В чем отличие CPU от GPU. Процессор - "мозг" вашего компьютера

Приветствую всех, кто заинтересовался такой важной составляющей системного блока, как процессор. Позвольте для начала задать вам несколько вопросов. Занимаетесь ли вы профессиональным монтажом видео? А вы любите ультрасовременные игры, реалистичность в которых просто зашкаливает? Или хотите, чтобы ваш компьютер работал без тормозов, зависаний и выполнял все возложенные на него функции?

Тогда вам просто необходимо знать, что именно процессор ответственен за решение любых, даже самых сложных задач. В этой статье вы узнаете, зачем нужен процессор в компьютере, на что он способен и как правильно его подобрать исходя из своих потребностей.

Что такое процессор?

Процессор - это небольшая микросхема, которая располагается в специальном слоте на . Через него ежесекундно проходят миллионы операций, совершаемых вами или установленными программами. Именно в процессоре сосредоточены все основные функции управления компьютером, он является своеобразным "мостом" между каждой составляющей . Без него невозможно запустить компьютер, как, например, завести автомобиль, у которого нет двигателя.
Соответственно, чем мощнее чип, тем быстрее будут обрабатываться все команды и операции. Любые, даже самые ресурсоёмкие утилиты перестанут "тормозить", станут быстрее открываться. Как пример можно привести 3D-рендеринг видео. Эта операция очень сильно нагружает производительность процессора, поэтому, если тот слабенький по своим параметрам, процедура может затянуться на несколько часов (зависит от длительности видео и его качества).

Аналогично будут выглядеть попытки геймеров запустить свои любимые игры. А если это даже и получится, то они, скорее всего, дальше начального меню не продвинутся, поскольку всё будет страшнейшим образом зависать. Или, на игровом сленге, лагать.

Оптимальный выбор - насколько это сложно?

Сразу скажу - это не трудно, но достаточно кропотливо. Дело в том, что подбирая процессор для определённых задач нужно учесть несколько критериев, таких как:

• тактовая частота - от этого параметра зависит количество обрабатываемых в секунду операций;
• производительность - это скорость обработки операций;
• разрядность - количество обрабатываемых бит (единицы информации). Сей критерий конкретизирует тактовую частоту;
• кеш - подобие оперативной памяти, позволяющее уменьшить время доступа к настоящей оперативной памяти;
• количество ядер - чем их больше, тем увереннее микросхема будет справляться даже с колоссальными нагрузками (и критическими тоже).

Простому обывателю, чей компьютер не занят сложнейшими вычислительными задачами и не регулирует работу мощнейших программ, достаточно выбрать процессор только по двум критериям - это количество ядер и их тактовая частота. Вот о них сейчас и поговорим по порядку.

Многоядерность - это многозадачность

Самые первые процессоры имели в своей архитектуре всего одно ядро. Ранее этого было достаточно, но стремительное развитие информационных технологий не оставило одноядерным микросхемам никаких шансов, и они постепенно растворяются в истории. Сейчас стоит покупать современный процессор как минимум с двумя ядрами, а то и больше. Благо производители трудятся в поте лица и постоянно совершенствуются в разработке новых типов процессоров.

Производителей, кстати, в мире всего два - это компании Intel и AMD. Каждая из них выпускает вполне достойные чипы, но продукция Intel славится больше. Чем это вызвано - непонятно, ведь AMD тоже создаёт неплохие и мощные микросхемы.

Частота не менее важна

Тактовая частота - постоянно растущий параметр. Каждое новое поколение чипов имеет улучшенные характеристики. Например, процессор AMD A10-5800K последнего поколения (выпуска 2016 года) имеет частоту аж в целых 4.2 ГГц. При этом у него 12 ядер. Впечатляет, правда? Если ещё и разгон включить, то можно сделать супермашину из своего компьютера, но такие нагрузки вам вряд ли необходимы.

Если вам такие мощности ни к чему, то можно присмотреться к любому двухъядерному чипу, чья тактовая частота начинается от 1.7 ГГц. Этих показателей вполне хватит для уверенной работы даже мощных утилит (графика, видео и пр.). А также такой чип подойдёт и для игр.

В ноутбуках, кстати, очень часто встраиваются процессоры, которые сразу имеют в своей архитектуре графическое ядро. Это удобно, так как экономит место в корпусе и позволяет сразу же обрабатывать всю графическую информацию напрямую.

Решение возможных проблем

Как и любая другая техническая примочка, процессор может иногда удивлять пользователей. Например, пользователь недоумевает, хотя нагрузки вроде нет серьёзной. Или компьютер попросту зависнет в самый неподходящий момент (а 99% зависаний происходят из-за того, что чип не успевает обработать большой поток информации).

Практически всегда выход из положения элементарный - термопаста. Она необходима для стабилизации температуры и охлаждения. В сочетании с кулером, разумеется. У неё есть свойство со временем подсыхать, поэтому с определённой периодичностью ее нужно заменять. Ничего сложного в снятии кулера и нанесения термопасты нет, но если у вас нет опыта в этом, то лучше довериться профессионалу.

А если вы не в курсе, как узнать, какой процессор на вашем компьютере, то я подскажу, это очень просто. Достаточно кликнуть правой кнопкой мышки по ярлыку "Мой компьютер", вызвав контекстное меню, а там перейти во вкладку "Свойства". Все, информация о вашем процессоре будет прямо в открывшемся окошке.

Искренне надеюсь, что вы нашли для себя что-то новое в этом материале. Не забывайте делиться им со своими друзьями в социальных сетях, может кто-то из них как раз не знает чего-то о процессорах.

А вы знаете, что в России тоже разрабатывают свои процессоры. Нет? Тогда посмотрите это видео.

Дорогой читатель! Вы посмотрели статью до конца.
Получили вы ответ на свой вопрос? Напишите в комментариях пару слов.
Если ответа не нашли, укажите что искали .

Процессор является основной частью любого компьютерного устройства. Но многие пользователи имеют очень слабое представление о том, что такое процессор в компьютере и какую функцию он выполняет. Хотя в современном мире это важная информация, зная которую можно избежать многих серьезных заблуждений. Если вы хотите узнать больше о чипе, который обеспечивает работоспособность вашего компьютера, вы обратились по адресу. Из этой статьи вы узнаете, для чего нужен процессор и как он влияет на производительность всего устройства.

Что такое центральный процессор

В данном случае, речь идет о центральном процессоре. Ведь в компьютере есть и другие, например, видеопроцессор.

Центральный процессор – это основная часть компьютера, которая представляет собой электронный блок или интегральную схему. Он выполняет машинные инструкции, или же код программы, и является основой аппаратного обеспечения устройства.

Говоря проще, это сердце и мозг компьютера. Именно благодаря ему работает все остальное, он обрабатывает потоки данных и управляет работой всех частей общей системы.

Если смотреть на процессор физически, он представляет собой небольшую тонкую квадратную плату. Он имеет небольшие размеры и сверху покрывается металлической крышкой.

Нижнюю часть чипа занимают контакты, через которые чипсет и осуществляет взаимодействие с остальной системой. Открыв крышку системного блока своего компьютера, вы легко сможете найти процессор, если только он не закрыт системой охлаждения.

Пока ЦП не отдаст соответствующую команду, компьютер не сможет осуществить даже самую простую операцию, например, сложить два числа. Что бы вы ни хотели осуществить на своем ПК, любое действие предполагает обращение к процессору. Именно поэтому он и является такой важной составляющей компьютера.

Современные центральные процессоры способны не только справляться со своими основными задачами, но и могут частично заменять видеокарту. Новые чипы выпускаются с отдельно отведенным местом для выполнения функций видеоконтроллера.

Этот видеоконтроллер осуществляет все базовые необходимые действия, которые нужны от видеокарты. В качестве видеопамяти, при этом, используется оперативка. Но не стоит заблуждаться, что мощный современный процессор может полностью заменить видеокарту.

Даже средний класс видеокарт оставляет видеоконтроллер процессоров далеко позади. Так что, вариант компьютера без видеокарты подходит разве что для офисных устройств, которые не предполагают выполнения каких-либо сложных задач, связанных с графикой.

В таких случаях действительно есть возможность сэкономить. Ведь можно просто чипсет процессор с хорошим видеоконтроллером и не тратиться на видеокарту.

Как работает процессор

Что такое процессор вроде разобрались. Но как же он работает? Это долгий и сложный процесс, но если в нем разобраться, все достаточно легко. Принцип работы центрального процессора можно рассмотреть поэтапно.

Сначала программа загружается в оперативную память, откуда черпает все необходимые сведения и набор команд обязательных к выполнению управляющий блок процессора. Затем все эти данные поступают в буферную память, так называемый КЭШ процессора.

Из буфера выходит информация, которую делят на два типа: инструкции и значения. И те и те попадают в регистры. Регистры представляют собой ячейки памяти, встроенные в чипсет. Они также бывают двух видов, в зависимости от типа информации, которую они получают: регистры команд и регистры данных.

Одна из составных частей ЦП– это арифметико-логическое устройство. Оно занимается выполнением преобразований информации, используя арифметические и логические вычисления.

Именно сюда и попадают данные из регистров. После этого арифметико-логическое устройство считывает поступившие данные и исполняет команды, которые необходимы для обработки получившихся в итоге чисел.

Тут нас снова ждет раздвоение. Итоговые результаты делятся на законченные и незаконченные. Они идут обратно в регистры, а законченные поступают в буферную память.

КЭШ процессора состоит из двух основных уровней: верхнего и нижнего. Самые последние команды и данные отправляются в верхний кэш, а те, которые не используются, идут в нижний.

То есть, вся информация, находящаяся на третьем уровне, перебирается на второй, с которого, в свою очередь, данные идут на первый. А ненужные данные наоборот отправляются на нижний уровень.

После того как вычислительный цикл закончится, его результаты снова записываются в оперативную память компьютера. Это происходит для того, чтобы кэш центрального процессора был освобожден и доступен для новых операций.

Но иногда случаются ситуации, когда буферная память оказывается полностью заполненной, и для новых операций нет места. В таком случае, данные, которые на данный момент не используются, идут в оперативную память или же на нижний уровень памяти процессора.

Виды процессоров

Разобравшись с принципом работы ЦП, пришло время сравнить разные его виды. Видов процессора много. Бывают как слабые одноядерные модели, так и мощные устройства с множеством ядер. Есть те, которые предназначены исключительно для офисной работы, а есть такие, что необходимы для самых современных игр.

На данный момент есть два основных создателя процессоров – это AMD и Intel. Именно они и производят самые актуальные и востребованные чипы. Нужно понимать, что разница между чипами этих двух компаний заключается не в количестве ядер или общей производительности, а в архитектуре.

То есть, продукты этих двух компаний строятся по разным принципам. И у каждого создателя свой уникальный вид процессора, имеющий отличную от конкурента структуру.

Нужно отметить, что у обоих вариантов существуют свои сильные и слабые стороны. К примеру, Intel отличаются такими плюсами :

• Меньшая энергозатратность;
• Большинство создателей железа ориентируются именно на взаимодействие с процессорами Intel;
• В играх производительность выше;
• Intel проще взаимодействовать с оперативной памятью компьютера;
• Операции, реализуемые только с одной программой, быстрее выполняются на Intel.

В то же время, присутствуют и свои минусы :

• Как правило, стоимость чипсетов Intel дороже, чем аналог AMD;
• При работе с несколькими тяжелыми программами падает производительность;
• Графические ядра слабее, чем у конкурента.

AMD отличаются следующими преимуществами :

• Гораздо более выгодное соотношение цены и качества;
• Способны обеспечить надежную работу всей системы;
• Присутствует возможность разогнать процессор, увеличив на 10-20% его мощность;
• Более мощные интегрированные графические ядра.

Однако AMD уступает по следующим параметрам:

• Взаимодействие с оперативной памятью происходит хуже;
• На работу процессора тратится больше электроэнергии;
• Частота работы на втором и третьем уровнях буферной памяти ниже;
• В играх производительность ниже.

Хоть и выделяются свои плюсы и минусы, компании продолжают выпускать лучшие процессоры. Вам остается выбрать, какой предпочтительнее именно для вас. Ведь нельзя однозначно сказать, что одна фирма лучше другой.

Основные характеристики

Итак, мы уже разобрались, что одна из основных характеристик процессора – это его разработчик. Но существует ряд параметров, на которые нужно обратить еще больше внимания при покупке.

Не будем далеко отходить от бренда, и упомянем о том, что существуют разные серии чипов. Каждый производитель выпускает свои линейки в разных ценовых категориях, созданных для различных задач. Еще один смежный параметр – это архитектура ЦП. По сути, это его внутренние органы, от которых зависит вся работа чипа.

Не самый очевидный, но очень важный параметр – это сокет. Дело в том, что на самом процессоре сокет должен совпадать с соответствующим гнездом на материнской плате.

В противном случае, вам не удастся объединить эти два важнейших компонента любого компьютера. Так что, при сборке системного блока, нужно либо купить материнку и искать под нее чипсет, либо наоборот.

Теперь пришло время разобраться, какие характеристики процессора влияют на его производительность. Без сомнения, главная из них – это тактовая частота. Это объем операций, которые могут выполняться в определенную единицу времени.

Измеряется данный показатель в мегагерцах. Так на что влияет тактовая частота чипа? Поскольку она указывает на количество операций за определенное время, не сложно догадаться, что от нее зависит скорость работы устройства.

Еще один немаловажный показатель – это объем буферной памяти. Как уже говорилось ранее, она бывает верхней и нижней. Она также влияет на производительность процессора.

В ЦП может быть одно или несколько ядер. Многоядерные модели стоят дороже. Но на что влияет количество ядер? Эта характеристика определяет мощность устройства. Чем больше ядер, тем мощнее аппарат.

Вывод

Центральный процессор играет не просто одну из важнейших, но даже можно сказать основную роль в работе компьютера. Именно от него будет зависеть производительность всего устройства, а так же задачи, для которых вообще его возможно использовать.

Но это не значит, что обязательно покупать самый мощный процессор для средненького компьютера. Подберите оптимальную модель, которая будет соответствовать вашим требованиям.

Практически все знают, что в компьютере главным элементом среди всех «железных» компонентов является центральный процессор. Но круг людей, которые представляют себе, как работает процессор, является весьма ограниченным. Большинство пользователей об этом и понятия не имеют. И даже когда система вдруг начинает «тормозить», многие считают, что это процессор плохо работает, и не придают значения другим факторам. Для полного понимания ситуации рассмотрим некоторые аспекты работы ЦП.

Что такое центральный процессор?

Из чего состоит процессор?

Если говорить о том, как работает процессор Intel или его конкурент AMD, нужно посмотреть, как устроены эти чипы. Первый микропроцессор (кстати, именно от Intel, модель 4040) появился еще в далеком 1971 году. Он мог выполнять только простейшие операции сложения и вычитания с обработкой всего лишь 4 бит информации, т. е. имел 4-битную архитектуру.

Современные процессоры, как и первенец, основаны на транзисторах и обладают куда большим быстродействием. Изготавливаются они методом фотолитографии из определенного числа отдельных кремниевых пластинок, составляющих единый кристалл, в который как бы впечатаны транзисторы. Схема создается на специальном ускорителе разогнанными ионами бора. Во внутренней структуре процессоров основными компонентами являются ядра, шины и функциональные частицы, называемые ревизиями.

Основные характеристики

Как и любое другое устройство, процессор характеризуется определенными параметрами, которые, отвечая на вопрос, как работает процессор, обойти стороной нельзя. Прежде всего это:

• количество ядер;
• число потоков;
• размер кэша (внутренней памяти);
• тактовая частота;
• быстрота шины.

Пока остановимся на тактовой частоте. Не зря процессор называют сердцем компьютера. Как и сердце, он работает в режиме пульсации с определенным количеством тактов в секунду. Тактовая частота измеряется в МГц или в ГГц. Чем она выше, тем больше операций может выполнить устройство.

На какой частоте работает процессор, можно узнать из его заявленных характеристик или посмотреть информацию в Но в процессе обработки команд частота может меняться, а при разгоне (оверлокинге) увеличиваться до экстремальных пределов. Таким образом, заявленная является всего лишь усредненным показателем.

Количество ядер - показатель, определяющий число вычислительных центров процессора (не путать с потоками - количество ядер и потоков могут не совпадать). За счет такого распределения появляется возможность перенаправления операций на другие ядра, за счет чего повышается общая производительность.

Как работает процессор: обработка команд

Теперь немного о структуре исполняемых команд. Если посмотреть, как работает процессор, нужно четко представлять себе, что любая команда имеет две составляющие - операционную и операндную.

Операционная часть указывает, что должна выполнить в данный момент компьютерная система, операнда определяет то, над чем должен работать именно процессор. Кроме того, ядро процессора может содержать два вычислительных центра (контейнера, потока), которые разделяют выполнение команды на несколько этапов:

• выработка;
• дешифрование;
• выполнение команды;
• обращение к памяти самого процессора
• сохранение результата.

Сегодня применяется раздельное кэширование в виде использования двух уровней кэш-памяти, что позволяет избежать перехвата двумя и более командами обращения к одному из блоков памяти.

Процессоры по типу обработки команд разделяют на линейные (выполнение команд в порядке очереди их записи), циклические и разветвляющиеся (выполнение инструкций после обработки условий ветвления).

Выполняемые операции

Среди основных функций, возложенных на процессор, в смысле выполняемых команд или инструкций различают три основные задачи:

• математические действия на основе арифметико-логического устройства;
• перемещение данных (информации) из одного типа памяти в другой;
• принятие решения по исполнению команды, и на его основе - выбор переключения на выполнения других наборов команд.

Взаимодействие с памятью (ПЗУ и ОЗУ)

В этом процессе следует отметить такие компоненты, как шина и канал чтения и записи, которые соединены с запоминающими устройствами. ПЗУ содержит постоянный набор байт. Сначала адресная шина запрашивает у ПЗУ определенный байт, затем передает его на шину данных, после чего канал чтения меняет свое состояние и ПЗУ предоставляет запрошенный байт.

Но процессоры могут не только считывать данные из оперативной памяти, но и записывать их. В этом случае используется канал записи. Но, если разобраться, по большому счету современные компьютеры чисто теоретически могли бы и вовсе обойтись без ОЗУ, поскольку современные микроконтроллеры способны размещать нужные байты данных непосредственно в памяти самого процессорного чипа. Но вот без ПЗУ обойтись никак нельзя.

Кроме всего прочего, старт системы запускается с режима тестирования оборудования (команды BIOS), а только потом управление передается загружаемой операционной системе.

Как проверить, работает ли процессор?

Теперь посмотрим на некоторые аспекты проверки работоспособности процессора. Нужно четко понимать, что, если бы процессор не работал, компьютер бы не смог начать загрузку вообще.

Другое дело, когда требуется посмотреть на показатель использования возможностей процессора в определенный момент. Сделать это можно из стандартного «Диспетчера задач» (напротив любого процесса указано, сколько процентов загрузки процессора он дает). Для визуального определения этого параметра можно воспользоваться вкладкой производительности, где отслеживание изменений происходит в режиме реального времени. Расширенные параметры можно увидеть при помощи специальных программ, например, CPU-Z.

Кроме того, можно задействовать несколько ядер процессора, используя для этого (msconfig) и дополнительные параметры загрузки.

Возможные проблемы

Наконец, несколько слов о проблемах. Вот многие пользователи часто спрашивают, мол, почему процессор работает, а монитор не включается? К центральному процессору эта ситуация не имеет никакого отношения. Дело в том, что при включении любого компьютера сначала тестируется графический адаптер, а только потом все остальное. Возможно, проблема состоит как раз в процессоре графического чипа (все современные видеоускорители имеют собственные графически процессоры).

Но на примере функционирования человеческого организма нужно понимать, что в случае остановки сердца умирает весь организм. Так и с компьютерами. Не работает процессор - «умирает» вся компьютерная система.

CPU (Central Processing Unit) - центральный процессор компьютера (его мозги), физически представляет собой большую интегральную схему (микросхему), в которой функционально представлены различные узлы (не только собственно процессор). В многопроцессорной системе функции центрального процессора распределены между несколькими процессорами, один из которых считается главным.

Сложилось так, что процессорный рынок уверенно завоевали две компании: Intel и AMD . Именно эти две компании ведут постоянную борьбу за клиента и остро соперничают между собой, перехватывая время от времени инициативу друг у друга. Ниже представлены обозначения популярных моделей процессоров этих фирм на момент написания данной статьи (июнь 2010 года):

• Процессоры AMD
  • Socket AM3 AMD Sempron™ LE-140 BOX 2700 Model Number 140, Frequency 2.7GHz, L2 Cache 1024KB, Thermal Design Power 45W, Process Technology 45 nanometer SOI technology
  • Socket AM3 AMD Athlon II X2 240 2800 OEM без вентилятора Model Number 215, Frequency 2.8, CMOS Technology 45nm SOI, Total Dedicated L2 Cache 1024MB, Packaging socket AM3, Thermal Design Power 65W
  • Socket AM3 AMD Athlon II X3 435 2900 BOX Frequency 2.9, CMOS Technology 45nm SOI, Total Dedicated L2 Cache 1.5MB, Packaging socket AM3, Thermal Design Power 95W
  • Socket AM3 AMD Phenom II X4 945 3000 BOX Frequency 3.0 GHz, Total L2 Cache 2MB, L3 Cache 4MB, Packaging socket AM3, Thermal Design Power 95W, CMOS Technology 45nm SOI
  • Socket AM3 AMD Phenom II X6 1055T 2800 Black Edition BOX 2.8GHz, 125W, 3MB total dedicated L2 cache, 6MB L3 cache, socket AM3
• Процессоры Intel
  • Intel Celeron® Dual - Core E3200 2400 1024kb cache ОЕМ без вентилятора S775 Bus Speed 800 MHz EM64T
  • Intel® Pentium Dual - Core™ E5300 (Socket 775) 2600 2048kb cache BOX с вентилятором 800 MHz bus Hyper-Threading Technology ! EM64T
  • Intel® Core™Intel Pentium G6950(Socket 1156) 2800 BOX 512 Kb / 3072Kb , ClarkDale, 73W, S1156, Cooling Fan
  • Intel® Core™Core i3 540(Socket 1156) 3067 BOX 1024 Kb / 4096Kb , ClarkDale, 73W, S1156, Cooling Fan
  • Intel® Core™Core i5 750(Socket 1156) 2660 BOX 1024 Kb / 8192Kb , Lynnfield, 95W, S1156, Cooling Fan

Теперь рассмотрим основные параметры процессора:

Марка процессора и номер модели

Все довольно просто. Марка процессора, как правило, указывается в самом начале, при этом пишется фирма-изготовитель и собственно сама марка процессора:

• AMD Sempron
• AMD Athlon II
• AMD Phenom II
• Intel Celeron® Dual
• Intel® Core™Intel Pentium
• Intel® Core™Core

В рамках одного модельного ряда может быть несколько моделей, отличающихся номером, например: Intel® Core™Core i3 и Intel® Core™Core i5 .

Наиболее важным параметром процессора является его частота. При этом следует учитывать довольно любопытный нюанс: если фирма Intel указывает действительные значения частот для своих процессоров, то фирма AMD - некое теоретическое значение частоты, которую бы имел процессор Intel с такой же производительностью. Это связано с тем, что процессоры AMD обладают несколько меньшей действительной частотой, но большей производительностью.

Форм-фактор

Различные модели процессоров могут иметь некоторые контсруктивные отличия, к тому же, питающие напряжения могут у разных процессоров быть разными. Все это называется форм-фактором . Конечно же, под разные процессоры изготавливаются "свои" материнские платы, подходящие только для процессоров с аналогичным форм-фактором.

Частота шины

Для обмена данными между различными составляющими компьютера и процессором используется шина FSB (Front Side Bus). У процессоров AMD Athlon 64 - используется шина HT (Hyper Transport). За один такт шины передается несколько пакетов данных, и в параметрах процессора его частота указыватеся с учетом такого умножения скорости. Так процессор Pentium 4 с частотой шины 800 МГц на самом деле работает на частоте FSB 200 МГц, т.к. за один такт передается 4 пакета данных.

Множитель

Частота на которой работает процессор компьютера определяется произведением частоты шины FSB на некоторый множитель, который, как правило, нельзя изменять. Этот множитель задается автоматически, в зависимости от материнской платы. Однако, системные платы, которые позволяют делать "разгон" компьютера, разрешают делать изменение множителя, тем самым увеличивая скорость работы процессора в ущерб его надежности и долговечности работы.

Напряжение ядра

Разные модели процессоров для своей нормальной работы требуют разные напряжения питания, которые можно увеличивать при разгоне компьютера.

Степпинг

Степпингами называют модификации одного и того же ядра процессора, которые производятся с целью улучшения рабочих характеристик процессора.

Кэш-память

Цифровые технологии таковы, что скорость работы процессора в несколько раз превышает скорость работы памяти. Поскольку этот тандем всегда работает в паре, то, фактически скорость работы компьютера определяется скоростью работы памяти. Получается, что процессор бОльшую часть времени просто простаивает без дела в ожидании пока память обработает очередную порцию данных. Чтобы "разрулить" ситуацию придумали, так называемую, кэш-память , которая встраивается непосредственно в микросхему процессора и работает на скоростях соизмеримыми со скоростью работы процессора.

Кэш-память очень дорогое "удовольствие" - ее стоимость составляет половину стоимости процессора, но она позволяет значительно поднять производительность системы процессор-память, в результате чего, значительно возрастает общая скорость работы компьютера.

Из-за своей дороговизны размер кэш-памяти относительно небольшой и измеряется килобайтами, но этого оказывается вполне достаточно, т.к. в кэш-память помещаются только наиболее часто используемые в данный момент данные.

Практичечески все процессоры имеют двухуровневую кэш-память - L1 (кэш-память первого уровня), L2 (кэш-память второго уровня).

Кэш-память первого уровня наиболее быстрая память, ее размер составляет 16..128 Кб.

Кэш-память первого уровня бывает единой (принстонская архитектура) и разделенной на две части (гарвардская архитектура):

1. L1 data cashe - первичный кэш данных, в котором хранятся данные, к которым недавно обращался процессор;
2. L1 instruction cashe - первичный кэш инструкций, в котором хранятся инструкции, которые процессор недавно выполнял или будет выполянть в ближайшее время.

Кэш-память второго уровня работает значительно медленне, чем кэш-память первого уровня, но имеет гораздо больший объем - 128 Кб.. 6 Мб.

Кэш-память второго уровня может быть эксклюзивной (не могут храниться данные, содержащиеся в L1), либо инклюзивной (хранится копия L1).

Довольно редко, но встречается еще и кэш-память третьего уровня - L3 .

Процессор – это одна из самых главных частей компьютера, его мозг. Он управляет его вычислительной частью, выполняет коды программ. Иначе процессор называют микропроцессором. А в переводе с английского аббревиатуры CPU значит центральное процессорное устройство.

Первый процессор подобного рода был изобретен в компании Intel. Дата появления на свет 15 ноября 1971 года. Это был первый четырехбитный процессор под названием intel 4004. Он очень сильно отличался от современных потомков мощностью, дизайном. Имел тактовую частоту не более 740 кГц, шестнадцать четырехбитных выходов и столько же входов. Он активно использовался в светофорах, анализаторах крови, а затем в зонде Пионер-10. Конечно у всех первых ЦПУ было очень слабое ядро для операций вычисления.

Что такое процессор

Процессор или CPU (как расшифровывается аббревиатура было написано ранее) обрабатывает получаемую информацию из других устройств. Он делает это как в своей собственной памяти, так и в памяти других устройств. Кроме этого устройство может самостоятельно руководить работой других элементов материнской платы, как встроенных, так и дискретных.

ЦП находится не только в материнской плате. В видеокартах есть свои собственные устройства или GPU (графические процессоры). Они отвечают за производительность видео и вывод на экран изображения. Можно сделать вывод, что там, где необходимы сложные математические вычислительные работы, где необходимо управление командами и взаимодействием между электронными деталями устройств – всегда нужен мозг, который будет собирать все воедино и создавать правила, не даст процессу течь хаотично. Этим мозгом служит центральное процессорное устройство (ЦПУ).

Мощность зависит от вложенной производителем скорости сопоставления команд, обработки данных. Скорость и многие другие параметры зависят от количества транзисторов, находящихся в устройстве, количества ядер, его разрядности. А способность исполнять определенный набор команд называется архитектурой ЦПУ.

Что такое архитектура процессора

Под архитектурой ЦПУ подразумевается совместимость устройства с определенным набором команд, способы их исполнения, структуры. По количеству и скорости выделяются RISC и CISC.

RISC в переводе означает компьютер с сокращенным набором команд. Для такой архитектуры характерно увеличение быстродействия за счет упрощения инструкций. Таким образом увеличивается тактовая частота и повышается распределение их между блоками.

Для ЦПУ с RISC архитектурой характерна фиксация длины инструкций машины (32 бита), отсутствие операций «читать-записать-изменить». В микропроцессоре с такой архитектурой нельзя найти микропрограммы внутри него. Команды исполняются как обычный машинный код.

CISC архитектура – это комплексный набор команд. Следует сказать, что все нынешние ЦП построены по данной архитектуре. А многие современные процессоры созданы на базе данной архитектуры но с RISC ядром. От RISC ее отличает нефиксированное число длины команд, все действия кодированы в одной команде, малое количество регистров.

Разновидности CPU

ЦП подразделяются на виды по производителям, по монтажу, по количеству ядер по многим другим параметрам. Все это условно и достаточно сложно. Рассмотрим основные из них.

ЦПУ по производителям делятся на Intel, AMD, VIA. ЦПУ от фирмы Интел делятся на линейки i3, i5, i7. Каждая линейка имеет от двух ядер, например i3, до четырех и более (i5, i7, i9). Каждая линейка имеет в себе несколько поколений ЦПУ. Каждое поколение модифицируется за счет добавления ядер, увеличения скорости вычислительных работ. До сих пор еще не вышли из использования более старые линейки от Интел такие, как core 2 duo и другие.

ЦПУ от AMD отличаются тем, что эта фирма выпускает гибридные устройства . А также включают в себя графический чип. Поэтому порой дискретная видеокарта не требуется. Это эффективные, рабочие лошадки. Единственный минус — это быстрое повышение температуры . Они намного горячее, чем процессоры фирмы Intel.

CPU тайваньской компании VIA не так популярны. Они не могут составить конкуренцию таким фирмам гигантам как Intel или AMD.

Устройства делятся по разрядности . Разрядность – это размер обрабатывания данных за один такт, которыми ЦПУ обменивается с ОЗУ. Их всего две – 32 разрядный и 64 разрядный. На компьютер с 32 разрядным ЦП устанавливается Windows только 32 битная. Ограничение в оперативной памяти до 4 гигабайт. 64 разрядный процессор был выпущен, как расширение первого. Поэтому на него можно установить, как 32, так и 64 битную систему. Ограничения по ОЗУ уже составляет 16 террабайт.

По количеству ядер ЦПУ делится на двухъядерные, четырех-ядерные, шести-, восьми ядерные и т.д. Чем больше ядер, тем больше потоков, а значит производительность компьютера увеличивается.

Приобретая процессор со встроенной видеокартой , пользователю не нужно будет дополнительно тратиться на дискретную. Современные процессоры со встроенной видеокартой вполне позволяют работать со многими нетребовательными программами и играть в старые игры. Для более новых игр или тяжелых программ таких, как автокад, фотошоп, которые усиленно задействуют графические вычисления, дополнительная видеокарта все-таки понадобится.

Из чего состоит и принцип работы

Ниже на рисунке увидите внутреннюю схему параметров, из которых состоит процессор. Внешне он представляет из себя кремниевую пластину с миллиардами транзисторов, с помощью которых он обменивается сигналами с другими устройствами.

Главными устройствами любого ЦПУ являются ядро или несколько ядер, два или три уровня кэш-памяти, контроллер оперативно-запоминающего устройства, контроллер системных шин.

Ядро включает в себя блок выборки инструкций , предсказателя переходов, блоков декодирования, выборки данных, выполнения инструкций, управляющего блока, блок прерывания, регистров и счетчика команд.

Самыми важными являются блок работы с прерываниями. Он позволяет останавливать программы и своевременно реагировать на происходящий события. То есть этот блок отвечает за многозадачность процессора.

Кэш-память отвечает за временное хранение информации , к которой чаще всего обращается пользователь. За счет нее увеличивается скорость доставки данных в регистры ЦПУ.

Контроллер оперативно-запоминающего устройства находится в северном мосте . Он отвечает за соединение ЦП с узлами ОЗУ, графического контроллера.

Контроллер системных шин отвечает за передачу двоичных кодов .

Так как процессор выполняет практически всю работу и сильно нагружен, то соответственно должна работать система теплоотвода. Требования по теплоотводу или tdp прописаны для каждого процессора. Они показывают не максимальные значения, а минимальные при нормальных условиях работы. Если компьютер перегревается, из-за плохого охлаждения, температура поднимается. При срабатывании сигнала перегрева компьютер выключается или пропускает часть циклов работы. То есть он может подвисать, медленно работать.

Основные характеристики ЦПУ

К основным характеристикам CPU относятся:

• Количество ядер . Они отвечают за одновременно работающие программы. Но это не значит, что чем больше ядер, тем быстрее будет работать программа. Если утилита оптимизирована под два ядра, то она будет работать на двух ядрах и не более.
• Частота CPU руководит скоростью обмена информации процессора с системной шиной.
• Техпроцесс . На данный момент равен 22 нанометрам. Техпроцессом является размер транзисторов. Они отвечают за производительность. Чем меньше размер, тем больше их разместиться на кристалле ЦП.
• Тактовая частота . Это количество вычислений за единицу времени. Чем больше, тем лучше. Но не следует забывать и о других характеристиках.
• Сокет вычислительного устройства. Необходимо, чтобы сокет совпадал с сокетом материнской платы.

С каждым годом технология все совершенствуется и совершенствуется. Поэтому данные могут изменяться из года в год.