Procesorius ar centrinis procesorius - visa jums reikalinga informacija

Kiekvienas kompiuteris ir žaidimų gerbėjas turi žinoti savo kompiuterio vidinę aparatinę įrangą, ypač procesorių. Pagrindinis mūsų komandos elementas, be jo mes nieko negalėtume padaryti, šiame straipsnyje mes jums papasakojame visas svarbiausias procesoriaus sąvokas, kad turėtumėte bendrą idėją apie jo naudojimą, dalis, modelius, istoriją ir svarbias sąvokas.

Turinio rodyklė

Kas yra procesorius

Procesorius arba centrinis procesorius (centrinis procesorius) yra elektroninis komponentas silicio lusto pavidalu, kuris yra kompiuterio viduje, specialiai sumontuotas pagrindinėje plokštėje per lizdą ar lizdą.

Procesorius yra elementas, atsakingas už visus loginius aritmetinius skaičiavimus, kuriuos sukuria programos ir operacinė sistema, esančios kietajame diske arba centrinėje atmintyje. Centrinis procesorius paima instrukcijas iš RAM atminties, kad jas apdorotų, o tada siunčia atsakymą atgal į RAM atmintį, taip sukurdamas darbo eigą, su kuria vartotojas gali bendrauti.

Pirmasis puslaidininkių tranzistoriaus pagrindu pagamintas mikroprocesorius buvo „ Intel 4004“, 1971 m., Kuris galėjo dirbti su 4 bitais vienu metu (4 nulių ir 4 eilutės), kad būtų galima sudėti ir atimti. Šis procesorius yra toli nuo 64 bitų, kuriuos gali valdyti dabartiniai procesoriai. Bet tai yra tai, kad prieš tai mes turėjome tik didžiulius kambarius, kuriuose pilna vakuuminių vamzdžių, kurie tarnavo kaip tranzistoriai, tokie kaip ENIAC.

Kaip veikia procesorius

Procesoriaus architektūra

Labai svarbus elementas, kurį turime žinoti apie procesorių, yra jo architektūra ir gamybos procesas. Tai koncepcijos, labiau orientuotos į tai, kaip jos fiziškai gaminamos, tačiau jos nustato rinkos gaires ir tai yra dar vienas rinkodaros elementas.

Procesoriaus architektūra iš esmės yra šio elemento vidinė struktūra. Mes nekalbame apie formą ir dydį, bet apie tai, kaip išsidėstę skirtingi loginiai ir fiziniai vienetai, kurie sudaro procesorių, mes kalbame apie ALU, registrus, valdymo bloką ir kt. Šiuo atžvilgiu šiuo metu yra dviejų tipų architektūra: CISC ir RISC, du darbo būdai, pagrįsti Von Neumano, asmens, kuris 1945 m. Išrado skaitmeninį mikroprocesorių, architektūra.

Nors tiesa, kad architektūra tai reiškia ne tik, nes šiuo metu gamintojai, norėdami apibrėžti skirtingas savo procesorių kartas, imasi koncepcijos komerciškai. Tačiau turime nepamiršti, kad visi dabartiniai darbalaukio procesoriai yra pagrįsti CISC arba x86 architektūra. Kas nutinka, gamintojai daro nedidelius šios architektūros pakeitimus, įtraukdami tokius elementus kaip daugiau branduolių, atminties valdikliai, vidinės magistralės, skirtingų lygių talpyklos atmintis ir kt. Taip mes girdime tokias konfesijas kaip „Coffee Lake“, „Skylake“, „Zen“, „Zen 2“ ir kt. Pamatysime, kas tai yra.

Gamybos procesas

Kita vertus, mes turime tai, kas vadinama gamybos procesu, iš esmės tranzistorių, kurie sudaro procesorių, dydį. Nuo pirmųjų kompiuterių vakuuminių vožtuvų iki šiandienos „FinFET“ tranzistorių, kuriuos pagamino vos kelių nanometrų ilgio TSMC ir „Global Foundries“, evoliucija buvo protu nesuvokiama.

Procesorių sudaro tranzistoriai, mažiausi viduje esantys elementai. Tranzistorius yra elementas, leidžiantis arba neleidžiantis praeiti srovei, 0 (ne srovė), 1 (srovė). Vienas iš jų šiuo metu matuoja 14 nm arba 7 nm (1 nm = 0, 00000001 m). Tranzistoriai sukuria loginius vartus, o loginiai vartai sukuria integruotas grandines, galinčias atlikti skirtingas funkcijas.

Pirmaujantys stalinių procesorių gamintojai

Tai yra pagrindiniai elementai norint suprasti, kaip procesoriai buvo kuriami per visą istoriją iki šių dienų. Apžvelgsime svarbiausius ir neturime pamiršti gamintojų, kurie yra „ Intel“ ir „AMD“ - neginčijami šių dienų asmeninių kompiuterių lyderiai.

Žinoma, yra ir kitų gamintojų, tokių kaip IBM, kuriems svarbiausia, kad jie būtų praktiškai procesoriaus kūrėjai ir etalonai technologijoje. Kiti, pavyzdžiui, „ Qualcomm“, įgijo rinkos nišą, praktiškai monopolizuodami išmaniųjų telefonų procesorių gamybą. Tai netrukus galėtų pereiti prie asmeninių kompiuterių, todėl pasiruoškite „Intel“ ir AMD, nes jų procesoriai yra tiesiog nuostabūs.

„Intel“ procesorių raida

Taigi, apžvelkime pagrindinius istorinius „Intel“ korporacijos, mėlynojo milžino, didžiausios įmonės, kuri visada pirmavo procesorių ir kitų kompiuterio komponentų pardavimo, orientyrus.

• „Intel 4004 Intel 8008“, 8080 ir 8086 „Intel 286“, „386“ ir „486 Intel Pentium“ Daugiagyslė era: „Pentium D“ ir „Core 2 Quad“ „Core iX“ era

Parduotas 1971 m., Tai buvo pirmasis mikroprocesorius, pastatytas ant vieno lusto ir skirtas ne pramoniniam naudojimui. Šis procesorius buvo sumontuotas ant 16 kaiščių paketo CERDIP (viso gyvenimo tarakonas). Jis buvo pastatytas su 2 300 10 000 nm tranzistorių ir turėjo 4 bitų magistralės plotį.

„4004“ buvo tik „Intel“ kelionės į asmeninius kompiuterius pradžia, kurią tuo metu monopolizavo IBM. Tuomet 1972–1978 m. „Intel“ pakeitė įmonės filosofiją, kad visiškai atsidavė procesorių kompiuteriams statybai.

Po 4004 atėjo 8008, procesorius, dar turintis 18 kontaktų DIP kapsulę, padidinęs dažnį iki 0, 5 MHz, o tranzistoriaus skaičius - iki 3500. Po to „ Intel 8080“ padidino magistralės plotį iki 8 bitų ir ne mažesnį kaip 2 MHz dažnį pagal 40 kontaktų DIP kapsulę. Jis laikomas pirmuoju tikrai naudingu procesoriumi, galinčiu apdoroti grafiką tokiuose kompiuteriuose kaip „ Altair 8800m“ ar „IMSAI 8080“.

8086 yra etaloninis mikroprocesorius, nes jis pirmasis priėmė iki šiol galiojusią x86 architektūrą ir instrukcijų rinkinį. Dešimt kartų galingesnis nei 4004 16 bitų CPU.

Būtent šiuose modeliuose gamintojas pradėjo naudoti PGA lizdą su kvadratine mikroschema. Jos proveržis slypi gebėjime vykdyti komandų eilutės programas. „386“ buvo pirmasis istorijoje daugiafunkcinis procesorius, turintis 32 bitų magistralę, kuri jums tikrai skamba daug daugiau.

Mes ateiname į „Intel 486“, išleistą 1989 m., Kuris taip pat yra labai svarbus procesoriui, įdiegusiam slankiojo kablelio įrenginį ir talpyklos atmintį. Ką tai reiškia? Dabar kompiuteriai išsiskyrė iš komandinės eilutės, kad ji būtų naudojama per grafinę sąsają.

Pagaliau atėjome į „Pentiums“ erą, kai turime kelias kartas iki „ Pentium 4“ kaip stalinių kompiuterių versiją, o „ Pentium M“ - nešiojamųjų kompiuterių. Tarkime, kad tai buvo 80586, bet „Intel“ pakeitė pavadinimą, kad galėtų licencijuoti savo patentą, o kitiems gamintojams, tokiems kaip AMD, nustoti kopijuoti savo procesorius.

Šie procesoriai pirmą kartą gamybos procese sumažino 1000 nm. Jie apėmė metus nuo 1993 iki 2002 m., Kai „ Itanium 2“ buvo procesorius, sukurtas serveriams ir pirmą kartą naudojantis 64 bitų magistralę. Šie „Pentiums“ jau buvo orientuoti tik į darbalaukį ir be problemų galėjo būti naudojami daugialypės terpės teikimui naudojant legendinius „Windows 98“, ME ir XP.

„Pentium 4“ savo mikroarchitektūroje, vadinamoje „NetBurst“, jau naudojo instrukcijų rinkinį, skirtą tik tokiai daugialypei terpei kaip MMX, SSE, SSE2 ir SSE3. Be to, tai buvo vienas iš pirmųjų procesorių, pasiekusių didesnį nei 1 GHz, ypač 1, 5 GHz, darbinį dažnį, todėl didelio našumo ir didelės radiatoriai pasirodė net pritaikytuose modeliuose.

Ir tada mes einame į daugiagyslių procesorių erą. Dabar mes galėjome ne tik vykdyti vieną nurodymą kiekviename laikrodžio cikle, bet ir du iš jų vienu metu. „ Pentium D“ iš esmės sudaro mikroschema su dviem „Pentium 4“, esančiais toje pačioje pakuotėje. Tokiu būdu taip pat buvo iš naujo sugalvota FSB (Front-Side Bus) koncepcija, kuri tarnavo centriniam procesoriui palaikant ryšį su mikroschemų rinkiniu arba šiauriniu tiltu, dabar naudojama ir abiem šerdims komunikuoti.

Po dviejų 4 branduoliai pateko į 2006 m., Naudojant LGA 775 lizdą, daug naujesnį ir net kai kuriuose kompiuteriuose matomą. Visi jie jau priėmė 64 bitų x86 architektūrą savo keturioms šerdims, kurių gamybos procesas prasideda nuo 65 nm, o po to 45 nm.

Tada mes einame į mūsų dienas, kur milžinas priėmė naują savo daugiagyslių ir daugiasriegių procesorių nomenklatūrą. Po „Core 2 Duo“ ir „Core 2 Quad “ 2008 m. Buvo patvirtinta naujoji Nehalem architektūra, kurioje centriniai procesoriai buvo suskirstyti į „ i3“ (mažo našumo), „i5“ („vidutinio diapazono“) ir „i7“ (didelio našumo procesoriai).

Nuo šiol šerdys ir talpyklos atmintis naudojo BSB (atgalinę magistralę) arba galinę magistralę, o DDR3 atminties valdiklis buvo įvestas paties lusto viduje. Priekinė šoninė magistralė taip pat tapo „PCI Express“ standartu, gebančiu užtikrinti dvikryptį duomenų srautą tarp periferinių įrenginių ir išplėtimo kortelių bei procesorių.

2-osios kartos „Intel Core“ „ Sandy Bridge“ pavadinimą priėmė 2011 m., Jo gamybos procesas buvo 32 nm, o branduolių skaičius buvo 2, 4 ir iki 6. Šie procesoriai palaiko „ HyperThreading“ daugiasluoksnes technologijas ir „ Turbo Boost“ dinaminio dažnio padidinimą, priklausomai nuo rinkoje esančių procesorių asortimento. Visi šie procesoriai turi integruotą grafiką ir palaiko 1600 MHz DDR3 RAM.

Netrukus po to, 2012 m., Buvo pristatyta 3-osios kartos Ivy Bridge, sumažinanti tranzistorių dydį iki 22 nm. Jie ne tik sumažėjo, bet ir tapo 3D arba „ Tri-Gate“, kurie, palyginti su ankstesniais , sumažino vartojimą iki 50%, suteikdami tą patį našumą. Šis procesorius siūlo „PCI Express 3.0“ palaikymą ir yra įmontuotas ant LGA 1155 lizdų, skirtų staliniams kompiuteriams, o 2011 m. - „Workstation“ serijai.

4-oji ir 5-oji kartos yra vadinamos atitinkamai Haswellu ir Broadwellu ir jos nebuvo tiksliai revoliucija iš ankstesnės kartos. „Haswells“ pasidalino gamybos procesu su „Ivy bridge“ ir DDR3 RAM. Taip, buvo pristatytas „ Thunderbolt“ palaikymas ir buvo sukurtas naujas talpyklos dizainas. Taip pat buvo pristatyti procesoriai su iki 8 branduolių. Lizdas 1150 ir toliau buvo naudojamas, ir 2011 m., Nors šie procesoriai nėra suderinami su ankstesne karta. „Broadwells“ atžvilgiu jie buvo pirmieji procesoriai, kurie nukrito ties 14 nm, ir šiuo atveju jie buvo suderinami su „Haswell“ lizdu LGA 1150.

Pabaigoje mes turime „ Intel“ 6 ir 7 kartas, pavadintas „ Skylake“ ir „Kaby Lake“, kurių gamybos procesas yra 14 nm, ir priimame naują abiejų kartų suderinamą „ LGA 1151“ lizdą. Šiose dviejose architektūrose jau buvo pasiūlyta DDR4, DMI 3.0 magistralės ir Thunderbol 3.0 palaikymas. Taip pat pakilo integruotos grafikos suderinamumas su „ DirectX 12“ ir „OpenGL 4.6“ bei „4K @ 60 Hz“ raiška. Tuo tarpu „Kaby Lake“ 2017 m. Atvyko patobulinę procesorių laikrodžio dažnius ir palaikydami „USB 3.1“. „Gen2“ ir HDCP 2.2.

AMD procesorių raida

Kitas iš gamintojų, kuriuos privalome žinoti, yra AMD („Advanced Micro Devices“), amžinas „Intel“ konkurentas ir beveik visada atsiliko nuo pirmojo, kol šiandien nepasirodė „Ryzen 3000 “ . Bet hey, tai yra dar vienas Pamatysime vėliau, todėl šiek tiek apžvelgsime AMD procesorių istoriją.

• Atvyko AMD 9080 ir AMD 386 AMD K5, K6 ir K7 AMD K8 bei Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano ir buldozerių AMD Ryzen

AMD kelionė iš esmės prasideda nuo šio procesoriaus, kuris yra ne kas kita, kaip „Intel 8080“ kopija. Faktiškai gamintojas pasirašė sutartį su „Intel“, kad galėtų gaminti „x86“ architektūros procesorius, priklausančius „Intel“. Kitas šuolis buvo „AMD 29K“, kuris savo kūriniams pasiūlė grafinius diskus ir EPROM atmintines. Tačiau netrukus AMD nusprendė konkuruoti tiesiogiai su „Intel“, siūlydami suderinamus procesorius asmeniniams kompiuteriams ir serveriams.

Bet, žinoma, šis susitarimas sukurti „ Intel“ procesorių „kopijas“ tapo problema, kai tik AMD tapo tikra „Intel“ konkurencija. Po kelių teisinių ginčų, kuriuos laimėjo AMD, sutartis buvo nutraukta su „Intel 386“ ir mes jau žinome priežastį, kodėl „Intel“ buvo pervadintas „Pentium“, taip įregistruodamas patentą.

Iš čia AMD neturėjo kito pasirinkimo, kaip kurti procesorius visiškai savarankiškai ir kad jie nebuvo tik kopijos. Juokingiausia, kad pirmasis AMD autonominis procesorius buvo „ Am386“, kuris akivaizdžiai kovojo su „Intel 80386“.

Dabar taip, AMD pradėjo ieškoti savo kelio šiame technologiniame kare su procesoriais, kuriuos pats gamino nuo nulio. Tiesą sakant, su „ K7“ dingo abiejų gamintojų suderinamumas, todėl „ AMD“ sukūrė savo plokštes ir savo lizdą, pavadintą „Socket A.“. Joje 2003 m. Buvo sumontuoti nauji „ AMD Athlon“ ir „Athlon XP“.

Taip, AMD buvo pirmasis gamintojas, įdiegęs 64 bitų plėtinį staliniame procesoriuje, taip, dar prieš „Intel“. Pažvelkite į vietą, kuriai dabar „Intel“ pritartų arba nukopijuotų „x64“ plėtinį į AMD savo procesoriams.

Tačiau tai nesibaigė, nes AMD taip pat galėjo parduoti dviejų branduolių procesorių prieš „Intel“ 2005 m. Mėlynasis milžinas, žinoma, atsakė jam su „Core 2 Duo“, kurį mes matėme anksčiau, ir nuo čia baigiasi AMD vadovybė.

AMD atsiliko dėl dramatiško kelių branduolių „Intel“ procesorių našumo ir bandė atsverti tai pertvarkydamas K8 architektūrą. Tiesą sakant, 2010 m. Išleistas „Phenom II“ turėjo iki 6 branduolių, tačiau to nepakaktų ir neišleistam „Intel“. Šis procesorius turėjo 45 nm tranzistorius ir iš pradžių buvo montuojamas ant AM2 + lizdo, o vėliau - ant AM3 lizdo, kad būtų suderinamas su DDR3 atmintimis.

AMD nusipirko ATI, kompaniją, kuri iki šiol buvo tiesioginė „Nvidia“ konkurentė 3D grafikos plokštėms. Tiesą sakant, gamintojas pasinaudojo šiuo technologiniu pranašumu, norėdamas įdiegti procesorius su integruotu GPU, daug galingesnius nei „Intel“ turėjo su savo „Westmere“. Šie procesoriai buvo „AMD Llano“, pagrįsti ankstesnio „Phenom“ K8L architektūra ir, be abejo, su tais pačiais apribojimais.

Dėl šios priežasties AMD perprojektavo savo architektūrą naujuose buldozeriuose, nors rezultatai, palyginti su „Intel Core“, buvo gana prasti. Turėti daugiau nei 4 branduolius nebuvo naudinga, nes tuometinė programinė įranga vis dar buvo labai ekologiška, nes valdė daugiasluoksnę sritį. Jie naudojo 32 nm gamybos procesą su bendrais L1 ir L2 talpyklos ištekliais.

Po AMD nesėkmės su ankstesne architektūra Jim Keller, „K8“ architektūros kūrėjas, vėl ėmėsi revoliucijos su prekės ženklu, naudodamas vadinamąją „ Zen“ arba „Summit Ridge“ architektūrą. Tranzistoriai sumažėjo iki 14 nm, kaip ir „Intel“, ir jie buvo daug galingesni ir su didesniu ICP nei silpni buldozeriai.

Kai kurios labiausiai atpažįstančios šių naujų procesorių technologijos buvo: „ AMD Precision Boost“, automatiškai padidinusios procesoriaus įtampą ir dažnį. Arba XFR technologija, kai visi „Ryzen“ yra peržengę atrakintą daugiklį. Šie procesoriai pradėjo montuoti į PGA AM4 lizdą, kuris tęsiasi ir šiandien.

Iš tikrųjų šios „Zen“ architektūros evoliucija buvo „ Zen +“, kurioje AMD tobulino „Intel“, įgyvendindama 12 nm tranzistorius. Šie procesoriai padidino savo našumą, naudodamiesi didesniais dažniais, mažesnėmis sąnaudomis. Vidinės „ Infinity Fabric“ magistralės dėka žymiai pagerėjo procesoriaus ir RAM operacijų delsos, kad jos galėtų konkuruoti beveik nuo galvos iki „Intel“.

Dabartiniai „Intel“ ir AMD procesoriai

Tada mes ateiname į šią dieną susitelkti ties architektūromis, prie kurių dirba abu gamintojai. Mes nesakome, kad pirkti vieną iš jų yra privaloma, tačiau jie tikrai yra dabartinė ir artimiausioje ateityje kiekvieno vartotojo, norinčio įdiegti atnaujintą žaidimų kompiuterį, dalis.

„Intel“ kavos ežeras ir įvažiavimas 10nm atstumu

Šiuo metu „Intel“ yra 9-osios kartos stalinių, nešiojamųjų kompiuterių ir darbo stočių procesoriai. Tiek 8-asis (kavos ežeras), tiek 9-oji karta („Coffee Lake Refresh“) tęsiasi su 14 nm tranzistoriais ir LGA 1151 lizdu, nors ir nesuderinami su ankstesnėmis kartomis.

Ši karta iš esmės padidina kiekvienos šeimos branduolių skaičių 2, dabar turintys 4 branduolių i3, o ne 2, 6 branduolių i5 ir 8 branduolių i7. PCIe 3.0 juostų skaičius padidėja iki 24, palaikant iki 6 3, 1 prievadų ir 128 GB DDR4 RAM. „HyperThreading“ technologija buvo įgalinta tik „i9“ procesoriuose, tokiuose kaip didelio našumo 8 branduolių, 16 gijų ir nešiojamųjų kompiuterių procesoriai.

Šioje kartoje taip pat yra „ Intel Pentium Gold G5000“, orientuotas į daugialypės terpės stotis su 2 branduoliais ir 4 gijomis, ir „ Intel Celeron“, paprasčiausią su dvigubais branduoliais, skirtą „MiniPC“ ir daugialypei terpei. Visi šios kartos procesoriai integruota UHD 630 grafika, išskyrus F pavadinimą savo nomenklatūroje.

Dešimtosios kartos atveju yra keletas patvirtinimų, nors tikimasi, kad naujieji „ Ice Lake“ procesoriai bus su nešiojamųjų kompiuterių specifikacijomis, o ne su staliniais kompiuteriais. Duomenys sako, kad vieno branduolio VKI padidės iki 18%, palyginti su „Skylake“. Iš viso bus 6 nauji instrukcijų pogrupiai ir jie bus suderinami su AI ir gilaus mokymosi metodais. Integruotas GPU taip pat yra iki 11-os kartos ir gali transliuoti turinį 4K @ 120Hz dažniu. Galiausiai turėsime integruotą palaikymą su „Wi-Fi 6“ ir iki 3200 MHz RAM atmintimi.

„AMD Ryzen 3000“ ir jau suplanuota „Zen 3“ architektūra

„AMD“ šį 2019 m. Išleido „ Zen 2“ arba „Matisse“ architektūrą ir pažengė ne tik „Intel“ gamybos procese, bet ir naudodama savo darbastalio procesorių našumą. Naujasis „Ryzen“ pagamintas iš 7 nm TSMC tranzistorių ir skaičiuojamas nuo 4 „Ryzen 3“ branduolių iki 16 „Ryzen 9 9350X“ branduolių. Jie visi diegia AMD SMT daugiasluoksnę technologiją ir turi daugiklį. Neseniai buvo išleistas AGESA 1.0.0.3 „ABBA BIOS“ naujinimas, skirtas taisyti problemas, kurias šie procesoriai turi pasiekti maksimalų atsargų periodiškumą.

Jų naujovės ne tik atvyksta čia, nes palaiko naująjį „ PCI Express 4.0“ ir „Wi-Fi 6“ standartą, nes yra procesoriai su iki 24 „PCIe“ juostų. Vidutinis ICP padidėjimas, palyginti su „Zen +“, buvo 13% dėl didesnio bazinio dažnio ir „ Infinty Fabric“ magistralės patobulinimų. Ši architektūra pagrįsta mikroschemomis ar fiziniais blokais, kuriuose yra 8 šerdys viename bloke, kartu su kitu moduliu, visuomet esančiu atminties valdiklyje. Tokiu būdu gamintojas išjungia arba įjungia tam tikrą skaičių branduolių, kad sudarytų skirtingus jo modelius.

2020 m. Planuojama atnaujinti „Zen 3“ „ Ryzen“ procesoriuose, su kuriais gamintojas nori pagerinti „AMD Ryzen“ efektyvumą ir našumą. Teigta, kad jos architektūros dizainas jau baigtas, ir viskas, kas liko, yra suteikti žalią šviesą gamybos proceso pradžia.

Jie vėl bus pagrįsti 7 nm, tačiau leidžiant iki 20% daugiau tranzistoriaus tankio nei dabartiniai lustai. EPYC „WorkStation“ procesorių linija būtų pirmoji, kuriai bus skirti procesoriai, kurie galėtų turėti 64 branduolius ir 128 perdirbimo gijas.

Dalys, kurias turėtume žinoti apie procesorių

Po šios informacijos šventės, kurią mes paliekame kaip neprivalomą skaitymą ir kaip pagrindą sužinoti, kur esame šiandien, pats laikas gilintis į sąvokas, kurias turėtume žinoti apie procesorių.

Pirmiausia pabandysime vartotojui paaiškinti svarbiausią procesoriaus struktūrą ir elementus. Tai bus diena vartotojui, norinčiam šiek tiek daugiau sužinoti apie šią techninę įrangą.

Procesoriaus branduoliai

Branduoliai yra informacijos apdorojimo subjektai. Tie elementai, kuriuos sudaro pagrindiniai x86 architektūros elementai, tokie kaip valdymo blokas (UC), instrukcijų dekoderis (DI), aritmetinis vienetas (ALU), slankiojo kablelio blokas (FPU) ir instrukcijų rinkinys (PI).

Kiekvienas iš šių branduolių yra sudarytas iš lygiai tų pačių vidinių komponentų, ir kiekvienas iš jų yra pajėgus atlikti operaciją kiekviename instrukcijų cikle. Šis ciklas matuojamas dažniu arba Hz (Hz), kuo daugiau Hz, tuo daugiau instrukcijų galima atlikti per sekundę ir kuo daugiau branduolių, tuo daugiau operacijų galima atlikti tuo pačiu metu.

Šiandien gamintojai, pavyzdžiui, AMD, šiuos branduolius diegia silicio blokuose, mikroschemose ar CCX. Naudojant šią sistemą, sukuriant procesorių, padidinamas mastelio keitimas, nes reikia įdėti mikroschemas, kol bus pasiektas norimas skaičius, su 8 elementais kiekvienam elementui. Be to, norint pasiekti norimą skaičių, galima įjungti arba išjungti kiekvieną šerdį. Tuo tarpu „Intel“ vis dar sudeda visas branduolius į vieną silicį.

Ar neteisinga suaktyvinti visus procesoriaus branduolius? Rekomendacijos ir kaip jas išjungti

„Turbo Boost“ ir „Precision Boost Overdrive“

Tai yra sistemos, kurios naudoja „Intel“ ir „AMD“, kad aktyviai ir protingai valdytų savo procesorių įtampą. Tai leidžia jiems padidinti darbo dažnumą, kai tai būtų tarsi automatinis persijungimas, kad procesorius geriau atliktų, kai susiduria su dideliu užduočių kiekiu.

Ši sistema padeda pagerinti dabartinių procesorių šiluminį efektyvumą ir sunaudojimą arba prireikus pakeisti jų dažnį.

Apdorojimo siūlai

Bet, žinoma, mes turime ne tik šerdį, bet ir apdorojimo gijas. Paprastai juos matysime kaip X Cores / X Threads arba tiesiogiai XC / X T. kaip specifikacijas. Pavyzdžiui, „Intel Core i9-9900K“ turi 8C / 16T, o „i5 9400“ - 6C / 6T.

Sąvoka „gija“ yra kilusi iš antrinio proceso, ir tai nėra kažkas, kas fiziškai yra procesoriaus dalis, kad jo funkcionalumas yra grynai logiškas ir atliekamas naudojant nurodyto procesoriaus nurodymų rinkinį.

Tai gali būti apibrėžta kaip programos duomenų valdymo srautas (programą sudaro instrukcijos ar procesai), leidžianti valdyti procesoriaus užduotis, padalijant juos į mažesnius gabalus, vadinamus gijomis. Taip siekiama optimizuoti kiekvienos proceso eilės instrukcijos laukimo laiką.

Supraskime tai taip: yra užduotys, sunkesnės nei kitos, todėl branduoliui daugiau ar mažiau laiko prireiks užduoties įvykdymo. Sriegiais tai, kas padaryta, yra padalinti šią užduotį į kažką paprastesnio, kad kiekvienas gabalas būtų apdorotas pirmąja laisva šerdimi, kurią randame. Dėl to šerdys visada būna užimtos, todėl nėra prastovų.

Kokios yra procesoriaus gijos? Skirtumai su branduoliais

Daugiasluoksnės technologijos

Kodėl kai kuriais atvejais matome, kad gyslų yra tiek pat, kiek yra gijų, o kitais ne? Na, taip yra dėl daugybės technologijų, kurias gamintojai įdiegė savo procesoriuose.

Kai centriniame procesoriuje yra dvigubai daugiau gijų nei branduoliuose, ši technologija jame įdiegiama. Iš esmės tai yra koncepcijos, kurią mes matėme anksčiau, vykdymo būdas, padalijant branduolį į dvi gijas arba „loginius branduolius“ užduotims padalinti. Šis padalijimas visada daromas dviem temomis vienam branduoliui ir ne daugiau, tarkime, kad tai yra dabartinė riba, su kuria programos gali dirbti.

„Intel“ technologija vadinama „HyperThreading“, o „ AMD“ - SMT („Simultaneous Multithreading“). Praktiniais tikslais abi technologijos veikia tas pats, ir mūsų komandoje galime jas pamatyti kaip tikrus branduolius, pavyzdžiui, jei pateikiame nuotrauką. Procesorius su tuo pačiu greičiu yra greitesnis, jei jame yra 8 fiziniai branduoliai, nei tuo atveju, jei jis turėtų 8 loginius.

Kas yra „HyperThreading“? Daugiau informacijos

Ar talpykla svarbi?

Tiesą sakant, tai yra antras svarbiausias procesoriaus elementas. Talpyklos atmintis yra daug spartesnė nei RAM ir yra tiesiogiai integruota į procesorių. Nors 3600 MHz DDR4 operatyvioji atmintis gali pasiekti 50 000 MB / s skaitymo metu, L3 talpykla gali pasiekti 570 GB / s, L2 esant 790 GB / s ir L1 esant 1600 GB / s. Visiškai beprotiški skaičiai, užfiksuoti „Ryzen 3000“ nevi.

Ši atmintis yra SRAM (statinė RAM) tipo, greita ir brangi, tuo tarpu RAM naudojama DRAM (dinaminė RAM), lėta ir pigi, nes jai nuolat reikia atnaujinimo signalo. Talpykloje saugomi duomenys, kuriuos nedelsdamas naudos procesorius, taigi nereikės laukti, jei paimsime duomenis iš RAM ir optimizuosime apdorojimo laiką. Tiek AMD, tiek „Intel“ procesoriuose yra trys talpyklos atminties lygiai:

• L1: Jis yra arčiausiai CPU branduolių, mažiausias ir greičiausias. Esant mažesniam nei 1 ns latentiniam laikotarpiui, ši atmintis šiuo metu yra padalinta į dvi dalis: L1I (instrukcijos) ir L1D (duomenys). Tiek 9-osios kartos „Intel Core“, tiek „Ryzen 3000“ jie kiekvienu atveju yra 32 KB, o kiekvienas branduolys turi savo. L2: L2 yra kitas, kurio latencijos yra maždaug 3 ns, jis taip pat priskiriamas atskirai kiekvienai šerdiai. „Intel“ procesoriai turi 256 KB, o „Ryzen“ - 512 KB. L3: Tai yra didžiausia atmintis iš trijų, ir ji paskirstoma dalimis branduoliuose, paprastai 4 branduolių grupėse.

Šiaurinis tiltas dabar yra procesoriaus viduje

Procesoriaus ar pagrindinės plokštės šiaurinis tiltas turi RAM atminties prijungimo prie procesoriaus funkciją. Šiuo metu abu gamintojai įgyvendina šį atminties valdiklį arba PCH (Platform Conroller Hub) pačiame procesoriuje, pavyzdžiui, atskirame silicyje, kaip tai atsitinka procesoriuose, pagrįstuose mikroschemomis.

Tai būdas žymiai padidinti informacijos operacijų greitį ir supaprastinti esamus pagrindinėse plokštėse esančius autobusus, likus tik pietiniam tiltui, kuris vadinamas mikroschemų rinkiniu. Šis mikroschemų rinkinys skirtas nukreipti duomenis iš standžiųjų diskų, periferinių įrenginių ir kai kurių PCIe lizdų. Šiuolaikiniai stalinių ir nešiojamųjų kompiuterių procesoriai gali nukreipti iki 128 GB dvigubo kanalo RAM 3200MHz dažniu (4800MHz su JEDEC profiliais, kuriuose įjungta XMP). Šis autobusas padalijamas į dvi dalis:

• Duomenų magistralė: joje yra programų duomenys ir instrukcijos. Adresų magistralė: per ją sklinda ląstelių, kuriose saugomi duomenys, adresai.

Be paties atminties valdiklio, šerdims taip pat reikia naudoti kitą magistralę, kad būtų galima susisiekti tarpusavyje ir su talpyklos atmintimi, kuri vadinama BSB arba Back-Side Bus. Tas, kurį AMD naudoja savo „Zen 2“ architektūroje, vadinamas Infinity Fabric, kuris yra pajėgus dirbti 5100 MHz dažniu, o „Intel“ yra vadinamas „ Intel Ring Bus“.

Kas yra L1, L2 ir L3 talpyklos ir kaip jos veikia?

IGP arba integruota grafika

Kitas elementas, kuris yra gana svarbus, o ne tiek į žaidimus orientuotuose procesoriuose, kiek į ne tokius galingus, yra integruota grafika. Šiandien daugumoje procesorių yra daug branduolių, skirtų dirbti tik su grafika ir faktūromis. Tokius branduolius turi „Intel“, AMD ir kiti gamintojai, tokie kaip „Qualcomm“ su savo „Adreno for Smartphone“, arba „Realtek“ „Smart TV“ ir NAS. Tokio tipo procesorius mes vadiname APU (Pagreitinto procesoriaus vienetu)

Priežastis yra paprasta, norint atskirti šį sunkų darbą nuo kitų tipiškų programos užduočių, nes jie yra daug sunkesni ir lėtesni, jei APU nenaudojama didesnės talpos magistralė, pavyzdžiui, 128 bitai. Kaip ir normalius branduolius, jie gali būti matuojami kiekiu ir dažniu, kuriuo jie dirba. Tačiau jie taip pat turi kitą komponentą, pavyzdžiui, šešėliavimo blokus. Ir kitos priemonės, tokios kaip TMU (tekstūravimo vienetai) ir ROP (pateikimo vienetai). Visi jie padės mums nustatyti grafinę rinkinio galią.

Šiuo metu „Intel“ ir AMD naudojami IGP yra šie:

• „AMD Radeon RX Vega 11“: tai yra galingiausia ir naudojama specifikacija pirmosios ir antrosios kartos „Ryzen 5 2400“ ir „3400“ procesoriuose. Iš viso tai yra 11 „Raven Ridge“ branduolių, turinčių GNC 5.0 architektūrą, maksimaliai veikiantys 1400 MHz dažnyje. Jie turi ne daugiau kaip 704 shader blokus, 44 TMU ir 8 ROP. „AMD Radeon Vega 8“: tai žemesnė specifikacija nei ankstesniose, turinčiose 8 branduolius ir dirbančiose 1100 MHz dažniu, turinčiomis 512 šešėlinių blokų, 32 TMU ir 8 ROP. Jie montuojami ant „Ryzen 3 2200“ ir „3200“. „ Intel Iris Plus 655“: ši integruota grafika įdiegta 8-osios kartos „Intel Core“ procesoriuose, skirtuose U diapazonui (mažas sunaudojimas), nešiojamiesiems kompiuteriams ir galintys pasiekti 1150 MHz dažnį su 384 šešėliavimo blokai, 48 TMU ir 6 ROP. Jo atlikimas yra panašus į ankstesnius. „Intel UHD Graphic 630/620“ - tai grafika, įmontuota visuose 8-osios ir 9-osios kartos staliniuose procesoriuose, kurių pavadinime nėra F. Jie yra žemesnės grafikos nei „Vega 11“, atkuriantys 1200 MHz dažnį, su 192 šešėliais, 24 TMU ir 3 ROP.

Procesoriaus lizdas

Dabar išeiname iš procesoriaus komponentų, kad pamatytume, kur turėtume jį prijungti. Akivaizdu, kad lizdas, didelė jungtis, esanti pagrindinėje plokštėje ir aprūpinta šimtais kontaktų, padės užmegzti ryšį su centriniu procesoriumi ir perduoti galią ir duomenis apdoroti.

Kaip įprasta, kiekvienas gamintojas turi savo lizdus, ​​jie taip pat gali būti įvairių tipų:

• LGA: „Land Grid Array“, kurios kaiščiai įmontuoti tiesiai į plokštės lizdą, o centriniame procesoriuje yra tik plokšti kontaktai. Tai leidžia pasiekti didesnį ryšio tankį ir yra naudojama „Intel“. Dabartiniai lizdai yra LGA 1151, skirtas staliniams procesoriams, ir LGA 2066, nukreipti į darbo vietos centrinius procesorius. AMD jį taip pat naudoja savo TR4 vardais. PGA: „Pin Grid Array“, atvirkščiai, kaiščiai yra pačiame procesoriuje, o lizdas turi skylių. „AMD“ jį vis dar naudoja visuose savo „Ryzen“ darbalaukiuose pavadinimu BGA: „Ball Grid Array“, iš esmės tai yra lizdas, kuriame procesorius yra tiesiogiai litavęs. Jis naudojamas naujos kartos nešiojamuosiuose kompiuteriuose, tiek iš AMD, tiek iš „Intel“.

Šildytuvai ir IHS

IHS (integruotas šilumos paskirstytojas) yra paketas, kurio viršuje yra procesorius. Iš esmės tai yra iš aliuminio pagaminta kvadratinė plokštė, kuri yra priklijuojama prie pagrindinio procesoriaus pagrindo arba PCB ir savo ruožtu prie DIE arba vidinio silicio. Jos funkcija yra perduoti šilumą iš jų į šaldytuvą, taip pat veikti kaip apsauginė danga. Jie gali būti suvirinti tiesiai į DIE arba klijuoti terminiu pasta.

Procesoriai yra elementai, kurie veikia labai aukštu dažniu, todėl jiems reikės šilumnešio, kuris jį sugauna ir išmeta į aplinką padedant vienam ar dviem ventiliatoriams. Daugelyje procesorių yra daugiau ar mažiau blogos atsargos, nors geriausi yra iš AMD. Tiesą sakant, mes turime modelius, pagrįstus procesoriaus našumu:

• „Wrait Stealth“: mažiausias, nors vis dar didesnis nei „Intel“, „Ryzen 3“ ir „5“ be vardų X „ Intel“: jis neturi pavadinimo, be to, tai yra mažas aliuminio radiatorius su labai triukšmingu ventiliatoriumi, kuris yra beveik visuose jo procesoriuose, išskyrus i9. Ši aušinimo sistema liko nepakitusi nuo „Core 2 Duo“. „Wraith Spire“ - vidutinis, su aukštesnio aliuminio bloku ir 85 mm ventiliatoriumi. „Ryzen 5“ ir „7“ su X ženklu. „ Wrait Prism“: pranašesnis modelis, kuriame sumontuoti dviejų lygių blokai ir variniai šilumos vamzdžiai, siekiant padidinti našumą. Jį atveža „Ryzen 7 2700X“ ir „9 3900X“ ir „3950X“. „Wraith Ripper“: tai bokštinė kriauklė, kurią „Cooler Master“ pagamino sriegiams.

Procesoriaus aušintuvas: kas jie yra? Patarimai ir rekomendacijos

Be šių, yra daugybė gamintojų, kurie turi savo pasirinktinius modelius, suderinamus su mūsų matytais lizdais. Panašiai mes turime skysto aušinimo sistemas, kurios pasižymi puikiu našumu nei bokštų šiltnamiai. Aukščiausios klasės procesoriams rekomenduojame naudoti vieną iš šių 240 mm (dviejų ventiliatorių) arba 360 mm (trys ventiliatoriai) sistemų.

Svarbiausios procesoriaus sąvokos

Dabar pažiūrėkime kitas sąvokas, taip pat susijusias su procesoriumi, kurios bus svarbios vartotojui. Kalbama ne apie vidinę struktūrą, o apie technologijas ar procedūras, kurios jose vykdomos, norint išmatuoti ar pagerinti jų veikimą.

Kaip įvertinti našumą: kas yra etalonas

Pirkdami naują procesorių, visada norime pamatyti, kiek jis gali nueiti, ir galėtume jį nusipirkti kartu su kitais procesoriais ar net su kitais vartotojais. Šie testai yra vadinami etalonais, ir tai yra testavimas nepalankiausiomis sąlygomis, kurių metu procesorius gauna tam tikrą rezultatą, pagrįstą jo atlikimu.

Yra tokios programos kaip „ Cinebench“ (pateikimo rezultatas), „ wPrime“ (laikas užduočiai atlikti), „Blender“ projektavimo programa (pateikimo laikas), 3DMark (žaidimų atlikimas) ir kt., Kurios yra atsakingos už šių testų atlikimą , kad galėtume juos palyginti su kiti procesoriai per tinkle paskelbtą sąrašą. Beveik visų jų duotas rezultatas yra jų pačių balas, apskaičiuotas atsižvelgiant į veiksnius, kuriuos turi tik ta programa, todėl mes negalėjome nusipirkti „Cinebench“ partitūros su „3DMark“ balais.

Visada kontroliuojama temperatūra, kad būtų išvengta šiluminio droselio

Taip pat yra su temperatūra susijusių sąvokų, kurias turėtų žinoti kiekvienas vartotojas, ypač jei jos turi brangų ir galingą procesorių. Internete yra daugybė programų, galinčių išmatuoti ne tik procesoriaus, bet ir daugelio kitų komponentų, tiekiamų su jutikliais, temperatūrą. Labai rekomenduojamas bus HWiNFO.

Su temperatūra bus susijęs terminis droselis. Tai yra automatinė apsaugos sistema, kurios metu procesoriai turi sumažinti tiekiamą įtampą ir galią, kai temperatūra pasiekia maksimalią leistiną temperatūrą. Tokiu būdu sumažiname darbinį dažnį ir temperatūrą, stabilizuodami mikroschemą, kad ji nedegtų.

Bet ir patys gamintojai siūlo duomenis apie jų procesorių temperatūrą, todėl galime rasti keletą iš šių būdų:

• „TjMax“: šis terminas reiškia maksimalią temperatūrą, kurią procesorius gali atlaikyti savo matricoje, tai yra, jos apdorojimo šerdyse. Kai procesorius artės prie šios temperatūros, jis automatiškai apeis aukščiau minėtą apsaugą, kuri sumažins CPU įtampą ir galią. Tdie, jungimo ar sankryžos temperatūra: šią temperatūrą realiu laiku matuoja jutikliai, esantys branduolių viduje. Jis niekada neviršys „TjMax“, nes apsaugos sistema veiks greičiau. TCazė: tai temperatūra, kuri išmatuojama procesoriaus IHS, tai yra jo kapsulėje, kuri visada skirsis nuo nurodytos procesoriaus šerdies paketo viduje: tai yra visų branduolių branduolių temperatūros Tuning temperatūra. CPU

Atsisakymas

Atidėjimas ar uždengimas yra praktika, kuri atliekama siekiant pagerinti procesoriaus temperatūrą. Tai susideda iš IHS pašalinimo iš procesoriaus, kad būtų galima pamatyti skirtingą įdiegtą silicį. Ir jei jo pašalinti neįmanoma, nes jis suvirintas, maksimaliai nupoliruosime jo paviršių. Tai daroma siekiant kiek įmanoma pagerinti šilumos perdavimą, tiesiai ant šių DIE dedant skystą metalinę šiluminę pastą ir ant viršaus uždedant radiatorių.

Ką mes gauname tai darydami? Na, mes pašaliname arba atsižvelgiame į minimalų IHS papildomą storį, kad šiluma be tarpinių žingsnių patektų tiesiai į radiatorių. Tiek pasta, tiek IHS yra atsparūs karščiui elementai, todėl pašalindami juos ir padėdami skystą metalą, esant per dideliam užkimšimui, mes galime sumažinti temperatūrą iki 20 ⁰C. Kai kuriais atvejais tai nėra lengva užduotis, nes IHS tiesiogiai suvirinama prie DIE, todėl nėra kitos išeities, kaip smulkinimas, o ne nuėmimas.

Kitas šio lygio lygis būtų skysto azoto aušinimo sistemos įrengimas, skirtas tik laboratoriniams nustatymams. Nors, žinoma, mes visada galime sukurti savo sistemą su šaldytuvo varikliu, kuriame yra helio ar darinių.

Per didelis procesoriaus įsijungimas ir įsitempimas

Glaudžiai susijęs su tuo, kas išdėstyta, yra įsijungimas į viršų, tai technika, kurios metu padidinama procesoriaus įtampa, o daugiklis modifikuojamas taip, kad padidėtų jo veikimo dažnis. Bet mes nekalbame apie dažnius, kurie patenka į specifikacijas, tokias kaip turbo režimas, o apie registrus, viršijančius gamintojo nustatytus. Niekam neprarandate, kad tai kelia pavojų procesoriaus stabilumui ir vientisumui.

Norėdami įjungti laikrodį, pirmiausia reikia procesoriaus, kuriame daugiklis yra atrakintas, o tada - mikroschemų rinkinio pagrindinė plokštė, leidžianti atlikti tokio tipo veiksmus. Visi „AMD Ryzen“ yra jautrūs, kaip ir „K“ pavadinimu pažymėti „Intel“ procesoriai. Panašiai šią praktiką palaiko AMD B450, X470 ir X570 mikroschemų rinkiniai, kaip ir „Intel X“ ir „Z“ serijos.

Viršijimą taip pat galima padaryti padidinus bazinio laikrodžio arba BCLK dažnį. Tai yra pagrindinis pagrindinės plokštės laikrodis, kuris kontroliuoja praktiškai visus komponentus, tokius kaip CPU, RAM, PCIe ir mikroschemų rinkinys. Jei padidinsime šį laikrodį, padažninsime kitų komponentų, kurie netgi turi daugiklį, užraktą, nors jis kelia dar didesnę riziką ir yra labai nestabilus metodas.

Kita vertus, per mažas įtampa yra visiškai priešingas reiškinys, dėl kurio sumažėja įtampa, kad procesorius negalėtų atlikti šiluminio droseliavimo. Tai praktika, naudojama nešiojamuosiuose kompiuteriuose ar vaizdo plokštėse su neveiksmingomis aušinimo sistemomis.

Geriausi procesoriai darbastaliams, žaidimams ir darbo vietai

Šiame straipsnyje negalėjo trūkti nuorodos į mūsų vadovą, kuriame pateikiami geriausi perdirbėjai rinkoje. Į jį mes įdedame „Intel“ ir „AMD“ modelius, kuriuos laikome geriausius skirtinguose esamuose diapazonuose. Ne tik žaidimų, bet ir daugialypės terpės įrangą ir net „Workstation“. Mes visada ją atnaujiname su tiesioginėmis pirkimo nuorodomis.

Išvada apie duomenų tvarkytoją

Negalite skųstis, kad šis straipsnis nieko neišmoksta, nes gana išsamiai apžvelgėme dviejų pagrindinių gamintojų istoriją ir jų architektūrą. Be to, mes apžvelgėme skirtingas CPU dalis, kurios yra būtinos norint jas pažinti išorėje ir viduje, kartu su keletu svarbių sąvokų, kurias paprastai naudoja bendruomenė.

Kviečiame jus į komentarus pateikti kitas svarbias sąvokas, į kurias mes nepastebėjome ir kurios, jūsų nuomone, yra svarbios šiam straipsniui. Mes visada stengiamės kiek įmanoma patobulinti tuos straipsnius, kurie yra ypač svarbūs pradedamajai bendruomenei.