Характеристики процессора.
1.Архитектура (микроархитектура) - принципы внутреннего устройства ЦПУ определяющие количество, характеристики, расположение его внутренних элементов. Определенная архитектура используется в целом семействе процессоров, однако внутри семейства обычно есть несколько подгрупп архитектур отличающиеся какими-нибудь характеристиками от остальных. Эти подгруппы принято называть ядрами. Поскольку процесс не стоит на месте и в ядра вносят различные изменения, направленные на повышение эффективности или исправление ошибок, то чтобы отличить разные версии друг от друга ввели понятие ревизии ядра или степпинг. На примере процессора Intel это выглядит так: микроархитектура Sandy Bridge ядро Ivy Bridge модель intel core i5-3570k.
2.Техпроцесс - технологический процесс, используемый при производстве процессора. Определяет размеры получающихся транзисторов составляющих центральный процессор. Единицей измерения является нанометр (нм). Чем меньше размеры транзисторов, тем меньше размеры всего ЦПУ, меньше тепловыделение и выше может быть частота. Скоро производители упрутся в физические пределы уменьшения, и тогда придется переходить на принципиально новые типы процессоров.
3.Тактовая частота - если по простому, то количество операций в единицу времени, которое может выполнить процессор. Непосредственно влияет на производительность CPU следовательно, чем выше частота быстрее работает центральный процессор. Напрямую сравнивать частоту можно только внутри одного ядра, так как на производительность влияет множество других факторов. Под разрядностью процессора понимается минимальное количество информации, которое может обрабатывать процессор. Такая порция информации представляется в виде последовательности бит (двоичных разрядов). Самая распространенная разрядность микропроцессоров – 32 бит и 64 бит.
От тактовой частоты процессора зависит ритм работы всего компьютера. Производительность компьютера прямо пропорциональна тактовой частоте его процессора. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера.
Тактовая частота выражает количество тактов, выполняемых микропроцессором за одну секунду. Один такт представляет определенный промежуток времени, необходимый процессору для выполнения одной элементарной операции.
Тактовая частота микропроцессора имеет свои единицы измерения: мегагерцы и гигагерцы.
Для уменьшения нагрузки на микропроцессор во многих компьютерах устанавливаются дополнительные сопроцессоры, каждый из которых способен обрабатывать какую-то определенную информацию. Например, математический сопроцессор предназначен для выполнения каких-либо арифметических действий.
4.Сокет - Сокет (по-английски – Socket) - это гнездо (разъем) на материнской плате, в которое вставляется процессор. Каждому типу процессора соответствует свой тип сокета. Поэтому, при необходимости, через год-другой заменить процессор на более современный, почти всегда приходится менять и материнскую плату.
Наименование сокета как правило содержит в себе определенный номер,
Обозначающий число контактов у разъема. В последнее время
Наиболее используемы сокеты со следующими номерами: 478, 604,
754, 775, 939, 940.
5.Количество ядер - центральный процессор может содержать в себе несколько ядер в одном корпусе, тогда его называют многоядерным. Ядром ЦПУ является главная часть, определяющая основные характеристики процессора и занимающаяся непосредственно вычислениями. Наличие нескольких ядер облегчает выполнение нескольких параллельных задач одновременно, так же при должной оптимизации компьютерной программы значительно увеличивает скорость работы в ней. Например, современные игры, обработка видео, архивирование, 3D-моделирование и многие другие положительно отзываются на наличие нескольких ядер. Так же существуют технологии создания нескольких виртуальных ядер из одного физического. Однако надо понимать, что увеличение количества ядер не приводит к пропорциональному росту производительности процессора, а на некоторых задачах возможно даже ухудшение по сравнению с одноядерным вариантом. Все зависит от возможности выполнять данную задачу несколькими параллельными потоками и насколько грамотно это реализовано в конкретном программном обеспечении. Многоядерность является наиболее перспективным путем повышения производительности на сегодняшний день.
6.Кэш - Во всех современных процессорах имеется кэш (по-английски – cache) – массив сверхскоростной оперативной памяти, являющейся буфером между контроллером сравнительно медленной системной памяти и процессором. Кэш память процессора выполняет примерно ту же функцию, что и оперативная память. Только кэш - это память, встроенная в процессор. Кэш-память используется процессором для хранения информации, с которыми Ваш компьютер работает непосредственно в текущий момент, а также другие наиболее часто используемые данные. Благодаря работе кэш-памяти время очередного обращения к ним значительно сокращается. Тем самым заметно увеличивается общая производительность процессора.
В общем, можно выделить следующие задачи, которые выполняет кэш-память:
обеспечение быстрого доступа к интенсивно используемым данным;
согласование интерфейсов процессора и контроллера памяти;
упреждающая загрузка данных;
отложенная запись данных.
Если, Вы регулярно заходите на один и тот веб-сайт в интернете или каждый день запускаете любимую игру. Кэш-память Вашего процессора будет хранить основную массу изображений и видео-фрагментов, благодаря чему существенно уменьшается количество обращений процессора к чрезвычайно медленной (по сравнению со скоростью работы процессора) системной памяти.
Если емкость оперативной памяти на новых компьютерах от 16 Гб, то кэш у них около 2-8 Мб. Как видите, разница в объеме памяти ощутимая. Но даже этого объема вполне хватает, чтобы обеспечить нормальное быстродействие всей системы. При этом в современных процессорах кэш давно не является единым массивом памяти, как раньше, а разделен на несколько уровней. Ранее были распространены процессоры с двумя уровнями кэш-памяти: L1 (первый уровень) и L2 (второй). Наиболее быстрый, но относительно небольшой по объему (обычно около 128 Кб) кэш первого уровня с которым работает ядро процессора, чаще всего делится на две половины – кэш инструкций и кэш данных. Кэш первого уровня намного меньше кэша второго уровня, он, т.к. используется исключительно для хранения инструкций. А вот второй уровень используется для хранения данных, поэтому он, как правило, гораздо больше по объему. Кэш второго уровня у большинства процессоров общий, т.е. смешанный, без разделения на кэш команд и кэш данных.
Кэш бывает двух типов: эксклюзивный и не эксклюзивный. В первом случае информация в кэшах всех уровней четко разграничена – в каждом из них содержится исключительно оригинальная, тогда как в случае не эксклюзивного кэша информация может дублироваться на всех уровнях кэширования. Сегодня трудно сказать, какая из этих двух схем более правильная – и в той, и в другой имеются как минусы, так и плюсы
7.Тепловыделение - количество теплоты, выделяемое при работе центральным процессором. Это тепло необходимо отводить с помощью системы охлаждения центрального процессора для поддержания его температуры в оптимальном диапазоне. Важный параметр, так как если система охлаждения будет не справляться, то процессор будет перегреваться вплоть до принудительного выключения компьютера. Особенно актуально при разгоне и в маленьких корпусах.
8.Разрядность процессора.
Чем выше разрядность микропроцессора, тем больше информации обрабатывает процессор за один такт, что существенно сказывается на производительности микропроцессора. Пожалуй, главное отличие заключается в том, что версия Windows x32 способна поддерживать не более 3 Гб оперативной памяти, в то время как версия x64 способна работать сразу с 32 Гб. Кроме того, x32 способна запускать только 32-битные программы, под которые будет выделено не более 3 Гб памяти, а оставшиеся Гб будут просто не использованы ею. x64 может легко работать с 32-битными программами, выделяя для них более 3 Гб. Для 64-быитных приложений может задействоваться вся
оперативная память, используемая в компьютере.
Следующее различие не менее важное: x64 поддерживает несколько ядер и процессоров одновременно. Поэтому если у вас установлен, скажем, четырехъядерный процессор, то лучше установить именно такую версию Windows, поскольку она будет работать намного более быстрее.
В целом, это и есть все отличия, которые могут быть вам интересны.
x64 является более производительной, если у вас установлен многоядерный процессор или сразу несколько процессоров. В остальных случаев каких-то заметных улучшений вы не обнаружите.
64-битная Windows позволяет работать более чем с 3 Гб оперативной памяти. Учитывая то, что даже обычный браузер типа Mozilla Firefox может легко «скушать» 1 Гб памяти, это огромный плюс.
Некоторые программы и приложения способны работать исключительно в x32-системах и не поддерживают x64.
Производители до сих пор не выпустили 64-разрядные версии драйверов для некоторых своих комплектующих, что может стать самой настоящей проблемой.
Адрес ячейки памяти равен адресу младшего байта (байта с наименьшим номером), входящего в ячейку. Адресация как байтов, так и ячеек памяти начинается с нуля. Адреса ячеек кратны количеству байтов в машинном слове (изменяются через 2, или через 4, или через 8). Еще раз подчеркнем: ячейка - это вместилище информации, машинное слово - это информация в ячейке.
9.Адресное пространство.
По адресной шине процессор передает адресный код - двоичное число, обозначающее адрес ячейки памяти или внешнего устройства, куда направляется информация по шине данных. Адресное пространство - это диапазон адресов (множество адресов), к которым может обратиться процессор, используя адресный код. Если адресный код содержит n бит, то размер адресного пространства равен 2n байтов. Обычно размер адресного кода равен количеству линий в адресной шине (разрядности адресной шины). Например, если компьютер имеет 16-разрядную адресную шину, то адресное пространство его процессора равно 216=64 Кб, а при 32-разрядной адресной шине адресное пространство равно 232=4 Гб.
Важнейший компонент любого персонального - это его микропроцессор.
Данный элемент в большей степени определяет возможности вычислительной
системы и, образно выражаясь, является его сердцем. До настоящего
времени безусловным лидером в создании современных микропроцессоров
остаётся фирма Intel.
Микропроцессор, как правило, представляет из себя сверхбольшую
интегральную схему, реализованную в едином полупроводниковом кристалле испособную выполнять функции центрального процессора. Степень интеграции определяется размерами кристалла и количеством реализованных в нём транзисторов. Часто интегральными микросхемы называют чипами (chips).
В любом микропроцессоре можно выделить 3 составляющих:
1.Ядро процессора (именно здесь происходит разделение нулей и единиц);
2.Кэш-память – небольшой накопитель информации прямо внутри процессора;
3.Сопроцессор – особый мозговой центр любого процессора, в котором происходят самые сложные операции. Здесь же идёт работа с мультимедийными файлами
Компоненты процессора -
1.Декодер команд -
Дешифратор команд представляет собой логическую схему, которая декодирует каждое поле 14-битного слова команды и управляет передачей соответствующих адресов и данных на требуемые входы исполнительного блока, а также конфигурирует АЛУ.
2.Арифметико-логическое устройство(АЛУ) -
АЛУ - комбинационное логическое устройство, имеющее два (многоразрядных) входа (на которые подаются два слова сходных операндов), на выходе АЛУ формируется результат операций, которые процессор выполняет над операндами, таких, как сложение, умножение и т.п. Минимальный набор операций (машина Фон-Неймана), которые должно выполнять АЛУ, включает операции сложения, инверсии и логического "И", все остальные операции можно получить на базе этих.
3.Регистры для хранения данных, адресов и служебной информации.
4.Устройство для формирования (вычисления) адресов операндов -
Операнд — это объект над которым или с помощью которого выполняется какое-либо действие.
10.Устройство управления -
Управляет процессором последовательного выбора, декодирования и исполнения команд программы, хранимой в памяти, а также выдача кодов функции в исполнительные устройство.
Исполнительное устройство - узел процессора, выполняющий операции над данными.
Регистры -
Минимальный набор регистров, необходимый для функционирования процессора включает в себя следующие:
Аккумулятор - хранит результат операций, часто имеет удвоенною. длину по сравнению с разрядностью процессора (для хранения результатов операций умножения и сдвига).
-- Счётчик команд - содержит адрес следующей команды.
-- Регистр адреса - содержит адрес операнда, используется при косвенной адресации.
-- Регистр флагов (состояния и управления) - содержит код, характеризующий результаты предыдущих операций, а так же информацию о текущем состоянии центрального процессора компьютера.
Ядро (совокупность технологических, физических и программных средств, лежащих в основе процессора)
Ядро - это главная часть центрального процессора (CPU). Именно эта часть определит большинство ключевых параметров Вашего CPU. Прежде всего - тип сокета, диапазон рабочих частот и частоту работы внутренней шины передачи данных (FSB).
Ядро процессора характеризуется следующими параметрами:
объем внутреннего кэша первого и второго уровня (см. далее),
технологический процесс (последовательная цепочка операций и соединений между элементами),
теплоотдача или тепловыделение (мощность, которую система охлаждения отводит, чтобы обеспечить нормальную работу процессора. Насколько велико значение этого параметра, настолько сильно Ваш процессор будет нагреваться. Следует обратить внимание, что некоторые производители процессоров по разному измеряют тепловыделение, поэтому сравнения стоит проводить в рамках одного производителя).
Прежде чем покупать CPU с тем или иным ядром, необходимо удостовериться, что ваша материнская плата сможет работать с таким процессором. В рамках одной линейки могут существовать CPU с разными ядрами.
Одно и то же ядро может лежать в основе разных моделей процессоров, отличающихся друг от друга по стоимости и уровню производительности. Если Вы сталкиваетесь с одинаковым названием ядра у разных моделей процессоров – это говорит об их принадлежности к одному поколению. Чаще всего они совместимы с одинаковыми моделями материнских плат.
Переферийные устройства - устройства, внешние по отношению к связке "процессор-память".
Устройства ввода-вывода - часть переферийных устройств, предназначенная для связи ЭВМ с "внешним миром
Регистровый файл - набор однотипных регистров.(Регистр (цифровая техника) — последовательное или параллельное логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных чисел и выполнения преобразований над ними.)
Каждый процессор имеет свой набор регистров. Можно выделить две группы процессоров: с регистрами общего назначения и со специализированным набором регистров (Пример IntelX86). В первом случае все регистры регистрового файла одинаковы и их можно использовать произвольно в командах. Во втором - за каждым регистром закреплена своя функция, и использование регистров в командах оговорено в формате каждой команды. Однако, процессоры с регистровыми файлами требуют большие аппаратные затраты на организацию связи между регистрами.
11Частота системной шины
Системная шина (по-английски – Front Side Bus, или FSB) – это магистраль, проходящая по материнской плате и соединяющая процессор с другими ключевыми компонентами системы, с которыми он обменивается данными и командами (например, контроллер-концентратор памяти).
Частота системной шины определяет скорость, с которой процессор взаимодействует с другими системными устройствами компьютера, получая от них необходимые данные и отправляя их в обратном направлении. Чем выше частота системной шины, тем больше общая производительность системы. Частота системной шины измеряется в ГГц или МГц.