پردازنده کامپیوتر چگونه کار می کند؟ اصل عملیات. پردازنده، واحد پردازش مرکزی، CPU چیست

مهمترین جزء هر کامپیوتر آن است پردازنده (ریزپردازنده)- یک دستگاه پردازش اطلاعات با کنترل نرم افزار که به شکل یک یا چند مدار مجتمع بزرگ یا بسیار بزرگ ساخته شده است.

پردازنده شامل اجزای زیر است:

دستگاه کنترل- با توجه به ویژگی‌های عملیات در حال انجام و نتایج عملیات قبلی، سیگنال‌های کنترلی خاصی (پالس‌های کنترلی) را در زمان‌های مناسب به تمام عناصر رایانه شخصی ارسال می‌کند.

واحد منطق حسابی (ALU)- طراحی شده برای انجام کلیه عملیات حسابی و منطقی بر روی اطلاعات عددی و نمادین.

پردازنده کمکی- یک بلوک اضافی مورد نیاز برای محاسبات پیچیده ریاضی و هنگام کار با برنامه های گرافیکی و چند رسانه ای.

ثبت های عمومی- سلول های حافظه پرسرعت که عمدتاً به عنوان شمارنده ها و نشانگرهای مختلف به فضای آدرس رایانه شخصی استفاده می شود که دسترسی به آنها می تواند سرعت اجرای برنامه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

حافظه کش- بلوکی از حافظه پرسرعت برای ذخیره سازی کوتاه مدت، ضبط و خروجی اطلاعاتی که در یک زمان معین پردازش می شوند یا در محاسبات استفاده می شوند. این باعث بهبود عملکرد پردازنده می شود.

گذرگاه داده- یک سیستم رابط که تبادل داده را با سایر دستگاه های رایانه شخصی اجرا می کند.

مولد ساعت(تکانه ها)؛

کنترل کننده وقفه;

مشخصات اصلی پردازنده عبارتند از:

فرکانس ساعت- تعداد عملیات (چرخه) ابتدایی که پردازنده در یک ثانیه انجام می دهد. سرعت ساعت با مگاهرتز (MHz) یا گیگاهرتز (GHz) اندازه گیری می شود. هرچه سرعت کلاک بالاتر باشد، پردازنده سریعتر کار می کند. این عبارت برای یک نسل پردازنده صادق است، زیرا مدل های مختلف پردازنده برای انجام برخی اقدامات به تعداد چرخه های ساعت متفاوتی نیاز دارند.

عمق بیت- تعداد ارقام باینری (بیت) اطلاعاتی که در یک چرخه ساعت پردازش (یا منتقل می شود). عرض بیت همچنین تعداد بیت های باینری را که می توان در پردازنده برای آدرس دهی به حافظه اصلی استفاده کرد، تعیین می کند.

پردازنده ها همچنین با موارد زیر مشخص می شوند: نوع پردازنده "هسته"(فناوری تولید، تعیین شده توسط ضخامت حداقل عناصر ریزپردازنده)؛ فرکانس اتوبوس،جایی که آنها کار میکنند؛ اندازه کش;متعلق به یک خانواده خاص(و همچنین تولید و اصلاح)؛ "فاکتور فرم"(دستگاه و استاندارد ظاهری) و ویژگی های اضافی(به عنوان مثال، وجود یک سیستم خاص از "فرمان های چند رسانه ای" طراحی شده برای بهینه سازی کار با گرافیک، ویدئو و صدا).

امروزه، تقریباً تمام رایانه‌های رومیزی سازگار با IBM PC دارای پردازنده‌هایی از دو سازنده اصلی (دو خانواده) هستند - اینتلو AMD.

در طول تاریخ توسعه رایانه های شخصی IBM، هشت نسل اصلی در خانواده ریزپردازنده های اینتل (از i8088 تا Pentium IV) تغییر کرده است. علاوه بر این، اینتل نسل های جانبی پردازنده های پنتیوم (پنتیوم پرو، پنتیوم MMX، اینتل سلرون و غیره) را تولید کرده و در حال عرضه است. نسل های ریزپردازنده های اینتل از نظر سرعت، معماری، فرم فاکتور و غیره متفاوت هستند. علاوه بر این، در هر نسل، تغییرات مختلفی تولید می شود.

امروزه رقیب ریزپردازنده های اینتل، خانواده ریزپردازنده های AMD است: Athlon، Sempron، Opteron (شانگهای)، Phenom.

ریزپردازنده های اینتل و AMD سازگار نیستند (اگرچه هر دو با IBM PC سازگار هستند و از یک نرم افزار پشتیبانی می کنند) و به مادربردهای مناسب و گاهی اوقات حافظه نیاز دارند.

برای رایانه های شخصی مانند مکینتاش (اپل)، خانواده پردازنده های خود تولید می شود مک.

پردازنده چیست؟ در اینجا می توانید اصطلاحات کمی از این مفهوم را بخوانید. ما به این خواهیم پرداخت که از چه چیزی تشکیل شده است، هسته پردازنده، گذرگاه سیستم، حافظه نهان پردازنده، چه رابط‌هایی که پردازنده دارد و همچنین تولیدکنندگان محبوب را بررسی خواهیم کرد. حالا بیایید به کار بپردازیم.

پردازنده (CPU یاسی پی یو) دستگاه یا مداری است که دستورات (دستورالعمل) ماشین را اجرا می کند. این مهم ترین جزء هر کامپیوتر و لپ تاپ است. هر گونه عملیات منطقی و حسابی را انجام می دهد. همچنین تمام دستگاه های متصل به رایانه شخصی را کنترل می کند.

در حال حاضر پردازنده ها یک مدار (ریزپردازنده) هستند و یک صفحه نازک کوچک به شکل مربع هستند. این نمودار شامل عناصری است که عملکرد خود پردازنده و رایانه شخصی را به طور کلی ارائه می دهد. چنین صفحه ای توسط یک مورد پلاستیکی یا سرامیکی محافظت می شود که توسط سیم های طلایی با بند فلزی متصل می شود. این طراحی باعث می شود که پردازنده به مادربرد متصل شود.

پردازنده از چه چیزی ساخته شده است؟

• ثبت می کند
• واحد منطق حسابی
• گذرگاه های داده و آدرس
• حافظه کش
• پردازنده کمکی ریاضی

برای متخصصان حرفه های مختلف، مفهوم معماری پردازنده کمی متفاوت است. به عنوان مثال، برنامه نویسان فکر می کنند معماری پردازنده زمانی است که پردازنده قادر به اجرای مجموعه ای از کدهای ماشین باشد. طراحان کامپیوتر متفاوت فکر می کنند، یعنی معمار پردازنده برخی از ویژگی ها و کیفیت هایی را که در کل خانواده پردازنده ها ذاتی هستند (به عبارت دیگر، سازماندهی پردازنده ها یا طراحی داخلی آنها) منعکس می کند. به عنوان مثال، معماری مانند Intel Pentium وجود دارد که به عنوان P5 تعیین شده است. به عنوان مثال، Pentium IV به عنوان NetBurst شناخته می شود.

مدل معماری پردازنده پنتیوم 4

حتی اگر پردازنده‌ها از یک معماری برخوردار باشند، ممکن است متفاوت باشند. اول از همه، این، البته، تفاوت در پردازنده است، که خود پردازنده را دارای هر ویژگی می کند. البته، آنها می توانند هم در اندازه حافظه پنهان و هم در تفاوت در فرکانس گذرگاه سیستم متفاوت باشند. در واقع، اصطلاح هسته پردازنده تعریف روشنی ندارد، اما می تواند ویژگی های هر مدلی را برجسته کند.

اگر هسته جایگزین شود، به احتمال زیاد سوکت پردازنده باید جایگزین شود، که مستلزم مشکلات خاصی در ارتباط با سازگاری مادربردها است. البته، توسعه دهندگان به طور مداوم در حال کار بر روی بهبود کرنل هستند. این گونه نوآوری ها تجدید نظرهای اصلی نامیده می شوند و به نوبه خود با مقادیر الفبایی و عددی نشان داده می شوند.

گذرگاه سیستم چیست؟

گذرگاه سیستم یا گذرگاه پردازنده (FSB) - مجموعه ای از خطوط سیگنال است که بر اساس هدف آنها ترکیب شده اند. به عبارت ساده، گذرگاه سیستم، تمام اجزای کامپیوتر را به پردازنده متصل می کند، خواه این باشد، یا. پردازنده فقط به گذرگاه سیستم متصل است، بقیه دستگاه ها از طریق کنترلرهای ویژه متصل می شوند.

سوکت (سوکت) پردازنده چیست؟

دو نوع کانکتور (سوکت) وجود دارد - لانه سازیو شکاف دار... اگرچه می توان آن را به عنوان یک سوکت در نظر گرفت، زیرا فقط برای نصب پردازنده طراحی شده است. سوکت تعویض پردازنده را بسیار ساده تر می کند. همچنین، می توان آن را برای دوره تعمیر کامپیوتر حذف کرد. به هر حال، در صورت هر چیزی، این کانکتور روی آن قرار دارد. اینتل و AMD انواع کانکتورهای مخصوص به خود را دارند که می توان آنها را مشاهده کرد.

ثبت پردازنده چیست؟

ثبات در یک پردازنده بلوکی از سلول ها است که حافظه دسترسی تصادفی فوق سریع را تشکیل می دهد. این حافظه فقط توسط پردازنده استفاده می شود.

حافظه نهان پردازنده چیست؟

کشفناوری ای است که در تمام پردازنده های مدرن اجباری است و به آن حافظه سریع نیز می گویند. فناوری کش یک بافر بین پردازنده و کنترلر است که حافظه کند است. بافر ذخیره‌سازی بلوک‌های داده‌ای است که در حال حاضر در حال پردازش هستند، بنابراین پردازنده نیازی به تماس با کنترلر ندارد. این ویژگی عملکرد پردازنده را به خوبی افزایش می دهد.

در حال حاضر چندین سطح از کش وجود دارد. L1 - حافظه نهان سطح اول، سریعترین است و مستقیماً با هسته کار می کند. بعدی می آید حافظه نهان L2که با L1 ارتباط برقرار می کند. اندازه این کش بسیار بزرگتر از L1 است. گاهی اوقات ممکن است رخ دهد و حافظه نهان سطح سوم - L3... بسیار کند است و از نظر حجم حتی از L2 بزرگتر است، اما باز هم سریعتر از حافظه سیستم است.

همچنین حافظه نهان به دو دسته تقسیم می شود انحصاریو انحصاری نیست.

نوع اول یک کش است که در آن داده ها به ترتیب دقیق به داده های اصلی تقسیم می شوند. کش غیر انحصاری به حافظه نهان اطلاق می شود که داده های آن در تمام سطوح کش قابل تکرار است. به عنوان مثال، اینتل از یک نوع انحصاری استفاده نمی کند، اما AMD از نوع انحصاری مربوطه استفاده می کند. سخت است بگوییم کدام بهتر است، هر دو مزایا و معایب دارند.

امروزه میلیون ها نفر در کشورهای توسعه یافته یک یا حتی چند کامپیوتر شخصی و لپ تاپ در خانه های خود دارند که جای تعجب نیست چرا که امروزه از این دستگاه ها برای اهداف مختلفی از سرگرمی گرفته تا علمی و ارتباطی استفاده می شود. با این حال، بخش قابل توجهی از دارندگان رایانه شخصی دستگاه های خود را نمی شناسند، زیرا ترجیح می دهند در صورت بروز مشکل با متخصصان تماس بگیرند. این رویکرد کاملا منطقی است. اما با این وجود، ارزش آن را دارد که دریابیم اجزای اصلی این "دوست" آهنین و فکری انسان چیست. به عنوان مثال، بسیاری علاقه مند هستند که پردازنده (CPU) چیست، انواع آن چیست و چگونه آن را به درستی انتخاب کنند.

مغز کامپیوتر کجاست

بدیهی است که برای انجام انبوه عملیات به صورت روان و بدون دخالت انسان، به مرکز کنترل خاصی نیاز است که مانند مغز، دستورات را به اجزای مختلف سیستم و دستگاه های جانبی منتقل کند. در کامپیوتر این نقش به پردازنده اختصاص داده می شود که تمام عملیات منطقی و حسابی مشخص شده توسط یک برنامه خاص را انجام می دهد. علاوه بر این، تمام دستگاه های رایانه شخصی دیگر را مدیریت می کند.

چگونه کار می کند

برای درک اینکه پردازنده کامپیوتر چیست، باید بدانید که چگونه کار می کند. برخلاف همتایان خود در دهه‌های گذشته، دستگاه‌های مدرن از این نوع از نظر اندازه مینیاتوری هستند. در نگاه اول، ریزپردازنده یک صفحه نازک مستطیلی است که از سیلیکون کریستالی جامد ساخته شده است. منطقه نسبتا کوچک آن شامل مدارهایی است که عملکرد "مغز" یک رایانه شخصی را فراهم می کند. این صفحه در یک محفظه مسطح سرامیکی یا پلاستیکی محصور شده است که با سیم های بسیار نازک طلایی مجهز به نوک فلزی به آن متصل می شود. این طراحی اتصال پردازنده را به مادربرد رایانه شخصی آسان و ایمن می کند.

اجزاء

کسانی که قبلاً یاد گرفته اند پردازنده چیست، می خواهند بفهمند که از چه اجزایی تشکیل شده است. این دستگاه علیرغم اندازه کوچکی که دارد، شامل اجزای زیادی است. از جمله:

• آدرس اتوبوس؛
• ثبت؛
• گذرگاه های داده؛
• واحد منطق حسابی;
• حافظه پنهان یا حافظه سریع با اندازه کوچک 8-512 کیلوبایت؛
• پردازنده کمکی ریاضی؛
• شمارنده های فرمان

هسته پردازنده

مفاهیم زیادی در زیر این اصطلاح پنهان شده است. اگر در مورد اینکه پردازنده چیست و از چه بخش هایی تشکیل شده است صحبت می کنیم، هسته جزء آن است که برای اجرای یک جریان دستورالعمل طراحی شده است. علاوه بر این، گزینه های چند هسته ای وجود دارد که قادر به اجرای چندین رشته از دستورات هستند.

ویژگی های "هسته ای" عبارتند از:

• سیستم فرماندهی؛
• ریزمعماری؛
• تعداد بلوک های عملکردی؛
• ولتاژ تغذیه؛
• مقدار حافظه کش داخلی؛
• ناحیه کریستالی؛
• رابط منطقی و فیزیکی؛
• حداکثر و معمولی اتلاف گرما؛
• فرکانس های ساعت؛
• فن آوری تولید.

در عین حال، در معنای فیزیکی، کلمات "هسته پردازنده" به معنای بخشی از آن است که شامل بلوک های اصلی عملکردی یا معمولاً یک تراشه باز ریزپردازنده است. در هر صورت، بخشی ضروری از "مغز" رایانه شخصی است. بنابراین، سؤال "پردازنده هسته ای چیست" تا حدودی نادرست به نظر می رسد، البته اگر فقط CPU در نظر گرفته شود و نه همه آن دستگاه ها و برنامه هایی که پردازنده نیز نامیده می شوند.

اتوبوس سیستم

هر کس که قبلاً یاد گرفته باشد پردازنده رایانه چیست، مطمئناً به نحوه کنترل بقیه اجزای رایانه شخصی نیز علاقه مند خواهد شد. بدیهی است که چنین کاری فقط توسط یک سیستم پیچیده قابل انجام است. این گذرگاه پردازنده نامیده می شود و مجموعه ای از خطوط سیگنال است که بر اساس هدف آنها ترکیب شده اند. هر یک از آنها پروتکل ارتباطی و مشخصات الکتریکی خاصی دارند. فقط CPU به خود گذرگاه پردازنده یا همان طور که به آن گذرگاه سیستم می گویند وصل می شود و سایر دستگاه ها از طریق کنترلرهای مادربرد متصل می شوند. در عین حال، هنگامی که حافظه به طور مستقیم به پردازنده متصل می شود، گزینه هایی وجود دارد که از این طریق کارایی بیشتر آن را تضمین می کند. جای سوال دارد که ظرفیت پردازنده چقدر است، زیرا مثلاً عبارت «ظرفیت پردازنده x 64» به این معنی است که این دستگاه مجهز به گذرگاه داده 64 بیتی است و این تعداد بیت را در هر چرخه پردازش می کند. .

حافظه پنهان

حافظه سریع یا کش، بافری بین پردازنده و کنترلر حافظه سیستم است که بسیار کند است. این جزء برای افزایش عملکرد کلی کل دستگاه به عنوان یک کل در نظر گرفته شده است. برای رسیدن به این هدف، بلوک های داده ای که در حال حاضر در حال پردازش هستند به بافر منتقل شده و ذخیره می شوند و بنابراین پردازنده مجبور به دسترسی دائم به حافظه سیستم نیست.

کش به سه سطح تقسیم می شود:

• سطح اول L1

این به دو کش تقسیم می شود - دستورالعمل ها و داده ها، سریع ترین است و مستقیماً با هسته پردازنده کار می کند.

• سطح دوم L2

حافظه نهان L2 با L1 تعامل دارد. حجم آن چندین برابر بزرگتر است و کل نگر است.

• سطح سوم L3

برخی از ریزپردازنده‌های مدرن سطح سومی نیز دارند که از دو سطح قبلی بیشتر است، اما یک مرتبه کندتر کار می‌کنند. واقعیت این است که اتوبوس بین سطح 2 و 3 باریکتر از بین 1 و 2 است. با این حال، سرعت سطح 3 هنوز به طور قابل توجهی بالاتر از سرعت حافظه سیستم است. بسته به اینکه اطلاعات وارد شده به حافظه نهان در سطوح مختلف تکرار می شود یا خیر، دو نوع از این جزء پردازنده متمایز می شود: انحصاری و غیر انحصاری. هر کدام از آنها مزایا و معایب خاص خود را دارند، بنابراین نمی توان گفت کدام یک بهتر است. فقط می توان اشاره کرد که نوع اول در ریزپردازنده های AMD و نوع دوم در اینتل استفاده می شود.

رابط

در مورد اینکه یک پردازنده کامپیوتر چیست، باید به تمام اجزای آن توجه کنید، زیرا این دستگاه پیچیده تنها به لطف کار هماهنگ هر یک از آنها کار می کند. به عنوان مثال، به نظر می رسد، چنین دستگاه ابتدایی به عنوان یک اتصال دهنده چه اهمیتی می تواند داشته باشد؟ با این حال، استفاده از آن، تعویض پردازنده را هنگام ارتقاء رایانه شخصی یا خارج کردن آن برای تعمیر آسان‌تر می‌کند.

فرکانس cpu چیست؟

برای مقایسه هر دستگاه فنی و به منظور ارائه ایده ای از قابلیت های آنها، از ویژگی های خاصی استفاده می شود که بیان عددی دارند. برای پردازنده ها، اصلی ترین فرکانس ساعت است. علاوه بر این، این مفهوم در مورد گزینه های تک هسته ای و چند هسته ای تفاوت های اساسی دارد. بنابراین، اگر یک پردازنده فقط قادر به اجرای یک جریان دستورالعمل باشد، سرعت کلاک آن چقدر است؟ به نظر می رسد که این پارامتر نشان می دهد که یک دستگاه تک هسته ای خاص چند محاسبه در واحد زمان می تواند انجام دهد. بر این اساس، هرچه سرعت کلاک بالاتر باشد، پردازنده می تواند عملیات بیشتری را در واحد زمان انجام دهد. اغلب 1.0-4 گیگاهرتز است و با ضرب فرکانس خارجی در یک ثابت مشخص مشخص می شود. اگر بخواهید سرعت کلاک پردازنده را بفهمید موضوع کاملاً دیگری است. در این مورد، برخی از کارشناسان احتمالی توصیه می کنند که این پارامتر را برای کل دستگاه محاسبه کنید و داده های نسخه تک هسته ای را در تعداد اجزای آن ضرب کنید. با این حال، این اساسا اشتباه است، زیرا سرعت کلاک دستگاه نسبت به تعداد هسته ها تغییر نمی کند و تأثیر مثبت فقط به عملکرد پردازنده مربوط می شود. برای تکمیل آن، باید توجه داشت که هنگام انتخاب یک پردازنده، فرکانس نباید یک عامل تعیین کننده باشد، بلکه ارزش تمام ویژگی های آن باید به عنوان یک کل در نظر گرفته شود.

GPU چیست؟

همانطور که می دانید رایانه های شخصی مدرن "تصویر" عالی را ارائه می دهند. این امر از طریق GPU، یک دستگاه ویژه که رندر گرافیکی را انجام می دهد، به دست می آید. علاوه بر این، آنها به عنوان یک شتاب دهنده گرافیک سه بعدی در نظر گرفته شده اند. با توجه به معماری خط لوله، چنین دستگاه هایی در پردازش تصاویر و سایر گرافیک ها بسیار کارآمدتر از CPU هستند که در بالا توضیح داده شد.

واژه پرداز چیست؟

در حال حاضر مقدار مشخصی سردرگمی در مسائل مربوط به معماری رایانه شخصی وجود دارد، زیرا اصطلاحات مشابه اغلب برای اشاره به چیزهای کاملاً متفاوت استفاده می شود. به طور خاص، اصطلاح پردازنده همچنین به برنامه هایی برای قالب بندی متن، تغییر فونت ها، پاراگراف ها، بررسی املا و غیره اشاره دارد. معروف ترین نمونه ها OpenOffice.org، Writer و Microsoft Word فوق العاده محبوب هستند. بنابراین، از نام شما می توانید با خیال راحت به این سوال که واژه پرداز چیست پاسخ دهید.

چند کلمه در مورد رایج ترین پردازنده های کامپیوتر شخصی

رتبه اول محبوبیت را پردازنده Core i5 اینتل اشغال کرده است. زمانی که به یک ماشین بازی قدرتمند نیاز دارید، گزینه بسیار خوبی در نظر گرفته می شود. به دنبال آن یک مدل از اینتل - Celeron E3200 وجود دارد که ارزان نیست، اما بهترین انتخاب برای کارهای اداری جدی است. یکی دیگر از پردازنده های اینتل، چهار هسته ای Core 2 Quad نیز در بین متخصصان طرفداران زیادی دارد. اگر در تلاش نیستید که صاحب یک ماشین فوق العاده قدرتمند شوید و می خواهید در هزینه خود صرفه جویی کنید، به AMD Athlon II X2215 یا AMD Phenom II X4945 توجه کنید.

اکنون می دانید پردازنده چیست، چه نوع هایی می تواند باشد و چه ویژگی هایی دارد.

• معرفی
• ویژگی های اصلی، قدرت پردازنده
• نحوه انتخاب پردازنده
• چند نکته برای اورکلاک کردن پردازنده ها
• نتیجه

مقدمه ای بر مفهوم پردازنده کامپیوتری

سلام دوستان! امروز یک سوال جالب و مهم را با شما تحلیل خواهیم کرد، پردازنده در کامپیوتر چیست. درست تر است که آن را پردازنده مرکزی (CPU که تراشه، سنگ، درصد و غیره نیز نامیده می شود) بنامیم.

بنابراین، پردازنده ریزمدار اصلی است که با پردازش و کنترل فرآیندهای اصلی در رایانه سروکار دارد. به طور واضح تر، این پردازنده به قیاس با مغز انسان، مغز رایانه شخصی (PC) نامیده می شود که کار اصلی پردازش و مدیریت داده ها را در کشور ما نیز انجام می دهد.

CPU برای رایانه شخصی بسیار مهم است، بستگی به این دارد که چقدر سریع کار کند، بسیاری از وظایف روزانه را انجام دهد. اگرچه، البته، کامپیوتر هنوز دارای چندین مؤلفه مهم (رم، کارت گرافیک) است که بر سرعت کل سیستم نیز تأثیر می گذارد.

به طوری که رایانه شخصی بتواند دائماً از نظر سرعت و عملکرد با زمان هماهنگ باشد، CPU و سایر قطعات هر از گاهی تغییر می کنند. بیشتر در این مورد در زیر.

مشخصات CPU و قدرت

ویژگی های اصلی یک CPU عبارتند از:

• فرکانس ساعت

یعنی این تعداد عملیات انجام شده در ثانیه است. اکنون این پارامتر قبلاً به میلیاردها اندازه گیری شده است. به عنوان مثال، اگر داده های فنی یک پردازنده را مشاهده کرده باشید، می توانید آن را به صورت 2.5 گیگاهرتز ببینید - این به معنای 2.5 میلیارد عملیات در ثانیه است (اما این هنوز در مقایسه با مغز انسان که عملکرد آن هزار برابر بیشتر است، بسیار کوچک است) .

کافی. قدرتمندترین پردازنده‌ها در حال حاضر می‌توانند فرکانس ساعت 4 یا 4.5 گیگاهرتز داشته باشند که معمولاً برای بازی‌ها و برنامه‌های رایانه‌ای قدرتمند مورد نیاز است، برای کارهای روزمره اضافی است.

• تعداد هسته ها

تا حدود 10 سال پیش، تقریباً هیچ کس حتی رویای ظاهر شدن دو یا چند CPU هسته ای را در سر نمی پروراند. تولیدکنندگان سرعت ساعت را تا زمانی که به مرز این فرآیند رسیدند افزایش دادند. سپس یک جهت جدید ظاهر شد - ایجاد دو یا چند هسته در یک تراشه.

از یک طرف، این بسیار خوب است. از آنجایی که پردازنده را قادر می سازد تا دو برابر سریعتر کار کند. اما از سوی دیگر این امر بدون پشتیبانی نرم افزاری مناسب محقق نمی شود. نکته اینجاست که هیچ بخشی از کامپیوتر به تنهایی کار نمی کند.

آنها فقط در صورتی قادر به کار هستند که دستورالعمل های برنامه خاصی برای این کار نوشته شده باشد. اگر هیچ کدام وجود نداشته باشد، هیچ فناوری جدیدی اصلاً معنی نخواهد داشت. بنابراین در اینجا، اگر برنامه هایی که برای تک هسته ای توسعه یافته اند روی یک CPU دو هسته ای اجرا شوند، آنگاه آنها فقط برای یک هسته کار می کنند، یعنی افزایش سرعت اتفاق نمی افتد، هسته دوم به سادگی درگیر نخواهد شد.

با ظهور CPU های چند تراشه ای، تقریباً اوضاع به همین شکل است. اگرچه اکنون این مشکل قبلاً حل شده است. تقریباً تمام برنامه های خروجی برای کار بر روی پردازنده های چند هسته ای (در صورت لزوم) بهینه شده اند. البته اینها بازی ها، پردازش ویدئو، تصویربرداری، مدل سازی، توسعه و غیره هستند.

• مصرف انرژی

درک این نکته مهم است که با افزایش توان، هزینه انرژی مورد نیاز برای بهره برداری نیز افزایش می یابد. این بسیار مهم است، زیرا مصرف بالای انرژی تنها منجر به صرف هزینه، افزایش تولید گرما می شود. بنابراین، توسعه دهندگان به طور مداوم در تلاش برای کاهش مصرف انرژی هستند.

• عمق بیت

به طور خلاصه، این پشتیبانی پردازنده از یک معماری کاری خاص است. معمولا 32 یا 64 بیت است. 64 بیت فرصت های بسیار خوبی را ارائه می دهد، اکنون به طور گسترده استفاده می شود. همه CPU های مدرن از 64 بیت پشتیبانی می کنند، بنابراین این یک سوال بدون ابهام است و نمی توان اشتباه کرد. شما می توانید در مقاله تفاوت سیستم عامل 32 بیتی و 64 بیتی با جزئیات بیشتر به این موضوع پی ببرید.

نحوه انتخاب پردازنده

به طور کلی، تنوع بسیار زیادی از آنها برای هر سلیقه و نیازی وجود دارد. اما برای درخواست های کمی سخت، انتخاب آن دشوار نیست. برای شروع، ارزش این را دارد که تصمیم بگیرید برای چه اهدافی از رایانه استفاده می شود، اگر فقط برای کار و سرگرمی های کوچک (بازی های کوچک، تماشای فیلم، موسیقی، گشت و گذار در اینترنت)، پس همه چیز ساده است - ارزان ترین تراشه مدرن مناسب است. شما.

اگر کار پیچیده‌ای جدی انجام می‌دهید که به یک کامپیوتر متعادل قدرتمند نیاز دارد، این کار کمی پیچیده‌تر است. باید به نکات زیر توجه کنید:

1. چند هسته ای - 4 هسته یا بیشتر
2. سرعت ساعت بالا - 2.5 گیگاهرتز و بالاتر
3. کش سطح سوم حداقل 6 مگابایت

با رعایت چنین توصیه های اساسی، می توانید به نوعی روی یک نمونه خوب و سازنده حساب کنید. اما انتخاب یک مدل و مشاهده اطلاعات در مورد آن در اینترنت، به عنوان مثال، تست های عملکرد، بررسی ها و غیره صحیح تر است.

• باید کانکتور را در مادربرد قرار دهد، قبل از خرید باید 100٪ روشن شود. 2 سازنده اصلی CPU در بازار وجود دارد - اینتل و AMD. هر یک از این شرکت ها خطوط مختلفی از CPU را با یک کانکتور خاص تولید می کنند که باید آن را بشناسید و یک مادربرد برای آن انتخاب کنید، یعنی بردی که متعاقباً برای کارکرد دائمی آن نصب می شود.

• پردازنده یک قطعه شکننده است، بنابراین به هیچ وجه نباید آن را رها کنیم، به آن ضربه بزنیم یا داخل کیسه بیندازیم.
• پس از نصب آن، استفاده از خمیر حرارتی (خمیر رسانای گرما) به آن ضروری است، آنچه در مقاله تمیز کردن گرد و غبار و جایگزینی آن در لپ تاپ می خوانیم، منطق یکسان است. اگر استفاده از خمیر حرارتی را فراموش کنید، CPU بیش از حد گرم می شود و ناپایدار می شود، در نهایت، به طور کلی می سوزد. علاوه بر این، چربی و گرد و غبار حرارتی خشک شده از عوامل اصلی خرابی لپ‌تاپ و کامپیوتر هستند.

• مهم است که خنک کننده مناسب برای CPU خود را پیدا کنید. واقعیت این است که پردازنده های سری های مختلف را می توان به روش های مختلف گرم کرد. بر این اساس، کولر (این یک فن با رادیاتور برای خنک کننده است) به صورت جداگانه برای آن انتخاب می شود. سخت نیست اگر اتلاف حرارت آن را بدانید با همان مقدار یا بالاتر باید کولر بخرید.

به طور کلی، اورکلاک افزایش مستقل در ویژگی های فنی آن است، معمولاً افزایش فرکانس کلاک، ولتاژ یا باز کردن هسته ها (در صورت وجود چنین فرصتی) است.

در صورتی که توسط سازنده مجاز نباشد از انجام آن بسیار منع می شود. اگر با وجود این اقدام کنید، به سادگی می توانید آن را خراب کنید. این موضوع دیگری است که خود سازنده این اجازه را می دهد، علاوه بر این، او یک عملکرد ویژه برای این کار آورده است، گاهی اوقات فقط باید یک دکمه را فشار دهید یا مقدار مناسب را انتخاب کنید.

در این صورت، بله، اگر افزایش ویژگی های CPU را ضروری می دانید، می توان این کار را انجام داد. اما باز هم خنک کننده و خمیر حرارتی را فراموش نکنیم. اگر از این نکات مطمئن نیستید، دوباره می توانید CPU را خراب کنید.

نتیجه

بر اساس اطلاعات ارائه شده در بالا، امیدواریم بتوانید یک ایده کلی از چیستی پردازنده، ویژگی های آن و نحوه استفاده صحیح از آن ایجاد کنید.

واحد پردازش مرکزی جزء کلیدی هر رایانه شخصی است. در این مقاله، ما در مورد ویژگی های اصلی پردازنده های مدرن، ویژگی های تکنولوژیکی و عملکرد اساسی آنها صحبت خواهیم کرد.

معرفی

هر دستگاه رایانه ای، خواه یک لپ تاپ، رایانه رومیزی یا تبلت باشد، از چندین جزء مهم تشکیل شده است که مسئول عملکرد و عملکرد کلی آن هستند. اما شاید مهمترین آنها واحد پردازش مرکزی (CPU، CPU یا CPU) باشد - دستگاهی که مسئول تمام محاسبات اولیه و اجرای دستورالعمل های ماشین (کد برنامه) است. جای تعجب نیست، این پردازنده است که مغز کامپیوتر و بخش اصلی سخت افزار آن محسوب می شود.

به عنوان یک قاعده، هنگام انتخاب یک رایانه برای خود، اول از همه به نوع پردازنده آن توجه می کنیم، زیرا قابلیت ها و عملکرد رایانه شخصی آینده شما مستقیماً به عملکرد آن بستگی دارد. به همین دلیل است که شخصی که اطلاعاتی در مورد تولید کنندگان پردازنده های مدرن و روندهای توسعه این بازار دارد می تواند نه تنها توانایی های یک دستگاه کامپیوتری خاص را به درستی تعیین کند، بلکه چشم انداز خرید آینده یک رایانه شخصی جدید یا به روز رسانی یک رایانه شخصی را نیز ارزیابی کند. نمونه ی قدیمی.

کاملاً بدیهی است که پردازنده های نصب شده در انواع رایانه ها و دستگاه های الکترونیکی نه تنها از نظر عملکرد، بلکه در ویژگی های طراحی و همچنین در اصول عملکرد با یکدیگر متفاوت هستند. به عنوان بخشی از این چرخه، با پردازنده هایی بر اساس آشنا می شویم معماریx86که زیربنای اکثر دسکتاپ‌ها، لپ‌تاپ‌ها و نت‌بوک‌ها و همچنین برخی تبلت‌های مدرن هستند.

مطمئناً بسیاری از خوانندگان، به ویژه آنهایی که تازه شروع به آشنایی با رایانه کرده اند، تعصب خاصی دارند که درک این همه "عقل پردازنده" برای کاربران باتجربه بسیار است، زیرا بسیار دشوار است. اما آیا واقعا همه چیز اینقدر مشکل ساز است؟

البته از یک طرف، یک پردازنده یک دستگاه بسیار پیچیده است و مطالعه کامل تمام مشخصات فنی آن واقعاً آسان نیست. این وضعیت با این واقعیت تشدید می شود که تعداد مدل های CPU که اکنون می توانید در بازار مدرن پیدا کنید بسیار زیاد است، زیرا چندین نسل از تراشه ها به طور همزمان در فروش هستند. اما از سوی دیگر، پردازنده ها تنها چند ویژگی کلیدی دارند که با درک آنها، یک کاربر معمولی قادر خواهد بود به طور مستقل توانایی های یک مدل پردازنده خاص را ارزیابی کند و بدون گیج شدن در انواع مدل ها، انتخاب درستی را انجام دهد.

ویژگی های اصلی پردازنده ها

معماری x86 برای اولین بار در اواخر دهه 1970 در پردازنده های خود اینتل پیاده سازی شد و بر اساس محاسبات مجموعه دستورالعمل های پیچیده (CISC) بود. این معماری نام خود را از دو رقم آخری گرفته است که به نام رمز مدل‌های محصولات اولیه اینتل پایان می‌داد - کاربران باتجربه احتمالاً هنوز رایانه‌های شخصی 286 (80286)، 386 (80386) و 486 (80486) را به یاد دارند که رویایی بودند. هر دانشمند کامپیوتر در اواخر دهه 80، اوایل دهه 90.

تا به امروز، معماری x86 در پردازنده های AMD، VIA، SiS، Cyrix و بسیاری دیگر نیز پیاده سازی شده است.

ویژگی های اصلی پردازنده ها که بر اساس آنها معمولاً در بازار مدرن تقسیم می شوند عبارتند از:

• سازنده شرکت
• سلسله
• تعداد هسته های محاسباتی
• نوع کانکتور نصب (سوکت)
• فرکانس ساعت

سازنده (برند) ... امروزه تمامی پردازنده های دسکتاپ و لپ تاپ به دو کمپ بزرگ تحت برندهای Intel و AMD تقسیم می شوند که مجموعاً حدود 92 درصد از کل بازار ریزپردازنده های جهانی را تشکیل می دهند. علیرغم اینکه سهم اینتل از آنها حدود 80 درصد است، این دو شرکت سال هاست که با موفقیت های متفاوتی با یکدیگر رقابت می کنند و سعی می کنند خریداران را زیر پرچم خود جذب کنند.

سلسله - یکی از ویژگی های کلیدی پردازنده مرکزی است. به عنوان یک قاعده، هر دو سازنده محصولات خود را با توجه به عملکرد خود به چند گروه تقسیم می کنند و دسته های مختلف کاربران و بخش های مختلف بازار را هدف قرار می دهند. هر یک از این گروه ها یک خانواده یا سری با نام متمایز خود را تشکیل می دهند که با استفاده از آنها می توان نه تنها قیمت محصول، بلکه به طور کلی عملکرد آن را نیز درک کرد.

امروزه محصولات اینتل بر اساس پنج خانواده اصلی ساخته شده اند. پنتیوم (دو هسته ای), سلرون (دو هسته ای), Core i3، Core i5و Core i7... سه مورد اول با هدف راه حل های اقتصادی خانه و محل کار هستند، دو مورد آخر در قلب سیستم های بهره وری قرار دارند.

CPUاینتل Core i7

خط چیپس ها کمی از خانواده های اصلی فاصله دارد اتم، که در مصرف برق کم و هزینه کم با بقیه تفاوت دارد. این پردازنده ها برای نصب در سیستم های مقرون به صرفه ای طراحی شده اند که در آن به کارایی بالا نیاز نیست اما مصرف انرژی پایینی مورد نیاز است. اینها شامل نت بوک ها، نت تاپ ها، رایانه های شخصی تبلت و ارتباطات است.

نمی توان از خانواده دیگری از پردازنده های شرکت سانتا کلارا نام برد - هسته 2... علیرغم اینکه دیگر تولید نمی شود و می توانید آن را فقط در بازارهای مختلف فروش پیدا کنید، اما تاکنون این خانواده از محبوبیت شایسته ای در بین کاربران برخوردار بوده و بسیاری از رایانه های خانگی فعلی به پردازنده های این سری خاص مجهز شده اند.

AMD، به طرفداران محصولات خود، پردازنده های این سری را ارائه می دهد آتلون دوم, Phenom II, یک سریو سری FX... مسیر دو خانواده اول در حال رسیدن به یک نتیجه منطقی است، در حالی که دو خانواده آخر به تازگی در حال افزایش هستند. در جای دیگری می توانید مقرون به صرفه ترین پردازنده های موجود در فروش را پیدا کنید سمپروناگرچه روزهای آنها عملا به شماره افتاده است.

CPUسری FX AMD

مانند اینتل، AMD نیز سری "موبایل" خود را به نام دارد E-سلسلهیک ریزپردازنده کم مصرف است که برای رایانه های رومیزی و لپ تاپ ارزان قیمت طراحی شده است.

تعداد هسته های محاسباتی ... حتی در دهه گذشته، اصلاً پردازنده‌ها از نظر تعداد هسته‌ها جدا نشدند، زیرا همه آنها تک هسته‌ای بودند. اما زمان در حال تغییر است و امروزه می توان CPUهای تک هسته ای را یک نابهنگام نامید و جای خود را به پسرعموهای چند هسته ای داده است. رایج ترین آنها تراشه های دو هسته ای و چهار هسته ای هستند. پردازنده هایی با سه، شش و هشت هسته پردازشی تا حدودی کمتر رایج هستند.

وجود چندین هسته در یک پردازنده به طور همزمان برای افزایش عملکرد آن است و همانطور که متوجه شدید هر چه تعداد آنها بیشتر باشد بالاتر است. با این حال، هنگام کار با نرم افزارهای قدیمی که برای محاسبات چند هسته ای بهینه نشده اند، ممکن است این قانون کار نکند.

نوع رابط ... هر پردازنده ای در یک مادربرد نصب می شود که روی آن یک کانکتور (سوکت) مخصوص برای آن یا به عبارت دیگر سوکت (Socket) وجود دارد. پردازنده های سازنده، سری و نسل های مختلف در انواع مختلف سوکت ها نصب می شوند. اکنون، برای رایانه های شخصی رومیزی، هفت مورد از آنها وجود دارد - چهار مورد برای تراشه های اینتل و سه مورد برای AMD.

اصلی‌ترین و پرکاربردترین سوکت پردازنده‌های مرکزی اینتل LGA 1155 در نظر گرفته شده است. پربازده‌ترین و پیشرفته‌ترین راه‌حل‌های این شرکت در سوکت LGA 2011 نصب شده است. روزها، از آنجایی که عرضه پردازنده های این نوع سوکت ها عملاً پایان یافته است.

در میان محصولات AMD، Socket AM3 پرکاربردترین نوع کانکتور امروزی است. به عنوان یک قاعده، اکثر محصولات بودجه و محبوب ترین شرکت در آن نصب می شود. درست است، این وضعیت احتمالاً در آینده نزدیک تغییر می کند، زیرا تمام آخرین پردازنده ها و راه حل های با عملکرد بالا دارای سوکت های Socket AM3 + و Socket FM1 هستند.

به هر حال، پردازنده های اینتل و AMD را می توان به راحتی با یک ویژگی مشخص تشخیص داد، که ممکن است قبلاً هنگام تماشای عکس ها متوجه آن شده باشید. محصولات AMD دارای تعداد زیادی پین در پشت هستند که با آنها به مادربرد متصل می شوند (در کانکتور قرار می گیرند). اینتل از یک راه حل اساسی متفاوت استفاده می کند، زیرا پین های تماس روی خود پردازنده، در داخل کانکتور مادربرد قرار ندارند.

ما در اینجا کانکتورها را برای راه حل های تلفن همراه در نظر نخواهیم گرفت، زیرا این مفهوم عملی ندارد. از این گذشته، نوع سوکت تنها در صورتی برای کاربر مهم است که بخواهید به طور مستقل پردازنده را در رایانه خود جایگزین (ارتقا) کنید. انجام این کار در دستگاه های قابل حمل نسبتاً دشوار است و خرید نسخه های تلفن همراه خود پردازنده ها در خرده فروشی تقریباً غیرممکن است.

فرکانس ساعت - مشخصه ای که عملکرد یک پردازنده را تعیین می کند که در مگاهرتز (MHz) یا گیگاهرتز (GHz) اندازه گیری می شود و تعداد عملیاتی را که می تواند در ثانیه انجام دهد را نشان می دهد. درست است، اساساً اشتباه است که عملکرد مدل های مختلف پردازنده را فقط از نظر فرکانس ساعت آنها مقایسه کنیم.

واقعیت این است که برای انجام یک عملیات، تراشه های مختلف ممکن است به تعداد چرخه های ساعت متفاوتی نیاز داشته باشند. علاوه بر این، سیستم های مدرن از پردازش خط لوله و موازی برای محاسبات استفاده می کنند و می توانند چندین عملیات را همزمان در یک چرخه انجام دهند. همه اینها به این واقعیت منجر می شود که مدل های مختلف پردازنده با فرکانس ساعت یکسان می توانند عملکرد کاملاً متفاوتی را نشان دهند.

جدول خلاصه خانواده‌های پردازنده‌های رومیزی

فرآیند تکنولوژیکی(فن آوری تولید)

در تولید ریز مدارها و به ویژه کریستال های ریزپردازنده در یک محیط صنعتی، از فوتولیتوگرافی استفاده می شود - روشی که با استفاده از تجهیزات لیتوگرافی، هادی ها، عایق ها و نیمه هادی ها بر روی یک بستر نازک سیلیکونی اعمال می شود که هسته پردازنده را تشکیل می دهد. به نوبه خود، تجهیزات لیتوگرافی مورد استفاده دارای وضوح خاصی است که نام فرآیند فناوری کاربردی را تعیین می کند.

اینتل

چرا فرآیند تکنولوژیکی که توسط آن پردازنده ها ساخته می شوند اینقدر مهم است؟ بهبود مستمر فن آوری ها امکان کاهش متناسب اندازه ساختارهای نیمه هادی را فراهم می کند که به کاهش اندازه هسته های پردازنده و مصرف انرژی آنها و همچنین کاهش هزینه آنها کمک می کند. کاهش مصرف انرژی، به نوبه خود، اتلاف گرمای پردازنده را کاهش می دهد، که امکان افزایش فرکانس ساعت و در نتیجه قدرت پردازش را فراهم می کند. همچنین، اتلاف گرمای کوچک به شما امکان می دهد از راه حل های سازنده تری در رایانه های همراه (لپ تاپ، نت بوک، تبلت) استفاده کنید.

ویفر سیلیکونی با تراشه های پردازندهAMD

اولین پردازنده x86 اینتل که هنوز پایه اصلی تمام CPUهای مدرن است، در اواخر دهه 70 با استفاده از فناوری پردازش 3 میکرون (میکرو متر) تولید شد. در اوایل دهه 2000، تقریباً تمام تولیدکنندگان پیشرو تراشه، از جمله AMD و Intel، بر فرآیند فناوری 0.13 میکرون یا 130 نانومتر تسلط داشتند. اکثر پردازنده های مدرن با استفاده از 32 نانومتر - یک فرآیند فنی، و از اواسط سال 2012 و فناوری 22 نانومتر تولید می شوند.

انتقال به یک فناوری فرآیند ظریف همیشه یک رویداد مهم برای تولیدکنندگان ریزپردازنده است. از این گذشته ، همانطور که قبلاً ذکر شد ، این منجر به کاهش هزینه ساخت تراشه ها و بهبود ویژگی های کلیدی آنها می شود ، به این معنی که محصولات توسعه دهنده را در بازار رقابتی تر می کند.

مصرف برق و اتلاف حرارت

در مراحل اولیه توسعه خود، ریزپردازنده ها انرژی بسیار کمی مصرف می کردند. اما با افزایش فرکانس های ساعت و تعداد ترانزیستورها در هسته تراشه ها، این رقم به سرعت شروع به رشد کرد. ضریب مصرف انرژی که در ابتدا عملاً در نظر گرفته نشد، تأثیر عظیمی بر تکامل پردازنده‌های امروزی دارد.

هرچه مصرف انرژی پردازنده بیشتر باشد، گرمای بیشتری تولید می کند که می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد و خرابی خود پردازنده و ریز مدارهای اطراف شود. برای حذف گرما از سیستم های خنک کننده خاصی استفاده می شود که اندازه آنها مستقیماً به میزان گرمای تولید شده توسط پردازنده بستگی دارد.

در اوایل دهه 2000، اتلاف گرما در برخی از پردازنده‌ها از 150 وات بالاتر رفت و آنها مجبور بودند از فن‌های عظیم و پر سر و صدا برای خنک کردن آنها استفاده کنند. علاوه بر این، متوسط ​​توان منابع تغذیه در آن زمان 300 وات بود، به این معنی که بیش از نیمی از آن باید برای سرویس پردازنده "پرخور" هزینه می شد.

پس از آن مشخص شد که افزایش بیشتر قدرت پردازشی پردازنده ها بدون کاهش مصرف انرژی آنها غیر ممکن است. توسعه دهندگان مجبور شدند معماری پردازنده را به طور اساسی اصلاح کنند و شروع به اجرای فعال فناوری هایی کنند که به کاهش تولید گرما کمک می کند.

پردازنده هایی که با سرعت کلاک فوق العاده بالا کار می کنند باید با چنین سیستم های خنک کننده غول پیکری خنک شوند.

برای ارزیابی اتلاف حرارت پردازنده ها، مقداری معرفی شد که الزامات عملکرد سیستم های خنک کننده را مشخص می کند و به نام TDP... TDP نشان می‌دهد که یک سیستم خنک‌کننده خاص برای حذف چه مقدار گرما در هنگام استفاده با یک مدل پردازنده خاص باید طراحی شود. به عنوان مثال، TDP پردازنده برای رایانه های شخصی موبایل باید کمتر از 45 وات باشد، زیرا سیستم های خنک کننده بزرگ و سنگین را نمی توان در لپ تاپ ها یا نت بوک ها استفاده کرد.

امروزه در دوران شکوفایی دستگاه های قابل حمل (لپ تاپ، نت تاپ، تبلت)، توسعه دهندگان موفق به کسب نتایج فوق العاده ای در زمینه کاهش مصرف برق شده اند. انتقال به یک فرآیند فناوری نازک‌تر در تولید کریستال‌ها، معرفی مواد جدید برای کاهش جریان‌های نشتی، تغییر در چیدمان پردازنده‌ها، استفاده از انواع حسگرها و سیستم‌های هوشمندی که دما و دما را کنترل می‌کنند، تسهیل شد. ولتاژ، و همچنین معرفی سایر فن آوری های صرفه جویی در انرژی. همه این اقدامات به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا به افزایش قدرت پردازش پردازنده ها ادامه دهند و از راه حل های قدرتمندتر در دستگاه های فشرده استفاده کنند.

در عمل، اگر می‌خواهید یک سیستم فشرده بی‌صدا جمع‌آوری کنید، یا به عنوان مثال، اگر می‌خواهید لپ‌تاپ آینده‌تان تا حد امکان با باتری کار کند، هنگام خرید ارزش آن را دارد که ویژگی‌های حرارتی پردازنده را در نظر بگیرید.

معماری پردازنده و اسم رمز

در قلب هر پردازنده به اصطلاح معماری پردازنده وجود دارد - مجموعه ای از کیفیت ها و ویژگی های ذاتی یک خانواده کامل از ریزتراشه ها. معماری به طور مستقیم طراحی داخلی و سازماندهی پردازنده ها را تعیین می کند.

به طور سنتی، اینتل و AMD معماری های مختلف پردازنده خود را رمزگذاری می کنند. این امکان سیستماتیک کردن راه حل های مدرن پردازنده را با دقت بیشتری فراهم می کند. برای مثال، پردازنده‌های یک خانواده با سرعت کلاک و تعداد هسته‌های یکسان را می‌توان با استفاده از یک فرآیند تکنولوژیکی متفاوت تولید کرد، به این معنی که معماری و عملکرد متفاوتی دارند. همچنین استفاده از نام‌های صوتی در نام‌های معماری به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد تا پیشرفت‌های جدید خود را به طور مؤثرتری به ما کاربران ارائه دهند.

توسعه‌های اینتل نام‌های جغرافیایی مکان‌هایی (کوه‌ها، رودخانه‌ها، شهرها و غیره) هستند که نزدیک به مکان‌های ساختارهای صنعتی آن هستند که مسئول توسعه معماری مربوطه هستند. به عنوان مثال، اولین پردازنده‌های Core 2 Duo بر اساس معماری Conroe ساخته شدند که نام آن از نام شهری واقع در ایالت تگزاس ایالات متحده گرفته شد.

AMD هیچ تمایل مشخصی در شکل گیری نام برای پیشرفت های خود ندارد. تمرکز موضوعی ممکن است از نسلی به نسل دیگر تغییر کند. به عنوان مثال، پردازنده های جدید این شرکت با کد Liano و Trinity شناخته می شوند.

کش ردیفی

در فرآیند انجام محاسبات، ریزپردازنده باید دائماً به حافظه برای خواندن یا نوشتن داده ها دسترسی داشته باشد. در رایانه های مدرن، عملکرد ذخیره سازی داده های اصلی و تعامل با پردازنده توسط RAM انجام می شود.

با وجود سرعت بالای تبادل اطلاعات بین این دو جزء، پردازنده اغلب مجبور است در حالت بیکار بماند و منتظر اطلاعات درخواستی از حافظه باشد. این به نوبه خود منجر به کاهش سرعت محاسبات و عملکرد کلی سیستم می شود.

برای بهبود این وضعیت، همه پردازنده‌های مدرن دارای یک کش هستند - یک بافر حافظه متوسط ​​کوچک با دسترسی بسیار سریع، که برای ذخیره داده‌های اغلب درخواستی استفاده می‌شود. هنگامی که پردازنده به برخی از داده ها نیاز دارد، ابتدا به دنبال نسخه هایی از آنها در حافظه پنهان می گردد، زیرا اطلاعات لازم از آنجا بسیار سریعتر از حافظه اصلی بازیابی می شود.

اکثر ریزپردازنده‌های رایانه‌های مدرن دارای یک کش ردیفی هستند که از دو یا سه بافر حافظه مستقل تشکیل شده است که هر کدام وظیفه سرعت بخشیدن به فرآیندهای خاص را بر عهده دارند. به عنوان مثال، حافظه پنهان سطح اول (L1) می تواند مسئول تسریع بارگذاری دستورالعمل های ماشین باشد، سطح دوم (L2) - تسریع نوشتن و خواندن داده ها، و سطح سوم (L3) - تسریع در ترجمه آدرس های مجازی به فیزیکی. آنهایی که

یکی از بزرگترین چالش‌های پیش روی توسعه‌دهندگان، یافتن اندازه‌های بهینه حافظه پنهان است. از یک طرف، یک کش بزرگ می تواند حاوی داده های بیشتری باشد، به این معنی که درصدی که پردازنده در میان آنها موارد مناسب را پیدا می کند، بیشتر است. از طرف دیگر، هر چه اندازه کش بزرگتر باشد، زمان تأخیر در واکشی داده ها از آن بیشتر می شود.

بنابراین، کش های سطوح مختلف اندازه های متفاوتی دارند، در حالی که حافظه نهان سطح اول کوچک ترین، اما سریع ترین، و سومین، بزرگ ترین و در عین حال کندترین است. جستجوی داده ها در آنها بر اساس اصل از کوچکترین به بزرگترین انجام می شود. یعنی پردازنده ابتدا سعی می کند اطلاعات مورد نیاز خود را در حافظه پنهان L1، سپس در L2 و سپس در L3 (در صورت وجود) پیدا کند. اگر داده های مورد نیاز در تمام بافرها وجود نداشته باشد، RAM قابل دسترسی است.

به طور کلی کارایی حافظه نهان مخصوصاً سطح 3 به ماهیت دسترسی برنامه به حافظه و معماری پردازنده بستگی دارد. به عنوان مثال، در برخی از برنامه ها، وجود حافظه نهان L3 می تواند 20 درصد افزایش عملکرد را به همراه داشته باشد و در برخی از آنها به هیچ وجه تأثیری بر آن نخواهد داشت. بنابراین، در عمل، به سختی ارزش دارد که هنگام انتخاب پردازنده برای رایانه خود، با ویژگی های حافظه پنهان ردیفی هدایت شوید.

گرافیک یکپارچه

با توسعه فناوری های تولید و در نتیجه کاهش اندازه تراشه ها، تولیدکنندگان این فرصت را دارند که ریزمدارهای اضافی را در داخل پردازنده قرار دهند. اولین مورد هسته گرافیکی بود که وظیفه نمایش تصویر روی مانیتور را بر عهده دارد.

این راه حل به شما امکان می دهد هزینه کل رایانه را کاهش دهید، زیرا در این مورد نیازی به استفاده از کارت گرافیک هتل نیست. واضح است که پردازنده‌های ترکیبی بر استفاده در سیستم‌های بودجه و بخش شرکتی متمرکز هستند، جایی که عملکرد بخش گرافیکی در درجه دوم اهمیت قرار دارد.

اولین نمونه از ادغام یک پردازنده ویدئویی در یک CPU "عادی" توسط اینتل در اوایل سال 2010 نشان داده شد. البته، این هیچ انقلابی به ارمغان نیاورد، زیرا تا این مرحله گرافیک ها برای مدت طولانی با موفقیت در چیپست های مادربردها ادغام شده بودند.

روزی روزگاری، تفاوت در عملکرد بین گرافیک یکپارچه و گسسته اساسی بود. امروزه فقط می‌توان در مورد عملکرد متفاوت این راه‌حل‌ها صحبت کرد، زیرا تراشه‌های ویدئویی داخلی قادر به نمایش تصاویر بر روی چندین مانیتور در هر رزولوشن موجود، انجام شتاب سه بعدی و رمزگذاری ویدیوی سخت‌افزاری هستند. در واقع راه حل های یکپارچه از نظر عملکرد و قابلیت هایشان را می توان با کارت های گرافیک پایین رده مقایسه کرد.

اینتل در حال ادغام یک هسته گرافیکی با نام بی تکلف IntelHDGraphics در پردازنده های خود است. در عین حال، پردازنده‌های Core 2، Celeron و مدل‌های قدیمی‌تر Core i7 هسته‌های گرافیکی یکپارچه ندارند.

AMD با ادغام در سال 2006 با غول تولید کارت های ویدئویی، شرکت کانادایی ATI، تراشه های ویدئویی خانواده Radeon HD را در راه حل های خود تعبیه می کند. علاوه بر این، برخی از پردازنده‌های جدید این شرکت هسته‌های پردازنده x86 و گرافیک Radeon را در یک قالب ترکیب می‌کنند. واحد واحدی که از ادغام یک پردازنده مرکزی (CPU) و یک پردازنده گرافیکی (GPU) ایجاد می شود، APU، واحد پردازشگر شتاب دهنده نامیده می شود. این دقیقاً همان چیزی است که (APU) اکنون پردازنده های سری A و E نامیده می شود.

به طور کلی، گرافیک های یکپارچه AMD از Intel HD قدرتمندتر هستند و به نظر می رسد برای برنامه های بازی ترجیح داده می شوند.

حالتتوربو

بسیاری از پردازنده های مدرن مجهز به فناوری هستند که در برخی موارد به آنها اجازه می دهد تا به طور خودکار سرعت ساعت را بالاتر از حد اسمی افزایش دهند که منجر به افزایش عملکرد برنامه می شود. در واقع این فناوری «خود اورکلاکینگ» پردازنده است. زمان اجرای توربو بر اساس شرایط عملیاتی، حجم کاری و طراحی پلت فرم متفاوت خواهد بود.

اینتل از فناوری اورکلاک هوشمند خود به نام Turbo Boost در پردازنده های خود استفاده می کند. در خانواده های سازنده Core i5 و Core i7 استفاده می شود.

با نظارت بر پارامترهای مربوط به بار روی CPU (ولتاژ و آمپر، دما، توان)، سیستم کنترل داخلی فرکانس کلاک هسته ها را در مواردی که حداکثر پکیج حرارتی (TDP) پردازنده وجود نداشته باشد، افزایش می دهد. هنوز رسیده است. در حضور هسته های بارگیری نشده، آنها غیرفعال می شوند و پتانسیل خود را برای هسته های مورد استفاده برنامه ها آزاد می کنند. هرچه هسته های کمتری در محاسبات درگیر شوند، سرعت کلاک تراشه های درگیر در محاسبات افزایش می یابد. برای کاربردهای تک رشته ای، شتاب می تواند تا 667 مگاهرتز باشد.

AMD همچنین فناوری مخصوص به خود را برای اورکلاک دینامیکی هسته های بارگذاری شده دارد و تنها در تراشه های 6 و 8 هسته ای خود که شامل سری Phenom II X6 و FX می شود، استفاده می کند. آن Turbo Core نامیده می شود و تنها زمانی می تواند کار کند که تعداد هسته های بارگذاری شده در فرآیند محاسبات کمتر از نصف تعداد کل آنها باشد. یعنی در مورد پردازنده های 6 هسته ای، تعداد هسته های غیر فعال باید حداقل سه و پردازنده های 8 هسته ای - چهار باشد. برخلاف Intel Turbo Boost، این فناوری بر افزایش فرکانس تعداد هسته‌های آزاد تأثیری نمی‌گذارد و همیشه یکسان است. مقدار آن به مدل پردازنده بستگی دارد و از 300 تا 600 مگاهرتز متغیر است.

نتیجه

در خاتمه، بیایید سعی کنیم دانش عملی به دست آمده را با سود به کار ببریم. به عنوان مثال، یک فروشگاه محبوب لوازم الکترونیکی کامپیوتری، دو پردازنده Core i5 اینتل را با سرعت کلاک 2.8 گیگاهرتز به فروش می رساند. بیایید نگاهی به توضیحات آنها که از وب سایت فروشگاه گرفته شده است بیندازیم و سعی کنیم تفاوت آنها را درک کنیم.

اگر به اسکرین شات ها دقت کنید، علیرغم این واقعیت که هر دو پردازنده متعلق به یک خانواده هستند، وجه اشتراک چندانی ندارند: فرکانس ساعت و تعداد هسته ها. بقیه مشخصات متفاوت است، اما اولین چیزی که باید به آن توجه کنید، انواع کانکتورهایی است که هر دو پردازنده در آنها نصب شده اند.

Intel Core i5 760 دارای سوکت 1156 است که به این معنی است که متعلق به نسل منسوخ پردازنده ها است. خرید آن تنها در صورتی توجیه می شود که از قبل مادربردی با چنین سوکتی در رایانه خود داشته باشید و مایل به تغییر آن نباشید.

Core i5 2300 جدیدتر در حال حاضر با استفاده از فناوری فرآیند نازک‌تر (32 نانومتر در مقابل 45 نانومتر) تولید شده است که به این معنی است که معماری کامل‌تری دارد. با وجود کمی کوچکتر حافظه نهان L3 و "خود اورکلاک"، این پردازنده مطمئناً از نظر عملکرد تسلیم نسل قبلی خود نخواهد شد و وجود گرافیک یکپارچه این کار را بدون خرید کارت گرافیک جداگانه ممکن می کند.

علیرغم این واقعیت که هر دو پردازنده اتلاف گرمای یکسانی دارند (95 وات)، Core i5 2300 در شرایط مساوی خنک تر از نسل قبلی خود خواهد بود، زیرا ما قبلاً می دانیم که یک فرآیند تکنولوژیکی مدرن تر مصرف انرژی کمتری را ارائه می دهد. این به نوبه خود، پتانسیل اورکلاک آن را افزایش می دهد که خبر خوبی برای علاقه مندان به رایانه است.

حال بیایید به مثالی بر اساس پردازنده های AMD نگاه کنیم. در اینجا ما پردازنده‌هایی را از دو خانواده مختلف انتخاب کرده‌ایم - Athlon II X4 و Phenom II X4. در تئوری، خط Phenom از Athlon پربازده تر است، اما بیایید به ویژگی های آنها نگاه کنیم و تصمیم بگیریم که آیا همه چیز به این سادگی است.

از ویژگی‌ها می‌توان فهمید که هر دو پردازنده فرکانس ساعت و تعداد هسته‌های پردازشی یکسان، اتلاف حرارت تقریباً یکسان دارند و همچنین هر دو فاقد هسته گرافیکی یکپارچه هستند.

اولین تفاوتی که بلافاصله توجه شما را به خود جلب می کند این است که پردازنده ها در سوکت های مختلف نصب شده اند. علیرغم این واقعیت که هر دوی آنها (کانکتورها) در حال حاضر به طور فعال توسط سازندگان مادربرد پشتیبانی می شوند، Socket FM1 از نظر ارتقاء آینده تا حدودی ارجح به نظر می رسد، زیرا پردازنده های جدید سری A (APU) را می توان در آنجا نصب کرد.

یکی دیگر از مزایای Athlon II X4 651 فرآیند نازک‌تر و مدرن‌تر فناوری است که توسط آن تولید شده است. Phenom II با حالت Turbo و حافظه نهان L3 پاسخ می دهد.

در نتیجه، وضعیت مبهم است و در اینجا عامل کلیدی ممکن است قیمت خرده فروشی باشد که برای یک پردازنده از خط Athlon II 20-25٪ کمتر از Phenom II است. با در نظر گرفتن پلتفرم امیدوارکننده تر (Socket FM1)، خرید Athlon II X4 651 جذاب تر به نظر می رسد.

البته، برای اینکه بدون ابهام در مورد مزایای برخی از مدل های پردازنده صحبت کنید، باید بدانید که آنها بر اساس چه معماری ساخته شده اند و همچنین عملکرد واقعی آنها در برنامه های مختلف را که در عمل اندازه گیری می شود، بدانید. در مقاله بعدی، مجموعه مدرن ریزپردازنده های اینتل و AMD برای رایانه های شخصی رومیزی را با جزئیات بررسی می کنیم، با ویژگی های خانواده های مختلف CPU آشنا می شویم و همچنین نتایج مقایسه ای از عملکرد آنها ارائه می دهیم.