За что отвечает процессор в компьютере: Как выбрать процессор | Статьи | Компьютерная техника

Как работает процессор и что важно знать?

Процессор — сердце любого компьютера. Мы знаем, как он выглядит снаружи. Но интересно же — как он выглядит изнутри?

Intel® Core™ i7-1065G7, Ice Lake (10-е поколение), техпроцесс — 10 нм

Процессор состоит из миллиардов транзисторов сопоставимых по размеру с молекулой ДНК. Действительно размер молекулы ДНК составляет 10 нм. И это не какая-то фантастика! Каждый день процессоры помогают нам решать повседневные задачи. Но вы когда-нибудь задумывались, как они это делают? И как вообще люди заставили кусок кремния производить за них вычисления?

Сегодня мы разберем базовые элементы процессора и на практике проверим за что они отвечают. В этом нам поможет красавец-ноутбук — Acer Swift 7 с процессором Intel на борту.

Ядро процессора

Модель нашего процессора i7-1065G7. Он четырёхядерный и ядра очень хорошо видны на фотографии.

Каждое ядро процессора содержит в себе все необходимые элементы для вычислений. Чем больше ядер, тем больше параллельных вычислений процессор может выполнять. Это полезно для многозадачности и некоторых ресурсоемких задач типа 3D-рендеринга.

Например, для теста мы одновременно запустили четыре 4К-видео. Нагрузка на ядра рспределяется более менее равномерно: мы загрузили процессор на 68%. В итоге больше всего пришлось переживать за то хватит ли Интернет-канала. Современные процессоры отлично справляются с многозадачностью.

Почему это важно? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте разберемся — как же работает ядро?

По своей сути ядро — это огромный конвейер по преобразованию данных. На входе загружаем одно, на выходе получаем другое. В его основе лежат транзисторы. Это миниатюрные переключатели, которые могут быть в всего в двух состояниях: пропускать ток или нет. Эти состояния компьютер интерпретирует как нули и единицы, поэтому все данные в компьютере хранятся в двоичном коде.

Можно сказать, что компоненты внутри компьютера общаются между собой при помощи подобия Азбуки Морзе, которая тоже является примером двоичного кода. Только компьютер отстукивает нам не точки и тире, а нолики и единички. Казалось бы, вот есть какой-то переключатель, и что с ним можно сделать? Оказывается очень многое!

Если по хитрому соединить несколько транзисторов между собой, то можно создать логические вентили. Это такие аналоговые эквиваленты функции “если то”, ну как в Excel. Если на входе по обоим проводам течет ток, то на выходе тоже будет течь или не будет или наоборот, вариантов не так уж и много — всего семь штук.

Но дальше комбинируя вентили между собой в сложные аналоговые схемы, мы заставить процессор делать разные преобразования: складывать, умножать, сверять и прочее.

Поэтому ядро процессора состоит из множества очень сложных блоков, каждый из которых может сделать с вашими данными что-то своё.

Прям как большой многостаночный завод, мы загружаем в него сырье — наши данные. Потом всё распределяем по станкам и на выходе получаем результат.

Но как процессор поймёт, что именно нужно делать с данными? Для этого помимо данных, мы должны загрузить инструкции. Это такие команды, которые говорят процессору:

  • это надо сложить,
  • это перемножить,
  • это просто куда-нибудь отправить.

Инструкций очень много и для каждого типа процессора они свои. Например, в мобильных процессорах используется более простой сокращённый набор инструкций RISC — reduced instruction set computer.

А в ПК инструкции посложнее: CISC — complex instruction set computer.

Поэтому программы с мобильников не запускаются на компах и наоборот, процессоры просто не понимают их команд. Но чтобы получить от процессора результат недостаточно сказать — вот тебе данные, делай то-то. Нужно в первую очередь сказать, откуда брать эти данные и куда их, собственно, потом отдавать. Поэтому помимо данных и инструкций в процессор загружаются адреса.

Память

Для выполнения команды ядру нужно минимум два адреса: откуда взять исходные данные и куда их положить.

Всю необходимую информацию, то есть данные, инструкции и адреса процессор берёт из оперативной памяти. Оперативка очень быстрая, но современные процессоры быстрее. Поэтому чтобы сократить простои, внутри процессора всегда есть кэш память. На фото кэш — это зелёные блоки. Как правило ставят кэш трёх уровней, и в редких случаях четырёх.

Самая быстрая память — это кэш первого уровня, обозначается как L1 cache. Обычно он всего несколько десятков килобайт. Дальше идёт L2 кэш он уже может быть 0,5-1 мб. А кэш третьего уровня может достигать размера в несколько мегабайт.

Правило тут простое. Чем больше кэша, тем меньше процессор будет обращаться к оперативной памяти, а значит меньше простаивать.

В нашем процессоре кэша целых 8 мб, это неплохо.

Думаю тут всё понятно, погнали дальше.

Тактовая частота

Если бы данные в процессор поступали хаотично, можно было бы легко запутаться. Поэтому в каждом процессоре есть свой дирижёр, который называется тактовый генератор. Он подает электрические импульсы с определенной частотой, которая называется тактовой частотой. Как вы понимаете, чем выше тактовая частота, тем быстрее работает процессор.

Занимательный факт. По-английски, тактовая частота — это clock speed. Это можно сказать буквальный термин. В компьютерах установлен реальный кристалл кварца, который вибрирует с определенной частотой. Прямо как в наручных кварцевых часах кристалл отсчитывает секунды, так и в компьютерах кристалл отсчитывает такты.

Обычно частота кристалла где-то в районе 100 МГц, но современные процессоры работают существенно быстрее, поэтому сигнал проходит через специальные множители. И так получается итоговая частота.

Современные процессоры умеют варьировать частоту в зависимости от сложности задачи. Например, если мы ничего не делаем и наш процессор работает на частоте 1,3 ГГц — это называется базовой частотой. Но, к примеру, если архивируем папку и мы видим как частота сразу увеличивается. Процессор переходит в турбо-режим, и может разогнаться аж до 3,9 ГГц.  Такой подход позволяет экономить энергию, когда процессор простаивает и лишний раз не нагреваться.

А еще благодаря технологии Intel Hyper-threading, каждое ядро делится на два логических и мы получаем 8 независимых потоков данных, которые одновременно может обрабатывать компьютер.

Что прикольно, в новых процессорах Intel скорость частот регулирует нейросеть. Это позволяет дольше держать турбо-частоты при том же энергопотреблении.

Вычислительный конвейер

Так как ядро процессора — это конвейер, все операции через стандартные этапы. Их всего четыре штуки и они очень простые. По-английски называются: Fetch, Decode, Execute, Write-back.

  1. Fetch — получение
  2. Decode — раскодирование
  3. Execute — выполнение
  4. Write-back — запись результата

Сначала задача загружается, потом раскодируется, потом выполняется и, наконец, куда-то записывается результат.

Чем больше инструкций можно будет загрузить в конвейер и чем меньше он будет простаивать, тем в итоге будет быстрее работать компьютер.

Предсказатель переходов

Чтобы конвейер не переставал работать, инженеры придумали массу всяких хитростей. Например, такую штуку как предсказатель переходов. Это специальный алгоритм, который не дожидаясь пока в процессор поступит следующая инструкция её предугадать. То есть это такой маленький встроенный оракул. Вы только дали какую-то задачу, а она уже сделана.

Такой механизм позволяет многократно ускорить систему в массе сценариев. Но и цена ошибки велика, поэтому инженеры постоянно оптимизируют этот алгоритм.

Микроархитектура

Все компоненты ядра, как там всё организовано, всё это называется микроархитектурой. Чем грамотнее спроектирована микроархитектура, тем эффективнее работает конвейер. И тем больше инструкций за такт может выполнить процессор. Этот показатель называется IPC — Instruction per Cycle.

А это значит, если два процессора будут работать на одинаковой тактовой частоте, победит тот процессор, у которого выше IPC.

В процессорах Ice Lake, Intel использует новую архитектуру впервые с 2015 года. Она называется Sunny Cove.

Показатель IPC в новой архитектуре аж на 18% на выше чем в предыдущей. Это большой скачок. Поэтому при выборе процессора обращаете внимание, на поколение.

Система на чипе

Естественно, современные процессоры — это не только центральный процессор. Это целые системы на чипе с множеством различных модулей.

ГП

В новый Intel больше всего места занимает графический процессор. Он работает по таким же принципам, что и центральный процессор. В нём тоже есть ядра, кэш, он тоже выполняет инструкции. Но в отличие от центрального процессора, он заточен под только под одну задачу: отрисовывать пиксели на экране.

Поэтому в графический процессорах ядра устроены сильно проще. Поэтому их даже называют не ядрами, а исполнительными блоками. Чем больше исполнительных блоков тем лучше.

В десятом поколении графика бывает нескольких типов от G1 до G7. Это указывается в названии процессора.

А исполнительных блоков бывает от 32 до 64. В прошлом поколении самая производительная графика была всего с 24 блоками.

Также для графики очень важна скорость оперативки. Поэтому в новые Intel завезли поддержку скоростной памяти DDR4 с частотой 3200 и LPDDR4 с частотой 3733 МГц.

У нас на обзоре ноутбук как раз с самой топовой графикой G7. Поэтому, давайте проверим на что она способна! Мы проверили его в играх: CS:GO, Dota 2 и Doom Eternal.

Что удобно — Intel сделали портал gameplay.intel.com, где по модели процессора можно найти оптимальные настройки для большинства игр.

В целом, в Full HD разрешении можно комфортно играть в большинство игр прямо на встроенной графике.

Thunderbolt

Но есть в этом процессоре и вишенка на торте — это интерфейс Thunderbolt. Контроллер интерфейса расположен прямо на основном кристалле, вот тут.

Такое решение позволяет не только экономить место на материнской плате, но и существенно сократить задержки. Проверим это на практике.

Подключим через Thunderbolt внешнюю видеокарту и монитор. И запустим те же игры. Теперь у нас уровень производительности ноутбука сопоставим с мощным игровым ПК.

Но на этом приколюхи с Thunderbolt не заканчиваются. К примеру, мы можем подключить SSD-диск к монитору. И всего лишь при помощи одного разъёма на ноуте мы получаем мощный комп для игр, монтажа и вообще любых ресурсоемких задач.

Мы запустили тест Crystalmark. Результаты вы видите сами.

Но преимущества Thunderbolt на этом не заканчиваются. Через этот интерфейс мы можем подключить eGPU, монитор, и тот же SSD и всё это через один кабель, подключенный к компу.

Надеюсь, мы помогли вам лучше разобраться в том, как работает процессор и за что отвечают его компоненты.



Post Views:
12 037

Что такое процессор (CPU) | 2DOMAINS.RU ✔️

Помощь

0

Регистрация

Вход

  • Домены

  • Хостинг

  • Сайты

  • Личный кабинет

  • VPS и серверы

  • SSL-сертификаты

  • Общие вопросы

    • Полезная информация

    • Просто о сложном

  • Как выглядит и где находится CPU
  • Какие функции выполняет центральный процессор (CPU)
  • Составляющие CPU
  • Важные характеристики CPU

В этой статье вы узнаете, что такое процессор CPU, АЛУ и тактовая частота.  

В человеческом теле за всю работу органов отвечает мозг. Он подает электрические импульсы — команды, благодаря которым органы работают правильно. Подобную функцию в компьютере выполняет центральный процессор. Также его называют CPU.  Расшифровка CPU ― Central Processing Unit (центральное обрабатывающее устройство). 

Как выглядит и где находится CPU

Сам процессор выглядит как небольшая пластинка квадратной формы толщиной в пару миллиметров. Чаще всего он покрыт металлической крышкой. С обратной стороны находится много контактов ― ножек.

Что значит CPU на процессоре

 

Все части компьютера крепятся на материнскую плату. Она связывает всю систему в единое целое. В материнской плате есть разъём для CPU ― сокет. Он работает как переходник между контактами материнской платы и ножками процессора:

 

Назначение и характеристика процессора

Какие функции выполняет центральный процессор (CPU)

Функции CPU: 

  • выполнение арифметических и логических операций с полученными данными,

  • передача результатов обработки данных на внешние устройства,

  • создание сигналов для работы внутренних элементов и внешних устройств,

  • хранение результатов выполненных операций, переданных сигналов и других данных.

Выполнять основные функции центрального процессора позволяют различные его элементы.

Составляющие CPU

  1. Основной составляющей процессора является ядро. В нем проходят все этапы обработки данных. Само ядро состоит из двух компонентов:

  • Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Оно выполняет все арифметические и логические операции. 

  • Устройство управления(УУ) координирует взаимодействие различных частей компьютера. Оно формирует и подает во все блоки машины сигналы, в которых описан алгоритм действий.

  1. Процессорная память нужна для хранения кратковременной информации. Она состоит из:

  • Регистров. Они сохраняют промежуточные результаты и текущие команды. АЛУ может делать только одну операцию одновременно. Представим, что устройству надо решить пример: (1+1) x (2-2). Он решается в 3 этапа: сложение, вычитание, умножение. АЛУ не может сделать это вычисление одной операцией. Сначала оно выполнит сложение и сохранит результат в регистре. Далее выполнит вычитание. Для умножения АЛУ попросит результат прошлой операции у регистра и закончит решение примера.

  • Кеш-памяти, которая нужна для ускорения выполнения частых команд. Весь список команд хранится в оперативной памяти, поэтому ядро постоянно обращается к нему за информацией. Частые команды и данные хранит кеш-память, чтобы не ждать отклика от оперативной. Это значительно ускоряет работу процессора.

  1. Интерфейсная система нужна для связи с другими устройствами компьютера. Она включает в себя:

  • порты ввода-вывода, которые позволяют подключать к CPU другие устройства,

  • шины ― это каналы для передачи данных между всеми составляющими CPU.

Важные характеристики CPU

Первый важный фактор производительности центрального процессора ― количество ядер. Одно ядро может выполнять только одну задачу. Если процессор одноядерный, то каждая задача будет выполняться последовательно. Таким образом, двухъядерный может выполнять две задачи параллельно, трехъядерный ― три и т. д. Чем больше ядер, тем выше производительность устройства.  

Тактовая частота ― число выполненных операций в секунду. Измеряется в  гигагерцах (ГГц — миллиард тактов в секунду). Чем больше тактовая частота, тем быстрее работает машина.

При выборе CPU стоит ориентироваться на цели, для которых будет использоваться компьютер. От мощности центрального процессора зависит продуктивность работы других составляющих ПК. Если вы чаще всего работаете с документами, то вам не нужен мощный четырехъядерный процессор. Он просто не сможет показать весь свой потенциал. А цена за такую машину будет высокая. А если вы собираетесь играть в современные компьютерные игры и планируете устанавливать мощную видеокарту, то процессор стоит брать с высокой тактовой частотой, с четырьмя и более ядрами. Современная видеокарта не сможет показать свои возможности, если ею будет управлять слабый CPU.

 

Популярные статьи

  • Как указать (изменить) DNS-серверы для домена

  • Я зарегистрировал домен, что дальше

  • Как добавить запись типа A, AAAA, CNAME, MX, TXT, SRV для своего домена

  • Что такое редирект: виды и возможности настройки

  • Как создать почту со своим доменом

Домены

  • Регистрация доменов
  • Освободившиеся домены
  • Промоакции
  • Перенос домена
  • Переадресация
  • Магазин доменов

Сайты

  • Конструктор сайтов
  • Сайты на WordPress

Хостинг сайтов

  • Хостинг
  • Windows хостинг

VPS и серверы

  • VPS хостинг
  • Windows VPS
  • Аренда серверов

Дополнения

  • SSL-сертификаты

    • //=url(‘/free-mail’)?>

Сервисы

  • Бесплатный хостинг
  • Whois
  • Связь с администратором домена
  • Определить свой IP-адрес
  • Проверка порта на доступность
  • Узнать местоположение по IP
  • Проверить доступность сайта

Поддержка

  • Справка
  • Стоимость услуг
  • Способы оплаты
  • Связаться с нами

Компания

  • О компании
  • Документы
  • Офис
  • Дата-центр
  • Новости
  • Блог
  • Акции и скидки

© 2DOMAINS — регистрация доменов

  • Домены оптом

  • Географические домены

  • Кириллические домены

  • Административные домены

  • Национальные домены

  • Новые домены первого уровня

  • Где купить домен дешево

  • Дешевый хостинг

  • CloudVPS

  • Хостинг для сайта-визитки

  • Хостинг с PHP и MySQL

  • Надежный хостинг

  • Самые дешевые домены

  • Хостинг WordPress

  • Хостинг для 1С-Битрикс

  • Хостинг для Drupal

  • Хостинг для Joomla

  • Хостинг для MODX

  • Хостинг для OpenCart

  • Антивирус для хостинга

  • Бэкап сайта

  • Защита от DDoS-атак

  • Хостинг с ISPmanager

  • SSL бесплатно

  • AlphaSSL

  • AlphaSSL WildCard

  • ExtendedSSL

  • GlobalSign-сертификаты

  • Comodo / Sectigo — сертификаты

  • GeoTrust-сертификаты

  • Symantec-сертификаты

  • Thawte-сертификаты

  • TrustWave-сертификаты

  • Wildcard-сертификаты

Политика обработки
персональных данных

Тех. поддержка: [email protected]

Указанные на сайте цены могут не включать стоимость применимых комиссий.

При заказе услуги стоимость может быть уточнена исполнителем.

Что такое процессор? | Отчет о курсе

    Содержание
  • Что такое процессор?
  • Что такое процессор?
  • Что такое ОЗУ?
  • Что такое материнская плата?
  • История процессоров
  • Как процессоры используются в работе

Процессоры (также известные как ЦП) — это центральные процессоры, которые обеспечивают циркуляцию информации на печатной плате компьютера или смарт-устройства. Инженеры-программисты должны знать, что такое процессор, потому что, наряду с оперативной памятью, он играет важную роль в скорости устройства. Чем выше вычислительная мощность, тем быстрее код может передаваться в программном обеспечении. Любопытно, как процессор работает по отношению к разработке программного обеспечения? Читайте дальше!

Что такое процессор?

Процессор преобразует входные данные в выходные и управляет скоростью компьютера. Процессоры — это крошечные мощные микросхемы, которые используют свои встроенные транзисторы для работы в качестве логических вентилей последовательностей двоичных чисел. Поскольку они такие маленькие, но такие мощные, они позволяют таким устройствам, как смарт-часы, работать так же быстро, как телефон или некоторые компьютеры.

Что такое процессор?

Процессор на самом деле является сокращенным термином для центрального процессора, также известного как ЦП. ЦП — это аппаратный компонент на печатной плате смарт-устройства или компьютера 9.0020, который получает информацию от входа, выполняет команду и доставляет результат на назначенный выход. Центральный процессор выполняет базовые вычисления.

Процессор состоит из трех частей:

  1. Арифметико-логическое устройство (ALU) : выполняет математические и логические функции
  2. Блок управления (CU) : система, через которую все проходит внутри ЦП; переводит информацию в двоичный формат и определяет вывод данных.
  3. Блок управления памятью (MMU) : выделяет память для каждой программы, а также управляет системной оперативной памятью, кешем и ресурсами для объектов и структур данных.

Зависит ли ЦП от низкоуровневого программирования?

Наставник Holberton School Оливье Чатри объясняет, что процессоры основаны на машинном коде или ассемблере (asm) . Это отличается от низкоуровневых языков программирования, о которых мы думаем сегодня, таких как C и C++.

«Единственным по-настоящему низкоуровневым программированием является машинный код или ассемблер (asm). Ассемблер максимально приближен к тому, что может выполнить ЦП (процессор компьютера), так как это буквально текстовая трансляция двоичного кода, который понимает ЦП. Например, библиотеки сжатия обычно создаются на C, а очень специфические части могут быть построены с использованием ассемблера, но объем ассемблера становится меньше, потому что компиляторы становятся намного лучше в оптимизации». Оливье Шатри, наставник Holberton School

Что такое ОЗУ?

ОЗУ означает оперативную память и используется для быстрого доступа к вещам, над которыми активно работают. Скорость компьютера зависит от ЦП и ОЗУ. Каждое вычислительное устройство имеет оперативную память, от настольных компьютеров до смартфонов и планшетов. ОЗУ обрабатывается быстрее, чем диск долговременного хранения, и считается кратковременной памятью компьютера.

Что такое материнская плата?

Материнская плата компьютера — это основная часть схемы, которая соединяет все рабочие части (например, ЦП и жесткий диск) и позволяет им взаимодействовать друг с другом. Материнская плата — это часть компьютера, к которой подключаются все входы и выходы и которые координируют свои задачи. Если материнская плата выходит из строя, компьютер не может работать.

Материнская плата состоит из различных частей, таких как:

  • Жесткие диски (HDD или SSD)
  • Процессоры (ЦП)
  • Карты памяти (ОЗУ)
  • Оптические приводы (DVD, CD-ROM и т. д.)
  • Видеокарты и звуковые карты.

Некоторые учебные курсы для технических специалистов, такие как Code Fellows, фактически обучают студентов работе с материнскими платами! Выпускница Code Fellows Кортни говорит: «Code Fellows познакомила нас с компьютерными операциями, где мы буквально разобрали компьютеры, разобрали корпус, осмотрели материнскую плату, удалили и заменили оперативную память. Они хотели, чтобы мы ознакомились с тем, что именно находится под капотом».

История процессоров

Процессоры прошли долгий путь до тех, которые используются сегодня! Начиная с открытия кремния в 1823 году, который стал основой для процессоров, первые электрические логические схемы были запатентованы в 1903 году Николой Теслой. К 1947 году Bell Labs изобрела первый транзистор. В 1958 году была разработана первая работающая интегральная схема, а всего за два года IBM разработала первую автоматическую установку для массового производства. Закон Мура об интегральных схемах был соблюден в 1965, а к 1969 году была основана компания Advanced Micro Devices (AMD).

Задача состояла в том, чтобы сделать процессоры быстрее и дешевле. Игровые приставки, такие как Atari, Nintendo, Apple II и Commodore, начали использовать процессор MOS Technology 6502 в 1975 году. Процессоры продолжали развиваться с 1970-х годов до наших дней, и Intel и AMD лидировали. Intel произвела фурор, когда представила первый в мире микропроцессор Intel 4004 в 1971 году. Motorola представила свой первый процессор в 1919 году.74, в том же году Intel выпустила улучшенный микропроцессорный чип 8080, который стал стандартом компьютерной индустрии.

Как процессоры используются в работе

Процессоры сортируют информацию, выполняют входные команды и влияют на эффективность и скорость работы компьютера. Это важно для инженеров-программистов, поскольку влияет на скорость их работы, а также дает возможность устранять неполадки и отлаживать проблемы в программном обеспечении. Чем выше вычислительная мощность, тем быстрее инженер-программист может обрабатывать свой код.

Инженеры-программисты должны уметь пользоваться машинным кодом. Поскольку ЦП понимает только двоичный код, команды должны быть преобразованы в последовательности простого двоичного кода внутри программного обеспечения с использованием сохраненного набора инструкций. Каждый двоичный код проходит цикл инструкций: выборка, декодирование и выполнение.

Должны ли все инженеры-программисты понимать точные входы и выходы процессора? Не обязательно. Но лучшие и самые опытные инженеры постоянно копают глубже, чтобы оптимизировать свой код, и понимание процессоров — одна из частей этого процесса.

определение компьютера+процессора по The Free Dictionary

Компьютер+процессор — определение компьютера+процессора по The Free Dictionary
Компьютер+процессор — определение компьютера+процессора в The Free Dictionary

Слово, не найденное в Словаре и Энциклопедии.

Возможно, Вы имели в виду:

Пожалуйста, попробуйте слова отдельно:

компьютер
процессор

Некоторые статьи, соответствующие вашему запросу:

Не можете найти то, что ищете? Попробуйте выполнить поиск по сайту Google или помогите нам улучшить его, отправив свое определение.