovovou desku s žebrovaným povrchem, díky níž se významně zvyšuje výměna tepla mezi procesorem a prostředím. Povrch krystalu procesoru je extrémně malý a nepřesahuje několik centimetrů čtverečních. To je zcela nedostatečné pro účinné rozptýlení tepelného výkonu rozptýleného procesorem. Díky žebrovanému povrchu radiátor stokrát zvětšuje svoji oblast tepelného kontaktu s okolním prostředím.
V současné době se používají různé typy radiátorů.

Extrudované (vytlačovací) radiátory

Jedná se o nejjednodušší, nejlevnější a nejběžnější radiátory. K jejich výrobě se používá hliník - kov s dostatečně vysokou tepelnou vodivostí. Radiátory se vyrábějí lisováním, což umožňuje získat poměrně složitý povrchový profil a dosáhnout dobrých vlastností odvádění tepla.

Skládané radiátory

Liší se v poměrně zajímavém technologickém provedení: tenká kovová páska svinutá do akordeonu je připevněna na základní desku chladiče pájením nebo pomocí speciálních tepelně vodivých past, které záhyby plní roli žebrovaného povrchu. Takové radiátory jsou obvykle vyrobeny z mědi - má vyšší tepelnou vodivost než hliník.

Kované (za studena tvarované) radiátory

K jejich výrobě se používá technologie lisování za studena, která umožňuje formovat povrch chladiče ve formě tyčí různých sekcí. Hlavním materiálem je hliník, ale někdy jsou v základně instalovány měděné desky, aby se zlepšily vlastnosti rozptylu tepla. Jedná se o poměrně komplikovanou technologii, takže kované radiátory jsou dražší než „vytlačovací“ a „skládané“, ale ne vždy lepší, pokud jde o tepelnou účinnost.

Otočené radiátory

Dnes jsou to nejdražší výrobky, protože jejich výroba je založena na vysoce přesném obrábění monolitických polotovarů. Vyznačují se nejen nejvyššími výkonnostními charakteristikami, ale také vysokou cenou. Vyrobeno z mědi a hliníku.

Fanoušci

Dnes si ani ty nejpokročilejší radiátory nemohou poradit s úkolem efektivního chlazení vysoce výkonných procesorů. Výměnu tepla lze výrazně zlepšit pouze pomocí speciálních mikroventilátorů - chladiče (z angličtiny cool - "to cool"), které jsou instalovány nad chladičem a vyfukují vzduch přes jeho žebra.
Stejně jako jakýkoli jiný ventilátor se chladič skládá z elektrického motoru, na jehož ose je upevněno oběžné kolo. Hlavní charakteristikou ventilátoru je jeho výkon- hodnota udávající objem proudu čerpaného vzduchu. Typické průtoky jsou 10… 80 kubických palců za minutu. Čím vyšší je výkon ventilátoru, tím lépe procesor ochladí. Výkon ventilátoru závisí na velikosti oběžného kola a otáčkách motoru. Čím rychleji se oběžné kolo otáčí, tím vyšší je výkon ventilátoru. Typické hodnoty rychlosti otáčení jsou 1 500… 7 000 ot / min. Se zvětšením velikosti oběžného kola se zvyšuje výkon, celkové rozměry a hmotnost ventilátoru.
Nejběžnější standardní velikosti jsou 60x60x 15 mm, 60x60x20 mm, 60x60x25 mm, 70x70x 15 mm, 80x80x25 mm. Mezi provozní parametry patří hlučnost a životnost ventilátoru. Úroveň hluku ventilátoru je vyjádřena v decibelech (dB) a obvykle se pohybuje v rozmezí 20 ... 50 dB. Ventilátory s úrovní hluku nižší než 30 dB jsou považovány za tiché. Životnost (nebo doba mezi poruchami) ventilátoru je vyjádřena v tisících hodin a je ukazatelem jeho spolehlivosti a životnosti. Životnost ventilátorů je 40 ... 50 tisíc hodin, což je přibližně pět let nepřetržitého nepřetržitého provozu.

Většina procesorů Intel používá návrh obalu s názvem FC-PGA (zkratka pro Flip Chip Pin Grid Array). Faktem je, že krystal je obrácen a jde dál horní část pouzdro pro lepší chlazení. Povrch jádra je pokryt tepelným rozptylovačem, což je měděná deska pokrytá tenkou ochrannou vrstvou. Počet pinů (pinů) na pouzdře může být různý: 423, 478, 604, 775. Procesory (stejně jako všechny ostatní komponenty PC) lze dodávat jako v obvyklé verzi s minimální sadou ( OEM - výrobce originálního vybavení) a v krabicové verzi ( doručená pošta), tj. v přepravním kartonu s instalačním průvodcem a 3letou zárukou. Cena procesoru in Box je jen o několik dolarů vyšší než u běžného balíčku OEM, což je poměrně levné vzhledem k ceně chladiče dodávaného s krabicovým balíčkem.

Přetaktování

Přetaktování- provozní režim jakéhokoli zařízení s vyšší frekvencí než standardní, tj. na frekvenci uvedenou v jeho výkonu. Přetaktování je možné, protože většina zařízení má určitou míru bezpečnosti. Malé zvýšení frekvence je obvykle bezbolestné a poskytuje zisk řádově 10%. Při překročení kritické hodnoty je možné přehřátí a úplné selhání nákladného zařízení. Uživatel se proto přetváří na vlastní nebezpečí a riziko, často ztrácí záruku prodejce. Hlavním předmětem přetaktování je centrální procesor. Můžete však přetaktovat paměť i procesor grafické karty.

Jak nainstalovat procesor Pentium IV do slotu na základní desce

nastavte páčku patice procesoru (A) do polohy „Otevřeno“, pro kterou je nutné ji mírně odložit do strany a zvednout až na doraz;
nainstalujte procesor do patice a přesuňte páčku do polohy „zavřeno“ (zlatý trojúhelník na procesoru musí směřovat k základně západky);
naneste na horní povrch procesoru (B) tepelně vodivou směs a rovnoměrně rozložte pastu po jeho povrchu;
zarovnejte základnu chladiče s přidržovacím mechanismem a nainstalujte chladič na procesor. Aniž byste pastu nechali zaschnout, proveďte několik rovnoměrných oscilačních pohybů a mírně posuňte radiátor podél procesoru, aby byla tepelná pasta rovnoměrně rozložena po radiátoru;
počínaje od středového jazýčku (B) nainstalujte svorky (D) na jazýčky upevňovacího mechanismu (B, D, E).
zasuňte konektor (G) kabelu ventilátoru do tříkolíkové zásuvky, která je obvykle umístěna poblíž konektoru centrálního procesoru a je označena jako CPU FAN.

Příklady moderních procesorů Intel

Procesor Intel® Core ™ i7 Extreme Edition

Procesory Intel® Core ™ i7 2. generace
Procesory Intel® Core ™ i5 druhé generace

Procesory Intel® Core ™ i3 druhé generace

Rodina procesorů Intel® Core ™ vPro ™

Intel Quad-Core Xeon X5550 pro servery

Procesor Intel Xeon E5620, pro pracovní stanice

Dnes mají miliony lidí ve vyspělých zemích ve svých domovech jeden nebo dokonce více osobních počítačů a notebooků, což není překvapující, protože tato zařízení se dnes používají k různým účelům, od zábavy po vědecké a komunikační účely. Významná část majitelů počítačů však nezná svá zařízení, protože v případě problémů raději kontaktují specialisty. Tento přístup je docela rozumný. Stále však stojí za to zjistit, jaké jsou hlavní součásti tohoto železného a intelektuálního „přítele“ člověka. Například mnoho lidí se zajímá o to, co je procesor (CPU), jaké jsou typy a jak jej správně zvolit.

Kde jsou mozky počítače

Je zřejmé, že k tomu, aby bylo možné provádět velké množství operací hladce a bez lidského zásahu, je zapotřebí určité řídící centrum, které bude stejně jako mozek přenášet příkazy do různých komponent systému a periferních zařízení. V počítači je tato role přiřazena procesoru, který provádí všechny logické a aritmetické operace určené speciálním programem. Kromě toho spravuje všechna ostatní PC zařízení.

Jak to funguje

Abyste pochopili, co je procesor počítače, musíte vědět, jak funguje. Na rozdíl od svých protějšků v minulých desetiletích mají moderní zařízení tohoto typu miniaturní rozměry. Na první pohled je mikroprocesorem obdélníková tenká deska vyrobená z pevného krystalického křemíku. Jeho relativně malá oblast obsahuje obvody, které zajišťují funkčnost „mozku“ osobního počítače. Deska je uzavřena v keramickém nebo plastovém plochém pouzdře, ke kterému je připojena pomocí velmi tenkých zlatých drátů opatřených kovovými špičkami. Díky této konstrukci lze procesor snadno a bezpečně připojit k základní desce počítače.

Součásti

Ti, kteří se již naučili, co je to procesor, chtějí pochopit, z jakých komponent se skládá. I přes své malé rozměry obsahuje toto zařízení mnoho komponent. Mezi nimi:

adresy autobusů;
registry;
datové sběrnice;
aritmetická logická jednotka;
mezipaměť nebo rychlá paměť s malou velikostí 8 až 512 kB;
matematický koprocesor;
čítače příkazů.

Jádro procesoru

Tento termín skrývá mnoho konceptů. Pokud mluvíme o tom, co je procesor a ze kterých částí se skládá, pak je jádro jeho komponentou určenou k provádění jednoho proudu instrukcí. Kromě toho existují vícejádrové možnosti, které jsou schopné vykonávat více vláken příkazů.

Mezi „jaderné“ vlastnosti patří:

velitelský systém;
mikroarchitektura;
počet funkčních bloků;
napájecí napětí;
množství vestavěné mezipaměti;
oblast krystalů;
logické a fyzické rozhraní;
maximální a typický odvod tepla;
taktovací frekvence;
produkční technologie.

Ve fyzickém smyslu slova „procesorové jádro“ znamená jeho část obsahující hlavní funkční bloky nebo obvykle otevřený čip mikroprocesoru. V každém případě je to nezbytná součást „mozku“ počítače. Tedy otázka „co je jaderný procesor"zní to poněkud nesprávně, pokud ovšem není brána v úvahu pouze CPU, a ne všechna zařízení a programy, kterým se také říká procesory.

Systémová sběrnice

Kdokoli, kdo se již naučil, co je procesor počítače, jistě bude také zajímat, jak ovládá ostatní součásti počítače. Je zřejmé, že takový úkol může provést pouze složitý systém. Nazývá se to sběrnice procesoru a je to soubor signálních linek kombinovaných podle jejich účelu. Každý z nich má specifický komunikační protokol a elektrické vlastnosti. Pouze procesor je připojen k samotné sběrnici procesoru nebo, jak se také říká, k systémové sběrnici a všechna ostatní zařízení jsou připojena prostřednictvím řadičů základní desky. Zároveň existují možnosti, kdy je paměť připojena přímo k procesoru, čímž je zajištěna její vyšší účinnost. Je relevantní si položit otázku, jaká je kapacita procesoru, protože například výraz „kapacita procesoru x 64“ znamená, že toto zařízení je vybaveno 64bitovou datovou sběrnicí a zpracovává tento počet bitů na cyklus.

Mezipaměti

Rychlá paměť neboli mezipaměť je vyrovnávací paměť mezi procesorem a řadičem systémová paměťcož je dost pomalé. Tato součást je navržena tak, aby zvýšila celkový výkon celého zařízení jako celku. K dosažení tohoto cíle jsou datové bloky, které se právě zpracovávají, přeneseny do vyrovnávací paměti a uloženy, a proto procesor není nucen neustále přistupovat k systémové paměti.

Mezipaměť je rozdělena do tří úrovní:

První úroveň L1

Je rozdělena na dvě mezipaměti - instrukce a data, je nejrychlejší a pracuje přímo s jádrem procesoru.

Druhá úroveň L2

Mezipaměť L2 interaguje s L1. Má několikanásobně větší objem a je holistický.

Třetí úroveň L3

Některé moderní mikroprocesory mají také třetí úroveň, která je více než předchozí dvě, ale pracuje o řádově pomaleji. Faktem je, že autobus mezi 2. a 3. úrovní je užší než mezi 1. a 2. úrovní. Rychlost 3. úrovně je však stále výrazně vyšší než rychlost systémové paměti. V závislosti na tom, zda se informace vstupující do mezipaměti opakují na různých úrovních, či nikoli, existují dva typy této komponenty procesoru: exkluzivní a neexkluzivní. Každý z nich má své vlastní výhody a nevýhody, takže je těžké říci, který z nich je lepší. Lze jen poznamenat, že první typ se používá v mikroprocesorech AMD a druhý v Intel.

Konektor

Když už mluvíme o tom, co je to procesor počítače, měli byste věnovat pozornost všem komponentám, protože toto složité zařízení funguje pouze díky dobře koordinované práci každé z nich. Například by se mohlo zdát, jaký význam může mít takové primitivní zařízení jako konektor? Jeho použití však usnadňuje výměnu procesoru při upgradu počítače nebo jeho vyjmutí za účelem opravy.

Co je frekvence CPU

Pro srovnání technických zařízení a pro představu o jejich schopnostech se používají určité charakteristiky, které mají numerický výraz. Pro procesory je hlavní frekvence hodin. Kromě toho má tento koncept zásadní rozdíly, pokud jde o jednojádrové a vícejádrové možnosti. Jaká je tedy rychlost procesoru, pokud dokáže provést pouze jeden proud instrukcí? Ukazuje se, že tento parametr ukazuje, kolik výpočtů za jednotku času může konkrétní jednojádrové zařízení provést. V souladu s tím platí, že čím vyšší je rychlost hodin, tím více může procesor provádět operace za jednotku času. Nejčastěji je to 1,0–4 GHz a určuje se vynásobením vnější frekvence určitou konstantou. Je zcela jiná věc, pokud potřebujete zjistit, jaké jsou taktovací frekvence procesoru. V tomto případě někteří potenciální odborníci doporučují vypočítat tento parametr pro celé zařízení a vynásobit data pro jednojádrovou verzi počtem komponent. To je však zásadně špatné, protože taktovací frekvence celého zařízení se od počtu jader nemění a pozitivní účinek se týká pouze výkonu procesoru. Na začátek je třeba poznamenat, že při výběru procesoru by frekvence neměla být rozhodujícím faktorem, ale hodnoty všech jeho charakteristik by měly být považovány za celek.

Co je to GPU

Jak víte, moderní počítače poskytují vynikající „obraz“. Toho je dosaženo pomocí GPU, speciálního zařízení, které provádí grafické vykreslování. Kromě toho jsou určeny k použití jako akcelerátor 3D grafiky. Díky zřetězené architektuře jsou taková zařízení mnohem efektivnější při zpracování obrázků a jiné grafiky než CPU, které bylo popsáno výše.

Co je to textový procesor?

V současné době existuje určitý zmatek ve věcech souvisejících s architekturou PC, protože stejné výrazy se často používají k označení úplně jiných věcí. Termín procesor se konkrétně vztahuje také na programy pro formátování textu, změnu písma, odstavce, kontrolu pravopisu a další. Nejznámějšími příklady jsou OpenOffice.org, Writer a velmi populární Microsoft Word... Z názvu tedy můžete bezpečně citovat, když potřebujete odpovědět na otázku, co je textový procesor.

Několik slov o nejběžnějších procesorech osobních počítačů

První místo v popularitě zaujímá procesor Intel Core i5. Považuje se za skvělou volbu, když potřebujete výkonný herní automat. Za ním následuje model od společnosti Intel - Celeron E3200, který není levný, ale je nejlepší volbou pro seriózní kancelářskou práci. Další procesor od společnosti Intel, čtyřjádrový Core 2 Quad, má také mnoho fanoušků mezi specialisty. Pokud se nesnažíte stát se vlastníkem super výkonného stroje a chcete ušetřit peníze, věnujte pozornost AMD Athlon II X2215 nebo AMD Phenom II X4945.

Nyní víte, co je procesor, jaké typy může být a jaké má vlastnosti.