Процессор или процессор - вся информация, которую вам нужно знать

Каждый компьютер и любитель игр должен знать внутреннее оборудование своего компьютера, особенно процессор. Центральным элементом нашей команды, без которого мы ничего не смогли бы сделать, в этой статье мы расскажем вам все самые важные понятия о процессоре, чтобы у вас было общее представление о его использовании, деталях, моделях, истории и важных понятиях.

Указатель содержания

Что такое процессор

Процессор или центральный процессор (центральный процессор) представляет собой электронный компонент в виде кремниевого чипа, который находится внутри компьютера, специально установленного на материнской плате через разъем или разъем.

Процессор является элементом, отвечающим за выполнение всех логических арифметических вычислений, генерируемых программами и операционной системой, размещенных на жестком диске или в центральном хранилище. Процессор берет инструкции из оперативной памяти для их обработки, а затем отправляет ответ обратно в оперативную память, создавая рабочий процесс, с которым пользователь может взаимодействовать.

Первым микропроцессором на основе полупроводниковых транзисторов был Intel 4004, в 1971 году, который мог работать с 4 битами за раз (строки из 4 нулей и единиц) для сложения и вычитания. Этот процессор далек от 64 битов, которые могут обрабатывать современные процессоры. Но дело в том, что до этого у нас были только огромные комнаты, заполненные вакуумными трубками, которые служили транзисторами, такими как ENIAC.

Как работает процессор

Архитектура процессора

Очень важный элемент, который мы должны знать о процессоре, - это его архитектура и процесс производства. Это концепции, более ориентированные на то, как они производятся физически, но они устанавливают ориентиры для рынка, и это еще один элемент маркетинга.

Архитектура процессора - это в основном внутренняя структура этого элемента. Мы говорим не о форме и размере, а о том, как расположены различные логические и физические блоки, составляющие процессор, речь идет об ALU, регистрах, управляющем модуле и т. Д. В этом смысле в настоящее время существует два типа архитектуры: CISC и RISC, два способа работы, основанные на архитектуре фон Неймана, человека, который изобрел цифровой микропроцессор в 1945 году.

Хотя это правда, что архитектура не только означает это, так как в настоящее время производители предпочитают концепцию с коммерческим интересом, чтобы определить разные поколения своих процессоров. Но нужно помнить одну вещь: все современные настольные процессоры основаны на архитектуре CISC или x86. Что происходит, так это то, что производители вносят небольшие изменения в эту архитектуру, включающие такие элементы, как дополнительные ядра, контроллеры памяти, внутренние шины, кэш-память разных уровней и т. Д. Вот как мы слышим такие деноминации, как Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2 и т. Д. Посмотрим, что это.

Производственный процесс

С другой стороны, у нас есть так называемый производственный процесс, который в основном соответствует размеру транзисторов, составляющих процессор. От вакуумных клапанов первых компьютеров до сегодняшних транзисторов FinFET, изготовленных TSMC и Global Foundries размером всего в несколько нанометров, эволюция была ошеломляющей.

Процессор состоит из транзисторов, самые маленькие из которых находятся внутри. Транзистор - это элемент, который допускает или не позволяет току проходить, 0 (без тока), 1 (ток). Один из них в настоящее время измеряет 14 нм или 7 нм (1 нм = 0, 00000001 м). Транзисторы создают логические вентили, а логические вентили создают интегральные схемы, способные выполнять различные функции.

Ведущие производители настольных процессоров

Это основные элементы, позволяющие понять, как процессоры создавались на протяжении всей истории до сегодняшнего дня. Мы пройдемся по самым важным, и мы не должны забывать производителей, которые являются Intel и AMD, бесспорные лидеры современных персональных компьютеров.

Конечно, есть и другие производители, такие как IBM, наиболее важными из которых являются практически создатель процессора и эталон технологии. Другие, такие как Qualcomm, заняли нишу на рынке, практически монополизировав производство процессоров для смартфонов. Вскоре он может перейти на персональные компьютеры, так что готовьтесь Intel и AMD, потому что их процессоры просто замечательные.

Эволюция процессоров Intel

Итак, давайте рассмотрим основные исторические вехи корпорации Intel, синего гиганта, крупнейшей компании, которая всегда лидировала в продажах процессоров и других компонентов для ПК.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 и 8086 Intel 286, 386 и 486 Intel Pentium Эра многоядерных процессоров: Pentium D и Core 2 Quad Эра Core iX

Выпущенный на рынок в 1971 году, это был первый микропроцессор, построенный на одном кристалле и предназначенный для непромышленного использования. Этот процессор был установлен на 16-контактном корпусе CERDIP (таракан на всю жизнь). Он был построен с 2300 10 000-нм транзисторами и имел ширину шины 4 бита.

4004 был только началом пути Intel в области персональных компьютеров, которые в то время были монополизированы IBM. Тогда, между 1972 и 1978 годами, Intel изменила философию компании, чтобы полностью посвятить себя созданию процессоров для компьютеров.

После 4004 пришло 8008, процессор с 18-контактной DIP-инкапсуляцией, который поднял свою частоту до 0, 5 МГц, а также количество транзисторов до 3500. После этого Intel 8080 увеличил ширину шины до 8 бит и частоту не менее 2 МГц при 40-контактной DIP-инкапсуляции. Он считается первым действительно полезным процессором, способным обрабатывать графику на таких машинах, как Altair 8800m или IMSAI 8080.

Микропроцессор 8086 является эталонным микропроцессором, первым применившим архитектуру и набор команд x86, действующих на сегодняшний день. 16-разрядный процессор, в десять раз более мощный, чем 4004.

Именно на этих моделях производитель начал использовать разъем PGA с квадратным чипом. И его прорыв заключается в возможности запуска программ командной строки. 386 был первым в истории многозадачным процессором с 32-битной шиной, которая, безусловно, звучит для вас гораздо лучше.

Мы подошли к Intel 486, выпущенной в 1989 году, которая также очень важна для процессора, в котором реализованы модуль с плавающей запятой и кэш-память. Что это значит? Что ж, теперь компьютеры развивались из командной строки для использования через графический интерфейс.

Наконец мы подошли к эпохе Pentiums, где у нас есть несколько поколений вплоть до Pentium 4 в качестве версии для настольных компьютеров и Pentium M для портативных компьютеров. Допустим, это был 80586, но Intel изменила свое название, чтобы иметь возможность лицензировать свой патент, а другие производители, такие как AMD, прекратили копировать свои процессоры.

Эти процессоры впервые в своем производственном процессе снизили 1000 нм. Они охватывали годы между 1993 и 2002 годами, когда Itanium 2 использовался в качестве процессора для серверов и впервые использовал 64-битную шину. Эти Pentiums уже были ориентированы исключительно на настольные компьютеры и могли без проблем использоваться в мультимедийном рендеринге с легендарными Windows 98, ME и XP.

Pentium 4 уже использовал набор инструкций, предназначенных исключительно для мультимедиа, таких как MMX, SSE, SSE2 и SSE3, в своей микроархитектуре под названием NetBurst. Кроме того, это был один из первых процессоров, который достиг рабочей частоты более 1 ГГц, в частности 1, 5 ГГц, поэтому высокопроизводительные и большие радиаторы появились даже на пользовательских моделях.

И тогда мы подходим к эпохе многоядерных процессоров. Теперь мы могли выполнять не только одну инструкцию в каждом такте, но и две из них одновременно. Pentium D в основном состоит из чипа с двумя процессорами Pentium 4, размещенными в одной упаковке. Таким образом, была также изобретена концепция FSB (Front-Side Bus), которая использовалась для связи ЦП с чипсетом или северным мостом, который теперь также используется для связи обоих ядер.

После двух, 4 ядра поступили в 2006 году под сокетом LGA 775, гораздо более актуальным, что мы даже можем увидеть на некоторых компьютерах. Все они уже приняли 64-битную архитектуру x86 для своих четырех ядер с производственным процессом, начинающимся с 65 нм, а затем с 45 нм.

Затем мы подошли к нашим дням, когда гигант принял новую номенклатуру для своих многоядерных и многопоточных процессоров. После Core 2 Duo и Core 2 Quad в 2008 году была принята новая архитектура Nehalem, в которой процессоры были разделены на i3 (низкая производительность), i5 (средний уровень) и i7 (высокопроизводительные процессоры).

С этого момента ядра и кеш-память использовали BSB (Back-Side Bus) или заднюю шину для связи, а также контроллер памяти DDR3 был представлен внутри самого чипа. Передняя сторона шины также эволюционировала до стандарта PCI Express, способного обеспечивать двунаправленный поток данных между периферийными устройствами и платами расширения и процессорами.

Intel Core 2-го поколения принял название Sandy Bridge в 2011 году с 32-нм производственным процессом и количеством ядер от 2, 4 и до 6. Эти процессоры поддерживают технологии многопоточности HyperThreading и динамическое повышение частоты Turbo Boost в зависимости от ассортимента процессоров на рынке. Все эти процессоры имеют встроенную графику и поддерживают оперативную память DDR3 1600 МГц.

Вскоре после этого, в 2012 году, было представлено 3-е поколение под названием Ivy Bridge, уменьшив размер транзисторов до 22 нм. Они не только уменьшились, но и стали 3D или Tri-Gate, которые снизили потребление до 50% по сравнению с предыдущими, что дало такую ​​же производительность. Этот ЦП предлагает поддержку PCI Express 3.0 и установлен на разъемах LGA 1155 для настольных ПК и 2011 для рабочей станции.

4-е и 5-е поколение называются Haswell и Broadwell соответственно, и они также не были революцией предыдущего поколения. Haswells делят производственный процесс с Ivy Bridge и DDR3 RAM. Да, была добавлена поддержка Thunderbolt и разработан новый дизайн кеша. Процессоры с до 8 ядер были также представлены. Сокет 1150 продолжал использоваться и в 2011 году, хотя эти процессоры не совместимы с предыдущим поколением. Что касается Broadwells, они были первыми процессорами с падением на 14 нм, и в этом случае они были совместимы с сокетом Haswell LGA 1150.

Мы подошли к концу с 6-м и 7-м поколениями Intel под названием Skylake и Kaby Lake с 14-нм производственным процессом и установили новый совместимый разъем LGA 1151 для обоих поколений. В этих двух архитектурах уже была предложена поддержка DDR4, шины DMI 3.0 и Thunderbol 3.0. Аналогичным образом, интегрированная графика поднялась до уровня совместимости с DirectX 12 и OpenGL 4.6 и разрешением 4K @ 60 Гц. Тем временем Kaby Lake появилась в 2017 году с улучшениями тактовых частот процессоров и поддержкой USB 3.1. Gen2 и HDCP 2.2.

Эволюция процессоров AMD

Другим производителем, которого мы обязаны знать, является AMD (Advanced Micro Devices), вечный конкурент Intel, который почти всегда отставал от первого, пока Ryzen 3000 не появился сегодня. Но эй, это еще один Мы увидим позже, поэтому давайте немного рассмотрим историю процессоров AMD.

• 9080 драм и 386 драм AMD K5, K6 и K7 AMD K8 и Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano и бульдозер AMD Ryzen прибыли

Путь AMD в основном начинается с этого процессора, который является не более чем копией Intel 8080. Фактически, производитель подписал контракт с Intel, чтобы иметь возможность производить процессоры с архитектурой x86, принадлежащие Intel. Следующим шагом стала AMD 29K, предлагающая графические накопители и память EPROM для своих творений. Но вскоре AMD решила напрямую конкурировать с Intel, предлагая совместимые между собой процессоры для персональных компьютеров и серверов.

Но, конечно же, это соглашение о создании «копий» процессоров Intel стало проблемой, как только AMD стала настоящей конкуренцией Intel. После нескольких юридических споров, выигранных AMD, контракт с Intel 386 был разорван, и мы уже знаем причину, по которой Intel была переименована в Pentium, таким образом регистрируя патент.

Отсюда у AMD не было иного выбора, кроме как создавать процессоры совершенно независимо, и это были не просто копии. Самое смешное, что первым автономным процессором AMD был Am386, который явно боролся с Intel 80386.

Теперь да, AMD начала искать свой путь в этой технологической войне с процессорами, изготовленными им с нуля. Фактически, именно с K7 исчезла совместимость между обоими производителями, и поэтому AMD создала свои собственные платы и свой собственный сокет, называемый Socket A. В нем были установлены новые AMD Athlon и Athlon XP в 2003 году.

AMD была первым производителем, внедрившим 64-разрядное расширение для настольного процессора, да, до Intel. Посмотрите на пункт назначения, который теперь будет Intel принять или скопировать расширение x64 для AMD для своих процессоров.

Но на этом все не остановилось, поскольку AMD также смогла представить двухъядерный процессор до Intel в 2005 году. Синий гигант, конечно же, ответил ему Core 2 Duo, который мы видели раньше, и отсюда заканчивается лидерство AMD.

AMD отстала из-за резкого скачка в производительности многоядерных процессоров Intel и попыталась противостоять ему, изменив архитектуру K8. Фактически, Phenom II, выпущенный в 2010 году, имел до 6 ядер, но этого было бы недостаточно и для освобожденной Intel. Этот процессор имел 45 нм транзисторы и был изначально установлен на разъеме AM2 +, а затем на разъеме AM3 для обеспечения совместимости с памятью DDR3.

AMD купила ATI, компанию, которая до настоящего времени была прямым конкурентом Nvidia по 3D-видеокартам. Фактически, производитель воспользовался этим технологическим преимуществом для реализации процессоров с интегрированным графическим процессором, намного более мощным, чем у Intel с Westmere. AMD Llano были этими процессорами, основанными на архитектуре K8L предыдущего Phenom и, конечно, с теми же ограничениями.

По этой причине AMD переработала свою архитектуру в новых бульдозерах, хотя результаты были довольно скудными по сравнению с Intel Core. Наличие более 4 ядер не было преимуществом, так как программное обеспечение того времени было очень зеленым в управлении многопоточностью. Они использовали 32-нм производственный процесс с общими ресурсами кэша L1 и L2.

После провала AMD с предыдущей архитектурой, Джим Келлер, создатель архитектуры K8, снова решил революционизировать бренд с помощью так называемой архитектуры Zen или Summit Ridge. Транзисторы снизились до 14 нм, как и Intel, и получили гораздо более мощный и с более высоким ICP, чем слабые бульдозеры.

Одними из наиболее узнаваемых технологий этих новых процессоров были: AMD Precision Boost, которая автоматически увеличивала напряжение и частоту процессоров. Или технология XFR, при которой все Ryzen разгоняются с разблокированным множителем. Эти процессоры начали монтировать на разъем PGA AM4, который продолжается и сегодня.

Фактически, эволюция этой архитектуры Zen была Zen +, в которой AMD усовершенствовала Intel, внедрив 12-нм транзисторы. Эти процессоры повысили свою производительность с более высокими частотами при меньшем потреблении. Благодаря внутренней шине Infinity Fabric задержка между транзакциями ЦП и ОЗУ была значительно улучшена, чтобы практически конкурировать с Intel.

Текущие процессоры Intel и AMD

Затем мы подошли к сегодняшнему дню, чтобы сосредоточиться на архитектурах, над которыми работают оба производителя. Мы не говорим, что это обязательно, чтобы купить один из них, но они, безусловно, настоящее и ближайшее будущее любого пользователя, который хочет установить обновленный игровой ПК.

Intel Coffee Lake и вход на 10 нм

В настоящее время Intel представляет 9-е поколение процессоров для настольных ПК, ноутбуков и рабочих станций. И 8-е (Coffee Lake), и 9-е поколение (Coffee Lake Refresh) продолжают работу с 14-нм транзисторами и разъемом LGA 1151, хотя и не совместимы с предыдущими поколениями.

Это поколение в основном увеличивает число ядер на 2 для каждого семейства, теперь имеет 4-ядерный i3 вместо 2, 6-ядерный i5 и 8-ядерный i7. Число линий PCIe 3.0 увеличивается до 24, поддерживая до 6 портов 3.1, а также 128 ГБ оперативной памяти DDR4. Технология HyperThreading была включена только для процессоров с номиналом i9, таких как высокопроизводительные 8-ядерные, 16-поточные процессоры и процессоры для ноутбуков.

В этом поколении есть также Intel Pentium Gold G5000, ориентированный на мультимедийные станции с 2 ядрами и 4 потоками, и Intel Celeron, самый базовый с двумя ядрами, для MiniPC и мультимедиа. Все процессоры этого поколения имеют встроенную графику UHD 630, за исключением F-наименования в их номенклатуре.

Что касается 10-го поколения, подтверждений немного, хотя ожидается, что новые процессоры Ice Lake будут поставляться со своими спецификациями для ноутбуков, а не для настольных компьютеров. Данные говорят, что CPI на ядро ​​будет увеличен на 18% по сравнению со Skylake. Всего будет 6 новых подмножеств инструкций, и они будут совместимы с искусственным интеллектом и методами глубокого обучения. Интегрированный графический процессор также поддерживает уровни до 11-го поколения и способен транслировать контент в 4K при 120 Гц. Наконец у нас будет интегрированная поддержка с Wi-Fi 6 и оперативной памятью до 3200 МГц.

AMD Ryzen 3000 и уже запланированная архитектура Zen 3

AMD запустила в 2019 году архитектуру Zen 2 или Matisse и опередила Intel не только в производственном процессе, но и в чистой производительности своих настольных процессоров. Новый Ryzen построен на 7-нм транзисторах TSMC и насчитывает от 4 Ryzen 3 ядра до 16 Ryzen 9 9350X ядер. Все они используют технологию многопоточности AMD SMT и разблокируют множитель. Недавно было выпущено обновление BIOS AGESA 1.0.0.3 ABBA для исправления проблем, с которыми эти процессоры должны достигать своей максимальной штатной частоты.

Их инновации появляются не только здесь, поскольку они поддерживают новые стандарты PCI Express 4.0 и Wi-Fi 6, представляющие собой процессоры с поддержкой до 24 линий PCIe. Среднее увеличение ICP по сравнению с Zen + составило 13% благодаря более высокой базовой частоте и улучшениям в шине Infinty Fabric. Эта архитектура основана на микросхемах или физических блоках, в которых имеется 8 ядер на единицу, наряду с другим модулем, всегда присутствующим для контроллера памяти. Таким образом, производитель деактивирует или активирует определенное количество ядер для формирования своих разных моделей.

В 2020 году планируется обновление Zen 3 в процессорах Ryzen, с помощью которого производитель хочет повысить эффективность и производительность своего AMD Ryzen. Утверждалось, что проектирование его архитектуры уже завершено, и остается только дать зеленый свет, чтобы начать производственный процесс.

Они снова будут основаны на 7 нм, но допускают на 20% большую плотность транзисторов, чем токовые микросхемы. Первой будет работать линейка процессоров EPYC WorkStation с процессорами, которые могут иметь 64 ядра и 128 потоков обработки.

Части, которые мы должны знать о процессоре

После этого праздника информации, который мы оставляем в качестве дополнительного чтения и в качестве основы для того, чтобы узнать, где мы находимся сегодня, пришло время более подробно рассказать о концепциях, которые мы должны знать о процессоре.

Сначала мы попытаемся объяснить наиболее важную структуру и элементы ЦП пользователю. Это будет изо дня в день для пользователя, который хочет узнать немного больше об этом оборудовании.

Ядра процессора

Ядра являются субъектами обработки информации. Те элементы, которые сформированы базовыми элементами архитектуры x86, такими как блок управления (UC), декодер команд (DI), арифметический блок (ALU), блок с плавающей запятой (FPU) и стек инструкций (PI), Каждое из этих ядер состоит из абсолютно одинаковых внутренних компонентов, и каждое из них способно выполнять операцию в каждом цикле команд. Этот цикл измеряет частоту или Герц (Гц), чем больше Гц, тем больше инструкций можно выполнить в секунду, и чем больше ядер, тем больше операций можно выполнять одновременно.

Сегодня такие производители, как AMD, реализуют эти ядра в кремниевых блоках, чипсетах или CCX модульным способом. С этой системой достигается лучшая масштабируемость при сборке процессора, поскольку речь идет о размещении чиплетов до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое количество, с 8 ядрами для каждого элемента. Кроме того, можно активировать или деактивировать каждое ядро ​​для достижения желаемого количества. Между тем, Intel все еще объединяет все ядра в один кремний.

Неправильно ли активировать все ядра процессора? Рекомендации и как их отключить

Turbo Boost и Precision Boost Overdrive

Это системы, которые используют Intel и AMD соответственно для активного и интеллектуального управления напряжением своих процессоров. Это позволяет им увеличить частоту работы, когда, как если бы это был автоматический разгон, так что процессор работает лучше, когда сталкивается с большой нагрузкой задач.

Эта система помогает повысить тепловую эффективность и потребление текущих процессоров или иметь возможность изменять их частоту при необходимости.

Обработка потоков

Но, конечно, у нас есть не только ядра, но и потоки обработки. Обычно мы будем видеть их в спецификациях как X Cores / X Threads или напрямую XC / X T. Например, Intel Core i9-9900K имеет 8C / 16T, а i5 9400 имеет 6C / 6T.

Термин Поток происходит от Подпроцесса, и это не то, что физически является частью процессора, поскольку его функциональность является чисто логической и выполняется через набор инструкций рассматриваемого процессора.

Его можно определить как поток управления данными программы (программа состоит из инструкций или процессов), который позволяет управлять задачами процессора, разделяя их на более мелкие части, называемые потоками. Это должно оптимизировать время ожидания для каждой инструкции в очереди процесса.

Давайте разберемся так: есть задачи более сложные, чем другие, поэтому ядру потребуется более или менее время для выполнения задачи. Что касается потоков, то мы делим эту задачу на что-то более простое, чтобы каждая часть обрабатывалась первым свободным ядром, которое мы нашли. Результатом всегда является постоянная занятость ядер, чтобы не было простоев.

Какие потоки у процессора? Различия с ядрами

Многопоточные технологии

Почему в некоторых случаях мы видим, что число ядер равно количеству потоков, а в других нет? Ну, это связано с технологиями многопоточности, которые производители внедрили в свои процессоры.

Когда процессор имеет вдвое больше потоков, чем ядра, эта технология реализуется в нем. По сути, это способ реализации концепции, которую мы видели ранее, деление ядра на два потока или «логических ядра» для разделения задач. Это деление всегда выполняется в два потока на ядро, и не более, скажем, это текущий предел, с которым программы могут работать.

Технология Intel называется HyperThreading, а AMD - SMT (одновременная многопоточность). В практических целях обе технологии работают одинаково, и в нашей команде мы можем видеть их как настоящие ядра, например, если мы делаем фотографию. Процессор с такой же скоростью быстрее, если он имеет 8 физических ядер, чем если бы он имел 8 логических ядер.

Что такое HyperThreading? Подробнее

Важен ли кеш?

Фактически это второй по важности элемент процессора. Кэш-память намного быстрее оперативной памяти и напрямую интегрирована в процессор. В то время как ОЗУ DDR4 3600 МГц может достигать 50 000 МБ / с при чтении, кэш-память L3 может достигать 570 ГБ / с, L2 - 790 ГБ / с и L1 - 1600 ГБ / с. Абсолютно безумные цифры, записанные в невусах Ryzen 3000.

Эта память типа SRAM (статическая RAM), быстрая и дорогая, в то время как используемая в RAM - DRAM (динамическая RAM), медленная и дешевая, потому что ей постоянно требуется сигнал обновления. В кеше хранятся данные, которые будут немедленно использованы процессором, что исключает ожидание, если мы возьмем данные из ОЗУ и оптимизируем время обработки. На процессорах AMD и Intel существует три уровня кэш-памяти:

• L1: это самое близкое к ядру процессора, самое маленькое и самое быстрое. С задержками менее 1 нс эта память в настоящее время разделена на две части: L1I (инструкции) и L1D (данные). И в Intel Core 9-го поколения, и в Ryzen 3000 они занимают 32 КБ в каждом случае, и каждое ядро ​​имеет свое собственное. L2: L2 следующий, с задержками около 3 нс, он также назначается независимо для каждого ядра. Процессоры Intel имеют 256 КБ, а Ризен - 512 КБ. L3: Это самая большая память из трех, и она распределена в общей форме в ядрах, обычно в группах по 4 ядра.

Северный мост теперь внутри процессоров

Северный мост процессора или материнской платы имеет функцию подключения оперативной памяти к процессору. В настоящее время оба производителя реализуют этот контроллер памяти или PCH (Platform Conroller Hub) внутри самого ЦП, например, в отдельном кремнии, как это происходит в ЦП на основе микросхем.

Это способ значительно повысить скорость информационных транзакций и упростить существующие шины на материнских платах, оставляя только южный мост, который называется чипсет. Этот набор микросхем предназначен для маршрутизации данных с жестких дисков, периферийных устройств и некоторых слотов PCIe. Современные процессоры для настольных компьютеров и ноутбуков способны маршрутизировать до 128 ГБ двухканальной оперативной памяти с частотой 3200 МГц (4800 МГц с профилями JEDEC с поддержкой XMP). Этот автобус делится на две части:

• Шина данных: переносит данные и инструкции программ. Шина адреса: через нее циркулируют адреса ячеек, в которых хранятся данные.

В дополнение к самому контроллеру памяти, ядрам также необходимо использовать другую шину для связи друг с другом и с кэш-памятью, которая называется BSB или Back-Side Bus. Та, которую AMD использует в своей архитектуре Zen 2, называется Infinity Fabric, который способен работать на частоте 5100 МГц, в то время как Intel называется Intel Ring Bus.

Что такое кэш-память L1, L2 и L3 и как она работает?

IGP или встроенная графика

Еще один элемент, который стоит очень дорого, не столько в процессорах, ориентированных на игры, сколько в менее мощных, - это интегрированная графика. Большинство существующих процессоров сегодня имеют ряд ядер, предназначенных для работы исключительно с графикой и текстурами. Такие ядра есть у Intel, AMD и других производителей, таких как Qualcomm с Adreno для смартфонов или Realtek для Smart TV и NAS. Мы называем этот тип процессоров APU (ускоренный процессор)

Причина проста - отделить эту тяжелую работу от остальных типичных задач программы, поскольку они намного тяжелее и медленнее, если шина с большей пропускной способностью, например 128 бит, не используется в APU. Как и обычные ядра, их можно измерять по количеству и по частоте, на которой они работают. Но у них также есть другой компонент, такой как блоки затенения. И другие меры, такие как TMU (блоки текстурирования) и ROP (блоки визуализации). Все они помогут нам определить графическую мощь набора.

IGP, используемые в настоящее время Intel и AMD, следующие:

• AMD Radeon RX Vega 11: это самая мощная и используемая спецификация в процессорах Ryzen 5 2400 и 3400 1-го и 2-го поколения. В общей сложности это 11 ядер Raven Ridge с архитектурой GNC 5.0, работающие на максимальной частоте 1400 МГц, с максимальным количеством 704 шейдерных блока, 44 TMU и 8 ROP. AMD Radeon Vega 8: это более низкая спецификация, чем у предыдущих, с 8 ядрами и работающей на частоте 1100 МГц с 512 модулями шейдинга, 32 TMU и 8 ROP. Они устанавливают их на Ryzen 3 2200 и 3200. Intel Iris Plus 655: эта интегрированная графика реализована в процессорах 8-го поколения Intel Core U-диапазона (низкое потребление) для ноутбуков и способна достигать 1150 МГц с 384 блоки затенения, 48 TMU и 6 ROP. Его производительность аналогична предыдущим. Intel UHD Graphic 630/620 - это графические элементы, встроенные во все настольные процессоры 8-го и 9-го поколения, которые не имеют F в своем названии. Они имеют более низкую графику, чем Vega 11 с частотой 1200 МГц, с 192 шейдерными модулями, 24 TMU и 3 ROP.

Разъем процессора

Теперь мы выходим из того, что является компонентами процессора, чтобы увидеть, куда мы должны его подключить. Очевидно, это гнездо, большой разъем, расположенный на материнской плате и снабженный сотнями контактов, которые будут контактировать с процессором для передачи питания и данных для обработки.

Как обычно, у каждого производителя есть свои розетки, и они также могут быть разных типов:

• LGA: Land Grid Array, контакты которого установлены непосредственно в гнездо платы, а процессор имеет только плоские контакты. Это позволяет более высокую плотность соединения и используется Intel. В настоящее время используются сокеты LGA 1151 для настольных процессоров и LGA 2066 для процессоров, ориентированных на рабочие станции. Он также используется AMD для своих обозначенных TR4 Threadrippers. PGA: Pin Grid Array, как раз наоборот, теперь контакты находятся на самом процессоре, а в сокете есть отверстия. Он все еще используется AMD для всех своих настольных компьютеров Ryzen с именем BGA: Ball Grid Array, в основном это сокет, в котором процессор непосредственно припаян. Он используется в ноутбуках нового поколения, как от AMD, так и от Intel.

Радиаторы и IHS

IHS (Integrated Heat Spreader) - это пакет с процессором вверху. По сути, это квадратная пластина из алюминия, которая приклеена к подложке или печатной плате ЦП и, в свою очередь, к DIE или внутреннему кремнию. Его функция заключается в передаче тепла от них к радиатору, а также в качестве защитного кожуха. Они могут быть приварены непосредственно к DIE или приклеены термопастой.

Процессоры - это элементы, которые работают с очень высокой частотой, поэтому им потребуется радиатор, который улавливает это тепло и выталкивает его в окружающую среду с помощью одного или двух вентиляторов. Большинство процессоров поставляются с более или менее плохим стоком, хотя лучшие из них от AMD. На самом деле, у нас есть модели, основанные на производительности процессора:

• Wrait Stealth: самый маленький, но все же крупнее Intel, для Ryzen 3 и 5 без наименования X Intel: у него нет названия, и это небольшой алюминиевый радиатор с очень шумным вентилятором, который входит почти во все его процессоры, кроме I9. Этот радиатор остался неизменным со времен Core 2 Duo. Wraith Spire - средний, с более высоким алюминиевым блоком и 85-мм вентилятором. Для Ryzen 5 и 7 с обозначением X. Wrait Prism: превосходная модель, которая включает двухуровневый блок и медные тепловые трубки для повышения производительности. Это принесено Ryzen 7 2700X и 9 3900X и 3950X. Wraith Ripper: Это башенная раковина, созданная Cooler Master для Threadrippers.

Радиатор процессора: что это? Советы и рекомендации

В дополнение к этому, есть много производителей, которые имеют свои собственные модели, совместимые с розетками, которые мы видели. Аналогичным образом, у нас есть системы жидкостного охлаждения, которые обеспечивают превосходную производительность по сравнению с радиаторами башни. Для высокопроизводительных процессоров мы рекомендуем использовать одну из этих систем 240 мм (два вентилятора) или 360 мм (три вентилятора).

Самые важные концепции процессора

Теперь давайте посмотрим на другие концепции, также связанные с процессором, которые будут важны для пользователя. Речь идет не о внутренней структуре, а о технологиях или процедурах, которые в них используются для измерения или улучшения их характеристик.

Как измерить производительность: что такое ориентир

Когда мы покупаем новый процессор, нам всегда нравится видеть, как далеко он может пойти и иметь возможность покупать его с другими процессорами или даже с другими пользователями. Эти тесты называются эталонными тестами и представляют собой стресс-тесты, которым подвергается процессор, чтобы дать определенную оценку в зависимости от его производительности.

Существуют такие программы, как Cinebench (оценка рендеринга), wPrime (время выполнения задачи), программа проектирования Blender (время рендеринга), 3DMark (производительность игры) и т. Д., Которые отвечают за выполнение этих тестов, чтобы мы могли сравнить их с другие процессоры через список размещен в сети. Почти все, что они дают, это их собственные оценки, рассчитанные с помощью факторов, которые имеет только эта программа, поэтому мы не могли купить счет Cinebench с результатом 3DMark.

Температура всегда под контролем, чтобы избежать термического дросселирования

Есть также понятия, связанные с температурами, о которых должен знать каждый пользователь, особенно если у них дорогой и мощный процессор. В интернете есть много программ, способных измерять температуру не только процессора, но и многих других компонентов, которые снабжены датчиками. Настоятельно рекомендуется HWiNFO.

С температурой будет связано тепловое регулирование. Это автоматическая система защиты, при которой процессоры должны уменьшать напряжение и мощность, когда температура достигает максимально допустимого уровня. Таким образом мы понижаем рабочую частоту, а также температуру, стабилизируя чип, чтобы он не горел.

Но и сами производители предоставляют данные о температурах своих процессоров, поэтому мы можем найти некоторые из них:

• TjMax: этот термин относится к максимальной температуре, которую процессор способен выдержать в своей матрице, то есть в своих процессорных ядрах. Когда процессор приближается к этим температурам, он автоматически обходит вышеуказанную защиту, что снижает напряжение и мощность процессора. Температура Tie, Tjunction или Junction: эта температура измеряется в режиме реального времени датчиками, расположенными внутри ядер. Он никогда не превысит TjMax, так как система защиты сработает быстрее. TCase: это температура, которая измеряется в IHS процессора, то есть в его инкапсуляции, которая всегда будет отличаться от той, которая отмечена внутри пакета ядра процессора: она является средней температурой Tunion всех ядер процессор

Delidding

Разделение или разделение - это практика, которая проводится для повышения температуры процессора. Он состоит из удаления IHS из процессора, чтобы выставить другой установленный кремний. И если его невозможно снять, поскольку он сварен, мы отполируем его поверхность до максимума. Это сделано для того, чтобы максимально улучшить теплопередачу путем непосредственного размещения жидкометаллической термопасты на этих DIE и размещения радиатора сверху.

Что мы получаем, делая это? Мы исключаем или принимаем к своему минимальному значению дополнительную толщину, которую дает нам IHS, чтобы тепло проходило непосредственно к радиатору без промежуточных шагов. Как паста, так и IHS являются элементами, устойчивыми к нагреванию, поэтому, удалив их и поместив жидкий металл, мы могли бы снизить температуру до 20 ° C при разгоне. В некоторых случаях это нелегкая задача, поскольку IHS напрямую приваривается к DIE, поэтому нет другого выбора, кроме как отшлифовать его, а не снять.

Следующим уровнем будет размещение системы охлаждения на жидком азоте, предназначенной только для лабораторных установок. Хотя, конечно, мы всегда можем создать нашу систему с двигателем холодильника, который содержит гелий или производные.

Разгон и пониженное напряжение на процессоре

С вышеизложенным тесно связан разгон, метод, при котором напряжение процессора увеличивается, а множитель модифицируется для увеличения его рабочей частоты. Но мы не говорим о частотах, которые входят в спецификации, такие как турбо-режим, а о регистрах, которые превышают установленные производителем. Ни для кого не потеряно, что это риск для стабильности и целостности процессора.

Для разгона нам сначала понадобится процессор с разблокированным множителем, а затем материнская плата на чипсете, обеспечивающая такой тип действий. Все AMD Ryzen подвержены разгону, как и процессоры Intel с номиналом K. Аналогично, чипсеты AMD B450, X470 и X570 поддерживают эту практику, также как и Intel X и Z серии.

Разгон также можно сделать, увеличив частоту базовой частоты или BCLK. Это основные часы материнской платы, которые управляют практически всеми компонентами, такими как CPU, RAM, PCIe и Chipset. Если мы увеличим эти часы, мы увеличим частоту других компонентов, которые даже заблокировали множитель, хотя это несет в себе еще больше рисков и является очень нестабильным методом.

С другой стороны, пониженное напряжение - это наоборот, снижение напряжения для предотвращения теплового дросселирования процессора. Это практика, используемая на ноутбуках или видеокартах с неэффективными системами охлаждения.

Лучшие процессоры для настольных компьютеров, игр и рабочих станций

Ссылка на наше руководство с лучшими процессорами на рынке не может быть упущена в этой статье . В него мы помещаем модели Intel и AMD, которые считаем наиболее подходящими, в различные существующие диапазоны. Не только игровое, но и мультимедийное оборудование, и даже рабочая станция. Мы всегда держим это в курсе, и с прямыми ссылками покупки.

Вывод о процессоре

Вы не можете пожаловаться на то, что эта статья ничему не научила, поскольку мы достаточно полно рассмотрели историю двух основных производителей и их архитектуры. Кроме того, мы рассмотрели различные части ЦП, которые необходимы для того, чтобы знать их снаружи и внутри, а также некоторые важные концепции и обычно используемые сообществом.

Мы предлагаем вам добавить в комментарии другие важные понятия, которые мы упустили из виду и которые вы считаете важными для этой статьи. Мы всегда стараемся максимально улучшить эти статьи, имеющие особое значение для создаваемого сообщества.