Что такое процессор (CPU)
В этой статье мы рассмотрим, что такое процессор CPU, какие у него функции и из чего он состоит.
В каждом вычислительном устройстве (ПК, смартфон, фотоаппарат) есть центр, который отвечает за правильную работу машины ― процессор.
В широком смысле процессор ― это устройство, которое выполняет вычислительные и логические операции с данными. Чаще всего этот термин используется для обозначения центрального процессора устройства. Расшифровка CPU ― Central Processing Unit (центральное обрабатывающее устройство). Это самая важная часть компьютера. Его мозг. Он выглядит как квадрат размером приблизительно 5×5 см:
Что значит CPU на процессоре
С обратной стороны CPU находятся ножки, с помощью которых он крепится к материнской плате:
Назначение и характеристика процессора
От мощности центрального процессора зависит скорость обработки команд и продуктивность работы других составляющих компьютера. Например, можно купить современную видеокарту, но она не сможет показать свои возможности, если управляется слабым CPU.
Функции CPU
Какие функции выполняет центральный процессор CPU? Главная функция ― управление всеми операциями компьютера: от простейших сложений чисел на калькуляторе до запуска компьютерных игр. Если рассматривать основные функции центрального процессора подробнее, CPU:
- получает данные из оперативной памяти, выполняет с ними арифметические и логические операции, передаёт их на внешние устройства,
- формирует сигналы, необходимые для работы внутренних узлов и внешних устройств,
- временно хранит результаты выполненных операций, переданных сигналов и других данных,
- принимает запросы от внешних устройств и обрабатывает их.
Из чего состоит CPU
Центральный процессор состоит из 3-х частей:
- Ядро процессора, которое выполняет основную работу. Оно позволяет читать, расшифровывать, выполнять и отправлять инструкции. Ядро состоит из следующих частей:
- Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Выполняет основные математические и логические операции. Все вычисления производятся в двоичной системе.
- Устройство управления (УУ). Управляет работой CPU с помощью электрических сигналов. От него зависит согласованность работы всех частей процессора и его связь с внешними устройствами.
Каждое ядро может выполнять только одну задачу, хоть и за долю секунды. Одноядерный процессор выполняет каждую задачу последовательно. Для современного объёма операций этого мало, поэтому ценятся CPU с более чем одним ядром, чтобы выполнять несколько задач одновременно. Например, двухъядерный выполняет две задачи одновременно, трехъядерный ― три и т. д.
- Запоминающее устройство. Это небольшая внутренняя память центрального процессора. Она состоит из регистров и кеш-памяти. В регистрах хранятся текущие команды, данные, промежуточные результаты операции. В кеш-память загружаются часто используемые команды и данные из оперативной памяти. Обратиться в кеш быстрее, чем в оперативную память, поэтому объём кеш-памяти влияет на скорость выполнения запросов.
- Шины ― это каналы, по которым передаётся информация. Они как рельсы для перевозки данных.
Главной характеристикой процессора является производительность. Она зависит от двух параметров: тактовая частота и разрядность.
Тактовая частота ― число выполненных операций в секунду. Измеряется в мегагерцах (МГц — миллион тактов в секунду ) и гигагерцах (ГГц — миллиард тактов в секунду). Чем больше тактовая частота, тем быстрее работает машина.
Разрядность ― количество информации (байт), которое можно передать за такт. Разрядность процессора бывает 8, 16, 32, 64 бита. Современные процессоры 32-х и 64-битные.
Производители CPU
На рынке есть два основных производителя центральных процессоров ― Intel и AMD.
Продукты Intel — дорогие, но имеют высокую производительность. Потребляют меньше энергии, следовательно меньше перегреваются. Имеют хорошую связь с оперативной памятью.
Продукты AMD значительно отстают от Intel, однако стоят дешевле. Они требуют много энергии и хуже взаимодействуют с оперативной памятью по сравнению с процессорами от Intel.
Характеристики производительности процессора
Современный процессор — это мощное вычислительное устройство, обрабатывающее огромное количество данных и являющееся, по сути, мозгом компьютера. Как и любой другой девайс, CPU имеет ряд характеристик, характеризующих его особенности и производительность.
Характеристики процессоров
При выборе «камня» для своего ПК мы сталкиваемся с множеством непонятных терминов – «частота», «ядра», «кэш» и так далее. Часто в карточках некоторых интернет-магазинов список характеристик бывает настолько большим, что только вводит неопытного пользователя в заблуждение. Далее мы поговорим о том, что означают все эти буквы и цифры и как они определяют мощность CPU. Все, что будет написано ниже, актуально как для Intel, так и для AMD.
Поколение и архитектура
Первым и, пожалуй, самым главным параметром является возраст процессора, а точнее, его архитектуры. Новые модели, произведенные на основе более тонкого техпроцесса, имеют меньшее тепловыделение при возросшей мощности, поддержку новых инструкций и технологий, дают возможность использовать быструю оперативную память.
Здесь нужно определить, что есть «новая модель». Например, если у вас Core i7 2700K, то переход на следующее поколение (i7 3770K) не даст какой-нибудь значимой прибавки в производительности. А вот между i7 первого поколения (i7 920) и восьмого или девятого (i7 8700 или i79700K) разница уже будет весьма ощутимой.
Определить «свежесть» архитектуры можно, введя ее название в любой поисковой системе.
Количество ядер и потоков
Количество ядер десктопного процессора может варьироваться от 1 до 32 во флагманских моделях. Впрочем, одноядерные CPU сейчас уже встречаются крайне редко и только на вторичном рынке. Не вся многоядерность «одинаково полезна», поэтому при выборе процессора по этому критерию, необходимо руководствоваться задачами, которые планируется с его помощью решать. В целом, «камни» с большим количеством ядер и потоков работают шустрее, чем менее оснащенные.
Тактовая частота
Следующим важным параметром является тактовая частота CPU. Она определяет, с какой скоростью выполняются вычисления внутри ядер и передается информация между всеми компонентами.
Чем больше частота, тем выше производительность процессора по сравнению с моделью с тем же количеством физических ядер, но с низкими гигагерцами. Параметр «Свободный множитель» показывает, что модель поддерживает разгон.
Кэш процессора – это встроенная в кристалл сверхбыстрая оперативная память. Она позволяет получать доступ к хранящимся в ней данным с гораздо большей скоростью, чем при обращении к обычной ОЗУ.
L1, L2 и L3 – это уровни кэша. Существуют процессоры и с L4, построенные на архитектуре Broadwell. Здесь есть простое правило: чем выше значения, тем лучше. Особенно это касается уровня L3.
Оперативная память
Скорость ОЗУ влияет на работу всей системы. В каждом современном процессоре есть встроенный контроллер памяти, имеющий собственные характеристики.
Здесь нас интересует тип поддерживаемых модулей, максимальная частота и количество каналов. Допустимый объем также важен, но только в том случае, если планируется сборка мощной рабочей станции на платформе, способной «потянуть» такое количество памяти. Правило «больше – лучше» работает и в отношении параметров контроллера ОЗУ.
Заключение
Остальные характеристики больше указывают на особенности конкретной модели, а не ее мощность. Например, параметр «Тепловыделение (TDP)» показывает, как сильно греется процессор при работе и помогает подобрать систему охлаждения.
Внимательно подбирайте комплектующие для своих систем, не забывая про поставленные задачи и, конечно про бюджет.
Как процессор влияет на производительность компьютера
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.
Источник https://www.reg.ru/blog/chto-takoe-protsessor-cpu/
Источник https://lumpics.ru/what-parameters-characterize-processor-performance/
Источник https://geekhard.ru/kak-protsessor-vliyaet-na-proizvoditelnost-kompyutera/
