Процессор — «мозг» вашего компьютера

Микропроцессоры: производительность и тенденции

Многие транзисторы поддерживают технологию конвейеризации. В рамках конвейерной архитектуры происходит частичное наложение выполняемых инструкций друг на друга. Инструкция может требовать на свое выполнение все тех же пяти циклов, но если процессором одновременно обрабатываются пять команд (на разных этапах завершенности), то в среднем на выполнение одной инструкции потребуется один цикл тактовой частоты процессора.

Во многих современных процессорах дешифратор команд не один. И каждый из них поддерживает конвейеризацию. Это позволяет выполнять более одной инструкции за один такт процессора. Для реализации этой технологии требуется невероятное множество транзисторов.

Основные характеристики ядер ЦП

Каждое изделие построено на определенной архитектуре, что говорит об определенном наборе свойств и возможностей, присущих линейке выпускаемых чипов.

Основная отличительная особенность – техпроцесс, т.е. размер транзисторов, используемых в производстве чипа. Показатель измеряется в нанометрах. Именно транзисторы являются базой для ЦП: чем больше их размещено на кремниевой подложке – тем мощнее конкретный экземпляр чипа.

Возьмем к примеру 2 модели устройств от Intel – Core i7 2600k и Core i7 7700k. Оба имеют 4 ядра в процессоре, однако техпроцесс существенно отличается: 32 нм против 14 нм соответственно при одинаковой площади кристалла. На что это влияет? У последнего можно наблюдать такие показатели:

• базовая частота – выше;
• тепловыделение – ниже;
• набор исполняемых инструкций – шире;
• максимальная пропускная способность памяти – больше;
• поддержка большего числа функций.

Иными словами, снижение техпроцесса = рост производительности. Это аксиома.

Центральный процессор

Процессор персонального компьютера представляет собой микросхему, которая отвечает за выполнение любых операций с данными и управляет периферийными устройствами. Он содержится в специальном кремниевом корпусе, называемом кристаллом. Для краткого обозначения используют аббревиатуру — ЦП (центральный процессор) или CPU (от англ. Central Processing Unit – центральное обрабатывающее устройство). На современном рынке компьютерных комплектующих присутствуют две конкурирующие корпорации, Intel и AMD, которые беспрестанно участвуют в гонке за производительность новых процессоров, постоянно совершенствуя технологический процесс.

«Мозги»

CPU — это микросхема, расположенная на материнской плате вашего системного блока. Это интегральная микросхема или электронный блок, исполняющий программные коды. Что такое cpu в компьютере? Это центральный процессор, иначе называемый микропроцессором или просто процессором. На сленге программистов эту запчать персонального компьютера часто называют «мозгами».

Рынок микропроцессоров давно захвачен двумя корпорациями — Интел и АМД. Принято считать, что процессоры Intel намного производительней и их проще «разгонять», в то время как процессоры AMD отличаются своей надёжностью и дороговизной. Впрочем, сделав выбор, вы в любом случае останетесь довольны.

Помните: перед тем как покупать самостоятельно новый процессор, внимательно изучите техническую часть. Может ли ваша материнская плата поддерживать ту или иную модель физически? Способен ли ваш биос программно поддерживать новый процессор или потребуется его перепрошивка? Что такое cpu в компьютере, если он не поддерживается всей системой в целом? Правильно, бесполезная железка.

Недостатки встроенного GPU в компьютере

Ключевые недостатки интегрированных графических процессоров (iGPU):

1. Малая производительность. Их достаточно для отрисовки интерфейса операционной системы, программ, для воспроизведения видео, для самых простых игр (преимущественно 2D).В процессорах последних поколений iGPU позволяют комфортно играть и в современные 3D-игры, но только с низким разрешением и настройками графики.
2. Не имеют собственной оперативной памяти, поэтому резервируют общую ОЗУ, подключённую к материнской плате. И в зависимости от запущенного приложения, могут «забирать» для своих нужд до 2 гигабайт ОЗУ.
3. Не поддерживают многих протоколов. Именно поэтому некоторые компьютерные игры при использовании iGPU либо вовсе не запускаются, либо работают некорректно.

Но есть у iGPU и весомое преимущество. Это малое энергопотребление.

Для сравнения, видеокарта GPU Nvidia Geforce последнего поколения потребляет порядка 300 Вт в нагрузке. Интегрированный графический процессор — порядка 3 – 10 Вт (в зависимости от модели видеокарты). Также следует упомянуть, что в игровых приставках последних поколений (XBOX, PlayStation), а также в портативной игровой консоли Steam Deck используются именно iGPU.

Аналитики вообще считают, что в ближайшие 10 – 20 лет дискретные видеокарты вообще станут невостребованными и их производство вовсе прекратят.

Лучшие процессоры недорогих телефонов

Приобретая бюджетный смартфон, не стоит рассчитывать на слабые, ни на что не способные процессоры. Зачастую в бюджетниках можно встретить те чипсеты, которые считались флагманами еще в недавнем прошлом.

Действительно, многие компании выпускают новые чипсеты тогда, когда предыдущие еще не успевают устареть. Они также способны:

• Запустить современную игру;
• Поддерживать работу сразу нескольких приложений;
• Служить надежной опорой фото- и видеокамер.

В этом рейтинге предстоит узнать, какой процессор для телефона лучше и на что способны недорогие смартфоны.

4Helio P23, P25

Несмотря на то, что процессор Helio P23 предназначен для девайсов среднего уровня, его технические характеристики вполне достойные. Чипсет работает на 14-нм техпроцессе. Производительность обеспечивают 8 ядер Cortex-A53. Чтобы мощные ядра не потребляли слишком много заряда, процессор разделен на два кластера. Рабочие частоты — 2,3 и 1,65 ГГц.

Чипсет ориентирован на камерофоны: процессор поддерживает камеры с ультравысоким разрешением. Кроме того, смартфон, у которого на борту Helio P25, может кадрировать видео даже в разрешении 4К при 30 fps.

Старший брат Helio P25 отличается увеличенной частотой работы ядер — номинальная тактовая частота может достигать 2,5 ГГц. В этом процессоре осуществляется поддержка оперативной памяти LPDDR4X, объем которой может достигать 6 Гб.

Графический процессор — ARM Mali T880 MP2, его частота не самая большая, впрочем, 900 МГц хватает для загрузки легких игр. Чипсет играючи справится с фото и видео: его технических возможностей хватает для поддержки камеры на 21 Мп или камеры с двумя сенсорами по 13 Мп.

3HiSilicon Kirin 659

Работа процессора осуществляется на базе восьми референсных ядер Cortex-A53. Они не отличаются запредельной мощностью, но зато обеспечивают неплохую экономию энергии. Ядра распределены в два кластера, поэтому рабочие частоты составляют 1,7 и 2,36 ГГц.

В паре с процессором функционирует средний по возможностям видеоускоритель Mali-T830 MP2, в котором частота ядер составляет 900 МГц. Несмотря на то, что GPU не самый новый и мощный, он отлично оптимизирован под многие современные игры — процессор быстрый и эффективный.

2Qualcomm Snapdragon 435, 450

Рейтинг открывает чипсет с восемью ядрами Cortex-A53, которые работают на частоте 1,4 ГГц. Несмотря на невысокую частоту, ядра неплохо энергооптимизированы — смартфон на базе Qualcomm Snapdragon 435 потребляет немного заряда и демонстрирует отличную автономность.

Процессор Qualcomm Snapdragon 450 относительно новый — устройство было выпущено во второй половине 2017 года. Все те же восемь ядер А53 работают на той же частоте. Техпроцесс здесь более привлекательный: на 14-нм чипсет практически не нагревается и корректно работает при любых нагрузках.

Изменился графический ускоритель: в новинке использован более новый Adreno 506. Благодаря таким улучшениям девайсы с этим процессором поддерживают работу современных мощных камер (вплоть до 21 Мп) и экран с разрешением FullHD.

1Samsung Exynos 7870

Бюджетные смартфоны на базе процессора Exynos 7870 всегда заметно мощнее своих конкурентов. Чипсет в таких девайсах работает сразу на восьми вычислительных ядрах. Их тактовая частота составляет 1,6 ГГц.

За счет отсутствия деления на кластеры именно Exynos 7870 демонстрирует отличные результаты тестирований.

За вывод графики в процессоре отвечает Mali T830. Смартфоны на базе Exynos могут оснащаться фотокамерами с сенсорами до 16 Мп (или двумя сенсорами по 8 Мп). Максимальное разрешение экрана — WUXGA (1920х1200 пикселей).

Заключение

В таблице производительности всех процессоров для смартфонов содержится несчетное количество вариантов и оно постоянно пополняется: разработчики регулярно радуют поклонников новыми моделями. Из ТОПа ясно, что мощный и производительный чипсет доступен каждому — от самого бюджетного до топового флагмана, достаточно определиться с целями и бюджетом.

Характеристики

Характеристики любого центрального процессора оказывают большое влияние на быстродействие как отдельных элементов системы, так и всего комплекса устройств в целом. Среди основных характеристик, влияющих на параметры производительности, выделяют:

• Тактовая частота; Для обработки одного фрагмента данных, передаваемых внутри ПК, требуется один такт времени. Отсюда следует, что чем выше тактовая частота приобретаемого ЦП, тем быстрее работает устройство обрабатывая за раз большие массивы информации. Измеряется тактовая частота в мегагерцах. Один мегагерц эквивалентен 1 миллиону тактов в секунду. Старые модели имели маленькую частоту, из-за чего скорость работы оставляла желать лучшего. Современные модели имеют большие показатели тактовой частоты, позволяя быстро обрабатывать и выполнять самые сложные наборы команд.
• Разрядность; Информация, предназначенная для обработки ЦП, попадает в него через внешние шины. От разрядности зависит какой объем данных передается за один раз. Это влияет на быстродействие. Старые модели были 16 разрядными, а современные имеют 32 или 64 разряда. 64 разрядная система на сегодняшний день считается самой продвинутой и под нее разрабатываются современные программные продукты и устройства.
• Кеш – память; Используется для увеличения работы устройства в компьютере, создавая буферную зону, хранящую копию последнего массива данных, обработанного процессором. Это дает возможность быстро выполнить схожую операцию в случае необходимости, без траты времени на обращение к общей памяти персонального компьютера.
• Сокет; Вариант крепления устройства к материнской плате. Разные поколения процессоров, как и материнских плат имеют собственный поддерживаемых сокетов. Это стоит учитывать при покупке. У разных производителей сокеты также отличаются друг от друга.
• Внутренний множитель частоты; Процессор и материнская плата работают на разных частотах и для их синхронизации друг с другом существует множитель частоты. Базовой или опорной считается рабочая частота материнской платы, которая умножается на персональный коэффициент ЦП.

Из побочных характеристик, напрямую не относящихся от технологии производства, выделяют тепловыделение и количество потребляемой во время работы энергии. Мощные устройства выделяют много тепла и требуют большую энергетическую подпитку во время работы. Для их полноценной работы применяются вспомогательные системы охлаждения.

Как работает процессор

В предыдущем пункте было разобрано, что такое процессор и для чего он нужен. Самое время посмотреть на то, как это работает.

Деятельность ЦП можно представить последовательностью следующих событий:

• Из ОЗУ, куда загрузилась определенная программа (допустим текстовый редактор), управляющий блок процессора извлекает необходимые сведения, а также набор команд, которые обязательно нужно выполнить. Все это отправляется в буферную память (кэш) ЦП;
• Выходящая из кэш-памяти информация разделяется на два вида: инструкции и значения, которые отправляются в регистры (это такие ячейки памяти в процессоре). Первые идут в регистры команд, а вторые в регистры данных;
• Информацию из регистров обрабатывает арифметико-логическое устройство (часть ЦПУ, которая выполняет арифметические и логические преобразования поступающих данных), которое из них считывает информацию, а за тем исполняет необходимые команды над получившимися в итоге числами;
• Получившиеся результаты, разделяющиеся на законченные и незаконченные, идут в регистры, откуда первая группа отправляется в кэш-память ЦП;
• Этот пункт начнем с того, что есть два основных уровня кэша: верхний и нижний. Последние полученные команды и данные, нужные для выполнения расчетов, поступают в кэш верхнего уровня, а неиспользуемые отправляются в кэш нижнего уровня. Этот процесс идёт следующим образом – вся информация идёт с третьего уровня кэша на второй, а потом попадает на первый, с не нужными на текущий момент данными и их отправкой на нижний уровень все обстоит наоборот;
• По окончанию вычислительного цикла, конечный итог будет записан в оперативной памяти системы, для освобождения места кэш-памяти ЦП для новых операций. Но может произойти так, что буферная память будет переполнена, тогда неэксплуатируемые данные пойдут в оперативную память, или на нижний уровень кэша.

Поэтапные шаги вышеприведенных действий являются операционным потоком процессора и ответом на вопрос – как работает процессор.

Сокет или тип разъема процессора

Процессор устанавливается в специальный раздел на материнской плате – гнездо или, как его называют, Socket (сокет). Условно можно сказать, что это срок жизни Вашей платформы или потенциал возможного развития на будущее. Номер сокета, т.е. его модель (например, Socket 775) должен совпадать с номером сокета на мат.плате, иначе установить процессор на неё не получится.

Очень часто можно столкнуться с ситуацией, когда люди пытаются сэкономить на разъеме процессора, т.е. они изначально покупают морально устаревший процессор и мат.плату, вышедшие в тираж уже довольно давно. Это плохо тем, что как только появятся новые стандарты и новый тип разъема, то, скорее всего, под старый уже не будут выпускать новые, более мощные процессоры, т.е. Вы будете ограничены в возможности апгрейда компьютера и при желании его улучшить придется менять не только процессор, но и мат.плату.

Примечание:
Сокет процессора и сокет материнской платы должны совпадать, иначе просто ничего работать не будет.

Впрочем, не всё всегда так критично, ибо, например, у AMD более гибкая политика в отношении этого вопроса. Компания даёт возможность провести безболезненный для кошелька апгрейд путем поддержки совместимости новых платформ со старыми. У каждого производителя имеются свои типы сокетов. Основными из новых и условно-новых, скажем, для Intel считаются LGA 2011, LGA 1155, LGA 775 и LGA 1156, причем два последние уже практически «канули в лету». У AMD самыми ходовыми являются разъемы AM3, Socket AM3+ и Socket FM1.

Самый простой способ отличить процессор Intel от AMD – это посмотреть на них и запомнить, что изделия от AMD всегда имеют на задней поверхности множество штырьков-контактов, с помощью которых они и вставляются в разъем материнской платы. Intel же с некоторых пор, в свою очередь, использует другое решение – контактные ножки находятся внутри разъема самой материнской платы.

Вывод. Какой процессор выбрать исходя из этого? Сокет процессора и материнской платы должны совпадать или быть обратно совместимы.

Что такое центральный процессор ЦП

Процессор (центральные процессорное устройство, ЦП, ЦПУ) — это электронная схема, которая обрабатывает и выполняет машинный код программного обеспечения на определенном устройстве. Осуществляет выполнение всех операций ввода и вывода, которые посылает ему программа.

Чаще всего центральный процессор вы можете увидеть в компьютерах, ноутбуках и мобильных устройствах. Но, они есть и в другой технике, например, в телевизорах.

Современные ЦП чаще всего представляют собой одну микросхему, размещенную на плате/чипе. Существует их множество разных видов, сейчас популярны и востребованы многоядерные модели, это когда на одном чипе находится сразу несколько процессоров.

Основные компоненты:

• АЛУ — Арифметико-логическое устройство. Осуществляет выполнение всех арифметических и логических данных, регистров, которые попадают сюда от операндов.
• Регистры. В них хранится текущая операция, промежуточные и финальные результаты вычислений АЛУ.
• Блок управления. Занимается координацией работы всех узлов ЦП, управляет его работой.
• Кэши данных и команд. В них хранятся часто используемые команды.

Термин «Процессор» использовался еще в 1 995 году, применяли его для обозначения вычислительных машин, которые выполняли сложные компьютерные программы. Первые ЦП делали для решения специфических задач, они были узкоспециализированными, но затем начали делать многоцелевые процессоры, которыми мы сейчас и пользуемся.

Как работает процессор

Центральный процессор выполняет команды, которые указывает ему программа, находящаяся в оперативной памяти. Обработка данных происходит так:

1. Оперативная память отправляет команды ЦП — в его КЭШ, откуда они уходят в блок управления.

2. Эти данные делятся на два вида и отправляются в регистры — значения в регистры данных и инструкции в регистры команд.

3. АЛУ обрабатывает данные из этих регистров и, затем также разделяет их на два вида — законченные и незаконченные, они идут обратно в регистры.

4. В кэше происходит их обработка, незаконченные и неиспользованные попадают в нижний регистр, а после обработки в верхний. Оттуда все отправляется в ОЗУ компьютера.

Все это кратко, как это выглядит графически, смотрите на скриншоте выше.

Энергопотребление и охлаждение

Конечно же развитие производственных мощностей процессоров не могло не отразиться на их энергопотреблении, которое существенно возросло. Если раньше можно было спокойно обойтись «комплектным» вентилятором, то теперь для отвода тепла необходимы специальные системы охлаждения (см. изображение).

Для оценки же тепловыделения была введена величина TDP, которая показывает, на отвод какого количества тепла должна быть рассчитана система охлаждения, при использовании ее с определенной моделью CPU. В настоящий момент, эпоху развития портативных устройств (планшетов, нетбуков и т.п.) параметр энергопотребления, за счет тех.процесса и тп, удалось существенно снизить. Так, например, TDP процессоров мобильных решений компьютеров составляет всего 40 Вт.

Информация по выбору системы охлаждения для Вашего процессора была в статье «Как правильно выбрать вентилятор (кулер) для процессора».

Вывод. Какой процессор выбрать исходя из этого? Если Вы сторонник всяких ноутбуков и подобных портативных устройств, то на TDP и всякие там вентиляторы не стоит обращать особого внимания — там и так всё за Вас уже рассчитано и установлено. Если же Вы хотите собрать высокопроизводительную настольную систему, то нужно брать серьезную «охлаждалку».

Характеристики

Неотрывно от понятия того, что такое cpu, идут его характеристики. Давайте рассмотрим основные параметры, по которым можно определить качество процессора.

• Форм-фактор. Определяет некоторые конструктивные особенности процессора, а также материнскую плату, на которую он может быть установлен.
• Частота шины. Для обмена данными между ЦПУ и другими составляющими персонального компьютера служит специальная шина FSB. За один такт по ней передаётся несколько пакетов данных. Таким образом, если указана частота в 800 МГц, это скорее всего означает, что процессор работает на частоте шины в 200 МГц, но за один такт передаёт 4 пакета данных.
• Напряжение. Различные процессоры требуют различное напряжение питания. Посредством увеличения напряжения можно разогнать процессор до более высокой производительности, однако и шанс перегреть его и сжечь тоже намного повысится.
• Кэш-память. Поскольку ЦП работает намного быстрее, чем оперативнаяя память, для ускорения обмена между ними и был создан кэш. Существует несколько уровней кэш-памяти. Кэш первого уровня работает быстрее остальных, но его размер минимален и составляет порядка 8-138 КБ. Кэш второго уровня имеет повышенный объём, достигающий 6 МБ, однако и время доступа к нему меньше. В редких случаях встречаются процессоры с кэшем третьего уровня: он достаточно большой по объёму, но и самый медленный, однако все равно быстрее, чем оперативная память. Кэш память обычно составляет больше половины стоимости центрального процессора.

Что такое cpu, если за ним не ухаживать так же, как и за любой другой запчастью? Скорее всего, он перегорит, и вам придётся идти в магазин за новым. Давайте рассмотрим способы контроля производительности.

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.

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.

  Лучшие корпуса для ПК в 2021 году

В таких случаях действительно есть возможность сэкономить. Ведь можно просто чипсет процессор с хорошим видеоконтроллером и не тратиться на видеокарту.

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.

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.

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.