Тактовая частота.
Скорость работы – конечно же, именно на этот показатель мы обращаем внимание в первую очередь! Говоря о скорости процессора, подразумевается его тактовая частота. Это величина, измеряемая в мегагерцах (МГц), показывает, сколько инструкций способен выполнить процессор в течение секунды. Тактовая частота обознается цифрой в названии процессора (например, Pentium 4-2400, то есть процессор поколения Pentium 4 с тактовой частотой 2400 МГц или 2.4 ГГц).
Тактовая частота – бесспорно, самый важный показатель скорости работы процессора. Но далеко не единственный. Иначе как объяснить тот странный факт, что процессоры Celeron, Athlon и Pentium 4 на одной и той же частоте работают… с разной скоростью?
Здесь вступают в силу новые факторы.
Разрядность процессора
Разрядность – максимальное количество бит информации, которые могут обрабатываться и передаваться процессором одновременно.
До недавнего времени все процессоры были 32-битными (32-разрядными) эта разрядность была достигнута уже 10-ток лет назад. Долгое время не могли увеличить разрядность и за того что программы были адоптированы под старую 32-разрядную платформу. А поскольку покупатель смотрит в первую очередь на тактовую чистоту изготовители просто не видели нужды в таком переходе. Компания AMD выпустила в 2003 г. Первый 64-разрядный процессор Athlon 64.
Intel держался до последнего вплоть до 2005 г. Все процессоры Pentium 4 были по-прежнему 32-разрядными. Лишь в середине года когда на рынке появился новые модели процессора Pentium 4 серии 6xx вних в первые была встроена поддержка 64-разрядных инструкций.
Тип ядра и технологии производства
Ядром называют сам процессорный кристалл, ту часть, которая непосредственно является "процессором". Сам кристалл у современных моделей имеет небольшие размеры, а размеры готового процессора увеличиваются очень сильно за счет его корпусировки и разводки. Процессорный кристалл можно увидеть, например, у процессоров Athlon, у них он не закрыт. У P4 вся верхняя часть скрыта под теплорассеивателем (который так же выполняет защитную функцию, сам по себе кристалл не так уж прочен). Процессоры, основанные на разных ядрах, это можно сказать разные процессоры, они могут отличаться по размеру кэш памяти, частоте шины, технологии изготовления и т. п. В большинстве случаев, чем новее ядро, тем лучше процессор. В качестве примера можно привести P4, существуют два ядра - Willamette и Northwood. Первое ядро производилось по 0.18мкм технологии и работало исключительно на 400Mhz шине. Самые младшие модели имели частоту 1.3Ghz, максимальные частоты для ядра находились немного выше 2,2Ghz. Позже был выпущен Northwood. Он уже был выполнен по 0.13мкм технологии и поддерживал шину в 400 и 533Mhz, а также имел увеличенный объём кэш памяти. Переход на новое ядро позволил значительно увеличить производительность и максимальную частоту работы. Младшие процессоры Northwood прекрасно разгоняются, но фактически разгонный потенциал этих процессоров основан на более "тонком" техпроцессе.
Отличия процессоров Pentium и Celeron, Athlon и Duron
Процессор Celeron является бюджетной (урезанной) версией соответствующего (более производительного, но и значительно более дорогого) main-stream процессора, на основе ядра которого он был создан. У процессоров Celeron в два или в четыре раза меньше кэш памяти второго уровня. Так же у них по сравнению с соответствующими "родителями" понижена частота системной шины. У процессоров Duron по сравнению с Athlon в 4 раза меньше кэш памяти и заниженная системная шина 200МHz (266MHz для Applebred), хотя существуют и "полноценные" Athlon c FSB 200MHz. В ближайшее время Duron'ы на ядре Morgan совсем пропадут из продажи - их производство уже достаточно давно свернуто. Их должны заменить Duron на ядре Applebred, являющие собой ни что иное, как урезанные по кэшу AthlonXP Thoroughbred. Так же уже появились урезанные по кэшу Barton’ы, ядро которых носит название Thorton. Основные характеристики процессоров можно посмотреть в таблице в конце реферата. Есть задачи, в которых между обычными и урезанными процессорами почти нет разницы, а в некоторых случаях отставание довольно серьёзное. В среднем же, при сравнении с неурезанным процессором той же частоты, отставание это равно 10-30%. Зато урезанные процессоры имеют тенденцию лучше разгоняться из-за меньшего объёма кэш памяти и стоят при этом дешевле. Короче говоря, если разница в цене между нормальным и урезанным процессором значительная, то стоит брать урезанный. Хотя здесь необходимо отметить, что процессоры Celeron работают весьма плохо по сравнению с полноценными P4 - отставание в некоторых ситуациях достигает 50%. Это не касается процессоров Celeron D,в которых кэш второго уровня составляет 256 кбайт (128 кбайт в обычных Celeron) и отставание уже не такое страшное.
Процессоры AMD
Во-первых, у AXP (и Athlon 64) вместо частоты пишется рейтинг, т. е. например 2000+ процессор реально работает на частоте 1667Mhz, но по эффективности работы он соответствует Athlon (Thunderbird) 2000Mhz. Основным недостатком недавно считалась температура. Но последние модели (на ядрах Thoroughbred, Barton и т. д.) по тепловыделению сравнимы Pentium 4, ну а самые последние, на момент написания реферата, модели от Intel (P4 Extreme Edition) греются иногда и значительно больше. По надёжности процессоры теперь тоже не сильно уступают P4, они хоть и не могут пропускать такты (работать "вхолостую") при перегреве, но обзавелись встроенным термодатчиком (он хоть и появился ещё в ядре Palomino, но совсем немногие современные материнские платы умеют снимать показания с этого термодатчика). Тут следует заметить, что Athlon XP на ядре Barton обзавелись похожей функцией BusDisconnect - она "отключает" процессор от шины во время холостых тактов (простоя), но она фактически бессильна при перегреве от повышенной нагрузки - тут вся "ответственность" перекладывается на термоконтроль материнской платы. "Крепкость" кристалла (максимально допустимые пределы давления) хоть и повысилась, но из-за уменьшенной площади ядра фактически осталась прежней. Поэтому вероятность сгорания/повреждения кристалла хоть и стала меньше, но существует. А вот у Athlon 64 процессорный кристалл наконец-то был спрятан под теплорассеивателем (heat spreader), поэтому его повредить будет чрезвычайно сложно. Все "глюки" приписываемые AMD часто являются следствием неустановленных или неправильно установленных универсальных драйверов для чипсетов VIA (VIA 4 in 1 Service Pack) или драйверов чипcетов других производителей (AMD, SIS, ALi). Работают процессоры Atholn XP и Pentium 4 в разных приложениях очень по-разному. Например, в сложных математических вычислениях (3D моделирование, специализированные математические пакеты), архивации, кодировании в MPEG4, P4 часто "обыгрывает" AXP. Но есть и ряд программ, лучше работающих с AXP. В основном это - игры. Для обычного пользователя (играющего в игры) стоит ориентироваться именно на них, так как перекодировка в любом случае требует много времени, а играм, наоборот, необходимо провести все вычисления как можно быстрее. Уже выпущены процессоры AXP Barton с 400Mhz шиной и принципиально новые гибридные (32-х и 64-х битный процессор "в одном флаконе") K8.
Насколько хороши процессоры VIA C3?
Единственным их достоинством являются низкое тепловыделение. Рассеиваемая мощность у них 5-20 Ватт против 40-60 (в среднем) у AXP и P4. C3 совместимы с устаревшим (по мнению Intel) Socket 370, хотя не со всеми платами, например для нового ядра Nehemiah требуется поддержка Tualatin'а со стороны платы. По скорости они очень сильно уступают (до 50%, иногда даже больше) аналогичным по частоте процессорам Intel и AMD. Даже некоторые усовершенствования вроде поддержки SSE им ничего особо не дали. В продаже данных процессоров почти нет и я ничуть об этом не сожалею:). В случае если вам нужна тихая машина (такому процессору часто достаточно только радиатора), а скорость не важна, то можно взять. Теоретически они должны бы разгоняться неплохо (технология изготовления достаточно прогрессивная), но на практике этого не наблюдается - сказывается малый "запас прочности" и неэффективная проектировка ядра.
Hyper Threading. 
Данная технология предназначена для увеличения эффективности работы процессора. По оценкам Intel, большую часть времени работает всего 30% всех исполнительных устройств в процессоре. Поэтому возникла идея каким-то образом использовать и остальные 70% (как вы уже знаете, Pentium 4, в котором применяют эту технологию, отнюдь не страдает от избыточной производительности на мегагерц). Суть Hyper Threading состоит в том, что во время исполнения одной "нити" программы, простаивающие исполнительные устройства могут перейти на исполнение другой "нити" программы. Т. е. получается нечто вроде разделение одного физического процессора на два виртуальных. Возможны и ситуации, когда попытки одновременного исполнения нескольких "нитей" приведут к ощутимому падению производительности. Например, из-за того, что размер кэша L2 довольно мал, а активные "нити" будут пытаться загрузить кэш. Возможна ситуация, когда борьба за кэш приведет к постоянной очистке и перезагрузке данных в нем (следовательно, будет падать скорость). Для использования данной технологии просто одного процессора с поддержкой Hyper Threading недостаточно, нужна поддержка со стороны материнской платы (чипсета). Очень важно помнить, что пока наблюдается отсутствие нормальной поддержки этой технологии со стороны операционных систем и, самое главное, необходимость перекомпиляции, а в некоторых случаях и смены алгоритма, приложений, чтобы они в полной мере смогли воспользоваться Hyper Threading. Тесты это доказывают, часто прироста в скорости нет, иногда наблюдается даже некоторое падение производительности. Хотя есть уже ряд приложений, в которых благодаря оптимизациям под HT есть сильный прирост в скорости. Посмотрим, что будет дальше.
Недавно появились новые процессоры семейства K8 и "в ответ" вышел P4
Extreme Edition (EE), что о них можно сказать?
P4 EE это по сути дела серверная версия P4 (Xeon на ядре Gallatin, "упакованный" в mPGA478), обладает всеми преимуществами обычных P4 с 800Mhz FSB, плюс к тому 2Mb кэша L3. Athlon 64 поддерживает 32/64-битные вычисления, имеет 1Mb L2 кэша, поддердку SSE2, встроенный контроллер поначалу одноканальной, позднее двухканальной DDR400 и 200MHz реальную частоту FSB. Отметим, что частота FSB в Athlon 64 системах имеет чисто формальное значение: фактически, это просто частота сигнала, относительно которого происходит вычисление рабочей частоты CPU и остальных компонентов системы. Athlon 64 FX произошел от серверного процессора Operton, а от Athlon 64 он отличается тем, что оборудован двухканальным контроллером буферизованной (registred) DDR400. Общая тенденция такая – Athlon 64 3200+ проигрывает P4 3200Mhz порядка 5% по производительности в среднем, хотя здесь следует учесть, что реальная частота процессора составляет порядка 2Ghz, получается, что процессор на 2Ghz с лихвой тягается с процессором на 3.2Ghz! Топовые на данный момент процессоры P4 EE и Athlon 64 FX идут вровень, если усреднить результаты тестов. А если сравнивать Athlon 64 3200+ c обычным Athlon 3200+, то первый почти всегда (за исключением кодирования mp3:)) быстрей на 10-40%. А теперь немного по поводу 64-х битности. На данный момент проку от её поддержки у Athlon 64 практически нет, реальных приложений, пригодных для использования обычными пользователями, почти нет. Microsoft вот-вот выпустит 64-х битную ОС, подходящую для обычных пользователей. Существующий 64-х битный Linux в данном случае не подходит. Самое неприятное, что все приложения также потребуют доработки для использования всей "мощи" новых процессоров.