Procesor lub procesor - wszystkie informacje, które musisz znać

Każdy komputer i fan gier musi znać wewnętrzny sprzęt swojego komputera, zwłaszcza procesor. Centralny element naszego zespołu, bez którego nie moglibyśmy nic zrobić, w tym artykule przedstawiamy wszystkie najważniejsze pojęcia dotyczące procesora, dzięki czemu masz ogólne wyobrażenie o jego użyciu, częściach, modelach, historii i ważnych pojęciach.

Indeks treści

Co to jest procesor

Procesor lub procesor (Central Processing Unit) to element elektroniczny w postaci krzemowego układu scalonego znajdującego się w komputerze, specjalnie zainstalowany na płycie głównej przez gniazdo lub gniazdo.

Procesor jest elementem odpowiedzialnym za wykonywanie wszystkich logicznych obliczeń arytmetycznych generowanych przez programy i system operacyjny umieszczony na dysku twardym lub w pamięci centralnej. Procesor pobiera instrukcje z pamięci RAM, aby je przetworzyć, a następnie wysłać odpowiedź z powrotem do pamięci RAM, tworząc w ten sposób przepływ pracy, z którym użytkownik może wchodzić w interakcje.

Pierwszym mikroprocesorem opartym na tranzystorze półprzewodnikowym był Intel 4004 w 1971 roku, który mógł pracować z 4 bitami na raz (ciągi 4 zer i jedynek), aby dodawać i odejmować. Ten procesor jest daleki od 64 bitów, które mogą obsłużyć obecne procesory. Ale przedtem mieliśmy tylko ogromne pokoje pełne lamp próżniowych, które pełniły rolę tranzystorów, takich jak ENIAC.

Jak działa procesor

Architektura procesora

Bardzo ważnym elementem, który musimy wiedzieć o procesorze, jest jego architektura i proces produkcji. Są to koncepcje bardziej zorientowane na to, jak są fizycznie produkowane, ale wyznaczają wytyczne dla rynku i jest to kolejny element marketingu.

Architektura procesora jest w zasadzie wewnętrzną strukturą tego elementu. Nie mówimy o kształcie i rozmiarze, ale o tym, jak rozmieszczone są różne logiczne i fizyczne jednostki, które składają się na procesor, mówimy o ALU, rejestrach, jednostce sterującej itp. W tym sensie istnieją obecnie dwa rodzaje architektury: CISC i RISC, dwa sposoby pracy oparte na architekturze Von Neumana, osoby, która wynalazła cyfrowy mikroprocesor w 1945 roku.

Chociaż prawdą jest, że architektura nie tylko to oznacza, ponieważ obecnie producenci raczej biorą tę koncepcję z komercyjnego interesu, aby zdefiniować różne generacje swoich procesorów. Ale jedną rzeczą, o której musimy pamiętać, jest to, że wszystkie obecne procesory do komputerów stacjonarnych są oparte na architekturze CISC lub x86. To, co się dzieje, polega na tym, że producenci dokonują niewielkich modyfikacji tej architektury, włączając elementy takie jak więcej rdzeni, kontrolery pamięci, wewnętrzne magistrale, pamięć podręczna różnych poziomów itp. W ten sposób słyszymy nazwy takie jak Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2 itd. Zobaczymy co to jest.

Proces produkcyjny

Z drugiej strony mamy tak zwany proces produkcyjny, który jest zasadniczo wielkością tranzystorów tworzących procesor. Od zaworów próżniowych pierwszych komputerów po dzisiejsze tranzystory FinFET wykonane przez TSMC i Global Foundries o zaledwie kilku nanometrach - ewolucja była zadziwiająca.

Procesor składa się z tranzystorów, najmniejszych jednostek znajdujących się w środku. Tranzystor jest elementem, który pozwala lub nie przepuszcza prądu, 0 (nieprądowy), 1 (prąd). Jeden z nich obecnie mierzy 14 nm lub 7 nm (1 nm = 0, 00000001 m). Tranzystory tworzą bramki logiczne, a bramki logiczne tworzą układy scalone zdolne do wykonywania różnych funkcji.

Wiodący producenci procesorów do komputerów stacjonarnych

Są to podstawowe elementy pozwalające zrozumieć, w jaki sposób procesory były rozwijane w całej historii do dziś. Omówimy najważniejsze i nie możemy zapominać o producentach, którymi są Intel i AMD, niekwestionowani liderzy dzisiejszych komputerów osobistych.

Oczywiście są inni producenci, tacy jak IBM, najważniejsi ze względu na to, że są praktycznie twórcami procesorów i wzorcem technologicznym. Inni, tacy jak Qualcomm, stworzyli niszę na rynku, praktycznie monopolizując produkcję procesorów do smartfonów. Wkrótce może przejść na komputery osobiste, więc przygotuj się na Intel i AMD, ponieważ ich procesory są po prostu wspaniałe.

Ewolucja procesorów Intel

Przejrzyjmy więc główne historyczne wydarzenia Intel Corporation, niebieskiego giganta, największej firmy, która zawsze była liderem w sprzedaży procesorów i innych komponentów do komputerów PC.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 i 8086 Intel 286, 386 i 486 Intel Pentium Era wielordzeniowa: Pentium D i Core 2 Quad Era Core iX

Wprowadzony na rynek w 1971 roku, był to pierwszy mikroprocesor zbudowany na jednym układzie scalonym i do zastosowań nieprzemysłowych. Ten procesor został zamontowany na pakiecie 16 pinów CERDIP (karaluch wszelkiego życia). Został zbudowany z 2300 tranzystorami 10 000 nm i miał 4-bitową szerokość magistrali.

4004 był dopiero początkiem podróży Intela w komputerach osobistych, które w tym czasie zostały zmonopolizowane przez IBM. W latach 1972–1978 Intel dokonał zmiany filozofii w firmie, aby całkowicie poświęcić się budowie procesorów do komputerów.

Po 4004 pojawiło się 8008, procesor wciąż z 18-pinową enkapsulacją DIP, który podniósł jego częstotliwość do 0, 5 MHz, a także liczbę tranzystorów do 3500. Następnie Intel 8080 podniósł szerokość magistrali do 8 bitów i częstotliwości nie mniejszej niż 2 MHz pod enkapsulacją DIP 40-pin. Jest uważany za pierwszy naprawdę przydatny procesor zdolny do przetwarzania grafiki na maszynach takich jak Altair 8800m lub IMSAI 8080.

8086 to wzorcowy mikroprocesor, który jako pierwszy zastosował obowiązującą do tej pory architekturę i zestaw instrukcji x86. 16-bitowy procesor, dziesięć razy mocniejszy niż 4004.

To w tych modelach producent zaczął używać gniazda PGA z kwadratowym układem. Jego przełom polega na możliwości uruchamiania programów wiersza polecenia. 386 był pierwszym w historii wielozadaniowym procesorem z 32-bitową magistralą, co z pewnością brzmi dla ciebie znacznie więcej.

Dochodzimy do Intel 486 wydanego w 1989 roku, co jest również bardzo ważne, ponieważ jest procesorem, który zaimplementował jednostkę zmiennoprzecinkową i pamięć podręczną. Co to znaczy Cóż, teraz komputery ewoluowały z linii poleceń, aby mogły być używane przez interfejs graficzny.

W końcu doszliśmy do epoki Pentium, w której mamy kilka generacji aż do Pentium 4 jako wersji na komputery stacjonarne i Pentium M na komputery przenośne. Powiedzmy, że było 80586, ale Intel zmienił nazwę, aby móc licencjonować swój patent, a inni producenci, tacy jak AMD, przestali kopiować swoje procesory.

Procesory te po raz pierwszy obniżyły 1000 nm w procesie produkcyjnym. Przebywali lata między 1993 a 2002 rokiem, z Itanium 2 jako procesorem zbudowanym dla serwerów i po raz pierwszy używającym 64-bitowej magistrali. Te Pentium były już zorientowane wyłącznie na komputery stacjonarne i dzięki legendarnemu systemowi Windows 98, ME i XP można je bez problemu wykorzystywać do renderowania multimediów.

Pentium 4 zastosował już zestaw instrukcji skierowanych wyłącznie na multimedia, takie jak MMX, SSE, SSE2 i SSE3, w swojej mikrotechnice zwanej NetBurst. Podobnie, był to jeden z pierwszych procesorów, który osiągnął częstotliwość roboczą większą niż 1 GHz, a konkretnie 1, 5 GHz, dlatego też wydajne i duże radiatory pojawiły się nawet w niestandardowych modelach.

A potem dochodzimy do ery procesorów wielordzeniowych. Teraz moglibyśmy nie tylko wykonać jedną instrukcję w każdym cyklu zegara, ale dwie z nich jednocześnie. Pentium D zasadniczo składa się z układu z dwoma Pentium 4 umieszczonymi w tym samym pakiecie. W ten sposób na nowo opracowano także koncepcję FSB (magistrala front-side), która służyła do komunikowania się procesora z chipsetem lub mostkiem północnym, teraz także do komunikacji z obydwoma rdzeniami.

Po dwóch, 4 rdzenie pojawiły się w 2006 roku pod gniazdem LGA 775, znacznie więcej prądu i że możemy nawet zobaczyć na niektórych komputerach. Wszystkie z nich przyjęły już 64-bitową architekturę x86 dla swoich czterech rdzeni z procesem produkcyjnym rozpoczynającym się od 65 nm, a następnie 45 nm.

Następnie dochodzimy do naszych dni, w których gigant przyjął nową nomenklaturę dla swoich wielordzeniowych i wielowątkowych procesorów. Po Core 2 Duo i Core 2 Quad, nowa architektura Nehalem została przyjęta w 2008 roku, gdzie procesory zostały podzielone na i3 (niska wydajność), i5 (średniotonowy) i i7 (procesory o wysokiej wydajności).

Odtąd rdzenie i pamięć podręczna wykorzystywały komunikację BSB (Back-Side Bus) lub Back Bus, a także kontroler pamięci DDR3 został wprowadzony do samego układu. Przednia magistrala ewoluowała również do standardu PCI Express, który umożliwia dwukierunkowy przepływ danych między urządzeniami peryferyjnymi a kartami rozszerzeń i procesorami.

Intel Core drugiej generacji przyjął nazwę Sandy Bridge w 2011 roku z procesem produkcyjnym 32 nm i liczbą 2, 4 i do 6 rdzeni. Te procesory obsługują technologie wielowątkowości HyperThreading i dynamiczne zwiększanie częstotliwości Turbo Boost w zależności od asortymentu procesorów na rynku. Wszystkie te procesory mają zintegrowaną grafikę i obsługują pamięć RAM DDR3 1600 MHz.

Niedługo potem, w 2012 roku, zaprezentowano 3. generację zwaną Ivy Bridge, zmniejszając rozmiar tranzystorów do 22 nm. Nie tylko spadły, ale stały się 3D lub Tri-Gate, które zmniejszyły zużycie nawet o 50% w porównaniu z poprzednimi, zapewniając tę ​​samą wydajność. Ten procesor oferuje obsługę PCI Express 3.0 i jest zamontowany na gniazdach LGA 1155 dla komputerów stacjonarnych i 2011 dla komputerów stacjonarnych.

Czwarta i piąta generacja nazywane są odpowiednio Haswell i Broadwell i nie były też rewolucją poprzedniej generacji. Haswells współdzielił proces produkcji z mostem Ivy i pamięcią RAM DDR3. Tak, wprowadzono obsługę Thunderbolt i opracowano nowy projekt pamięci podręcznej. Wprowadzono również procesory z maksymalnie 8 rdzeniami. Socket 1150 był nadal używany, a 2011, chociaż te procesory nie są kompatybilne z poprzednią generacją. Jeśli chodzi o Broadwells, były to pierwsze procesory upuszczające przy 14 nm, w tym przypadku były kompatybilne z gniazdem Haswell LGA 1150.

Doszliśmy do końca z szóstą i siódmą generacją Intela, nazwaną Skylake i Kaby Lake z procesem produkcyjnym 14 nm, i przyjmujemy nowe kompatybilne gniazdo LGA 1151 dla obu generacji. W tych dwóch architekturach oferowana była już obsługa DDR4, magistrali DMI 3.0 i Thunderbol 3.0. Podobnie, zintegrowana grafika wzrosła do poziomu zgodnego z DirectX 12 i OpenGL 4.6 oraz 4K @ 60 Hz. Tymczasem Kaby Lake przybył w 2017 roku z ulepszonymi częstotliwościami taktowania procesorów i obsługą USB 3.1 Gen2 i HDCP 2.2.

Ewolucja procesorów AMD

Innym producentem, którego jesteśmy zobowiązani znać, jest AMD (Advanced Micro Devices), odwieczny rywal Intela, który prawie zawsze pozostawał w tyle za pierwszym, dopóki nie pojawił się Ryzen 3000. Ale hej, to kolejny Zobaczymy później, więc przejrzyjmy trochę historię procesorów AMD.

• AMD 9080 i AMD 386 AMD K5, K6 i K7 AMD K8 i Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano i spychacz AMD Ryzen

Podróż AMD zaczyna się w zasadzie od tego procesora, który jest niczym więcej niż kopią 8080 Intela. W rzeczywistości producent podpisał umowę z Intelem na produkcję procesorów o architekturze x86 będących własnością Intela. Następnym skokiem był AMD 29K, który oferował dyski graficzne i pamięci EPROM za swoje dzieła. Ale wkrótce potem AMD zdecydowało się konkurować bezpośrednio z Intelem, oferując między sobą kompatybilne procesory do komputerów osobistych i serwerów.

Ale oczywiście umowa dotycząca tworzenia „kopii” procesorów Intela stała się problemem, gdy tylko AMD stało się prawdziwą konkurencją ze strony Intela. Po kilku sporach prawnych, wygranych przez AMD, umowa została zerwana z Intelem 386 i już wiemy, dlaczego Intel został przemianowany na Pentium, rejestrując w ten sposób patent.

Stąd AMD nie miało innego wyjścia, jak stworzyć procesory całkowicie niezależnie i nie były to tylko kopie. Zabawne jest to, że pierwszym samodzielnym procesorem AMD był Am386, który oczywiście miał problemy z 80386 Intela.

Teraz tak, AMD zaczął szukać własnej drogi w tej wojnie technologicznej z procesorami wyprodukowanymi przez niego od podstaw. W rzeczywistości było to z K7, gdy zniknęła kompatybilność między oboma producentami, w wyniku czego AMD stworzyło własne płyty i własne gniazdo, zwane Socket A.W nim nowe AMD Athlon i Athlon XP zostały zainstalowane w 2003 roku.

AMD był pierwszym producentem, który wdrożył 64-bitowe rozszerzenie procesora do komputerów stacjonarnych, tak, przed Intelem. Spójrz na miejsce docelowe, którym teraz będzie Intel, aby zastosować lub skopiować rozszerzenie x64 do AMD dla swoich procesorów.

Ale to nie koniec - w 2005 r. AMD było w stanie sprzedać dwurdzeniowy procesor jeszcze przed Intelem. Niebieski gigant oczywiście odpowiedział mu Core 2 Duo, które widzieliśmy wcześniej, i stąd kończy się przywództwo AMD.

AMD pozostawało w tyle z powodu dramatycznego skoku wydajności wielordzeniowych procesorów Intel i próbowało temu zaradzić poprzez przeprojektowanie architektury K8. W rzeczywistości Phenom II wydany w 2010 roku miał do 6 rdzeni, ale to też nie wystarczyłoby dla uwolnionego Intela. Ten procesor miał tranzystory 45 nm i początkowo był montowany na gnieździe AM2 +, a później na gnieździe AM3, aby zapewnić zgodność z pamięcią DDR3.

AMD kupiło ATI, firmę, która do tej pory była bezpośrednim rywalem Nvidii w zakresie kart graficznych 3D. W rzeczywistości producent skorzystał z tej przewagi technologicznej, aby wdrożyć procesory ze zintegrowanym procesorem graficznym znacznie mocniejsze niż Intel z Westmere. AMD Llano były tymi procesorami, opartymi na architekturze K8L z poprzedniego Phenom i oczywiście z tymi samymi ograniczeniami.

Z tego powodu AMD przeprojektował swoją architekturę w nowych buldożerach, chociaż wyniki były dość słabe w porównaniu do Intel Core. Posiadanie więcej niż 4 rdzeni nie przyniosło korzyści, ponieważ oprogramowanie tamtych czasów było nadal bardzo zielone w zarządzaniu wielowątkowością. Wykorzystali proces produkcyjny 32 nm ze współużytkowanymi zasobami pamięci podręcznej L1 i L2.

Po niepowodzeniu AMD z poprzednią architekturą Jim Keller, twórca architektury K8, ponownie zrewolucjonizował markę dzięki tak zwanej architekturze Zen lub Summit Ridge. Tranzystory spadły do ​​14 nm, podobnie jak Intel, i stały się znacznie mocniejsze i miały wyższy ICP niż słabe buldożery.

Niektóre z najbardziej rozpoznawalnych technologii tych nowych procesorów to: AMD Precision Boost, który automatycznie zwiększał napięcie i częstotliwość procesorów. Lub technologia XFR, w której wszyscy Ryzen są podkręcani z odblokowanym mnożnikiem. Procesory te zaczęły się montować na gnieździe PGA AM4, które trwa do dziś.

W rzeczywistości ewolucją tej architektury Zen był Zen +, w którym AMD ulepszyło Intela, wdrażając tranzystory 12 nm. Procesory te zwiększyły swoją wydajność dzięki wyższym częstotliwościom przy niższym zużyciu. Dzięki wewnętrznej magistrali Infinity Fabric znacznie opóźniono transakcje między procesorem a pamięcią RAM, aby konkurować niemal bezpośrednio z Intelem.

Obecne procesory Intel i AMD

Następnie dochodzimy do współczesności, aby skupić się na architekturach, nad którymi pracują obaj producenci. Nie twierdzimy, że kupienie jednego z nich jest obowiązkowe, ale z pewnością są one obecną i bliską przyszłością każdego użytkownika, który chce zamontować zaktualizowany komputer do gier.

Intel Coffee Lake i wejście o 10 nm

Intel jest obecnie w 9. generacji procesorów do komputerów stacjonarnych, laptopów i stacji roboczych. Zarówno 8. (Coffee Lake), jak i 9. generacji (Coffee Lake Refresh) kontynuują tranzystory 14 nm i gniazdo LGA 1151, choć nie są kompatybilne z poprzednimi generacjami.

Ta generacja zasadniczo podnosi liczbę rdzeni o 2 dla każdej rodziny, teraz posiadając 4-rdzeniowy i3 zamiast 2, 6-rdzeniowy i5 i 8-rdzeniowy i7. Liczba linii PCIe 3.0 wzrasta do 24, obsługując do 6 portów 3.1, a także 128 GB pamięci RAM DDR4. Technologia HyperThreading została włączona tylko w procesorach i9, takich jak wydajne 8-rdzeniowe, 16-wątkowe procesory i procesory do notebooków.

W tej generacji są także Intel Pentium Gold G5000 zorientowany na stacje multimedialne z 2 rdzeniami i 4 wątkami oraz Intel Celeron, najbardziej podstawowy z podwójnymi rdzeniami oraz dla MiniPC i multimediów. Wszystkie procesory tej generacji mają zintegrowaną grafikę UHD 630, z wyjątkiem nazwy F w ich nomenklaturze.

Jeśli chodzi o 10. generację, istnieje niewiele potwierdzeń, choć oczekuje się, że nowe procesory Ice Lake wejdą ze specyfikacjami dla laptopów, a nie ze specyfikacjami dla komputerów stacjonarnych. Dane mówią, że CPI na rdzeń wzrośnie nawet o 18% w porównaniu do Skylake. Będzie 6 nowych podzbiorów instrukcji, które będą kompatybilne z AI i technikami głębokiego uczenia się. Zintegrowany procesor graficzny również osiąga poziom 11. generacji i jest w stanie przesyłać strumieniowo treści w 4K @ 120Hz. Wreszcie będziemy mieć zintegrowaną obsługę Wi-Fi 6 i pamięci RAM do 3200 MHz.

AMD Ryzen 3000 i już zaplanowana architektura Zen 3

AMD wprowadziło w 2019 r. Architekturę Zen 2 lub Matisse i nie tylko rozwinęło procesor Intel w procesie produkcyjnym, ale także czystą wydajność swoich procesorów stacjonarnych. Nowe Ryzen są zbudowane na tranzystorach 7 nm TSMC i liczą od 4 Ryzen 3 rdzenie do 16 Ryzen 9 9350X. Wszystkie implementują technologię wielowątkowości AMD SMT i odblokowują swój multiplikator. Niedawno wydana została aktualizacja BIOS AGESA 1.0.0.3 ABBA, aby rozwiązać problemy z osiągnięciem przez te procesory maksymalnej częstotliwości magazynowej.

Ich innowacje pojawiają się nie tylko tutaj, ponieważ obsługują nowy standard PCI Express 4.0 i Wi-Fi 6, czyli procesory z maksymalnie 24 liniami PCIe. Średni wzrost ICP w porównaniu z Zen + wyniósł 13% dzięki wyższej częstotliwości podstawowej i ulepszeniom magistrali Infinty Fabric. Ta architektura oparta jest na chipletach lub fizycznych blokach, w których na jednostkę przypada 8 rdzeni, a także inny moduł zawsze obecny dla kontrolera pamięci. W ten sposób producent dezaktywuje lub aktywuje pewną liczbę rdzeni, tworząc różne modele.

W 2020 r. Planowana jest aktualizacja Zen 3 w procesorach Ryzen, za pomocą których producent chce poprawić wydajność i wydajność swojego AMD Ryzen. Twierdzono, że projekt jego architektury został już ukończony, a wszystko, co pozostaje, to dać zielone światło, aby rozpocząć proces produkcji.

Będą znowu oparte na 7 nm, ale dopuszczą nawet o 20% większą gęstość tranzystora niż obecne układy. Jako pierwsza opracowana zostanie linia procesorów WorkStation EPYC, z procesorami, które mogą mieć 64 rdzenie i 128 wątków przetwarzania.

Części, które powinniśmy wiedzieć o procesorze

Po tym święcie informacji, które pozostawiamy jako opcjonalną lekturę i jako podstawę do ustalenia, gdzie jesteśmy dzisiaj, nadszedł czas na bardziej szczegółowe informacje na temat pojęć, które powinniśmy wiedzieć o procesorze.

Najpierw postaramy się wyjaśnić użytkownikowi najważniejszą strukturę i elementy procesora. Będzie to z dnia na dzień dla użytkownika, który chce dowiedzieć się nieco więcej o tym sprzęcie.

Rdzenie procesora

Jądra to jednostki przetwarzające informacje. Te elementy utworzone przez podstawowe elementy architektury x86, takie jak Jednostka sterująca (UC), Dekoder instrukcji (DI), Jednostka arytmetyczna (ALU), Jednostka zmiennoprzecinkowa (FPU) i Stos instrukcji (PI).

Każde z tych jąder składa się z dokładnie tych samych wewnętrznych elementów i każdy z nich jest w stanie wykonać operację w każdym cyklu instrukcji. Cykl ten mierzy częstotliwość lub herc (Hz), im więcej Hz, tym więcej instrukcji można wykonać na sekundę, a im więcej rdzeni, tym więcej operacji można wykonać w tym samym czasie.

Dzisiaj producenci tacy jak AMD wdrażają te rdzenie w blokach krzemowych, chipletach lub CCX w sposób modułowy. Dzięki temu systemowi można uzyskać lepszą skalowalność podczas budowania procesora, ponieważ chodzi o umieszczanie chipletów, aż do osiągnięcia żądanej liczby, z 8 rdzeniami dla każdego elementu. Ponadto można aktywować lub dezaktywować każdy rdzeń, aby osiągnąć pożądaną liczbę. Tymczasem Intel wciąż upycha wszystkie rdzenie w jednym krzemie.

Czy źle jest aktywować wszystkie rdzenie procesora? Zalecenia i sposób ich wyłączenia

Turbo Boost i Precision Boost Overdrive

Są to systemy, które wykorzystują odpowiednio Intel i AMD do aktywnej i inteligentnej kontroli napięcia swoich procesorów. Pozwala im to zwiększyć częstotliwość pracy, gdy to tak, jakby to było automatyczne podkręcanie, dzięki czemu procesor działa lepiej w obliczu dużego obciążenia zadaniami.

System ten pomaga poprawić wydajność cieplną i zużycie obecnych procesorów lub w razie potrzeby zmieniać ich częstotliwość.

Przetwarzanie wątków

Ale oczywiście mamy nie tylko rdzenie, ale także wątki przetwarzające. Zwykle widzimy je reprezentowane w specyfikacjach jako X Core / X Threads lub bezpośrednio XC / X T. Na przykład Intel Core i9-9900K ma 8C / 16T, a i5 9400 ma 6C / 6T.

Termin Wątek pochodzi z Podprocesu i nie jest fizycznie częścią procesora, jego funkcjonalność jest czysto logiczna i odbywa się za pośrednictwem zestawu instrukcji danego procesora.

Można go zdefiniować jako przepływ kontroli danych programu (program składa się z instrukcji lub procesów), który pozwala zarządzać zadaniami procesora poprzez dzielenie ich na mniejsze części zwane wątkami. Ma to na celu optymalizację czasów oczekiwania dla każdej instrukcji w kolejce procesów.

Rozumiemy to w ten sposób: są zadania trudniejsze niż inne, więc wykonanie zadania zajmie jądrze mniej więcej czasu. W przypadku wątków dzieli się to zadanie na coś prostszego, aby każdy kawałek był przetwarzany przez pierwszy wolny rdzeń, jaki znajdziemy. Dzięki temu rdzenie są stale zajęte, więc nie ma przestojów.

Jakie są wątki procesora? Różnice z jądrami

Technologie wielowątkowe

Dlaczego w niektórych przypadkach widzimy, że liczba rdzeni jest taka sama, jak w wątkach, aw innych nie? Wynika to z technologii wielowątkowości, którą producenci wdrożyli w swoich procesorach.

Gdy procesor ma dwa razy więcej wątków niż rdzenie, technologia ta jest zaimplementowana. Zasadniczo jest to sposób realizacji koncepcji, którą widzieliśmy wcześniej, dzielenie jądra na dwa wątki lub „jądra logiczne” w celu podziału zadań. Podział ten jest zawsze wykonywany w dwóch wątkach na rdzeń i nie więcej, powiedzmy, że jest to bieżący limit, z którym programy mogą pracować.

Technologia Intela nazywa się HyperThreading, podczas gdy AMD nazywa się SMT (Simultaneous Multithreading). Dla celów praktycznych obie technologie działają tak samo, a w naszym zespole możemy je postrzegać jako prawdziwe jądra, na przykład, jeśli wykonamy zdjęcie. Procesor o tej samej prędkości jest szybszy, jeśli ma 8 rdzeni fizycznych niż 8 logicznych.

Co to jest HyperThreading? Więcej informacji

Czy pamięć podręczna jest ważna?

W rzeczywistości jest to drugi najważniejszy element procesora. Pamięć podręczna jest znacznie szybsza niż pamięć RAM i jest bezpośrednio zintegrowana z procesorem. Podczas gdy pamięć RAM DDR4 3600 MHz może osiągać prędkość odczytu 50 000 MB / s, pamięć podręczna L3 może osiągnąć 570 GB / s, L2 przy 790 GB / si L1 przy 1600 GB / s. Całkowicie szalone liczby zapisane w Ryzen 3000 Nevi.

Ta pamięć jest typu SRAM (statyczna pamięć RAM), szybka i droga, natomiast pamięć używana w pamięci RAM to DRAM (dynamiczna pamięć RAM), wolna i tania, ponieważ stale potrzebuje sygnału odświeżania. W pamięci podręcznej przechowywane są dane, które mają być natychmiast wykorzystane przez procesor, co eliminuje konieczność oczekiwania na pobranie danych z pamięci RAM i zoptymalizowanie czasu przetwarzania. Zarówno w procesorach AMD, jak i Intel istnieją trzy poziomy pamięci podręcznej:

• L1: Jest najbliżej rdzeni procesora, najmniejszy i najszybszy. Przy opóźnieniach mniejszych niż 1 ns pamięć ta jest obecnie podzielona na dwie części, L1I (instrukcje) i L1D (dane). Zarówno w Intel Core 9. generacji, jak i Ryzen 3000 mają po 32 KB w każdym przypadku, a każdy rdzeń ma swój własny. L2: L2 jest następny, z opóźnieniami około 3 ns, jest również przypisany niezależnie dla każdego rdzenia. Procesory Intel mają 256 KB, a Ryzen 512 KB. L3: Jest to największa pamięć z tych trzech i jest przydzielona w formie współdzielonej w rdzeniach, zwykle w grupach po 4 rdzenie.

Most północny znajduje się teraz w procesorach

Mostek północny procesora lub płyty głównej ma funkcję łączenia pamięci RAM z procesorem. Obecnie obaj producenci wdrażają ten kontroler pamięci lub PCH (Platform Conroller Hub) w samym CPU, na przykład w osobnym krzemie, tak jak dzieje się to w procesorze opartym na chipletach.

Jest to sposób na znaczne zwiększenie prędkości transakcji informacyjnych i uproszczenie istniejących magistrali na płytach głównych, pozostając tylko z mostkiem południowym, zwanym chipsetem. Ten chipset jest przeznaczony do routingu danych z dysków twardych, urządzeń peryferyjnych i niektórych gniazd PCIe. Najnowocześniejsze procesory do komputerów stacjonarnych i laptopów są w stanie przesyłać do 128 GB dwukanałowej pamięci RAM z szybkością 3200 MHz natywną (4800 MHz z profilami JEDEC z włączonym XMP). Ten autobus dzieli się na dwa:

• Magistrala danych: przenosi dane i instrukcje programów Magistrala adresów: krąży w niej adresy komórek, w których przechowywane są dane.

Oprócz samego kontrolera pamięci, rdzenie muszą również używać innej magistrali do komunikowania się ze sobą oraz z pamięcią podręczną, która nazywa się BSB lub Back-Side Bus. Ta używana przez AMD w architekturze Zen 2 nazywa się Infinity Fabric, który może pracować z częstotliwością 5100 MHz, podczas gdy Intel nazywa się Intel Ring Bus.

Co to jest pamięć podręczna L1, L2 i L3 i jak działa?

IGP lub zintegrowana grafika

Kolejnym elementem, który ładuje się dość istotnie, nie tyle w procesorach zorientowanych na granie, ale w mniej wydajnych, jest zintegrowana grafika. Większość istniejących procesorów ma dziś wiele rdzeni przeznaczonych do pracy wyłącznie z grafiką i teksturami. Zarówno Intel, AMD, jak i inni producenci, tacy jak Qualcomm z Adreno na smartfony lub Realtek dla Smart TV i NAS mają takie rdzenie. Procesory tego typu nazywamy APU (Accelerated Processor Unit)

Powód jest prosty, aby oddzielić tę ciężką pracę od reszty typowych zadań programu, ponieważ są one znacznie cięższe i wolniejsze, jeśli szyna o większej pojemności, na przykład 128 bitów, nie jest używana w APU. Podobnie jak normalne jądra, można je mierzyć ilością i częstotliwością, z jaką pracują. Ale mają także inny komponent, taki jak jednostki cieniujące. Oraz inne miary, takie jak TMU (jednostki teksturujące) i ROP (jednostki renderujące). Wszystkie pomogą nam zidentyfikować moc graficzną zestawu.

IGP używane obecnie przez Intela i AMD są następujące:

• AMD Radeon RX Vega 11: Jest to najbardziej wydajna i używana specyfikacja w procesorach Ryzen 5 2400 i 3400 1. i 2. generacji. W sumie jest to 11 rdzeni Raven Ridge o architekturze GNC 5.0 pracujących z maksymalną częstotliwością 1400 MHz, posiadających maksymalnie 704 jednostek cieniujących, 44 jednostek TMU i 8 jednostek ROP. AMD Radeon Vega 8: Jest to specyfikacja niższa niż poprzednie, z 8 rdzeniami i pracująca na częstotliwości 1100 MHz z 512 jednostkami cieniującymi, 32 TMU i 8 ROP. Montują je na Ryzen 3 2200 i 3200. Intel Iris Plus 655: te zintegrowane karty graficzne są zaimplementowane w procesorach Intel Core ósmej generacji z serii U (niskie zużycie) dla laptopów i są w stanie osiągnąć 1150 MHz przy 384 jednostki cieniujące, 48 TMU i 6 ROP. Jego wydajność jest podobna do poprzednich. Grafika Intel UHD 630/620 - Są to grafiki wbudowane we wszystkie procesory stacjonarne 8. i 9. generacji, które nie noszą oznaczenia F. Są niższe niż grafika Vega 11, które renderują przy 1200 MHz, z 192 jednostkami cieniującymi, 24 TMU i 3 ROP.

Gniazdo procesora

Teraz wychodzimy z komponentów CPU, aby zobaczyć, gdzie powinniśmy go podłączyć. Oczywiście jest to gniazdo, duże złącze umieszczone na płycie głównej i wyposażone w setki pinów, które będą stykać się z procesorem w celu przesyłania mocy i danych do przetwarzania.

Jak zwykle każdy producent ma własne gniazda i mogą być również różnego rodzaju:

• LGA: Land Grid Array, w której piny są zainstalowane bezpośrednio w gnieździe płytki, a procesor ma tylko płaskie styki. Pozwala to na większą gęstość połączeń i jest wykorzystywany przez Intel. Obecne gniazda to LGA 1151 dla procesorów stacjonarnych i LGA 2066 dla procesorów zorientowanych na stację roboczą. Jest również używany przez AMD w swoich chwytakach gwintowanych TR4. PGA: Pin Grid Array, wręcz przeciwnie, teraz piny są na samym procesorze, a gniazdo ma otwory. Nadal jest używany przez AMD do wszystkich komputerów stacjonarnych Ryzen o nazwie BGA: Ball Grid Array, w zasadzie jest to gniazdo, w którym procesor jest bezpośrednio wlutowany. Jest stosowany w laptopach nowej generacji, zarówno AMD, jak i Intel.

Radiatory i IHS

IHS (zintegrowany rozpraszacz ciepła) to pakiet z procesorem u góry. Zasadniczo jest to kwadratowa płyta zbudowana z aluminium, która jest przyklejona do podłoża lub płytki drukowanej procesora, a następnie do DIE lub wewnętrznego krzemu. Jego zadaniem jest przekazywanie ciepła z nich do radiatora, a także działanie jako osłona ochronna. Można je przyspawać bezpośrednio do DIE lub przykleić pastą termiczną.

Procesory to elementy pracujące z bardzo wysoką częstotliwością, dlatego będą potrzebować radiatora, który wychwytuje to ciepło i wydala je do otoczenia za pomocą jednego lub dwóch wentylatorów. Większość procesorów ma mniej lub bardziej zły zapas, chociaż najlepsze z nich pochodzą od AMD. W rzeczywistości mamy modele oparte na wydajności procesora:

• Wrait Stealth: najmniejszy, choć wciąż większy od Intela, dla Ryzen 3 i 5 bez nominału X Intel: nie ma nazwy i jest to mały aluminiowy radiator z bardzo głośnym wentylatorem, który jest dostępny prawie we wszystkich procesorach oprócz i9. Ten radiator pozostał niezmieniony od Core 2 Duo. Wraith Spire - średnia, z wyższym aluminiowym blokiem i wentylatorem 85 mm. Dla Ryzen 5 i 7 z oznaczeniem X. Pryzmat Wrait: model najwyższej jakości, który zawiera dwupoziomowy blok i miedziane rury cieplne w celu zwiększenia wydajności. Jest dostarczany przez Ryzen 7 2700X i 9 3900X i 3950X. Wraith Ripper: To zlew wieżowy wykonany przez Cooler Master dla Threadrippers.

Radiator procesora: czym one są? Wskazówki i rekomendacje

Oprócz tego istnieje wielu producentów, którzy mają własne niestandardowe modele kompatybilne z gniazdami, które widzieliśmy. Podobnie mamy systemy chłodzenia cieczą, które oferują lepszą wydajność niż radiatory wieżowe. W przypadku wysokiej klasy procesorów zalecamy użycie jednego z tych systemów 240 mm (dwa wentylatory) lub 360 mm (trzy wentylatory).

Najważniejsze pojęcia dotyczące procesora

Zobaczmy teraz inne pojęcia związane z procesorem, które będą ważne dla użytkownika. Nie chodzi o strukturę wewnętrzną, ale o technologie lub procedury, które są w nich przeprowadzane w celu pomiaru lub poprawy ich wydajności.

Jak mierzyć wydajność: jaki jest punkt odniesienia

Kiedy kupujemy nowy procesor, zawsze lubimy patrzeć, jak daleko może się posunąć i być w stanie kupić go z innymi procesorami, a nawet z innymi użytkownikami. Testy te nazywane są testami porównawczymi i są to testy warunków skrajnych, którym procesor poddaje określoną ocenę w oparciu o jego wydajność.

Istnieją takie programy, jak Cinebench (wynik renderowania), wPrime (czas wykonania zadania), program do projektowania Blender (czas renderowania), 3DMark (wydajność gier) itp., Które są odpowiedzialne za wykonanie tych testów , abyśmy mogli je porównać z inne procesory za pośrednictwem listy opublikowanej w sieci. Prawie wszyscy, co dają, to ich wynik obliczony na podstawie czynników, które ma tylko ten program, więc nie mogliśmy kupić wyniku Cinebench z wynikiem 3DMark.

Temperatury zawsze pod kontrolą, aby uniknąć dławienia termicznego

Istnieją również koncepcje związane z temperaturami, o których każdy użytkownik powinien wiedzieć, zwłaszcza jeśli mają drogi i wydajny procesor. W Internecie istnieje wiele programów zdolnych do pomiaru temperatury nie tylko procesora, ale także wielu innych elementów wyposażonych w czujniki. Zdecydowanie polecany będzie HWiNFO.

Związane z temperaturą będzie dławienie termiczne. Jest to automatyczny system ochrony, w którym procesory muszą obniżać napięcie i moc dostarczaną, gdy temperatura osiągnie maksymalny dopuszczalny poziom. W ten sposób obniżamy częstotliwość roboczą, a także temperaturę, stabilizując układ, aby się nie palił.

Ale także sami producenci oferują dane o temperaturach swoich procesorów, więc możemy znaleźć niektóre z nich:

• TjMax: Termin ten odnosi się do maksymalnej temperatury, jaką procesor jest w stanie wytrzymać w swojej matrycy, to znaczy w rdzeniach przetwarzających. Gdy procesor zbliży się do tych temperatur, automatycznie obejdzie wyżej wspomniane zabezpieczenie, które obniży napięcie i moc procesora. Temperatura Tdie, Tjunction lub Junction: Temperatura ta jest mierzona w czasie rzeczywistym przez czujniki umieszczone wewnątrz jąder. Nigdy nie przekroczy TjMax, ponieważ system ochrony zadziała wcześniej. TCase: jest to temperatura mierzona w IHS procesora, to znaczy w jego hermetyzacji, która zawsze będzie różna od tej, która jest zaznaczona w rdzeniu pakietu procesora: jest to średnia temperatura Tunion wszystkich rdzeni procesor

Delidding

Delidowanie lub delidowanie to praktyka przeprowadzana w celu poprawy temperatur procesora. Polega na usunięciu IHS z procesora, aby odsłonić inny zainstalowany krzem. A jeśli nie można go usunąć, ponieważ jest spawany, polerujemy jego powierzchnię do maksimum. Odbywa się to w jak największym stopniu w celu poprawy wymiany ciepła poprzez bezpośrednie umieszczenie pasty termicznej z ciekłego metalu na tych matrycach i umieszczenie radiatora na górze.

Co zyskujemy dzięki temu? Cóż, eliminujemy lub przyjmujemy do minimum wyraz dodatkowej grubości, którą zapewnia nam IHS, aby ciepło przechodziło bezpośrednio do radiatora bez pośrednich kroków. Zarówno pasta, jak i IHS są elementami odpornymi na ciepło, więc eliminując je i umieszczając ciekły metal, moglibyśmy obniżyć temperaturę do 20 ° C dzięki podkręcaniu. W niektórych przypadkach nie jest to łatwe zadanie, ponieważ IHS jest przyspawany bezpośrednio do matrycy, więc nie ma innej opcji niż szlifowanie zamiast zdejmowania.

Następnym poziomem byłoby umieszczenie układu chłodzenia ciekłym azotem, zarezerwowanego tylko dla ustawień laboratoryjnych. Chociaż oczywiście zawsze możemy stworzyć nasz system z silnikiem lodówki zawierającym hel lub pochodne.

Przetaktowywanie i obniżanie napięcia procesora

Z powyższym ściśle związane jest podkręcanie, technika, w której napięcie procesora jest zwiększane, a mnożnik jest modyfikowany w celu zwiększenia jego częstotliwości roboczej. Ale nie mówimy o częstotliwościach, które są w specyfikacjach, takich jak tryb turbo, ale rejestrach, które przekraczają te ustalone przez producenta. Nikomu nie jest stracone, że stanowi to zagrożenie dla stabilności i integralności procesora.

Aby przetaktować, najpierw potrzebujemy procesora z odblokowanym mnożnikiem, a następnie płyty głównej z chipsetem, która umożliwia tego rodzaju działanie. Wszystkie procesory AMD Ryzen są podatne na podkręcanie, podobnie jak procesory Intel denominowane w K. Podobnie chipsety AMD B450, X470 i X570 obsługują tę praktykę, podobnie jak Intel X i Z.

Podkręcanie można również wykonać poprzez zwiększenie częstotliwości zegara bazowego lub BCLK. Jest to główny zegar płyty głównej, który kontroluje praktycznie wszystkie elementy, takie jak CPU, RAM, PCIe i Chipset. Jeśli zwiększymy ten zegar, zwiększymy częstotliwość innych komponentów, które mają nawet zablokowany mnożnik, chociaż niesie to jeszcze większe ryzyko i jest bardzo niestabilną metodą.

Z drugiej strony zanik napięcia jest wręcz przeciwny, obniżając napięcie, aby zapobiec procesowi dławienia termicznego przez procesor. Jest to praktyka stosowana na laptopach lub kartach graficznych z nieefektywnymi systemami chłodzenia.

Najlepsze procesory do komputerów stacjonarnych, gier i stacji roboczych

W tym artykule nie mogło zabraknąć odniesienia do naszego przewodnika z najlepszymi procesorami na rynku. W nim umieszczamy modele Intel i AMD, które uważamy za najlepsze, w różnych istniejących zakresach. Nie tylko gry, ale także sprzęt multimedialny, a nawet stacja robocza. Zawsze go aktualizujemy, z linkami do bezpośredniego zakupu.

Wniosek dotyczący procesora

Nie można narzekać, że ten artykuł niczego się nie uczy, ponieważ dość dokładnie przejrzeliśmy historię dwóch głównych producentów i ich architektur. Ponadto sprawdziliśmy różne części procesora, które są niezbędne, aby poznać je na zewnątrz i wewnątrz, a także niektóre ważne koncepcje i powszechnie używane przez społeczność.

Zachęcamy do umieszczenia w komentarzach innych ważnych pojęć, które przeoczyliśmy i które uważasz za ważne w tym artykule. Zawsze staramy się w jak największym stopniu ulepszyć te artykuły o szczególnym znaczeniu dla tworzonej społeczności.