Процесор або процесор - вся інформація, яку вам потрібно знати

Кожен фанат комп'ютера та ігор повинен знати внутрішнє обладнання свого ПК, особливо процесор. Центральний елемент нашої команди, без цього ми нічого не змогли б зробити, у цій статті ми розповімо вам усі найважливіші поняття про процесор, щоб ви мали загальне уявлення про його використання, частини, моделі, історію та важливі поняття.

Зміст індексу

Що таке процесор

Процесор або центральний процесор (центральний процесор) - це електронний компонент у вигляді кремнієвого чіпа, який знаходиться всередині комп'ютера, спеціально встановлений на материнській платі через розетку або розетку.

Процесор - це елемент, відповідальний за виконання всіх логічних арифметичних обчислень, що генеруються програмами та операційною системою, розміщеними на жорсткому диску або центральному сховищі. ЦП приймає вказівки з оперативної пам'яті, щоб обробити їх, а потім відправити відповідь назад в оперативну пам'ять, створюючи тим самим робочий процес, з яким користувач може взаємодіяти.

Першим мікропроцесором на основі напівпровідникового транзистора став Intel 4004, який у 1971 році міг працювати з 4 бітами одночасно (рядки 4 нулі та одиниці) для додавання та віднімання. Цей процесор далекий від 64 біт, якими можуть працювати поточні процесори. Але це те, що до цього у нас були лише величезні кімнати, наповнені вакуумними трубами, які виконували роль транзисторів, таких як ENIAC.

Як працює процесор

Архітектура процесора

Дуже важливим елементом, який ми повинні знати про процесор, є його архітектура та процес виготовлення. Вони є більш орієнтованими на те, як вони виробляються фізично, але вони встановлюють настанови для ринку, і це ще один елемент маркетингу.

Архітектура процесора - це в основному внутрішня структура, яку має цей елемент. Ми говоримо не про форму та розміри, а про те, як розташовані різні логічні та фізичні одиниці, що складають процесор, ми говоримо про ALU, регістри, блок управління тощо. У цьому сенсі в даний час існує два типи архітектури: CISC і RISC, два способи роботи, засновані на архітектурі Фон Неймана, людини, яка винайшла цифровий мікропроцесор в 1945 році.

Хоча це правда, що архітектура це не тільки означає, оскільки в даний час виробники радше сприймають цю концепцію з комерційним інтересом, щоб визначити різні покоління їх процесорів. Але ми маємо пам’ятати, що всі поточні настільні процесори базуються на архітектурі CISC або x86. Що відбувається, це те, що виробники вносять невеликі зміни в цю архітектуру, включаючи такі елементи, як більше ядер, контролери пам'яті, внутрішні шини, кеш-пам'ять різних рівнів тощо. Ось як ми чуємо номінали, такі як Кавове озеро, Скайлаке, Дзен, Дзен 2 тощо. Ми побачимо, що це таке.

Процес виготовлення

З іншого боку, у нас є те, що називається виробничим процесом, який в основному є розміром транзисторів, що складають процесор. Від вакуумних клапанів перших комп'ютерів до сьогоднішніх транзисторів FinFET, виготовлених TSMC та Global Foundries всього декількома нанометрів, еволюція викликала сумніви.

Процесор складається з транзисторів, найменших одиниць, виявлених всередині. Транзистор - це елемент, який дозволяє або не дозволяє пропускати струм, 0 (не струм), 1 (струм). Один із них наразі вимірює 14 нм або 7 нм (1 нм = 0, 00000001 м). Транзистори створюють логічні ворота, а логічні ворота створюють інтегральні схеми, здатні виконувати різні функції.

Провідні виробники настільних процесорів

Це основні елементи для розуміння того, як розроблялися процесори протягом історії до сьогодні. Ми пройдемо через найважливіші, і ми не повинні забувати виробників, які є Intel та AMD, безперечні лідери персональних комп’ютерів сьогодні.

Звичайно, є й інші виробники, такі як IBM, які є найважливішими за те, що вони практично є творцем процесора та орієнтиром у технології. Такі, як Qualcomm, вирізали нішу на ринку, практично монополізуючи виробництво процесорів для смартфонів. Незабаром він може перейти до персональних комп'ютерів, тому будьте готові до Intel та AMD, оскільки їхні процесори просто чудові.

Еволюція процесорів Intel

Тож давайте розглянемо основні історичні віхи корпорації Intel, синього гіганта, найбільшої компанії, яка завжди лідирувала в продажах процесорів та інших компонентів для ПК.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 та 8086 Intel 286, 386 та 486 Intel Pentium Багатоядерна епоха: Pentium D та Core 2 Quad Ера Core iX

Маркетований у 1971 році, це був перший мікропроцесор, побудований на одній мікросхемі та для непромислового використання. Цей процесор був встановлений на пакет із 16 контактами CERDIP (тарган всього життя). Він був побудований з 2300 10 000 нм транзисторів і мав 4-бітну шину шини.

4004 був лише початком подорожі Intel в персональних комп'ютерах, які в той час були монополізовані IBM. Тоді між 1972 і 1978 роками компанія Intel змінила філософію компанії, щоб повністю присвятитися побудові процесорів для комп'ютерів.

Після 4004 прийшов 8008, процесор все ще з 18-контактною капсуляцією DIP, який підвищив його частоту до 0, 5 МГц, а також кількість транзисторів до 3500. Після цього Intel 8080 підняв ширину шини до 8 біт і частоту не менше 2 МГц при 40-контактному капсуляції DIP. Вважається першим по-справжньому корисним процесором, здатним обробляти графіку на таких машинах, як Altair 8800m або IMSAI 8080.

8086 - це базовий мікропроцесор, який першим прийняв архітектуру та набір інструкцій x86, що діють на сьогоднішній день. 16-бітний процесор, в десять разів потужніший за 4004.

Саме на цих моделях виробник почав використовувати розетку PGA з квадратною мікросхемою. А його прорив полягає в можливості запускати програми командного рядка. 386 був першим багатозадачним процесором в історії з 32-бітною шиною, яка, безумовно, звучить для вас набагато більше.

Ми підійшли до Intel 486, випущеного в 1989 році, що також дуже важливо для того, щоб бути процесором, який реалізував блок з плаваючою комою та кеш-пам'ять. Що це означає? Ну а тепер комп'ютери еволюціонували з командного рядка для використання через графічний інтерфейс.

Нарешті ми приходимо до епохи Pentiums, де у нас є кілька поколінь аж до Pentium 4 як версії для настільних комп'ютерів, а Pentium M для портативних комп'ютерів. Скажімо, це було 80586, але Intel змінила назву, щоб мати змогу ліцензувати свій патент, а інші виробники, такі як AMD, припиняли копіювати свої процесори.

Ці процесори вперше знизили 1000 нм у процесі їх виготовлення. Вони охоплювали роки між 1993 і 2002 роками. Itanium 2 був процесором, побудованим для серверів і вперше використовував 64-бітну шину. Ці Pentiums вже були орієнтовані на робочий стіл, і їх можна було без проблем використовувати в мультимедійному візуалізації, з легендарними Windows 98, ME та XP.

Pentium 4 вже використовував набір інструкцій, цілком спрямований на мультимедіа, такі як MMX, SSE, SSE2 та SSE3, у своїй мікро-архітектурі під назвою NetBurst. Так само це був один з перших процесорів, які досягли робочої частоти більше 1 ГГц, а саме 1, 5 ГГц, саме тому високопродуктивні та великі радіатори мали вигляд навіть на замовлених моделях.

І тоді ми приходимо до ери багатоядерних процесорів. Тепер ми могли не тільки виконати одну інструкцію в кожному тактовому циклі, але й дві з них одночасно. Pentium D в основному складається з мікросхеми з двома Pentium 4, розміщеними в одному пакеті. Таким чином, також була задумана концепція FSB (Front-Side Bus), яка служила процесору для зв'язку з чіпсетом або північним мостом, тепер також використовується для зв'язку обох ядер.

Після двох цих 4 ядер прибули в 2006 році під розеткою LGA 775, набагато більш актуальною і що ми навіть можемо бачити ще на деяких комп’ютерах. Усі вони вже прийняли 64-бітну архітектуру x86 для своїх чотирьох ядер із виробничим процесом, починаючи з 65 нм, а потім 45 нм.

Тоді ми приходимо до наших днів, коли гігант прийняв номенклатуру для своїх багатоядерних та багатопотокових процесорів. Після Core 2 Duo та Core 2 Quad у 2008 році була прийнята нова архітектура Nehalem, де процесори були поділені на i3 (низька продуктивність), i5 (середній діапазон) та i7 (високопродуктивні процесори).

З цього моменту ядра та кеш-пам'ять використовували BSB (Back-Side Bus) або задню шину для спілкування, а також контролер пам'яті DDR3 був введений всередині самого чіпа. Передня бічна шина також перетворилася на стандарт PCI Express, здатний забезпечити двосторонній потік даних між периферійними пристроями та картами розширення та процесорами.

Intel Core 2-го покоління прийняв назву Sandy Bridge у 2011 році з 32-нм виробничим процесом та кількістю 2, 4 та до 6 ядер. Ці процесори підтримують багатопотокові технології HyperThreading та динамічне збільшення частоти Turbo Boost в залежності від асортименту процесорів на ринку. Усі ці процесори мають інтегровану графіку та підтримують оперативну пам’ять 1600 МГц DDR3.

Незабаром у 2012 році було представлено третє покоління під назвою Ivy Bridge, зменшивши розмір транзисторів до 22 нм. Вони не тільки зменшились, але стали 3D або Tri-Gate, що зменшили споживання на 50% порівняно з попередніми, що дало таку ж продуктивність. Цей процесор пропонує підтримку PCI Express 3.0 і встановлюється на розетках LGA 1155 для діапазону робочих столів і 2011 для діапазону Workstation.

Четверте та п’яте покоління відповідно називаються Хасвелл та Бродвелл, і вони не були точно революцією від попереднього покоління. Haswells поділився виробничим процесом з Ivy bridge та DDR3 RAM. Так, була представлена підтримка Thunderbolt, і було створено новий дизайн кешу. Також були представлені процесори до 8 ядер. Socket 1150 продовжував використовуватись і 2011 рік, хоча ці процесори не сумісні з попереднім поколінням. Що стосується Broadwells, вони були першими процесорами, які вийшли на 14 нм, і в цьому випадку вони були сумісні з розеткою Haswell LGA 1150.

Ми закінчилися з 6-м та 7-м поколінням Intel під назвою Skylake та Kaby Lake із 14- нм виробничим процесом та прийняли нову сумісну розетку LGA 1151 для обох поколінь. У цих двох архітектурах вже була запропонована підтримка DDR4, шини DMI 3.0 і Thunderbol 3.0. Так само інтегрована графіка піднялася на рівень, сумісний з DirectX 12 і OpenGL 4.6 і 4K @ 60 Гц. Тим часом Kaby Lake прибув у 2017 році з покращенням тактової частоти процесорів та підтримкою USB 3.1 Gen2 та HDCP 2.2.

Еволюція процесорів AMD

Ще один з виробників, про який ми зобов’язані знати, - це AMD (Advanced Micro Devices), вічний конкурент Intel, який майже завжди відставав від першого, поки сьогодні не прийшов Ryzen 3000. Але ей, це інший Ми побачимо пізніше, тому давайте трохи переглянемо історію процесорів AMD.

• AMD 9080 і AMD 386 AMD K5, K6 і K7 AMD K8 і Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano і бульдозер AMD Ryzen

Подорож AMD в основному починається з цього процесора, який є не що інше, як копія Intel 8080. Фактично, виробник підписав контракт з Intel, щоб мати можливість виробляти процесори з архітектурою x86, що належить Intel. Наступним стрибком став AMD 29K, який запропонував графічні диски та спогади EPROM для своїх творінь. Але незабаром AMD вирішила конкурувати безпосередньо з Intel, запропонувавши сумісні процесори між собою для персональних комп'ютерів та серверів.

Але звичайно ця угода створити "копії" процесорів Intel, стала проблемою, як тільки AMD стала реальною конкуренцією від Intel. Після кількох юридичних суперечок, виграних AMD, контракт був розірваний з Intel 386, і ми вже знаємо причину, чому Intel було перейменовано на Pentium, таким чином зареєструвавши патент.

Звідси AMD не мав іншого вибору, як створити процесори повністю самостійно, і що вони були не просто копіями. Найсмішніше, що першим самостійним процесором AMD став Am386, який, очевидно, боровся з 80386 Intel.

Тепер так, AMD почала знаходити власний шлях у цій технологічній війні з процесорами, виготовленими самим з нуля. Насправді, саме з K7 зникла сумісність обох виробників, і, отже, AMD створила власні плати та власну розетку під назвою Socket A. У ній у 2003 році були встановлені нові AMD Athlon та Athlon XP.

AMD був першим виробником, який застосував 64-розрядне розширення до настільного процесора, так, перед Intel. Подивіться на цільове призначення, яким тепер Intel повинен прийняти або скопіювати розширення x64 в AMD для своїх процесорів.

Але це не зупинилося на цьому, оскільки AMD також змогла продати двоядерний процесор до Intel в 2005 році. Синій гігант, звичайно, відповів йому Core 2 Duo, який ми бачили раніше, і звідси керівництво AMD закінчується.

AMD відставав через різкий стрибок у роботі багатоядерних процесорів Intel і намагався протидіяти цьому, переробляючи архітектуру K8. Насправді Phenom II, випущений у 2010 році, мав до 6 ядер, але і для розв’язаного Intel його також не вистачить. Цей процесор мав 45 нм транзисторів і спочатку був встановлений на розетці AM2 +, а пізніше на розетці AM3, щоб запропонувати сумісність із пам'яттю DDR3.

AMD купила ATI - компанію, яка на сьогоднішній день була прямим конкурентом Nvidia за 3D-відеокарти. Фактично, виробник скористався цією технологічною перевагою, щоб реалізувати процесори з інтегрованим графічним процесором, набагато потужнішим, ніж Intel, що має його Westmere. AMD Llano - це ці процесори, засновані на архітектурі K8L попереднього Phenom і, звичайно, з тими ж обмеженнями.

З цієї причини AMD переробила свою архітектуру в нові бульдозери, хоча результати були досить поганими порівняно з Intel Core. Мати більше 4 ядер не було користю, оскільки програмне забезпечення того часу було ще дуже зеленим у його багатопотоковому управлінні. Вони використовували 32nm виробничий процес із спільними ресурсами кешу L1 та L2.

Після невдачі AMD з попередньою архітектурою, Джим Келлер, творець архітектури K8, знову здійснив революцію бренду з так званою архітектурою Zen або Summit Ridge. Транзистори опустилися до 14 нм, як і Intel, і вони отримали набагато потужніший і з більш високим ICP, ніж слабкі бульдозери.

Однією з найбільш ідентифікуючих технологій цих нових процесорів були: AMD Precision Boost, який автоматично збільшував напругу та частоту процесорів. Або технологія XFR, за якою всі Ryzen розігнані з розблокованим множником. Ці процесори почали встановлюватись на розетці PGA AM4, яка триває і сьогодні.

Фактично, еволюцією цієї архітектури дзен був Zen +, в якому AMD просунув Intel, впровадивши 12nm транзистори. Ці процесори підвищили свою продуктивність з більш високими частотами при меншому споживанні. Завдяки внутрішній шині Infinity Fabric, затримка між транзакціями процесора та оперативної пам’яті значно покращилася, щоб майже конкурувати з Intel.

Поточні процесори Intel та AMD

Потім ми приходимо до сьогодні, щоб зосередитись на архітектурах, над якими працюють обидва виробники. Ми не кажемо, що купувати одну з них обов'язково, але це, безумовно, теперішнє, а також найближче майбутнє будь-якого користувача, який хоче встановити оновлений ігровий ПК.

Intel Coffee Lake і вхід в 10 нм

На даний момент Intel перебуває у 9-му поколінні процесорів настільних, ноутбуків та робочих станцій. І 8-е (Кавове озеро), і 9-е покоління (Coffee Lake Refresh) продовжують використовувати 14nm транзистори та розетку LGA 1151, хоча вони не сумісні з попередніми поколіннями.

Це покоління в основному збільшує кількість ядер на 2 для кожної родини, тепер має 4-ядерний i3 замість 2, 6-ядерний i5 та 8-ядерний i7. Кількість смуг PCIe 3.0 зростає до 24, підтримуючи до 6 3.1 портів, а також 128 ГБ оперативної пам’яті DDR4. Технологія HyperThreading увімкнена лише для процесорів із номіналом i9, таких як високопродуктивні 8-ядерні, 16-потокові процесори та процесори ноутбуків.

У цьому поколінні є також Intel Pentium Gold G5000, орієнтований на мультимедійні станції з 2 ядрами і 4 потоками, і Intel Celeron, найпростіший з подвійними ядрами, а також для MiniPC і мультимедіа. Усі процесори цього покоління мають інтегровану графіку UHD 630, за винятком F-номіналу у своїй номенклатурі.

Щодо 10-го покоління, підтверджень мало, хоча очікується, що нові процесори Ice Lake будуть представлені зі своїми специфікаціями для ноутбуків, а не з тими для настільних ПК. Дані говорять про те, що ІСЦ на ядро ​​буде збільшено до 18% порівняно з Skylake. Буде всього 6 нових підмножин інструкцій, і вони будуть сумісні з методами AI та методів глибокого навчання. Вбудований графічний процесор також забезпечує рівень до 11-го покоління і здатний передавати вміст у 4K при 120 Гц. Нарешті ми матимемо інтегровану підтримку з Wi-Fi 6 та оперативною пам'яттю до 3200 МГц.

AMD Ryzen 3000 та вже запланована архітектура Zen 3

AMD запустила в цьому 2019 році архітектуру Zen 2 або Matisse і має не тільки просунутий Intel у виробничому процесі, але і в чистому виконанні своїх настільних процесорів. Новий Ryzen побудований на 7-нм транзисторах TSMC і налічує від 4 ядер Ryzen 3 до 16 ядер Ryzen 9 9350X. Всі вони реалізують багатопоточну технологію AMD SMT і розблокують свій множник. Нещодавно було випущено оновлення BIOS AGESA 1.0.0.3 ABBA для виправлення проблем, з якими ці процесори мають досягти максимальної частоти запасів.

Їх інновації приходять не лише сюди, оскільки вони підтримують новий стандарт PCI Express 4.0 та Wi-Fi 6, будучи процесорами з до 24 смугами PCIe. Середнє збільшення ICP в порівнянні з Zen + склало 13% завдяки більшій базовій частоті та вдосконаленням шини Infinty Fabric. Ця архітектура базується на чіплетах або фізичних блоках, в яких є 8 ядер на одиницю, а також інший модуль, який завжди присутній для контролера пам'яті. Таким чином виробник деактивує або активує певну кількість ядер для формування його різних моделей.

У 2020 році планується оновлення Zen 3 в процесорах Ryzen, за допомогою яких виробник хоче підвищити ефективність та продуктивність свого AMD Ryzen. Стверджувалося, що дизайн його архітектури вже завершено, і все, що залишилося, - дати зелене світло для початку виробничого процесу.

Вони знову базуватимуться на 7nm, але дозволяють на 20% більше щільності транзистора, ніж струми струму. Лінійка процесорів EPYC WorkStation буде першою, з якою працюватимуть процесори, які можуть мати 64 ядра та 128 потоків обробки.

Частини, які ми повинні знати про процесор

Після цього застілля інформації, яке ми залишаємо як необов’язкове читання та як основу, щоб знати, де ми сьогодні, настав час детальніше розібратися про поняття, які нам слід знати про процесор.

Спочатку ми спробуємо пояснити користувачеві найважливіші структури та елементи процесора. Це буде день у день для користувача, який зацікавлений дізнатися трохи більше про це обладнання.

Ядра процесора

Ядра є суб'єктами обробки інформації. Ці елементи, утворені основними елементами архітектури x86, такими як Блок управління (UC), Інструкційний декодер (DI), Арифметичний блок (ALU), Блок з плаваючою точкою (FPU) та Інструкційний стек (PI).

Кожне з цих ядер складається з абсолютно однакових внутрішніх компонентів, і кожне з них здатне проводити операцію в кожному циклі інструкцій. Цей цикл вимірює частоту або Герц (Гц), чим більше Гц, тим більше інструкцій можна зробити в секунду, і чим більше ядер, тим більше операцій можна зробити одночасно.

Сьогодні такі виробники, як AMD, реалізують ці сердечники в кремнієвих блоках, Chiplets або CCX модульно. З цією системою досягається краща масштабованість при побудові процесора, оскільки мова йде про розміщення чіплетів до досягнення потрібного числа, з 8 ядрами для кожного елемента. Крім того, можна активувати або дезактивувати кожне ядро ​​для досягнення бажаного рахунку. Тим часом Intel все ще заповнює всі ядра в єдиний кремній.

Чи неправильно активувати всі ядра процесора? Рекомендації та як їх відключити

Turbo Boost і Precision Boost Overdrive

Це системи, які використовують Intel та AMD відповідно для управління напругою своїх процесорів активно та розумно. Це дозволяє їм збільшувати частоту роботи тоді, як якщо б це був автоматичний розгін, щоб CPU працював краще, коли стикався з великим навантаженням завдань.

Ця система допомагає підвищити теплову ефективність і споживання поточних процесорів або мати можливість змінювати їх частоту, коли це необхідно.

Обробка ниток

Але, звичайно, у нас не тільки сердечники, є і обробляючі нитки. Зазвичай ми їх бачимо в специфікаціях як X Core / X Threads, або безпосередньо XC / X T. Наприклад, Intel Core i9-9900K має 8C / 16T, тоді як i5 9400 має 6C / 6T.

Термін Thread походить від Subprocess, і це не те, що фізично є частиною процесора, а його функціональність є чисто логічною і здійснюється через набір інструкцій відповідного процесора.

Він може бути визначений як потік управління даними програми (програма складається з інструкцій чи процесів), що дозволяє керувати завданнями процесора, поділяючи їх на менші шматки, що називаються потоками. Це для оптимізації часу очікування для кожної інструкції в черзі процесів.

Давайте розберемося так: завдання є складнішими, ніж інші, тому ядру знадобиться більше чи менше часу, щоб виконати завдання. За допомогою ниток, що робиться, це розділити це завдання на щось простіше, так що кожен фрагмент буде оброблений першим вільним ядром, який ми знайдемо. Результат - це постійно тримати ядра зайнятими, щоб не було простоїв.

Які потоки процесора? Відмінності з ядрами

Багатопотокові технології

Чому ми бачимо в деяких випадках, що є однакова кількість ядер, як і нитки, а в інших ні? Ну, це пов'язано з багатопотоковими технологіями, які виробники впровадили у своїх процесорах.

Коли процесор має вдвічі більше потоків, ніж ядер, ця технологія в ньому реалізована. В основному це спосіб виконання концепції, яку ми бачили раніше, ділення ядра на дві нитки або "логічних ядер" для поділу завдань. Цей поділ завжди виконується в два потоки на одне ядро, і не більше, скажімо, це поточна межа, з якою програми можуть працювати.

Технологія Intel називається HyperThreading, в той час як AMD називається SMT (Simulta Multithreading). Для практичних цілей обидві технології працюють однаково, і в нашій команді ми можемо розглядати їх як справжні ядра, наприклад, якщо ми зробимо фотографію. Процесор з однаковою швидкістю швидше, якщо він має 8 фізичних ядер, ніж якби він мав 8 логічних.

Що таке HyperThreading? Детальніше

Чи важливий кеш?

Насправді це другий за важливістю елемент процесора. Кеш-пам'ять набагато швидша пам'ять, ніж оперативна пам'ять, і безпосередньо інтегрована в процесор. Хоча оперативна пам'ять DDR4 3600 МГц може досягати 50 000 МБ / с при зчитуванні, кеш-пам'ять L3 може досягати 570 ГБ / с, L2 - 790 ГБ / с, а L1 - 1600 ГБ / с. Цілком божевільні цифри зафіксовані в неві Ризена 3000.

Ця пам'ять має тип SRAM (статична оперативна пам’ять), швидка і дорога, тоді як пам'ять, що використовується в оперативній пам’яті, є DRAM (динамічна оперативна пам’ять), повільна і дешева, оскільки їй постійно потрібен сигнал оновлення. У кеші зберігаються дані, які буде негайно використаний процесором, тим самим виключається очікування, якщо ми візьмемо дані з оперативної пам’яті та оптимізуємо час обробки. І в процесорах AMD, і в Intel є три рівні кеш-пам'яті:

• L1: Це найближчий до процесорних ядер, найменший і найшвидший. З затримками менше 1 нс ця пам'ять в даний час ділиться на два, L1I (інструкції) та L1D (дані). Як у 9-го покоління Intel Core, так і в Ryzen 3000, вони по 32 Кбайт у кожному випадку, і у кожного ядра є свої. L2: L2 - наступний, із затримками близько 3 нс, він також призначається незалежно кожному ядру. Процесори Intel мають 256 КБ, а Ryzen - 512 Кб. L3: Це найбільша пам'ять з трьох, і вона виділяється в загальному вигляді в ядрах, як правило, в групах по 4 ядра.

Північний міст зараз всередині процесорів

Північний міст процесора або материнської плати має функцію підключення оперативної пам'яті до процесора. В даний час обидва виробники реалізують цей контролер пам'яті або PCH (Platform Conroller Hub) в межах самого процесора, наприклад, в окремому кремнію, як це відбувається в процесорі на основі чіплетів.

Це спосіб значно збільшити швидкість інформаційних транзакцій та спростити існуючі автобуси на материнських платах, залишаючись лише південним мостом, який називається чіпсетом. Цей чіпсет призначений для маршрутизації даних з жорстких дисків, периферійних пристроїв та деяких слотів PCIe. Найсучасніші настільні та ноутбукові процесори здатні маршрутизувати до 128 ГБ двоканальної оперативної пам’яті зі швидкістю 3200 МГц (4800 МГц з профілями JEDEC з включеною XMP). Цей автобус ділиться на два:

• Шина даних: вона несе дані та вказівки програм. Шина адреси: по ній циркулюють адреси комірок, де зберігаються дані.

Окрім самого контролера пам'яті, ядрам також потрібно використовувати іншу шину для спілкування між собою та з кеш-пам'яттю, яку називають BSB або шиною зворотного боку. Той, який AMD використовує в архітектурі Zen 2, називається Infinity Fabric, яка здатна працювати на 5100 МГц, тоді як Intel називається Intel Ring Bus.

Що таке кеш L1, L2 та L3 і як він працює?

IGP або інтегрована графіка

Ще один елемент, який заряджає досить важливим, не стільки в процесорах, орієнтованих на ігри, скільки в менш потужних, - це інтегрована графіка. Більшість існуючих сьогодні процесорів мають ряд ядер, призначених для роботи виключно з графікою та текстурами. Або Intel, AMD та інші виробники, такі як Qualcomm з Adreno для смартфона, або Realtek для Smart TV і NAS мають такі ядра. Цей тип процесорів ми називаємо APU (прискорений процесорний блок)

Причина проста - відокремити цю важку роботу від решти типових завдань програми, оскільки вони набагато важчі та повільніші, якщо шина з більшою ємністю, наприклад, 128 біт, не використовується в APU. Як і нормальні ядра, їх можна виміряти в кількості та частоті, з якою вони працюють. Але вони також мають інший компонент, такий як затіняючі блоки. І інші заходи, такі як TMU (текстуруючі одиниці) та ROP (одиниці надання). Усі вони допоможуть нам визначити графічну силу набору.

В даний час IGP використовуються Intel та AMD:

• AMD Radeon RX Vega 11: Це найпотужніша та застосовувана специфікація для процесорів Ryzen 5 2400 та 3400 1-го та другого поколінь. Це загалом 11 ядер Raven Ridge з архітектурою GNC 5.0, що працюють на максимумі 1400 МГц, у них максимум 704 шейдерних одиниці, 44 TMU та 8 ROP. AMD Radeon Vega 8: Це нижча специфікація, ніж попередні, з 8 ядрами і працює на частоті 1100 МГц з 512 блоками затінення, 32 ТМУ та 8 ROP. Вони встановлюють їх на Ryzen 3 2200 та 3200. Intel Iris Plus 655: ця інтегрована графіка реалізована в процесорах Intel Core 8-го покоління діапазону U (низький рівень споживання) для ноутбуків і здатна досягати 1150 МГц, з 384 затінення блоків, 48 ТМУ та 6 РОП. Його продуктивність схожа на попередні. Intel UHD Graphic 630/620 - це графіка, вбудована у всі настільні процесори 8-го та 9-го поколінь, які не мають F на своєму імені. Вони мають нижчу графіку, ніж Vega 11, що виводиться на частоті 1200 МГц, із 192 затіненнями, 24 TMU та 3 ROP.

Розетка процесора

Тепер ми переходимо до того, що є компонентами процесора, щоб побачити, куди нам його слід підключити. Очевидно, що саме розетка, великий роз'єм, розташований на материнській платі і забезпечений сотнями штифтів, змусить зв’язатися з процесором для передачі живлення та даних для обробки.

Як завжди, у кожного виробника є свої розетки, і вони також можуть бути різних типів:

• LGA: Land Grid Array, у якого штифти встановлені безпосередньо у розетці плати, а у процесора є лише плоскі контакти. Це дозволяє підвищити щільність підключення і використовується Intel. Поточні розетки - це LGA 1151 для настільних процесорів та LGA 2066 для процесорів, орієнтованих на робочу станцію. AMD також використовується для своїх TR4- ременів, визначених TR4. PGA: Pin Grid Array, навпаки, тепер шпильки знаходяться на самому процесорі, а в розетці є отвори. Він все ще використовується AMD для всіх своїх настільних Ryzen з назвою BGA: Ball Grid Array, в основному це сокет, в якому безпосередньо паяється процесор. Він використовується в ноутбуках нового покоління, як від AMD, так і від Intel.

Теплові радіатори та IHS

IHS (Integrated Heat Spreader) - пакет із процесором у верхній частині. В основному це квадратна пластинка, вбудована в алюміній, яка приклеюється до підкладки або друкованої плати процесора і, в свою чергу, до DIE або внутрішнього кремнію. Його функція - передавати тепло від них до радіатора, а також виконувати функцію захисного покриття. Їх можна приварити безпосередньо до ДІЕ або склеїти термопасти.

Процесори - це елементи, які працюють на дуже високій частоті, тому їм знадобиться радіатор, який захоплює тепло і викидає його в навколишнє середовище за допомогою одного-двох вентиляторів. Більшість процесорів постачаються з більш-менш поганою раковиною, хоча найкращі - від AMD. Насправді у нас є моделі, засновані на продуктивності процесора:

• Wrait Stealth: найменший, хоча все ще більший, ніж Intel, для Ryzen 3 та 5 без номіналу X Intel: він не має назви, і це невеликий алюмінієвий радіатор з дуже галасливим вентилятором, який поставляється майже у всіх його процесорах, за винятком i9. Цей радіатор залишився незмінним після Core 2 Duo. Wraith Spire - середній, з більш високим алюмінієвим блоком і 85-мм вентилятором. Для Ryzen 5 та 7 з позначкою X. Wrait Prism: Чудова модель, яка включає в себе дворівневий блок і мідні теплові труби для підвищення продуктивності. Її приносять Ryzen 7 2700X і 9 3900X і 3950X. Wraith Ripper: Це раковина на башті, виготовлена ​​Cooler Master для різьбових ниток.

Радіатор радіатора: що вони? Поради та рекомендації

Окрім них, існує багато виробників, які мають власні власні моделі, сумісні з розетками, які ми бачили. Аналогічно, у нас є рідкі охолоджувальні системи, які пропонують найкращі характеристики радіаторних баштів. Для процесорів високого класу ми рекомендуємо використовувати одну з цих 240-мм (два вентилятори) або 360-мм (три вентилятори) системи.

Найважливіші концепції ЦП

Тепер побачимо інші поняття, також пов'язані з процесором, які будуть важливі для користувача. Йдеться не про внутрішню структуру, а про технології чи процедури, які проводяться в них для вимірювання або підвищення їх ефективності.

Як виміряти продуктивність: що є орієнтиром

Купуючи новий процесор, ми завжди любимо бачити, наскільки далеко він може зайти, і зможемо придбати його з іншими процесорами або навіть з іншими користувачами. Ці тести називаються орієнтирами, і вони є стрес-тестами, яким піддається процесор, щоб дати певну оцінку на основі його продуктивності.

Є такі програми, як Cinebench (оцінка рендерінгу), wPrime (час для виконання завдання), програма дизайну Blender (час надання), 3DMark (ігрові показники) тощо, які відповідають за виконання цих тестів, щоб ми могли порівняти їх з інші процесори за допомогою списку, розміщеного в мережі. Майже всі вони дають свій власний бал, обчислений за допомогою факторів, які має лише ця програма, тому ми не могли придбати бал Cinebench з оцінкою 3DMark.

Температура завжди під контролем, щоб уникнути термічного придушення

Існують також концепції, пов’язані з температурами, про які повинен знати кожен користувач, особливо якщо у них є дорогий і потужний процесор. В Інтернеті є безліч програм, здатних вимірювати температуру не тільки центрального процесора, але і багатьох інших компонентів, які забезпечені датчиками. Настійно рекомендується HWiNFO.

Пов'язане з температурою буде і термічне дроселювання. Це автоматична система захисту, що центральним процесорам доводиться знижувати напругу та потужність, що подається, коли температура досягає їх максимально допустимих. Таким чином ми знижуємо робочу частоту, а також температуру, стабілізуючи мікросхему, щоб вона не горіла.

Але також самі виробники пропонують дані про температуру своїх процесорів, тому ми можемо знайти деякі з них:

• TjMax: Цей термін відноситься до максимальної температури, яку процесор здатний витримати у своїй матриці, тобто в межах своїх ядер обробки. Коли процесор наблизиться до цих температур, він автоматично обійде згаданий вище захист, що знизить напругу та потужність процесора. Температура Tdie, Tjunction або Junction: Ця температура вимірюється в реальному часі датчиками, розміщеними всередині ядер. Це ніколи не перевищить TjMax, оскільки система захисту діятиме раніше. TCase: це температура, яка вимірюється в IHS процесора, тобто в його інкапсуляції, яка завжди буде відрізнятися від тієї, яка позначена всередині основного пакета процесора: це середня температура Туніону всіх ядер процесор

Заблуднення

Укладення або делідація - це практика, яка проводиться для підвищення температури ЦП. Він складається з видалення IHS з процесора для викриття різних встановлених кремнію. І якщо її неможливо зняти, оскільки вона зварена, ми будемо відполірувати її поверхню по максимуму. Це робиться для того, щоб максимально покращити передачу тепла шляхом прямого розміщення теплової пасти рідких металів на цих ДЕП та розміщення радіатора зверху.

Що ми отримуємо, роблячи це? Добре ми усуваємо або приймаємо до мінімального вираження додаткову товщину, яку надає нам IHS, щоб тепло проходило безпосередньо до радіатора без проміжних кроків. І паста, і IHS є елементами, стійкими до нагрівання, тому, усуваючи їх і розміщуючи рідкий метал, ми могли знизити температуру до 20 ° C за допомогою розгону. У деяких випадках це непросте завдання, оскільки IHS безпосередньо приварений до DIE, тому немає іншого варіанту, ніж відшліфувати його замість зняття.

Наступним рівнем до цього було б розміщення системи охолодження рідким азотом, зарезервованої лише для лабораторних установок. Хоча, звичайно, ми завжди можемо створити нашу систему за допомогою двигуна холодильника, який містить гелій або похідні.

Розгін і недооцінка процесора

Тісно пов'язаним із вищезгаданим є розгін, техніка, в якій напруга процесора збільшується і множник модифікується для збільшення його робочої частоти. Але ми говоримо не про частоти, що надходять у специфікаціях, таких як турборежим, а про регістри, що перевищують встановлені виробником. Нікому не втрачено, що це ризик для стабільності та цілісності процесора.

Щоб розігнати, спочатку нам потрібен процесор із розблокованим множником, а потім материнська плата чіпсету, яка дозволяє здійснити такий тип дій. Усі AMD Ryzen чутливі до розгону, як і процесори Intel, що носять K. Аналогічно, чіпсети AMD B450, X470 і X570 підтримують цю практику, як і серії Intel X і Z.

Розгону також можна зробити, збільшивши частоту базового тактового годинника або BCLK. Це головний годинник материнської плати, який контролює практично всі компоненти, такі як процесор, оперативна пам'ять, PCIe і чіпсет. Якщо ми збільшуємо цей годинник, ми збільшуємо частоту інших компонентів, у яких навіть множник заблокований, хоча це несе ще більше ризиків і є дуже нестабільним методом.

З іншого боку, підниження - це навпаки, зниження напруги, щоб перешкоджати процесору робити термічне дроселювання. Це практика, яка використовується на ноутбуках або відеокартах з неефективними системами охолодження.

Кращі процесори для настільних, ігрових та робочих станцій

У цій статті не може бути відсутня посилання на наш посібник з кращими процесорами на ринку. У ньому ми розміщуємо моделі Intel та AMD, які ми вважаємо найкращими в різних існуючих діапазонах. Не тільки ігрове, але й мультимедійне обладнання та навіть Workstation. Ми завжди постійно оновлюємо це та використовуємо прямі посилання на покупку.

Висновок про процесор

Ви не можете поскаржитися, що ця стаття нічого не дізнається, оскільки ми досить повно розглянули історію двох основних виробників та їх архітектури. Крім того, ми розглянули різні частини центрального процесора, які є важливими для того, щоб знати їх зовні та всередині, а також деякі важливі поняття, які зазвичай використовуються спільнотою.

Ми пропонуємо вам розмістити в коментарях інші важливі поняття, які ми не помітили і які ви вважаєте важливими для цієї статті. Ми завжди намагаємось максимально вдосконалити ці статті, що мають особливе значення для громади, яка починається.