Для чего служит процессор: Для чего предназначен процессор — ответ на Uchi.ru

Содержание

краткое описание, характеристики и применение

Пользователи компьютеров очень часто путают между собой такие два понятия как системный блок и процессор, называя первый – вторым. Это в корне неправильно. Сам процессор – это устройство, предназначенное для управления работой вычислительной машины по заранее заданной последовательности команд, которая называется программой, и для выполнения операций по обработке информации.

Кроме того, есть и другие устройства с похожим названием. Например, текстовый процессор предназначен для создания документов и их форматирования. К такому типу программ относится Microsoft Word.

Что это такое?

А само устройство, являющееся мозгом компьютера, еще называют микропроцессором. Для чего предназначен процессор в компьютере? Это такая интегральная схема, которая управляет работой персонального компьютера. Создается такая схема на одном или нескольких кристаллах, сделанных из полупроводника при помощи очень сложной технологии, относящейся к сфере микроэлектроники.

Все то что может делать компьютер с информацией, определено системой команд самого процессора. Они входят в инструкции по управлению работой компьютера. Одна отдельно взятая команда – это одна операция, выполняемая вычислительной машиной. Например, выполнение арифметических действий, логических операций, определение последовательности команд для выполнения, передача информации из памяти одного устройства в память другого.

Таков краткий ответ на вопрос, для чего предназначен процессор.

Устройство

Так как процессор – это устройство, предназначенное для обработки данных, он состоит из следующих элементов:

  • арифметико-логическое устройство;
  • устройство управления;
  • регистры памяти.

Устройство управления, как понятно из его названия, по заданной программе управляет всеми узлами компьютера. Оно извлекает каждую последующую команду из регистра, узнает из нее, какую операцию нужно выполнить, и в какой последовательности. Это своеобразный дирижер, управляющий целым оркестром. А музыкальной композицией служит как раз программа.

Составные части

Арифметико-логическое устройство – это инструмент для вычислений, которое, следуя программам, выполняет операции, связанные с арифметикой и логикой.

Регистры являются внутренней памятью центрального процессора. Один регистр можно сравнить с черновиком, с помощью которого устройство производит расчеты и хранит их результаты. Каждый из регистров имеет свое собственно назначение.

Допустим, процессор должен сложить два каких-то числа. Для выполнения этой операции в первую очередь ему нужно взять из памяти первое слагаемое, потом — второе, сложить эти два значения, а сумму вновь переслать в оперативную память компьютера.

Ясно, что оба слагаемых и результат должны процессором где-то храниться. Для этой цели предназначена ячейка, входящая непосредственно в сам процессор, называемая аккумулятором или сумматором. Так как процессор предназначен для данных и их обработки, он должен понимать, из какой ячейки памяти нужно брать следующую команду. Это он узнает из другой своей внутренней ячейки, которая называется счетчиком. Команда, которая извлекается из оперативной памяти, размещается в еще одной ячейке – регистре команд. Из него результат выполненной команды можно перенести уже в оперативную память.

Виды регистров

Регистры бывают нескольких видов. Они отличаются друг от друга видом операций, которые выполняют. Самые важные регистры обладают собственными названиями:

  • Счетчик команд – это регистр, содержащий адрес следующей команды, которую нужно выполнить. Он служит для автоматического выбора программы из набора связанных ячеек памяти.
  • Сумматор – принимает участие при выполнении всех операций.
  • Регистр команд. В нем хранится команда на тот период времени, который нужен для выполнения.

Шина данных

Процессор компьютера предназначен для работы с информацией. Все его устройства постоянно ею между собой обмениваются. А делают они это при помощи элемента, который называется внутренняя шина данных. В современных центральных процессорах есть и другие части, но необходимым минимумом является вышеописанный набор устройств.

Машинный цикл и его схема

Данный процесс, как правило, состоит из следующих шагов:

  • Выбирается команда из ячейки, адрес которой сохранен в регистре-счетчике. Его содержимое при этом увеличивается на значение длины этой команды.
  • Далее она отправляется в устройство управления, попадая в его регистр команд.
  • Адресное поле, принадлежащее команде, расшифровывается устройством управления.
  • Последнее дает сигнал, и данные считываются из оперативной памяти, попадая уже в арифметико-логическое устройство.
  • Устройством управления расшифровывается код выполняемой операции и в арифметико-логическое устройство подается сигнал о выполнении этого действия над данными, которые в таком случае называются операндами.
  • Результат выполнения операции может сохраниться в самом центральном процессоре или же передается в память, в случае, когда имеется адрес, по которому должен находиться результат.
  • Все вышеперечисленные шаги выполняются до тех пор, пока не будет дан стоповый сигнал.

Характеристики

Итак, для чего предназначен процессор, ясно: для выполнения команд из заданной программы. Для этого он обладает следующими характеристиками:

  1. Тактовая частота. Центральный процессор тесно связан с генератором частоты тактов, которым вырабатываются импульсы. Они синхронизируют между собой работу всех элементов компьютера. Равняется эта характеристика числу тактов за одну секунду. Один такт – это отрезок времени, находящийся между первым импульсом и вторым. Измеряется тактовая частота в мегагерцах.
  2. Разрядность. Это максимальное значение, отвечающее за число разрядов двоичного кода, образованного и передаваемого процессором в одно и то же время. Эта характеристика определена разрядностью его регистров.
  3. Адресное пространство. К нему относится тот диапазон адресов, к которым обращается процессор, применяя адресный код.

Благодаря вышесказанному можно четко определиться, для чего предназначен процессор. Это мозг компьютера, без которого он совершенно ни к чему не пригоден. Разве только для украшения интерьера.

Что такое процессор? Основные характеристики процессоров

  • Содержание статьи
    • Вступление
    • Что такое процессор (CPU)?
    • История появления процессоров
    • Основные характеристики процессоров
      • Производитель
      • Сокет (Socket)
      • Тактовая частота
      • Количество ядер
      • Число потоков
      • Кэш (L1, L2, L3)
      • Техпроцесс
      • Тепловыделение (TDP)
      • Разрядность процессора
      • Интегрированное графическое ядро
    • Выбор процессора
    • Добавить комментарий

Вступление

За время работы системный администратором мне не раз приходилось слышать от сотрудников нашего офиса вопросы, которые заставляли меня окунуться в «чертоги разума» или применить дедуктивные навыки, чтобы понять, о чем вообще идёт речь.

И один из таких вопросов «мой процессор перестал включаться» или его другая версия «я что-то нажал и мой процессор отключился».

В это статье я хочу внести немного ясности и рассказать всем, что это вообще такое процессор и почему его не стоит путать с другими компонентами компьютера.

Что такое процессор (CPU)?

Процессор, что это вообще такое? Зачем он нужен? За какие задачи он отвечает?

Для большинства неопытных и технически неподготовленных пользователей процессором зачастую выступает весь системный блок в сборе. Но это относительно ошибочное суждение, процессор — это нечто, что сокрыто за стенками корпуса и толстым радиатором с вентилятором для его охлаждения.

Процессор или, как его еще называют, центральный процессор (Central Processing Unit) — это электронное устройство (интегральная схема), которое выполняет и обрабатывает машинные инструкции, код программ (машинный язык) и отвечает за все логические операции, которые протекают внутри вашей операционной системы и системного блока.

Без преувеличения, процессор можно назвать мозгом (или сердцем, это кому как больше нравится) любого компьютера, мобильного устройства или другого периферийного устройства. Да-да, слово процессор применимо не только к вашему системному блоку, но и планшету, смарт-холодильнику, игровой приставке, фотоаппарату и другой электронике.

Внешне процессор выглядит как квадратный (или прямоугольный) элемент или плата, в нижней части которой располагается контактная группа для подключения, в вверху находится сам кристалл процессора, который сокрыт под металлической крышкой, чтобы исключить возможность повреждения хрупкого кристалла процессора, а также крышка помогает при отводе тепла с поверхности кристалла на радиатор системы охлаждения.

Кристалл процессора состоит из кремния. Если точнее, полупроводники, из которых состоит процессор, производятся из кремния. На кремневой пластине кристалла в несколько слоёв располагается несколько триллиардов транзисторов (размер которых составляет порядка ~10 нм в зависимости от используемого техпроцесса при производстве), которые отвечают за все логические операции процессора.

На самом деле это только поверхностное описание того, из чего состоит процессор, и оно предназначено, скорее, для визуализации того, что из себя представляет процессор внутри. На самом деле все намного сложнее. К сожалению, просто и доходчиво объяснить все принципы создания и работы процессора не так просто, здесь потребуются знания как элементарной алгебры, так и продвинутой физики и электротехники, да и большинству пользователей это попросту не нужно.

Впоследствии производители процессоров научились располагать на печатной плате, помимо самого кристалла процессора, кристалл видеоядра (видеокарты), что позволило исключить необходимость в отдельной дискретной видеокарте для вывода изображения на монитор.

Подводя итог этого блока статьи и что бы дать простой ответ на такой сложный вопрос «Что такое процессор (CPU)» — процессор это сердце любого современного устройства, которое выполняет все основные операции, будь то простое сложение 2+2, набор текста в Microsoft Word или расчет физической модели в Blender.

История появления процессоров

Теперь, когда всё стало немного понятнее и слово процессор у вас не ассоциируется с системным блоком, давайте совершим небольшой экскурс в историю и посмотрим, как появились процессоры и что вообще способствовало их появлению.

Первые ЭВМ (электронно-вычислительные машины) появились в 40-х годах прошлого века. Изначально в их основе использовались лампы и примитивные радиоэлементы по типу резисторов и реле. Размер таких ЭВМ мог достигать нескольких квадратных метров.

На фотографии изображена первая ЭВМ — ENIAC. Ее вес составлял порядка 30 тон, и внутри располагалось 18000 электронных ламп.

Но прогресс не стоит на месте, и в 50-х годах громоздкие электронные лампы сменили транзисторы, которые, в свою очередь, в 60-х годах были вытеснены интегральными микросхемами, которые вмещали в себя уже тысячи таких транзисторов.

Всё изменилось в 1971 году, когда компания Intel представила первую 4-битную однокристальную микросхему Intel 4004. Именно Intel 4004 можно считать первым прародителем процессоров, нежели более ранние прототипы по типу электронных ламп и транзисторов. После Intel 4004 индустрия развития стала шагать семимильными шагами, и каждый год инженерам и конструкторам удавалось разработать более современный микропроцессор, который был мощнее и производительней своего приемника.

Мы умышленно не будем перечислять огромный перечень процессоров в силу того, что это уже получится полноценная, отдельная статья про историю процессоров. Поверьте, там есть о чём рассказывать.

В 1993 году компанией Intel был представлен первый полноценный десктоп процессор первого поколения P5, который впоследствии был переименован в Pentium.

Но не стоит полагать, что двигателем прогресса была только компания Intel, свой вклад в индустрию электроники и центральных процессоров внесли такие компании, как Motorola, Zilog, MOS Technology, Sinclair Research (ZX Spectrum). СССР тоже не отставали, и в 70-х годах Российские разработки в области ЭВМ вполне могли потягаться с зарубежными аналогами. Но в силу того, что СССР перенаправила силы из этой области в другие отраслевые технологии, было принято решение отказаться от собственного производства и впоследствии использовать сертифицированные импортные технологии.

Основные характеристики процессоров

Хорошо. Теперь, когда мы знаем, что такое процессор и его краткую историю появления, нам нужно расставить все точки над i и разобрать еще одну не менее важную составляющую процессоров — характеристики и за что они вообще отвечают.

Производитель

На текущий момент на рынке процессоров существует только два крупных игрока, которые постоянно конкурируют друг с другом как в плане технологий, так и за деньги в вашем кармане — AMD (Advanced Micro Devices) и Intel.

Мы не берём в расчет производителей, которые выпускают мобильные или другие узконаправленные процессоры, но в целях этичности их стоит упомянуть — МЦСТ (Эльбрус), Qualcomm, VIA Technologies, Samsung, Huawei и т. д.

Очень трудно говорить, кто лучше или процессор какого производителя вам стоит выбрать. Всё зависит от конкретных потребностей и ряда задач, которые будут выполняться на данном процессоре. Внести немного ясности в процесс выбора как производителя, так и процессора должна наша статья «Какой процессор лучше: AMD или Intel?»

Сокет (Socket)

Сокет — это разъем подключения (программный интерфейс) для установки центрального процессора на материнскую плату. На английском языке он называется Socket. Сокет — это первый параметр, на который вам нужно обратить внимание при выборе центрального процессора. Существует большое количество сокетов и их модификаций. Например, если у вас есть материнская плата с сокетом LGA 1151, то и процессор должен быть с сокетом LGA 1151, так как процессор с другим сокетом попросту невозможно установить в сокет материнской платы LGA 1151.

Тактовая частота

Такт — это промежуток времени между началом подачи текущего импульса ГТЧ (Генератор технической частоты) и началом подачи следующего.

Исторически сложилась, что тактовая частота измеряется в мегагерцах (для тысячных исчислений используются гигагерцы). Под тактовой частотой следует понимать количество тактов или вычислений в секунду. Следовательно, чем выше тактовая частота процессора, тем больше тактов (операций) в секунду может выполнить центральный процессор.

В качестве примера: центральный процессор с тактовой частотой 1 МГц обрабатывает 1 миллион тактов (операций) в секунду.

У процессоров существует параметр как базовой частоты, так и турбочастоты.

Базовая частота подразумевает частоту, с которой центральный процессор готов обрабатывать операций в стандартном режиме или при отсутствии интенсивной нагрузки. Если базовой частоты становиться недостаточно, автоматически включается интерсивный (турборежим) режим работы, в котором за счет повышения напряжения, центральный процессор поднимает свою тактовую частоту до заявленных, максимальных значений, что позволяет увеличить общую производительности и скорость обработки команд (тактов).

Количество ядер

Ядро — является самой главной частью процессора. Это своеобразный «мозг», который обрабатывает все поступающие команды. Ядро может обрабатывать только один поток команд, следовательно, если в процессоре есть два ядра, ОС может распараллелить поток команд, и ядра будут обрабатывать отдельные потоки команд, что увеличивает общую производительность. Стоит отметить, чтобы процессор мог обрабатывать команды в нескольких потоках и на разных ядрах, сам код программы должен поддерживать многоядерность и многопоточность, в противном случае будет работать только одно ядро, и разницы в производительности вы попросту не увидите. К счастью, большинство современных приложений поддерживают и то, и другое.

Число потоков

Число потоков — это параметр, который отвечает за то, сколько потоков информации может обрабатывать одно ядро процессора.

В качестве примера: процессор Intel Core i3-4170 имеет 2 реальных физических ядра, каждое ядро способно обрабатывать команды в два потока, что при должной оптимизации со стороны программного обеспечения позволяет получить бюджетный аналог четырехъядерного процессора при наличии только двух физических ядер. К сожалению, не все модели процессоров имеют дополнительные потоки.

Кэш (L1, L2, L3)

Кэш-память не менее важный параметр при выборе процессора, чем все остальные. Кэш-память это область энергозависимого ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), в котором хранится информация, с которой центральный процессор работает в текущий момент или собирается работать в ближайшем будущем (или, возможно, уже отработал, но ему еще потребуется эта информация).

Использование кэш-памяти позволяет получить доступ к хранимой информации или командам мгновенно без участия в данном процессе оперативной памяти и связующей шины. Следовательно, чем больше кэш-памяти на различных уровнях имеет процессор, тем лучше.

Техпроцесс

Под словом «техпроцесс» следует понимать технологию, которая используется при производстве полупроводниковых элементов процессора. С уменьшением цифры техпроцесса уменьшается размер и толщина транзисторов, которые размещены в процессоре.

В качестве примера: AMD Ryzen 5 1600 имеет техпроцесс 12 нм, что, в свою очередь, означает, что размер используемых в нём транзисторов равен 12 нанометрам.

Тепловыделение (TDP)

В процессе работы процессор выделяет различное количество тепла. Чтобы исключить возможность перегрева, конструкторами был добавлен уникальный для каждого процессора параметр «тепловыделение (TDP)», с помощью которого можно рассчитать необходимое охлаждение для стабильной работы процессора.

Параметр «тепловыделение (TDP)» процессора означает, сколько ватт тепловой мощности выделяется при максимальной нагрузке на процессор. Например, заявленное тепловыделение AMD Ryzen 7 PRO 1700X равно 95 Вт, что означает, что вам потребуется охлаждение, которое сможет рассеять с поверхности процессора 95 Вт тепла.

Хоть многие и игнорируют этот параметр, но как минимум на него стоит обратить внимание и при выборе «горячего» процессора заложить в его стоимость соответствующий кулер, который сможет обеспечить должное охлаждение и поможет избежать чрезмерного нагрева и последующий переход в состояние троттлинга.

Троттлинг (от англ. throttling — удушение) — это естественный механизм защиты процессора, когда при интенсивной нагрузке он умышленно занижает свои рабочие параметры, чтобы избежать потенциального перегрева и, как следствие, выхода из строя.

Разрядность процессора

Под определением разрядности следует понимать количество бит информации, которые центральный процессор может обрабатывать за один такт. Если размер данных за один цикл равен 1 байту, то процессор является восьмиразрядным (8 bit). В случае если размер данных составляет 2 байта, такой процессор будет считаться шестнадцатиразрядным (16 bit). Для тридцатидвухразрядного (32 bit) и шестидесяти четырех разрядного (64 bit) процессоров размер данных будет равен 4 и 8 байтам, соответственно.

Тогда почему все тридцатидвухразрядные процессоры обозначаются как x86? Давайте попробуем прояснить ситуацию — аббревиатура или набор инструкций x86 получен в наследство от процессора Intel i8086 и ряда последующих моделей процессоров, в именовании которых использовалось значение 86.

Хотелось бы добавить, что тридцатидвухразрядные процессоры (32 bit) и операционные системы (Windows x86) не поддерживают более 4 Гб оперативной памяти. В то время как шестидесяти четырех разрядный процессор (64 bit) и ОС могут использовать до 16 Тб оперативной памяти.

Интегрированное графическое ядро

Конструкторы и разработчики процессоров научились умещать под защитной крышкой маленького процессора не только саму архитектуру процессора, но и отдельное графическое ядро, которое способно на аппаратном уровне имитировать внешнюю видеокарту.
И пусть интегрированное графическое ядро значительно уступает в производительности своим старшим братьям, внешним видеокартам, его производительности хватает, чтобы работать с большинством современных программ, к тому же такие интегрированные видеокарты вполне справляются с простыми и нетребовательными видеоиграми по типу Minecraft или Dota 2.

Стоит отметить, что не все модели процессоров имеют интегрированное графическое ядро, и если в ваш бюджет для сборки компьютера не входит покупка отдельной видеокарты, вам стоит обратить внимание на процессоры, которые имеют отдельное интегрированное графическое ядро, например AMD Athlon 3000G или Intel Celeron G5900.

Выбор процессора

Теперь, когда мы узнали все основы и четко понимаем, что такое тактовая частота и техпроцесс или почему количество ядер не стоит путать с количеством потоков, нам осталось выбрать подходящий центральный процессора для нашего компьютера.

К сожалению, здесь тоже всё не так просто.

Вот небольшой пример — если Intel Core i3-8100 будет идеальным решением для офиса (работа в Microsoft Office, 1С, почтовыми программами и т. д.), то он едва ли сможет обеспечить стабильный FPS в современных и требовательных играх.

Как не запутаться в таком обилии и разнообразии различных центральных процессоров и выбрать подходящий процессор именно вам? В этом сложном вопросе вам поможет наша статья «Как выбрать процессор для компьютера? Какой процессор лучше: AMD или Intel?», в которой мы постарались доходчиво разобрать все основные моменты, связанные с выбором центрального процессора.

Что такое процессор и почему он самый важный элемент компьютера?

Руководства и учебные пособия

Robert Sole Подписаться на Twitter Отправить письмо 12 мая 2018 г.

2 8,422 5 минут чтения миссия управления всеми элементами компьютера и выполнения задач, которые от него требуются.

Сердцем компьютеров является процессор, отвечающий за выполнение вычислительных задач. Компьютеры основаны на процессорах для выполнения всех требуемых заданий, и в зависимости от их качества эти задания будут выполняться более или менее быстро. Процессор — это «разговорное» название, но на самом деле мы говорим о центральном процессоре или процессоре. Внутри они состоят из ядер, работающих на определенной частоте, а также имеют контроллеры памяти, в них можно интегрировать графический чип и другие элементы, позволяющие повысить производительность и предложить всевозможные решения.

ЦП можно установить только в выделенное место на материнской плате. Мы можем найти на рынке двух крупных производителей, таких как Intel и AMD. Эти две компании предлагают разные линейки процессоров, и в рамках разных линеек они делятся на разные сегменты, адаптируясь ко всем возможным вариантам использования процессора.

Определение процессора согласно RAE: Функциональный блок компьютера, отвечающий за поиск, интерпретацию и выполнение инструкций.

ЧТО ДЕЛАЕТ ПРОЦЕССОР?

По сути, это центральный компонент компьютера, отвечающий за управление задачами и назначением различных задач остальным компонентам. В дополнение к назначению задач процессоры отвечают за выполнение различных заданий в соответствии с приказами, назначенными пользователем через периферийное устройство ввода. Аналогия состоит в том, что процессор был бы мозгом компьютера. Если мы не установим процессор, компьютер не сможет работать.

РАБОЧАЯ ЧАСТОТА ЦП

В настоящее время частота процессоров измеряется в гигагерцах (ГГц). В основном речь идет о количестве раз или состояний, которые могут возникнуть в секунду. Процессор работает с «единицами» и «нулями», следовательно, это способность переключаться между этими состояниями в течение одной секунды. Каждый 1 ГГц соответствует 1 000 миллиардам изменений в секунду. Логично, что чем выше частота работы, тем больше операций он может выполнять.

Внутри процессор содержит различные блоки, которые взаимодействуют друг с другом. Среди них, например, у нас есть логический арифметический блок, ориентированный на выполнение «простых» алгебраических операций, таких как сложение и вычитание. Часы имеют миссию координации различных блоков процессора. Частота — это та частота, которая позволяет блоку управления отдавать команды арифметико-логическому блоку и выполнять назначенные операции в кратчайшие сроки. ПОДРОБНЕЕСейчас просочились изображения EVGA GTX 1660 Ti XC 9.0003

ЧАСТИ ПРОЦЕССОРА

Мы можем разделить процессор на три основные части:

  • Кремний или чип:  Общее название куска кремния, который содержит ядра процессора и различные вспомогательные элементы, которые помогают ядрам выполнять свою работу. работать более эффективно.
  • Встроенный радиатор:  Металлический элемент, закрывающий микросхему или кремний. Задача состоит в том, чтобы увеличить поверхность теплопередачи по направлению к радиатору, что позволит улучшить рассеивание генерируемого тепла. Он также призван защищать кремний от повреждений. Он также известен как IHS, аббревиатура от Integrated Heat Spreader.
  • Печатные платы:  Это часть, которая связывает чип с материнской платой. В нижней части есть контактные площадки или контакты, которые обеспечивают связь с остальными компонентами через материнскую плату. Это место, где IHS приклеивается или приваривается, чтобы предотвратить его удаление.

delid intelDelid AMD Threadripper

КОМПОНЕНТЫ ПРОЦЕССОРА

Основные элементы процессора:

  • Ядра: Ядра состоят из транзисторов, которые позволяют выполнять основные логические арифметические операции, такие как сложение и вычитание. Количество транзисторов в ядрах увеличено благодаря их миниатюризации с помощью литографических процессов. В настоящее время вполне нормально найти процессоры с большим количеством ядер.
  • Кэш:  Основной элемент, способный временно хранить небольшой объем данных, что позволяет ускорить выполнение задач. В нем хранятся данные и инструкции программ, которые мы используем, и если требуется больше места, поскольку он выделяется в оперативной памяти. Существуют различные уровни кэш-памяти для ускорения работы.

Внутренние элементы в ядре:

  • Блок управления: Сторона, отвечающая за управление рабочей нагрузкой, дающая конкретные инструкции о том, как выполнять инструкции, назначать ресурсы и выводить данные. Его задача состоит в том, чтобы разделить инструкции на более мелкие и более управляемые элементы, чтобы выполнение было более эффективным, позволяя выполнять инструкции параллельно.
  • Реестр:  Это небольшая память, встроенная в процессор. Данные поставлены в очередь, ожидая обработки. Эта память очень быстра и обычно очень мала по размеру.
  • Логический арифметический блок:  Часто называемый ALU из-за его аббревиатуры на английском языке, выполняет арифметические и логические операции с числами. Вы можете выполнять операции над целыми числами, не имеющими десятичных знаков.
  • Единица с плавающей запятой:  Он выполняет функции, аналогичные АЛУ, но в данном случае для натуральных чисел. Он также известен как FPU. Изначально этот блок был внешним элементом, но благодаря интеграции он был реализован внутри процессора. Ранее он назывался математическим сопроцессором.

Элементы, из которых состоят ядра:

  • Контроллер памяти: Ранее это был независимый чип, который связывал процессор с оперативной памятью, но благодаря интеграции стало возможным реализовать его внутри кремния и позволяет для повышения скорости и, следовательно, производительности.
  • Графическая карта:  В современные процессоры могут быть встроены выделенные графические карты, которые называются iGPU (встроенный графический процессор). Это позволяет создавать более дешевые компьютеры, чем компьютеры с выделенной графикой. Они, как правило, довольно просты, в случае Intel и представляют собой просто видеовыход, имеющий трудности для обработки игр, в то время как AMD всегда была более эффективной в этой области, и ее интегрированные решения позволяют запускать легкие игры или в низких разрешениях.
  • Контроллер PCI Express:  На материнских платах есть разъемы PCI Express, которые позволяют подключать видеокарты, жесткие диски, звуковые карты, сетевые карты и множество дополнительных элементов, которые позволяют добавлять элементы, выполняющие определенные задачи, которые процессор не может сделать или загрузить в обработчик задач.
  • Контроллер системной шины: Элемент, позволяющий процессору взаимодействовать с периферийными устройствами, установленными на материнской плате. Это позволяет значительно повысить эффективность работы.

ТИПЫ ПРОЦЕССОРОВ

Внутри процессоров можно выделить различные типы процессоров. В зависимости от своей разработки и внутренней архитектуры процессоры используются для разных задач. Например, у нас есть SoC (система на чипе), это процессоры, которые добавляют другие элементы, такие как специальные чипы для беспроводной связи через Wi-Fi или Bluetooth, среди прочего, и обычно внедряются в смартфоны.

Существуют дифференцируемые процессоры для настольных ПК в зависимости от количества ядер, рабочих частот или конструкции выводов. Мы можем найти процессоры BGA, которые припаяны к материнской плате и используются для компактных компьютеров, процессоров потребительского уровня или процессоров профессионального уровня. Дополнительно разрабатываются специальные процессоры для серверов, искусственный интеллект, интернет вещей, ASIC и множество специальных утилит.

Подробнее

Публикации по теме

Что такое процессор и для чего он нужен?

Процессор: это, вероятно, самый важный компонент вашего компьютера. Что такое процессор и что он делает? Это руководство объяснит все.

Покупаете новый компьютер и испытываете затруднения с такими терминами, как процессор?

Ваш процессор на самом деле является одной из самых важных частей вашего ПК или Mac, и этот термин используется с 1950-х годов. На самом деле процессоры есть во многих электронных устройствах, которые вы будете использовать, включая мобильные телефоны и другие интеллектуальные устройства.

Что такое процессор? Что делает ЦП и что означают разные спецификации ЦП? Давайте рассмотрим эту тему ниже.

Что такое процессор?

ЦП означает Центральный процессор. Это чип внутри вашего электронного устройства, который действует как мозг вашего компьютера.

Лучшей аналогией будет то, что центральный процессор — это часть мозга, которая выполняет все математические операции. Даже это не совсем точно — графический процессор (GPU) часто выполняет большую часть математических операций, связанных с графикой.

Однако для большинства задач, выполняемых на вашем ПК, волшебство происходит именно благодаря вашему процессору. Он выполняет необходимые вычисления, используемые для запуска вашей операционной системы, загрузки ваших любимых приложений, игр, создания файлов и многого другого.

Проще говоря, без процессора ваш компьютер не может быть компьютером.

Вы можете найти процессоры в настольных и портативных компьютерах, а также во многих других электронных устройствах, таких как смартфоны, планшеты, смарт-часы, медиаплееры, телевизоры и даже стиральные машины. Это одна из самых важных частей вашего компьютера, и тип процессора, установленного на вашем устройстве, может иметь большое значение для его производительности.

Что делает процессор?

Проще говоря, ЦП получает инструкции от программного обеспечения на вашем компьютере. Он декодирует эти инструкции, а затем выполняет их — это основной метод, с которым работает любое современное вычислительное устройство на практике.

Эти три шага широко известны как Извлечение , Декодирование и Выполнение . Процессоры могут выполнять миллионы таких инструкций в секунду.

Выборка

Первым шагом является извлечение или выборка инструкции из памяти программы.

ЦП считывает адрес, по которому хранится инструкция, которую нужно выбрать. Затем счетчик программ обновляется — теперь ЦП имеет адрес следующей инструкции, которую ему нужно будет получить.

Декодирование

Как только ЦП получает инструкцию, ему необходимо ее декодировать.

Инструкция в виде двоичного кода; последовательность единиц и нулей. Декодер переводит этот код в сигналы, которые затем передаются другим частям ЦП для выполнения инструкции. Например, если инструкция состоит в том, чтобы сложить два значения вместе, декодированные сигналы сообщат ЦП, что нужно взять два значения и выполнить операцию их сложения.

Выполнить

Заключительный этап процесса — выполнение.

В нашем примере выше сигналы будут активировать регистры, содержащие два числа, которые нужно сложить, и отправить их в ту часть ЦП, которая выполняет сложение. Результатом будет сумма двух значений. Как только инструкция будет выполнена, процесс начнется снова с выборки следующей инструкции.

Описание характеристик ЦП

Поскольку ЦП является мозгом вашего компьютера, неудивительно, что характеристики процессора, установленного в вашем устройстве, будут оказывать значительное влияние на его производительность.

Пример спецификации процессора Intel Core i9-9900K

При выборе процессора на основе его характеристик необходимо учитывать ряд ключевых соображений.

Ядра ЦП

Изначально в компьютерах использовались ЦП только с одним ядром. Одноядерный процессор может обрабатывать только одну инструкцию за раз. Пока первая инструкция не завершится, следующая инструкция не может начаться.

Для ускорения обработки были разработаны многоядерные процессоры. По сути, многоядерный процессор имеет несколько процессоров на одном кристалле. Вы увидите такие термины, как двухъядерный, четырехъядерный и восьмиъядерный, которые указывают количество ядер, содержащихся в процессоре.

Преимущество многоядерных процессоров в том, что им не нужно ждать завершения одной инструкции перед запуском другой. Каждое ядро ​​может выполнять свои собственные инструкции одновременно, что значительно увеличивает общую скорость.

Чем больше ядер у процессора, тем больше инструкций он может выполнять одновременно. Однако наличие большего количества ядер не обязательно означает более высокую производительность. Как правило, чем больше ядер, тем выше скорость, но для менее интенсивных задач разница будет незначительной.

Потоки

Потоки трудно определить точно, не увязая в технических деталях, поэтому лучше рассматривать их более абстрактно.

Представьте себе процесс, который должен выполнять процессор, состоящий из цепочки инструкций. Например, когда вы нажимаете клавишу увеличения громкости на клавиатуре, происходит ряд вещей. Во-первых, увеличивается объем. Этот процесс может включать увеличение сохраненного значения текущей громкости на единицу, а затем отправку сигнала на динамик для работы с этой новой громкостью. Во-вторых, на экране появляется изображение, показывающее текущий уровень громкости.

Этот процесс может включать чтение нового сохраненного значения текущего объема и последующее отображение графика с этим уровнем громкости.

В одноядерном процессоре эти потоки не могут выполняться одновременно, поскольку процессор может выполнять только одну операцию за раз. Если вы представляете каждый процесс как часть потока, весь первый поток должен завершиться, прежде чем второй сможет начаться. Это означает, что громкость увеличится еще до того, как начнется процесс обновления графики.

Многопоточность

Многопоточность (также известная как гиперпоточность) позволяет двум процессам работать одновременно, разделяя эти потоки и выполняя понемногу каждый из них по очереди. В нашем примере ЦП может увеличить текущее значение объема на единицу, затем переключиться на другой поток и передать этот новый объем графику объема. Затем он вернется к исходному потоку, чтобы увеличить громкость, а затем вернется ко второму потоку, чтобы показать графику.

Это очень упрощенный пример, но вы можете видеть, что, хотя количество времени, необходимое для завершения обоих процессов, остается одинаковым, оба процесса теперь завершают почти одновременно, а не заканчивают один до того, как может начаться другой.

Используя многопоточность, процессоры могут выполнять процессы параллельно, даже если отдельные инструкции выполняются одна за другой. Для процессоров, как и в случае с простынями, чем больше число нитей, тем лучше!

Тактовая частота

Тактовая частота — одна из наиболее важных характеристик процессора. Это потому, что это оказывает большое влияние на производительность, которую вы можете ожидать от своего компьютера.

Тактовая частота часто неправильно понимается как количество операций, которые ваш ЦП может выполнить за секунду, но это не совсем точно. Тактовая частота — это мера того, сколько циклов ЦП может выполнять в секунду. Измеряется в герцах, что является единицей частоты. Процессор с частотой 2 ГГц может выполнять 2 000 000 000 циклов в секунду.

Однако циклы — это не то же самое, что инструкции. Одному ЦП может потребоваться четыре такта для выполнения инструкции, в то время как другому процессору может потребоваться всего два такта. Как видите, это делает использование только тактовой частоты менее чем идеальным для сравнения процессоров. Однако это очень полезно при сравнении процессоров, входящих в одну модельную группу (или семейство) ЦП.

Предположим, вы рассматриваете два процессора одного производителя и одной группы моделей. ЦП с более высокой тактовой частотой будет значительно быстрее, когда оба работают на максимальной скорости.

Уход за процессором

Что такое процессор? Надеюсь, эта статья помогла вам понять, что происходит внутри этого невероятно сложного и важного процессора. Без вашего процессора вы не смогли бы прочитать эту важную статью.