Центральный процессор и его устройство

Описание процессора

Часто в рекламных объявлениях (особенно для предварительно построенных систем) процессор описывается кратко, например:

Intel Pentium G3260 на частоте 3300 GHz

Но более важная, более подробная спецификация выглядит следующим образом:

Intel Pentium G3260 3300GHz LGA1150 5 GT/s HT L2-512КB

Что обозначает:

Модель: Intel Pentium G3260

Тактовая частота: 3300GHz

Интерфейс: Land Grid Array 1150

Пропускная способность шины: 5 GT/s

Другие спецификации: HyperThreading technology

L2-кэш: 512 kB

Таким образом, мы можем видеть, что в то время как 3300 ГГц — не плохая тактовая частота, этот процессор может быть не таким быстрым, как, скажем, процессор с 4-мегабайтным кэшем L2, и фронтальной шиной 9.6 GT/s, даже если этот другой CPU работает при более низкой тактовой частоте.

Intel

Intel, для классификации своих процессоров, использует серию из чисел. Ранее 3xx, 4xx, 5xx, 6xx и 7xx, из которых 7xx было топовым продуктом, теперь i3, 5, 7. Как правило, чем выше число, тем быстрее процессор и дороже. Как правило, модели и рейтинги соответствуют.

• 3xx Series: Intel Celeron (L2-128KB)

• 4xx Series: Intel Celeron D (L2-512KB)

• 5xx Series: Intel Pentium 4 / Celeron D (L2-1MB)

• 6xx Series: Intel Pentium 4 / Pentium 4 XE (L2-2MB)

• 7xx Series: Intel Pentium 4 XE

• 8xx Series: Intel Pentium D

• 9xx Series: Intel Pentium D

• Intel Core i3: Clarkdale (L2-2х256 Кб), Arrandale (L2-2х256 Кб), Coffe Lake (L2-4х256 Кб)

• Intel Core i5: Clarkdale (L2-2х256 Кб), Arrandale (L2-2х256 Кб), Lynnfield (L2-4х256 Кб)

• Intel Core i7: Bloomfield (L2-4х256 Кб), Arrandale (L2-2х256 Кб), Lynnfield (L2-4х256 Кб)

Число, за которым следует суффикс J, означает технологию XD. Например. Intel Pentium 4 3,0ГГц L2-1MB с HT-процессором Intel Pentium 4 530J. На данный момент также имеется диапазон Core 2 Duo — схема присвоения имён относительно нормальная, за исключением моделей, заканчивающихся на 50, они имеют FSB 1333 МГц.

• E6300/E6320: 1.86Ghz, 2MB L2 кэш (E6320 имеет 4MB), 1066MHz FSB

• E6400/E6420: 2.13Ghz, то же, что и выше

• (new) E6540: 2.33Ghz, 4MB L2 кэш, 1333MHZ FSB

• (new) E6550: 2.33Ghz, то же, что и выше

• E6600: 2.4Ghz, 4MB L2 кэш, 1066MHZ FSB

• E6700: 2.66Ghz, то же, что и выше

• E6750: 2.66Ghz, 4MB L2 кэш, 1333MHZ FSB

• E6850: 3.0Ghz, то же, что и выше

• X6800: 2.93Ghz, такие же, как указано выше, кроме разблокированного мультипликатора

• Intel Core i3 380M — 2,53 ГГц, 2 ядра, (2х256 Кб L2, 3 Мб L3), видеоядро работает на частоте 667 МГц, 2* DDR3-1066, 35 Вт

• Core i5 680 — 3,60 ГГц (Turbo Boost до 3,80 ГГц), 2 ядра, (2х256 Кб L2, 4 Мб L3), видеоядро — 733 МГц, 2* DDR3-1333, 73 Вт

• Core i7 880 — 3,07 ГГц (Turboboost до 3,73 ГГц) (4х256 Кб L2, 8 Мб L3), 95 Вт

Подробнее на

AMD

Процессоры AMD в классификации ещё более запутанны. Рейтинг процессоров AMD Athlon не соответствует фактической тактовой частоте, а скорее соответствует производительности по сравнению с AMD Athlon Thunderbird 1.0Ghz. Конверсионная таблица выглядит следующим образом:

• AMD Athlon 1500+ = фактически работает на 1.33 GHz

• AMD Athlon 1600+ = фактически работает на 1.40 GHz

• AMD Athlon 1700+ = фактически работает на 1.47 GHz

• AMD Athlon 1800+ = фактически работает на 1.53 GHz

• AMD Athlon 1900+ = фактически работает на 1.60 GHz

• AMD Athlon 2000+ = фактически работает на 1.67 GHz

• AMD Athlon 2100+ = фактически работает на 1.73 GHz

• AMD Athlon 2200+ = фактически работает на 1.80 GHz

• AMD Athlon 2400+ = фактически работает на 1.93 GHz

• AMD Athlon 2500+ = фактически работает на 1.833 GHz

• AMD Athlon 2600+ = фактически работает на 2.133 GHz

• AMD Athlon 2700+ = фактически работает на 2.17 GHz

• AMD Athlon 2800+ = фактически работает на 2.083 GHz

• AMD Athlon 3000+ = фактически работает на 2.167 GHz

• AMD Athlon 3200+ = фактически работает на 2.20 GHz

• AMD Athlon 5150+ = фактически работает на 1.60 GHz

• AMD Athlon 5350+ = фактически работает на 2.00 GHz

• AMD Athlon 5370+ = фактически работает на 2.20 GHz

• AMD Athlon 880K+ = фактически работает на 4.00 GHz

• AMD A серия = фактически работает на 3.00 GHz — 3.40 GHz

Подробнее на

Большинство 64-разрядных процессоров поддерживают обратную совместимость с 32-разрядными операционными системами и приложениями. Максимальное 32-разрядное адресное пространство — 4 гигабайта, а 64-разрядное пространство — 17,179,869,184 гигабайт, то есть огромное увеличение адресной памяти.

Рекомендации по выбору процессора

При выборе ЦП некоторые характеристики будут важнее других – это зависит от предпочтений пользователя.

Для офиса

Для большинства офисных компьютеров подойдут двух- или четырехъядерные процессоры. Однако если вычислительные потребности более интенсивны, например, при программировании и графическом дизайне, для начала стоит выяснить, сколько ядер потребуется для используемого программного обеспечения.

Частота является еще одним фактором, который следует принимать во внимание. Хотя частота – это не единственное, что определяет скорость, она оказывает существенное влияние

Используемое программное обеспечение будет влиять на скорость. Например, при регулярном использовании Adobe CS 6, лучше всего подойдет процессор со скоростью не менее 2 ГГц.

Для инженерных задач

Как правило, компьютеры для инженерных задач обязаны обрабатывать много информации за короткий промежуток времени.

При покупке ЦП для такого компьютера важен многоядерный процессор. В идеале нужно искать такой чип, который предлагает гиперпоточность. Это обеспечит большую вычислительную мощность.

Для работы с графикой

При работе с графикой требования к процессору отличаются. Для обработки 2D графики – подойдут бюджетные варианты, 2 или 4 ядра с тактовой частотой 2,4 ГГц вполне справятся с задачей.

Для работы с 3D графикой лучше всего выбирать 4 или 6-ядерные чипы, с тактовой частотой 3 ГГц и выше, а также с поддержкой многопоточности.

Для игрового ПК

Потребности геймеров специфичны, когда дело доходит до вычислительной мощности компьютера.

Первое, что нужно учитывать – это количество ядер

В дополнение к числу ядер, геймерам также важно учитывать тактовую частоту. Для современных игр потребуется частота 3,8 ГГц или выше

Еще стоит обратить внимание на тепловыделение. Нынешние игры довольно требовательные, поэтому процессор быстро нагревается

У системного блока должна быть качественная система охлаждения, которая поможет адекватно удовлетворить потребности устройства, чтобы компоненты не перегревались.

Для стриминга

Выбор ЦП для стриминга зависит от сборки самого ПК.

Для бюджетных компьютеров подойдут любые четырехъядерные процессоры, которые смогут раскрыть видеокарту.

Для профессионального стриминга понадобится ЦП с 6, 8, 16 ядрами и тактовой частотой 4 ГГц и выше. Тут выбор будет завесить от купленной видеокарты и нужного разрешения для стрима.

Что такое центральный процессор

ЦП (английская аббревиатура CPU) — устройство для обработки программного кода. Это главный элемент аппаратного обеспечения электронно-вычислительного устройства, по сути, его «мозг». Без процессора невозможна не просто нормальная работа ПК, но и банальный его запуск.

В настоящее время компонент используется не только в десктопных компьютерах или лэптопах, но и в любых сложных электронных устройствах с количеством кнопок более одной: планшетах, бюджетных «звонилках» и продвинутых смартфонах, МР3-плеерах и электронных книгах, смарт-телевизорах, а также «умной» бытовой технике — холодильниках, стиральных машинах, микроволновках или кухонных комбайнах.

Разница — только в технических характеристиках и скорости обработки команд. Например, процессоры, которыми сегодня комплектуются бюджетные смартфоны, по характеристикам еще лет 10 назад считались топовыми для компьютера. Прогресс, и это прекрасно.

Звуковая карта

Также некоторые пользователи пытаются понять, зачем нужна звуковая карта в компьютере. Исходя из названия, несложно догадаться, для чего нужен подобный элемент. Он представляет собой слот расширения или интегрированный в материнскую плату чипсет для создания звука. Какие функции выполняет? Благодаря этой карте может быть воспроизведен звук в колонках или наушниках, подключенных к звуковой карте посредством разъема Jack.

Работа карты проста: она получает цифровой сигнал и преобразовывает его в аналоговый. Этот сигнал могут улавливать наушники, простые колонки или другие акустические устройства.

Характеристики процессора

При выборе процессора для компьютера стоит обратить внимание на его характеристики

Их довольно много, выделим несколько основных:

  1. тактовая частота;
  2. разрядность;
  3. количество ядер;
  4. размер кэша;
  5. интегрированная графика;
  6. энергопотребление и тепловыделение.

Тактовая частота

Тактовая частота — это число операций, выполняемое процессором за 1 секунду. Единицы измерения — мегагерц (миллион тактов за секунду) и гигагерц (миллиард). Высокая тактовая частота позволяет процессору быстрее обрабатывать данные.

Разрядность

Разрядность — это количество битов, которое обрабатывается ЦПУ за один такт. Процессоры бывают 32 или 64-разрядными, и от этого показателя зависит размер оперативной памяти, которую можно устанавливать в компьютер.

Для мощных игровых компьютеров с 4 ГБ ОЗУ и более подойдет 64-разрядный ЦП.

Количество ядер

Одноядерные процессоры выполняют задачи последовательно, двухъядерные — до двух одновременно, четырехъядерные — до четырех и так далее. Исходя из этого, современные компьютеры могут называться многозадачными, так как чем больше ядер у процессора, тем производительнее ПК.

Но иногда программы (это что?) бывают не заточены под многопоточность (идет использование только одного ядра), поэтому в этих приложениях многоядерные процессоры не дают пользователю возможность ощутить всю мощь компьютера.

Размер кэша

Кэш — это быстродействующая память внутри ЦПУ, которая выступает в роли буфера между ОЗУ (оперативной памятью на материнской плате) и ядром процессора, а также предоставляет ускоренный доступ к блокам обрабатываемых данных.

Этот вид памяти быстрее оперативной, так как взаимодействует напрямую с ядром ЦП.

Интегрированная графика

Наличие процессоров с интегрированной графикой дает возможность выполнять несложные видео-операции без покупки дискретной (отдельной) видеокарты. Это очень удобно, если ПК покупается для офиса или серфинга в сети.

Энергопотребление и тепловыделение

Чем больше энергии потребляет процессор, тем больше тепла он выделяет. Этот параметр следует учитывать при выборе системы охлаждения ПК и блока питания.

Особенности по составу

Что такое текстовый процессор

Определение

Текстовым процессором называют программное обеспечение, предназначенное для создания, хранения и распечатывания печатных документов.

Эти программы очень популярны, регулярные обновления способствуют увеличению их  производительности и функционала. Наиболее узнаваемая — Microsoft Word, с которой знакомы даже простые обыватели. Подобный тип компьютерного софта используется для работы с разнообразными форматами файлов:

  • текст (.txt);
  • форматированный текст (.rtf);
  • файлы HTML (.htm & .html);
  • файлы Word (.doc & .docx);
  • файлы XML (.xml).

Примечание

Текстовые процессоры нередко путают с текстовыми редакторами, таким как Блокнот. Однако в редакторах есть возможность только редактирования существующих, либо создания новых текстовых документов.

В состав чего входят

Текстовые процессоры не используются в качестве самостоятельного редактора. Программное обеспечение поставляется в составе пакета приложений. К примеру, MS Word поставляется в виде компонента системного продукта MS Office. Чтобы воспользоваться процессором LibreOffice Writer, необходимо установить LibreOffice. В состав пакетных предложений также нередко включены следующие программы:

  • текстовый процессор;
  • табличный процессор;
  • редакторы презентаций;
  • инструментарий для работы с базами данных и другие.

Примечание

В период с 1970 по 1980 годы в качестве текстовых процессоров использовали специальные офисные или индивидуальные машины, с помощью которых набирали и печатали текст. В состав оборудования входила клавиатура, встроенный компьютер с функцией простейшего редактирования текстовой информации, электрическое печатное устройство. Спустя некоторое время понятие текстового процессора стали применять для программного обеспечения с аналогичным функционалом.

Процессор

Сердцем любого компьютера является процессор, который еще можно назвать микропроцессором. Такое комплектующее представляет собой микросхему, основная задача которой ‒ обработка информации, получаемой от устройств ввода-вывода и ОЗУ. Даже для просчета двух чисел необходимо обращение к определенной команде процессора. В течение всего времени работы компьютера этот элемент производит вычислительные операции. В современных ПК процессоры используются даже в видеоадаптерах (видеокартах), что позволяет снять большую часть нагрузки с центрального процессора.

Некоторые персональные компьютеры обладают видеокартами с очень мощными Комплектующими, которые способны мгновенно производить сложные расчеты графики при запуски игр. Конечно, неопытному человеку невозможно до конца понять, зачем нужен процессор в компьютере, так как тонкостей его работы чрезвычайно много. Главное, понять суть. Она же сводится к вычислениям и обработке данных, получаемых от периферийных устройств. Иными словами, даже шевеление мышкой ‒ обрабатываемая процессором операция, результат которой пользователь видит как движение курсора по экрану.

Современные элементы обладают несколькими ядрами. Это отдельные процессоры, работающие параллельно на базе одной схемы. Подобное разделение чипа на ядра позволяет практически вдвое поднять эффективность и скорость обработки информации, что влечет за собой высокую скорость работы системы в целом. Есть четырех- и восьмиядерные процессоры. Однако количество таких элементов не всегда означает повышение эффективности работы устройства.

Так зачем нужны ядра в компьютере? В первую очередь они необходимы для повышения скорости обработки информации, во вторую ‒ для экономии потребления энергии. В ноутбуках, где используются мобильные процессоры, часто применяются четырехъядерные элементы, в которых два ядра являются высокопроизводительными, а другие два ‒ энергоэффективными. Последние начинаю работать, когда от процессора не требуется обработка большого объема данных. Однако когда количество информации и сложность задач для обработки увеличиваются, то задействуются высокопроизводительные ядра. Мощность резко повышается, и энергопотребление растет.

Функции ядер

Центральное ядро процессора выполняет 2 основных типа задач:

  • внутрисистемные;
  • пользовательские.

В первую категорию стоит отнести задачи по организации вычислений, загрузке интернет-страниц и обработке прерываний.

Во вторую же попадают функции поддержки приложений путем использования программной среды. Собственно, прикладное программирование как раз и построено на том, чтобы нагрузить ЦП задачами, которые он будет выполнять. Цель разработчика – настроить приоритеты выполнения той или иной процедуры.

Современные ОС позволяют грамотно задействовать все ядра процессора, что дает максимальную продуктивность системы. Из этого стоит отметить банальный, но логичный факт: чем больше физических ядер на процессоре, тем быстрее и стабильней будет работать ваш ПК.

Но сначала разберемся с диодом

Вдыхаем!

Кремний (он же Si – «silicium» в таблице Менделеева) относится к категории полупроводников, а значит он, с одной стороны, пропускает ток лучше диэлектрика, с другой, – делает это хуже, чем металл.

Хочется нам того или нет, но для понимания работы и дальнейшей история развития процессоров придется окунуться в строение одного атома кремния. Не бойтесь, сделаем это кратко и очень понятно.

У атома кремния есть четыре электрона, благодаря которым он образует связи (а если быть точным – ковалентные связи) с такими же близлежащими тремя атомами, формируя кристаллическую решетку. Пока большинство электронов находятся в связи, незначительная их часть способна двигаться через кристаллическую решетку. Именно из-за такого частичного перехода электронов кремний отнесли к полупроводникам.

Но столь слабое движение электронов не позволило бы использовать транзистор на практике, поэтому ученые решили повысить производительность транзисторов за счет легирования, а проще говоря – дополнения кристаллической решетки кремния атомами элементов с характерным размещением электронов.

Так стали использовать 5-валентную примесь фосфора, за счет чего получили транзисторы n-типа. Наличие дополнительного электрона позволило ускорить их движение, повысив пропуск тока.

При легировании транзисторов p-типа таким катализатором стал бор, в который входят три электрона. Из-за отсутствия одного электрона, в кристаллической решетке возникают дырки (выполняют роль положительного заряда), но за счет того, что электроны способны заполнять эти дырки, проводимость кремния повышается в разы.

Предположим, мы взяли кремниевую пластину и легировали одну ее часть при помощи примеси p-типа, а другую – при помощи n-типа. Так мы получили диод – базовый элемент транзистора.

Теперь электроны, находящиеся в n-части, будут стремится перейти в дырки, расположенные в p-части. При этом n-сторона будет иметь незначительный отрицательный, а p-сторона – положительный заряды. Образованное в результате этого «тяготения» электрическое поле –барьер, будет препятствовать дальнейшему перемещению электронов.

Если к диоду подключить источник питания таким образом, чтобы «–» касался p-стороны пластины, а «+» – n-стороны, протекание тока будет невозможно из-за того, что дырки притянутся в минусовому контакту источника питания, а электроны – к плюсовому, и связь между электронами p и n стороны будет утеряна за счет расширения объединенного слоя.

Но если подключить питание с достаточным напряжением наоборот, т.е. «+» от источника к p-стороне, а «–» – к n-стороне, размещенные на n-стороне электроны будут отталкиваться отрицательным полюсом и выталкиваться на p-сторону, занимая дырки в p-области.

Но теперь электроны притягивает к положительному полюсу источника питания и они продолжаются перемещаться по p-дыркам. Это явление назвали прямым смещением диода.

Кто получит доступ к данным о моем лице?

Логика микропроцессора

Микропроцессор способен выполнять определенный набор машинных инструкций (команд). Оперируя этими командами, процессор выполняет три основные задачи:

  • C помощью своего арифметико-логического устройства, процессор выполняет математические действия: сложение, вычитание, умножение и деление. Современные микропроцессоры полностью поддерживают операции с плавающей точкой (с помощью специального арифметического процессора операций с плавающей точкой)
  • Микропроцессор способен перемещать данные из одного типа памяти в другой
  • Микропроцессор обладает способностью принимать решение и, на основании принятого им решения, «перепрыгивать», то есть переключаться на выполнение нового набора команд

Микропроцессор содержит:

  • Address bus (адресную шину). Ширина этой шины может составлять 8, 16 или 32 бита. Она занимается отправкой адреса в память
  • Data bus (шину данных): шириной 8, 16, 32 или 64 бита. Эта шина может отправлять данные в память или принимать их из памяти. Когда говорят о «битности» процессора, речь идет о ширине шины данных
  • Каналы RD (read, чтения) и WR (write, записи), обеспечивающие взаимодействие с памятью
  • Clock line (шина синхронизирующих импульсов), обеспечивающая такты процессора
  • Reset line (шина стирания, шина сброса), обнуляющая значение счетчика команд и перезапускающая выполнение инструкций

Поскольку информация достаточно сложна, будем исходить из того, что ширина обеих шин — и адресной и шины данных — составляет всего 8 бит. И кратко рассмотрим компоненты этого сравнительно простого микропроцессора:

  • Регистры A, B и C являются логическими микросхемами, используемыми для промежуточного хранения данных
  • Address latch (защелка адреса) подобна регистрам A, B и C
  • Счетчик команд является логической микросхемой (защелкой), способной приращивать значение на единицу за один шаг (если им получена соответствующая команда) и обнулять значение (при условии получения соответствующей команды)
  • ALU (арифметико-логическое устройство) может осуществлять между 8-битными числами действия сложения, вычитания, умножения и деления или выступать в роли обычного сумматора
  • Test register (тестовый регистр) является специальной защелкой, которая хранит результаты операций сравнения, производимых АЛУ. Обычно АЛУ сравнивает два числа и определяет, равны ли они или одно из них больше другого. Тестовый регистр способен также хранить бит переноса последнего действия сумматора. Он хранит эти значения в триггерной схеме. В дальнейшем эти значения могут использоваться дешифратором команд для принятия решений
  • Шесть блоков на диаграмме отмечены, как «3-State». Это буферы сортировки. Множество источников вывода могут быть соединены с проводом, но буфер сортировки позволяет только одному из них (в один момент времени) передавать значение: «0» или «1». Таким образом буфер сортировки умеет пропускать значения или перекрывать источнику вывода возможность передавать данные
  • Регистр команд (instruction register) и дешифратор команд (instruction decoder) держат все вышеперечисленные компоненты под контролем

На данной диаграмме не отображены линии управления дешифратора команд, которые можно выразить в виде следующих «приказов»:

  • «Регистру A принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
  • «Регистру B принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
  • «Регистру C принять значение, поступающее в настоящий момент от арифметико-логического устройства»
  • «Регистру счетчика команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
  • «Адресному регистру принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
  • «Регистру команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
  • «Счетчику команд увеличить значение »
  • «Счетчику команд обнулиться»
  • «Активировать один из из шести буферов сортировки» (шесть отдельных линий управления)
  • «Сообщить арифметико-логическому устройству, какую операцию ему выполнять»
  • «Тестовому регистру принять тестовые биты из АЛУ»
  • «Активировать RD (канал чтения)»
  • «Активировать WR (канал записи)»

В дешифратор команд поступают биты данных из тестового регистра, канала синхронизации, а также из регистра команд. Если максимально упростить описание задач дешифратора инструкций, то можно сказать, что именно этот модуль «подсказывает» процессору, что необходимо сделать в данный момент.

Правила эксплуатации

Для разноплановых задач и объемов работы пользуются леской разного диаметра: 1,5-2 мм — для стрижки газона, до 2,7 мм — для густой дикорастущей травы (например, на обочинах дорог), 3-3,3 мм — для сильно заросшего участка, где растет высокая трава, сорняки с толстыми стеблями, мелкие кустарники. Для покоса, уборки одеревеневших стеблей и крупных кустарников лучше пользоваться диском. Им же удобно косить густые заросли высокой травы, особенно если срезать побеги нужно под корень.

Ширина среза триммеров — от 20 до 42 см. За один проход требуется сделать одно движение справа налево или два-три — из стороны в сторону при косьбе высокой травы и бурьяна. Площадь прокоса связана не только с размерами режущей поверхности, но и с физическими данными человека: чем шире замах, тем больше скосится травы за один прием.

При эксплуатации разных видов триммеров есть свои СТРОГИЕ ограничения:

  • электротриммеры нельзя использовать в сырую погоду;
  • аппаратами с нижним расположением мотора нельзя косить влажную траву;
  • бензокосы можно включать в непогоду только в том случае, если это разрешено производителем, так как у приборов разные степени защиты от влаги;
  • попавшие на корпус капли следует вытереть, намокший аппарат необходимо выключить и просушить;
  • хранить триммеры нужно в сухих помещениях.
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий