Rodzaje i prędkości procesorów

Mikroprocesor to element komputera osobistego, który wykonuje faktyczne przetwarzanie danych. Jest to centralna jednostka przetwarzająca (CPU), która mieści się w mikroczipie i ma bardzo złożony obwód przełączający, który bardzo szybko wykonuje proste instrukcje.

Pakiet układów scalonych mikroprocesora zawiera krzemowy układ, który zawiera miliony tranzystorów i innych elementów wykonanych z tego materiału. Ponieważ tranzystory układu są bardzo małe, nawet niewielka ilość prądu o wysokim napięciu (np. Elektryczności statycznej) może zniszczyć układ.

Z tego powodu wszystkie duże układy scalone muszą być obsługiwane w sposób minimalizujący możliwość porażenia prądem elektrycznym.

Przy tak wielu obwodach przechowywanych na tak małej powierzchni mikroczipy wytwarzają dużo ciepła i wymagają systemów chłodzenia, aby zapobiec przegrzaniu układu. Na płytach głównych komputera procesor jest przykryty dużym, żebrowanym metalowym radiatorem, aby umożliwić przepływ powietrza z wentylatorów chłodzących w celu odprowadzenia ciepła.

Ogólnie rzecz biorąc, możemy powiedzieć, że mikroprocesor to procesor zintegrowany w małym krzemowym układzie scalonym, który składa się z tysięcy małych elementów, takich jak diody, tranzystory i rezystory, które współpracują ze sobą.

Rodzaje procesorów

Zarówno Intel, jak i AMD produkują procesory dla różnych systemów. Intel produkuje rodziny procesorów Core, Pentium, Atom i Celeron dla komputerów stacjonarnych, a po drugiej stronie znajdują się między innymi procesory AMD Athlon, Sempron i Ryzen.

Każdy procesor produkowany przez Intel lub AMD ma określone funkcje i dostarcza określone systemy, takie jak komputery stacjonarne lub stacje robocze w biurze. Każdy procesor dostosowuje się do określonego komputera, niezależnie od tego, czy jest złożony, zbudowany od podstaw, czy zaktualizowany.

Procesor najczęściej używany w komputerach osobistych jest produkowany przez firmę Intel. Ponieważ IBM wybrał układ Intel 8088 dla oryginalnego komputera IBM, większość klonów PC używała dowolnego z procesorów z serii Intel.

Komputery Apple z serii Macintosh pierwotnie używały mikroprocesorów Motorola 68000. Ale procesory Motorola stosują inny zestaw instrukcji niż procesory Intel, więc uruchomienie oprogramowania na komputerach Mac nie jest łatwe i na odwrót (ale przesyłanie plików danych nie stanowi problemu).

Różne typy mikroprocesorów wyjaśniono poniżej.

Mikroprocesor 8085

Zdjęcie za pośrednictwem Wikipedii

Mikroprocesor 8085 został zaprojektowany przez Intela w 1977 roku przy pomocy technologii NMOS.

Konfiguracje tego mikroprocesora to 8-bitowa szyna danych, 16-bitowa szyna adresowa, która może adresować do 64 kb, 16-bitowy licznik i wskaźnik stosu (SP). Rejestry sześciobitowe są umieszczone w parze BC, DE i HL. Mikroprocesor 8085 wymaga zasilacza 5 woltów.

Mikroprocesor 8086

Zdjęcie za pośrednictwem wikipedii

Ten mikroprocesor został również zaprojektowany przez firmę Intel. Jest to 16-bitowy procesor z 20 liniami magistrali adresowej i 16 liniami danych z 1 MB pamięci. Mikroprocesor 8086 składa się z potężnego zestawu instrukcji, umożliwiających łatwe wykonywanie operacji takich jak mnożenie i dzielenie.

Mikroprocesor 8086 ma dwa tryby działania, które są trybem maksymalnym i minimalnym. Maksymalny tryb pracy jest używany w systemie, który ma wiele procesorów. Minimalny tryb pracy jest używany w systemie, który ma pojedynczy procesor. Charakterystyka tego mikroprocesora wyjaśniono poniżej.

Cechy mikroprocesora 8086

Najważniejsze cechy mikroprocesora to:

Aby poprawić wydajność tego mikroprocesora, istnieją dwa procesy w rurach, które są w fazie uzyskiwania i wykonywania instrukcji. Cykl pobierania może przesyłać dane w 6 bajtach instrukcji i przechowywane w jednym wierszu. Etap wykonania jest odpowiedzialny aby uruchomić instrukcje. Mikroprocesor 8086 składa się z 2900 tranzystorów i ma 256 wektoryzowanych przerwań.

Szybkość zegara w mikroprocesorze

Szybkość zegara mierzy się w jednostkach cykli na sekundę, co nazywa się herc (Hz). Płyty komputerowe i procesory działają z prędkością milionów i miliardów herców, megaherców (MHz) i gigaherców (GHz).

Procesory Intel i AMD wykorzystują różne konstrukcje wewnętrzne, więc porównanie, na przykład, procesora AMD 2, 4 GHz z procesorem AMD 3, 0 GHz wskazuje, że procesor AMD 3, 0 GHz działa szybciej; Jednak porównanie dwóch procesorów 2, 4 GHz produkcji AMD i Intela nie wskazuje, który z nich działa szybciej.

Aby pracować, procesor dzieli zadanie na kilka etapów. Zazwyczaj procesory Intel działają na większej liczbie etapów, dlatego wykonują więcej pracy i wymagają więcej czasu niż procesory AMD na wykonanie zadań.

Cyfrowe układy scalone na płycie głównej są zsynchronizowane ze sobą przez sygnał zegara (sekwencję impulsów) na płycie głównej.

Możesz to potraktować jako „bicie serca” komputera. Im szybciej zegar tyka, tym szybciej komputer będzie działał; ale zegar nie może biec szybciej niż prędkość żetonów, ponieważ w tym przypadku ulegną awarii.

Wraz z poprawą technologii chipów, prędkość, z jaką chipy mogą działać, przyspieszyła. Procesor działa szybciej niż reszta płyty głównej (która synchronizuje się z ułamkiem prędkości procesora).

Zwiększ prędkość

Jednak podczas wyszukiwania procesora na rynku istnieje lista rzeczy do rozważenia. Tradycyjnie jedyną rzeczą, którą widzi większość konsumentów, jest pełna moc gigahercowa.

Wiele z tych osób prawdopodobnie nawet nie wie, co to znaczy (jest to liczba cykli zegara, które procesor wykonuje w ciągu sekundy, w miliardach), ale łatwo jest to porównać.

Ostatnie lata przyniosły dodatkową funkcję: prędkość doładowania. Większość jednostek graficznych i przetwarzających ma teraz częstotliwość zegara i „szybkość doładowania”. Intel nazywa to Turbo Boost; AMD nazywa to Boost Clock.

Ta nowa technologia mikroprocesorowa automatycznie poprawia wydajność, zwiększając szybkość rdzeni, a tym samym osiągając lepszą wydajność.

Klasyfikacja mikroprocesorowa

Zasadniczo przyjmuje się 5 klasyfikacji mikroprocesorów:

CISC

Zamówienia mogą być wykonywane w połączeniu z innymi działaniami niskiego poziomu. Wykonuje głównie zadanie przesyłania, pobierania i odzyskiwania danych na kartę iz karty pamięci. Poza tym wykonuje skomplikowane obliczenia matematyczne w ramach jednego polecenia.

Ten procesor został zaprojektowany w celu zminimalizowania liczby instrukcji na program i zignorowania liczby cykli na instrukcje. Kompilator służy do tłumaczenia języka wysokiego poziomu na język zestawu, ponieważ długość kodu jest stosunkowo krótka, a do przechowywania instrukcji używana jest dodatkowa pamięć RAM.

Architektura procesora CISC

Został zaprojektowany w celu obniżenia kosztów pamięci, ponieważ w dużych programach wymagana jest większa pamięć, co powoduje wyższy koszt pamięci. Aby przekroczyć tę liczbę instrukcji na program, można zmniejszyć liczbę instrukcji, integrując operacje w jedną instrukcję.

Funkcje procesora CISC

Ten procesor składa się z różnych trybów adresowania:

Ma dużą liczbę instrukcji Wykonanie instrukcji zajmuje kilka cykli Logika kodowania instrukcji jest złożona Wiele trybów adresowania, gdy wymagana jest instrukcja

RYZYKO

RISC jest skrótem od komputera z ograniczonym zestawem instrukcji i ma na celu skrócenie czasu wykonywania poprzez uproszczenie zestawu instrukcji komputera.

Te typy układów scalonych są wytwarzane w oparciu o funkcję, w której mikroprocesor może wykonywać małe zadania w ramach danego polecenia. W ten sposób szybciej wykonuj kolejne polecenia.

W mikroprocesorze każdy zestaw instrukcji wymaga tylko jednego cyklu zegara, aby zaimplementować wynik w jednolitym środowisku uruchomieniowym. Dlatego zmniejsza wydajność dla większej liczby wierszy kodu, więc wymaga dodatkowej pamięci RAM do przechowywania instrukcji. Kompilator służy do konwersji zestawu instrukcji języka wysokiego poziomu na język komputera.

Architektura procesora RISC

Ten typ procesora jest wykorzystywany w wysoce zoptymalizowanym zestawie instrukcji, a aplikacje procesorów RISC są przeznaczone dla urządzeń przenośnych ze względu na ich efektywność energetyczną. Charakterystyka tego procesora wyjaśniono poniżej.

Funkcje procesora RISC

Niektóre z głównych i ważnych funkcji procesora RISC są następujące:

Procesor RISC zawiera proste instrukcje. Składa się z liczby rejestrów i mniejszej liczby tranzystorów. Instrukcje ładowania i przechowywania służą do uzyskania dostępu do lokalizacji w pamięci. Procesor ma czas działania cyklu

Superskalar

Jest to procesor, który kopiuje sprzęt do mikroprocesora, aby wykonywać wiele zadań jednocześnie. Mogą być używane do arytmetyki i jako mnożniki. Mają wiele jednostek operacyjnych i dlatego wykonują więcej niż jedno polecenie, stale wydając wiele instrukcji zbędnym jednostkom operacyjnym w procesorze.

ASIC

Jest on używany do konkretnych celów, a nie do ogólnych celów. Początkowo w ASIC stosowano technologię matrycy drzwi. Nowoczesne układy ASIC często mają 32-bitowe procesory, Flash, bloki RAM, ROM, EEPROM, a także inne typy modułów.

DSP (cyfrowy procesor sygnałowy)

Służą do kodowania i dekodowania filmów lub konwersji cyfrowych filmów wideo na analogowe i analogowo-cyfrowe. Potrzebują mikroprocesora, który doskonale sprawdzi się w obliczeniach matematycznych. Chipy tego procesora są używane w sonarach, radarach, sprzęcie audio kina domowego, telefonach komórkowych i telewizorach.

Zalecamy przeczytanie Jak szybko i łatwo wybrać procesor

Komponenty wymagane dla tego procesora to zaprogramowana pamięć, pamięć danych, wejście / wyjście oraz silnik komputera. Ten procesor jest przeznaczony do cyfrowego przetwarzania sygnału analogowego. Proces ten odbywa się w regularnych odstępach czasu i przekształca napięcie w postać cyfrową.

Zastosowania tego procesora to produkcja dźwięku i muzyki, przetwarzanie sygnałów wideo oraz przyspieszenie grafiki 2D i 3D. Przykładem tego procesora jest TMS320C40.

Specjalne procesory

Specjalne procesory są zaprojektowane dla niektórych specjalnych procesorów, a niektóre z nich wyjaśniono poniżej.

Koprocesor

Może obsłużyć praktyczną funkcję wiele razy szybciej niż zwykłe mikroprocesory. Przykładem koprocesora jest koprocesor matematyczny, a niektóre z nich to 8087, który jest używany z 8086; 80287, który jest używany z 80286; i 80387, który jest używany z 80386.

Procesor wejścia / wyjścia

Ten procesor będzie miał własną pamięć lokalną. Służy do sterowania urządzeniami I / O z udziałem procesora. Przykładami procesora wejścia / wyjścia są sterowanie DMA, sterowanie klawiaturą i myszą, sterowanie wyświetlaniem graficznym oraz sterowanie portem SCSI.

Transputer

Ten procesor ma również własną pamięć lokalną, a także łącza do połączenia jednego transputera z drugim w celu komunikacji między procesorami.

Transputer jest używany w systemie jednoprocesorowym lub może być podłączony do zewnętrznych łączy w celu zmniejszenia kosztów budowy i zwiększenia wydajności. Niektóre przykłady tego procesora to procesory zmiennoprzecinkowe, takie jak T800, T805 i T9000.

Czy prędkość jest ważna?

Każdy czynnik jest ważny, a prędkość nie będzie robić mniej. Ale nie możemy porównać prędkości (GHz lub MHz) między różnymi architekturami. Błędem jest utożsamianie Pentium 4 o częstotliwości 2, 8 GHz z Pentium ostatnich lat na tej samej częstotliwości. Skok ewolucyjny w IPC (instrukcje na cykl) jest fatalny.

Najbardziej poprawną rzeczą byłoby sklasyfikowanie każdego procesora według jego kategorii. Możemy również znaleźć przypadki, w których ze względu na „napięty budżet” wyposażysz swój komputer w niskoprocesorowy procesor i ciągniesz go, dopóki nie uaktualnisz go do wyższej klasy.

Intel Pentium i Celeron / AMD Ryzen 3 / APU

Procesory o tej szybkości idealnie nadają się do podstawowych codziennych czynności, na przykład: poczta e-mail, przeglądanie stron internetowych, pakiet biurowy, a nawet znakomita wydajność jako centra mediów / HTPC. W przypadku Pentiums Ryzen 3 i APU mogą dać świetną wydajność, grając w rozdzielczości 720p lub 1080, jeśli jest wyposażony w przyzwoitą kartę graficzną.

Czterordzeniowy procesor Intel Core i3 / AMD Ryzen 5

Ten zakres prędkości doskonale nadaje się do przeglądania stron internetowych, pracy z wiadomościami e-mail, uruchamiania programów biznesowych, takich jak systemy zarządzania pacjentami, i ogólnie do wielozadaniowości. Ta kategoria działa dobrze dla przeciętnego komputera biurowego lub użytkowników, którzy nie chcą wydawać dużo pieniędzy na komputer do gier, ale chcą uaktualnić swój komputer w przyszłości.

Obecnie procesor Intel Core i3 ósmej generacji ma 4 rdzenie, które dają nam dodatkową wydajność (w porównaniu do siódmej generacji) i mogą dać nam wiele radości z Nvidia GTX 1050 Ti lub GTX 1060 o pojemności 3 lub 6 GB. Interesujący jest także czterordzeniowy AMD Ryzen 5 1400, który działa bardzo dobrze jako procesor 4 × 4. Podczas gdy AMD Ryzen 5 1600 / 1600X są idealne do grania i przesyłania strumieniowego, ponieważ nie jest bardzo trudne do przetaktowania ich przy 3, 9 lub 4 GHz.

Intel Core i5 / Intel Core i7 i AMD Ryzen 7

W głównym nurcie platformy są najlepsze. Jeśli potrzebujesz super mocnego komputera, idealnego do grania na najwyższych wymaganiach, pracującego z super potężnymi bazami danych i edycją multimediów, musisz mieć komputer o wysokiej wydajności. Osobiście procesory Intel Core i7 8. generacji i AMD Ryzen 7 (z podkręcaniem 3, 8 lub 4 GHz) zapewniają brutalną wydajność w grach i pracy.

Bez wątpienia są świetną opcją dla entuzjastycznej platformy, takiej jak Intel Core i9 lub AMD Threadripper, o znacznie większej ilości. Tym kończymy nasz artykuł na temat wszystkich szczegółów, które powinieneś wiedzieć o procesorach. Wśród nich istnieją typy i prędkości?