ПРОЦЕССОР или просто "камень"

ПРОЦЕССОР — главный вычислительный элемент вашего компьютера, его «сердце».

На первый взгляд, процессор — проста выращенный по специальной технологии кристалл кремния (не зря на жаргоне процессор именуется «камнем»). Однако камешек этот содер­жит в себе множество отдельных элементов — транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать». Точнее, вычислять, производя определенные математические операции с числами, в которые преобразуется лю­бая поступающая в компьютер информация. Безусловно, один транзистор никаких особых вычислений произвести не может. Единственное, на что способен этот электронный переключа­тель — это пропустить сигнал дальше или задержать его. Нали­чие сигнала дает логическую единицу (да); его отсутствие — логический же ноль (нет).

Каждый процессор включает в себя миллионы транзисто­ров, но и самих процессоров для работы компьютера требуется немало. Помимо центрального процессора, который во всем мире принято обозначать аббревиатурой CPU (Central Processor Unit), схожими микросхемами оборудована практи­чески каждая компьютерная «Железяка».

Процессор — это не просто скопище транзисторов, а целая система множества важных устройств. На любом процессор­ном кристалле находятся:

•       Собственно процессор, главное вычислительное устройство, состоящее из миллионов логических элементов — транзис­торов.

•       Сопроцессор — специальный блок для операций с «плаваю­щей точкой» (или запятой). Применяется для особо точных и сложных расчетов, а также для работы с рядом графичес­ких программ.

•       Кэш-память первого уровня — небольшая (несколько десят­ков килобайт) сверхбыстрая память, Предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений.

•       Кэш-память второго уровня — эта память чуть помедлен­нее, зато больше — от 128 килобайт до 2 Мб.

Трудно поверить, что все эти устройства размещаются на кристалле площадью не более 4—6 квадратных сантиметров! Только под микроскопом мы можем разглядеть крохотные эле­менты, из которых состоит микропроцессор, и соединяющие их металлические «дорожки.

Процессоры сегодня выпускают, как минимум, три компа­нии: Intel, которой принадлежит более 70 процентов всех про­даваемых процессоров (модели Pentium, Core2 ,i3 ,i5 ,i7), AMD, контролирую­щая почти треть рынка (серия Athlon,Phenom, A4,A6,A8), и VIA, поставляющая самые «слабые» и дешевые процессоры для недорогих систем. В нашей стране спросом пользуется продукция лишь первых двух компаний. Разумеется, что в жесткой конкурентной борь­бе каждая компания стремилась снабдить собственные про­цессоры какими-то особенными «изюминками» — как след­ствие, процессоры обеих компаний постепенно становились несовместимыми. Нет, бесспорно, процессоры и Intel, и AMD соответствуют стандартам «IBM PC-совместимости», оба они поддерживают одни и те же программы.,. Но вот «железа» каж­дый из них требует разного. Как минимум, материнская плата, и иногда — и память «заточены» под конкретный тип процес­сора. И установить процессор от AMD на плату для Intel вам, увы, не удастся...

Впрочем, независимо от производителя, у каждого процес­сора есть целый ряд важных характеристик, которыми мы и бу­дем руководствоваться при выборе:

Тактовая частота. Самый важный показатель, определяю­щий скорость работы процессора. Тактовая частота, измеряе­мая в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц), обозначает лишь то количество циклов, которые совершает работающий процес­сор за единицу времени (секунду). Пик спроса сегодня прихо­дится на процессоры с частотой от 2 до 3 ГГц. Кстати, согласно так называемому «закону Мура», названного в честь одного из изобретателей микропроцессора и нынешнего руководителя корпорации Intel,- каждые полтора года частота микропроцес­соров увеличивается не менее чем в два раза...Скорость работы процессора зависит от тактовой часто­ты — это бесспорно. Но не только от нее.  Попробуем их рассмотреть.

 

Разрядность процессора. Если тактовую частоту процессора можно уподобить скорости течения воды в реке, то разряд­ность процессора — ширину ее русла. Понятно, что процессор со вдвое большей разрядностью может «заглотнуть» вдвое больше данных в единицу времени — в том случае, конечно, если это позволяет сделать специально оптимизированное программное обеспечение. Сегодня подавляющее большин­ство «домашних» процессоров — 32- и 64-разрядные  (32, 64-битные). Хотя большинство из вхо­дящих в состав компьютера устройств, в том числе и шина, об­ладают разрядностью 64 и 128 бит и выше!

Размер кэш-памяти. В эту встроенную память (не путать с памятью оперативной — та поставляется в виде отдельных модулей) процессор помещает все часто используемые дан­ные, чтобы не «ходить» каждый раз «за семь верст киселя хле­бать» — к более медленной оперативной памяти и жесткому диску.

Кэш-память в процессоре имеется двух видов. Самая быст­рая — кэш-память первого уровня (64-128 кб у процессоров Intel и ДО 128 кб — в последних моделях AMD).Существует еще чуть менее быстрая, но зато более объемная кэш-память второго уровня и именно ее объемом отличат­ся различные модификации процессоров. В новейших моделях его объем 512-1024 Мб. Плюс кеш третьего уровня – 1024-4096Мб.

 Тип ядра н технология производства. Думаю, уже хорошо подготовленным ко всяким шокирующим известиям нет нуж­ды объяснять, что хитрые производители процессоров ухит­ряются периодически производить революции не только в пределах одного поколения, но и одной модификации! И Чаще всего это связано с переходом на новую технологию производства процессоров и, вслед за этим, сменой процес­сорного «ядра».

Технология определяется толщиной минимальных элемен­тов процессора, — чем более «тонкой» становится технология, тем больше транзисторов может уместиться на кристалле. Кро­ме этого, переход на новую технологию помогает снизить энергопотребление и тепловыделение процессора, что очень важно для его стабильной работы.

Переход на новую технологию, как правило, влечет за со­бой и смену процессорного «ядра» — и частенько получается так, что на одном и том же прилавке мирно уживаются процес­соры от одного производителя, с одинаковой тактовой часто­той, принадлежащие к одному поколению, но с разными ядра­ми. Сейчас используется 32-45 наномикронная технология про­изводства процессоров.

Частота системной шины. Шиной называется та аппаратная магистраль, по которой бегут от устройства к устройству данные. Чем выше частота шины, тем больше данных поступает за единицу времени к процессору.

Частота системной шины прямо связана и с частотой са­мого процессора через так называемый «коэффициент умножения». Процессорная частота — это и есть частота систем­ной шины, умноженная процессором на некую заложенную в нем величину. Например, частота процессора 2,4 ГГц — это частота системной шины в 400 МГц, умноженная на коэф­фициент 6.

Большинство современных процессоров Intel как раз и ра­ботает на частотах системной шины 400 и 533 МГц (точнее, частота самой системной шины в этих случаях соответствует 200 и 266 МГц соответственно, однако процессоры умеют ее «увеличивать», получая информацию от материнской платы «в несколько потоков»). Процессоры AMD работают на одной частоте системной шины [на сегодня она составляет 400 (200) МГц].

Частенько отчаянные умельцы принудительно заставляют процессор работать на более высокой частоте системной ши­ны, чем та, что предназначила для них сама природа вкупе с инженерами Intel. Эта операция называется «разгоном» и, в случае удачи, резко повышает производительность компью­тера. Конечно, на та­кой подвиг способны лишь несколько процессоров из сотни, да и то с солидным охлаждением. А большинство в лучшем слу­чае откажется работать, ну а в худшем — выйдет из строя...

Дополнительные возможности. Большинство современных процессоров оснащены также радом эксклюзивных возмож­ностей, которые влияют на скорость обработки информации. В их числе можно назвать специальные системы «мультиме­дийных команд», предназначенных для оптимизации работы с графикой, видео и звуком. Например, процессоры Intel осна­щены системой команд SSE и SSE 2, а процессоры от AMD — аналогичным набором команд 3DNow!

Одним из самых интересных новшеств в новых процессо­рах Intel  стала функция HyperThreading, позволяющая процессору работать с двумя потоками данных одновременно. Конечно, даже оснащенный HypeiThreading процессор не будет работать «за двоих», однако прирост ско­рости в 10—20 процентов получить вполне реально.

Количество ядер. Повысить производительность компьютеров можно не только за счет выбора процессора с большей тактовой частотой — добиться значительного уско­рения можно, выбрав процессор с разным количеством ядер. У обоих производителей имеются процессоры с 2,4,6 и даже 8 ядрами.

Последнее время производители пошли гораздо дальше за счет уменьшения площади ядра процессора  в него интегрируется графический адаптер, способный заменить дискретную видеокарту либо усилить ее, а также контролер памяти – дав таким образом возможность избавиться от северного моста на системной плате.  У  Intel    это -  Intel HD Graphics.