Suoritin tai suoritin - kaikki tarvitsemasi tiedot

Jokaisen tietokoneen ja pelifanin on tunnettava tietokoneensa sisäinen laitteisto, erityisesti prosessori. Tiimimme keskeinen elementti, ilman sitä emme voisi tehdä mitään, tässä artikkelissa kerromme sinulle kaikki tärkeimmät prosessorin käsitteet, jotta sinulla on yleinen käsitys sen käytöstä, osista, malleista, historiasta ja tärkeistä konsepteista.

Sisällysluettelo

Mikä on prosessori

Prosessori tai CPU (Central Processing Unit) on piisirun muodossa oleva elektroninen komponentti, joka on tietokoneen sisällä ja joka on erityisesti asennettu emolevyyn pistorasian tai pistorasian kautta.

Suoritin on elementti, joka vastaa kaikkien kiintolevylle tai keskusvarastoon sijoitettujen ohjelmien ja käyttöjärjestelmän tuottamien loogisten aritmeettisten laskelmien suorittamisesta. CPU ottaa RAM-muistista tulevat ohjeet niiden käsittelemiseksi ja lähettää sitten vastauksen takaisin RAM-muistiin, jolloin luodaan työnkulku, jonka kanssa käyttäjä voi olla vuorovaikutuksessa.

Ensimmäinen puolijohde- transistoripohjainen mikroprosessori oli Intel 4004, vuonna 1971, joka pystyi työskentelemään 4 bitillä kerrallaan (4 nollan ja yhden jouset) lisäämään ja vähentämään. Tämä CPU on kaukana 64 bitistä, joita nykyiset prosessorit voivat käsitellä. Mutta se on, että ennen tätä meillä oli vain valtavia huoneita, täynnä tyhjiöputkia, jotka toimivat transistoreina, kuten ENIAC.

Kuinka prosessori toimii

Suorittimen arkkitehtuuri

Erittäin tärkeä tekijä, joka meidän on tiedettävä prosessorista, on sen arkkitehtuuri ja valmistusprosessi. Ne ovat konsepteja, jotka ovat enemmän suuntautuneita fyysisesti valmistukseen, mutta ne asettavat suuntaviivat markkinoille ja se on toinen markkinoinnin osa.

Suorittimen arkkitehtuuri on pohjimmiltaan tämän elementin sisäinen rakenne. Emme puhu muodosta ja koosta, vaan siitä, miten prosessorin muodostavat erilaiset loogiset ja fyysiset yksiköt sijaitsevat, puhumme ALU: sta, rekistereistä, ohjausyksiköstä jne. Tässä mielessä on tällä hetkellä kahden tyyppisiä arkkitehtuureja: CISC ja RISC, kaksi toimintatapaa, jotka perustuvat Von Neumanin arkkitehtuuriin, henkilö, joka keksi digitaalisen mikroprosessorin vuonna 1945.

Vaikka on totta, että arkkitehtuuri ei tarkoita vain tätä, koska nykyään valmistajat ottavat mieluummin konseptin kaupallisella mielenkiinnolla määritelläkseen prosessoriensa eri sukupolvet. Mutta yksi asia, joka meidän on pidettävä mielessä, on, että kaikki nykyiset työpöydän prosessorit perustuvat CISC- tai x86-arkkitehtuuriin. Tapahtuu kuitenkin se, että valmistajat tekevät pieniä muutoksia tähän arkkitehtuuriin sisältämällä elementtejä, kuten enemmän ytimiä, muistiohjaimia, sisäisiä väyliä, eri tasojen välimuistia jne. Näin kuulemme nimellisarvoja, kuten Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2 jne. Katsotaan mikä tämä on.

Valmistusprosessi

Toisaalta meillä on ns. Valmistusprosessi, joka on periaatteessa prosessorin muodostavien transistorien koko. Ensimmäisten tietokoneiden tyhjiöventtiileistä nykypäivän vain muutaman nanometrin TSMC: n ja Global Foundriesin valmistamiin FinFET-transistoreihin evoluutio on ollut mielenkiintoista.

Prosessori koostuu transistoreista, pienimmistä yksiköistä, jotka löytyvät sisältä. Transistori on elementti, joka sallii tai ei salli virran kulkemista, 0 (pitkäaikainen), 1 (virta). Yksi näistä on tällä hetkellä 14 nm tai 7 nm (1 nm = 0, 00000001m). Transistorit luovat logiikkaportit, ja logiikkaportit luovat integroituja piirejä, jotka pystyvät suorittamaan erilaisia ​​toimintoja.

Johtava työpöydän prosessorien valmistaja

Nämä ovat peruselementit ymmärtääksesi, kuinka prosessoreita on kehitetty historian aikana aina nykypäivään saakka. Käymme läpi tärkeimmät ja emme saa unohtaa valmistajia, jotka ovat Intel ja AMD, nykypäivän henkilökohtaisten tietokoneiden kiistattomat johtajat.

Tietysti on myös muita valmistajia, kuten IBM, tärkeimmistä kaikista siitä, että ne ovat käytännössä prosessorin luoja ja tekniikan vertailukohta. Toiset, kuten Qualcomm, ovat saaneet markkinaraon markkinoilla monopolisoimalla älypuhelimien prosessorien valmistusta. Se saattaa pian siirtyä henkilökohtaisiin tietokoneisiin, joten valmistaudu Intel ja AMD, koska niiden prosessorit ovat vain ihania.

Intel-prosessorien kehitys

Joten tarkastellaan Intel Corporationin, sinisen jättilän, tärkeimmän historiallisen virstanpylvästä, joka on suurin yritys, joka on aina ollut johtava prosessorien ja muiden PC-komponenttien myynnissä.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 ja 8086 Intel 286, 386 ja 486 Intel Pentium Moniytiminen aikakausi: Pentium D ja Core 2 Quad Core iX -kausi

Vuonna 1971 markkinoitu, se oli ensimmäinen yhdelle sirulle rakennettu mikroprosessori muihin kuin teollisuuskäyttöön. Tämä prosessori asennettiin 16-nastaiseen CERDIP-pakettiin (kaiken elämän torakka). Se rakennettiin 2300 10 000 nm transistorilla ja sillä oli 4-bittinen väylän leveys.

4004 oli vasta alku Intelin matkalle henkilökohtaisiin tietokoneisiin, joita IBM tuolloin monopolisti. Aika sitten vuosina 1972–1978, kun Intel muutti yrityksen filosofiaa omistautuakseen kokonaan tietokoneiden prosessorien rakentamiseen.

4004 jälkeen tuli 8008, prosessori, jolla oli edelleen 18-napainen DIP-kotelointi, joka nosti taajuudensa 0, 5 MHz: iin ja myös transistorin lukumäärä 3500: iin. Tämän jälkeen Intel 8080 nosti väylänleveyden 8 bittiin ja vähintään 2 MHz: n taajuuteen 40-napaisella DIP-kapseloinnilla. Sitä pidetään ensimmäisenä todella hyödyllisenä prosessorina, joka pystyy käsittelemään grafiikkaa koneissa, kuten Altair 8800m tai IMSAI 8080.

8086 on vertailuarvoinen mikroprosessori, joka ottaa ensimmäisenä käyttöön x86-arkkitehtuurin ja käskyjoukon, joka on voimassa toistaiseksi. 16-bittinen CPU, kymmenen kertaa tehokkaampi kuin 4004.

Juuri näissä malleissa valmistaja aloitti PGA-pistorasian käytön suorakulmaisella sirulla. Ja sen läpimurto on kyky suorittaa komentoriviohjelmia. 386 oli historian ensimmäinen monitehtäväprosessori 32-bittisellä väylällä, joka kuulostaa varmasti paljon enemmän sinulle.

Meillä on vuonna 1989 julkaistu Intel 486, joka on myös erittäin tärkeä prosessori, joka toteutti liukulukuyksikön ja välimuistin. Mitä tämä tarkoittaa? Hyvin nyt tietokoneet ovat kehittyneet komentoriviltä käytettäväksi graafisen käyttöliittymän kautta.

Viimeinkin saavutamme Pentiums-aikakauden, jossa meillä on muutama sukupolvi jopa Pentium 4 -versioon pöytätietokoneille ja Pentium M kannettaville tietokoneille. Oletetaan, että se oli 80586, mutta Intel muutti nimeään voidakseen lisensoida patenttinsa ja muille valmistajille, kuten AMD, lopettaa prosessoriensa kopioinnin.

Nämä prosessorit laskivat 1000 nm ensimmäistä kertaa valmistusprosessissaan. Ne kattavat vuodet 1993-2002, ja Itanium 2 on prosessori, joka on rakennettu palvelimille ja käyttänyt ensimmäistä kertaa 64-bittistä väylää. Nämä Pentiumit olivat jo puhtaasti työpöydälle suuntautuneita, ja niitä voitiin käyttää ilman ongelmia multimedian renderointiin legendaaristen Windows 98, ME ja XP -sovellusten kanssa.

Pentium 4 käytti jo NetBurst -mikroarkkitehtuurissaan kokonaan multimedialle, kuten MMX, SSE, SSE2 ja SSE3, tarkoitettuja ohjeita. Samoin se oli yksi ensimmäisistä prosessoreista, jotka saavuttivat yli 1 GHz: n, erityisesti 1, 5 GHz: n, työtaajuuden, minkä vuoksi korkean suorituskyvyn ja suuret jäähdytyselementit näyttivät ulkonäön myös mukautetuissa malleissa.

Ja sitten olemme saavuttaneet moniydinprosessorien aikakauden. Nyt emme pystyneet suorittamaan vain yhtä käskyä jokaisessa kellosyklissä, mutta kahta niistä samanaikaisesti. Pentium D koostuu pohjimmiltaan sirusta, jossa on kaksi Pentium 4: tä, jotka on sijoitettu samaan pakettiin. Tällä tavalla keksittiin myös FSB (Front-Side Bus) -konsepti, joka palveli CPU: ta kommunikoimaan piirisarjan tai pohjasillan kanssa, jota nyt käytetään myös molempien ytimien kommunikointiin.

Näiden kahden jälkeen 4 ydintä saapuivat vuonna 2006 LGA 775 -liitäntään, paljon nykyisempään ja että voimme vielä nähdä joillakin tietokoneilla. Kaikki he ovat jo ottaneet käyttöön 64-bittisen x86-arkkitehtuurin neljälle ytimelleen valmistusprosessilla, joka alkaa aallonpituudella 65 nm ja sitten 45 nm.

Sitten tulemme päivämme, jolloin jättiläinen hyväksyi uuden nimikkeistön monisäikeisille ja monisäikeisille prosessoreilleen. Core 2 Duo ja Core 2 Quad jälkeen uusi Nehalem -arkkitehtuuri hyväksyttiin vuonna 2008, jossa suorittimet jaettiin i3 (heikko suorituskyky), i5 (keskialue) ja i7 (korkea suorituskykyinen prosessori).

Tästä eteenpäin ytimet ja välimuisti käyttivät BSB: tä (Back-Side Bus) tai takaväylää kommunikointiin, ja myös DDR3-muistiohjain otettiin käyttöön itse sirun sisällä. Etupuolen väylä kehittyi myös PCI Express -standardiksi, joka pystyy tarjoamaan kaksisuuntaisen tiedonkulun oheislaitteiden ja laajennuskorttien sekä CPU: ien välillä.

Toisen sukupolven Intel Core otti Sandy Bridge -nimen käyttöön vuonna 2011 32nm valmistusprosessilla ja 2, 4 ja jopa 6 ytimellä. Nämä prosessorit tukevat HyperThreading- monisäiketekniikkaa ja Turbo Boost -dynaamista taajuudenkorotusta markkinoiden prosessorivalikoimasta riippuen. Kaikissa näissä suorittimissa on integroitu grafiikka ja ne tukevat 1600 MHz DDR3-RAM-muistia.

Pian sen jälkeen, vuonna 2012, esiteltiin 3. sukupolvi, nimeltään Ivy Bridge, vähentäen transistorien kokoa 22 nm: iin. Niiden lisäksi ne eivät vain vähentyneet, mutta niistä tuli 3D- tai Tri-Gate -sovelluksia, jotka vähensivät kulutusta jopa 50% edellisiin verrattuna, antaen saman suorituskyvyn. Tämä CPU tarjoaa tukea PCI Express 3.0: lle ja se on asennettu LGA 1155 -liittimiin työpöytäsarjaan ja 2011 työasema-alueelle.

4. ja 5. sukupolvea kutsutaan vastaavasti Haswelliksi ja Broadwelliksi, eivätkä ne myöskään olleet tarkalleen vallankumous edellisestä sukupolvesta. Haswells jakoi valmistusprosessin Ivy bridgen ja DDR3 RAM: n kanssa. Kyllä, Thunderbolt-tuki otettiin käyttöön, ja uusi välimuistisuunnittelu tehtiin . Esiteltiin myös prosessoreita, joissa oli jopa 8 ydintä. Socket 1150: n käyttöä jatkettiin, ja 2011, vaikka nämä prosessorit eivät ole yhteensopivia edellisen sukupolven kanssa. Broadwellien osalta ne olivat ensimmäisiä prosessoreita, jotka pudottivat 14 nm: ssä, ja tässä tapauksessa ne olivat yhteensopivia Haswellin LGA 1150 -liittimen kanssa.

Loppuun tulee Intelin kuudes ja seitsemäs sukupolvi, nimeltään Skylake ja Kaby Lake 14nm: n valmistusprosessilla, ja otamme käyttöön uuden yhteensopivan LGA 1151 -pistokkeen molemmille sukupolville. Näissä kahdessa arkkitehtuurissa tarjottiin jo tukea DDR4: lle, DMI 3.0 -väylälle ja Thunderbol 3.0: lle. Samoin integroidun grafiikan taso on noussut yhteensopivaksi DirectX 12: n ja OpenGL 4.6: n ja 4K @ 60 Hz: n resoluution kanssa. Kaby Lake saapui tällä välin vuonna 2017 parannuksilla prosessorien kellotaajuuksilla ja tuella USB 3.1: lle. Gen2 ja HDCP 2.2.

AMD-prosessorien kehitys

Toinen valmistajista, jotka meidän on tiedettävä, on AMD (Advanced Micro Devices), joka on Intelin ikuinen kilpailija ja joka on melkein aina jäänyt jälkeen ensimmäisestä, kunnes Ryzen 3000 on tänään saapunut . Mutta hei, tämä on toinen Näemme myöhemmin, joten katsotaanpa vähän AMD-prosessorien historiaa.

• AMD 9080 ja AMD 386 AMD K5, K6 ja K7 AMD K8 ja Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano ja puskutraktori AMD Ryzen saapuivat

AMD: n matka alkaa periaatteessa tällä prosessorilla, joka on vain jäljennös Intelin 8080: sta. Itse asiassa valmistaja allekirjoitti sopimuksen Intelin kanssa voidakseen valmistaa prosessoreita, joilla on Intelin omistama x86-arkkitehtuuri. Seuraava hyppy oli AMD 29K, joka tarjosi graafisia asemia ja EPROM-muistoja luomuksilleen. Mutta pian sen jälkeen AMD päätti kilpailla suoraan Intelin kanssa tarjoamalla keskenään yhteensopivia prosessoreita henkilökohtaisille tietokoneille ja palvelimille.

Mutta tietysti tämä sopimus Intel-prosessoreiden "kopioiden" luomiseksi alkoi olla ongelma heti, kun AMD: stä tuli todellinen kilpailu Intelistä. Useiden oikeudellisten riita-asioiden jälkeen, jotka AMD voitti, sopimus rikkoi Intel 386: n kanssa, ja tiedämme jo syyn, miksi Intel nimettiin uudelleen Pentiumiksi ja rekisteröi patentin.

Tästä eteenpäin AMD: llä ei ollut muuta vaihtoehtoa luoda prosessoreita täysin itsenäisesti ja että ne eivät olleet vain kopioita. Hauska asia on, että AMD: n ensimmäinen itsenäinen prosessori oli Am386, joka ilmeisesti kamppaili Intelin 80386: n kanssa.

Nyt kyllä, AMD alkoi löytää tiensä tähän teknologiseen sotaan itse valmistamien prosessorien kanssa alusta alkaen. Itse asiassa se oli K7: n kanssa, kun molempien valmistajien yhteensopivuus katosi, ja sen seurauksena AMD loi omat kortit ja oman pistorasian, nimeltään Socket A. Siinä uusi AMD Athlon ja Athlon XP asennettiin vuonna 2003.

Kyllä, AMD oli ensimmäinen valmistaja, joka otti 64-bittisen laajennuksen käyttöön työpöydän prosessorissa ennen Inteliä. Katso määränpäätä, joka olisi nyt Intel ottamaan käyttöön tai kopioimaan x64-laajennus AMD: lle prosessoreilleen.

Mutta tämä ei pysähtynyt tähän, koska AMD pystyi myös markkinoimaan kaksoisydinprosessoria ennen Inteliä vuonna 2005. Sininen jättiläinen vastasi hänelle tietysti Core 2 Duo -sovelluksella, jonka olemme nähneet aiemmin, ja tästä eteenpäin AMD: n johto päättyy.

AMD jäi jälkeen moniytimisten Intel-prosessorien dramaattisesta hyppystä ja yritti torjua sitä muuttamalla K8: n arkkitehtuuria uudelleen. Itse asiassa vuonna 2010 julkaistulla Phenom II: lla oli jopa 6 ydintä, mutta se ei riittäisi myös vapauttamattomaan Inteliin. Tässä CPU: ssa oli 45 nm: n transistorit ja ne asennettiin alun perin AM2 + -liitäntään ja myöhemmin AM3-liitäntään yhteensopivuuden tarjoamiseksi DDR3-muistien kanssa.

AMD osti ATI: n, joka on tähän mennessä ollut suora kilpailija Nvidialle 3D-näytönohjaimille. Itse asiassa valmistaja käytti tätä teknistä etua toteuttaakseen prosessoreita, joissa on integroitu GPU, paljon tehokkaampia kuin Intelillä oli sen Westmerellä. AMD Llano olivat nämä prosessorit, jotka perustuivat edellisen Phenomin K8L-arkkitehtuuriin ja tietysti samoilla rajoituksilla.

Tästä syystä AMD suunnitteli arkkitehtuurinsa uusissa puskutraktoreissa, vaikka tulokset olivat melko heikot Intel Corean verrattuna. Yli 4 ytimen omistaminen ei ollut hyötyä, koska tuolloiset ohjelmistot olivat silti hyvin vihreitä monisäikeisessä hallinnassaan. He käyttivät 32 nm: n valmistusprosessia jaetuilla L1- ja L2-välimuistiresursseilla.

Sen jälkeen kun AMD epäonnistui edellisessä arkkitehtuurissa, K8-arkkitehtuurin luoja Jim Keller tuli jälleen mullistamaan tuotemerkin ns. Zen- tai Summit Ridge -arkkitehtuurilla. Transistorit laskivat 14 nm: iin, aivan kuten Intelkin, ja he saivat paljon tehokkaampia ja korkeammalla ICP: llä kuin heikot puskutraktorit.

Jotkut uusien prosessorien tunnistetuimmista tekniikoista olivat: AMD Precision Boost, joka nosti automaattisesti prosessorien jännitettä ja taajuutta. Tai XFR-tekniikka, jossa kaikki Ryzen ovat ylikellotettuja kertoimensa auki. Nämä prosessorit alkoivat asentaa PGA AM4 -liitäntään, joka jatkuu tänään.

Itse asiassa tämän Zen-arkkitehtuurin kehitys oli Zen +, jossa AMD edisti Inteliä toteuttamalla 12nm transistorit. Nämä prosessorit lisäsivät suorituskykyään korkeammilla taajuuksilla alhaisemmalla kulutuksella. Sisäisen Infinity Fabric -väylän ansiosta prosessorin ja RAM-tapahtumien välinen viive on parantunut dramaattisesti kilpaillakseen melkein päästä päin Intelin kanssa.

Nykyiset Intel- ja AMD-prosessorit

Sitten tulemme nykypäivään keskittymään arkkitehtuureihin, joissa molemmat valmistajat työskentelevät. Emme sano, että yhden näistä ostaminen on pakollista, mutta ne ovat varmasti kaikkien käyttäjien nykyisiä ja lähitulevaisuuden asennuksia, jotka haluavat asentaa päivitetyn pelitietokoneen.

Intel Coffee Lake ja sisäänkäynti 10 nm: llä

Intel on tällä hetkellä yhdeksännen sukupolven pöytäkoneissa, kannettavissa tietokoneissa ja työasemissa. Sekä kahdeksas (kahvilajärvi) että yhdeksäs sukupolvi (Coffee Lake Refresh) jatkavat 14 nm: n transistoreilla ja LGA 1151 -pistokkeella, vaikka eivät ole yhteensopivia aikaisempien sukupolvien kanssa.

Tämä sukupolvi lisää pohjimmiltaan ytimien lukumäärää 2 jokaisella perheellä, jolla on nyt 4-ytiminen i3 2: n sijaan, 6-ydininen i5 ja 8-ydininen i7. PCIe 3.0 -kaistamäärä nousee 24: ään, tukee jopa 6 3, 1 porttia ja myös 128 Gt DDR4-muistia. HyperThreading-tekniikka on otettu käyttöön vain i9-määräisissä prosessoreissa, kuten korkean suorituskyvyn 8-ytimisessä, 16-säieisessä ja kannettavan prosessorissa.

Tässä sukupolvessa on myös Intel Pentium Gold G5000, joka on suunnattu multimedia-asemille, joissa on 2 ydintä ja 4 säiettä, ja Intel Celeron, joka on alkeisimpia kaksoisydimillä sekä MiniPC: lle ja multimedialle. Kaikilla tämän sukupolven prosessoreilla on integroitu UHD 630 -grafiikka lukuun ottamatta nimikkeistään F-nimellisarvoa.

Kymmenenteen sukupolveen liittyy vain vähän vahvistuksia, vaikka uusien Ice Lake -prosessorien odotetaan tulevan kannettavien tietokoneiden teknisten eritelmien, ei pöytätietokoneiden kanssa. Tietojen mukaan CPI: tä ydintä kohden nostetaan jopa 18% Skylake-verrattuna. Ohjeita tulee kaikkiaan 6 uutta alajoukkoa, ja ne ovat yhteensopivia AI: n ja syvän oppimisen tekniikoiden kanssa. Integroitu GPU tasoittaa myös 11. sukupolveen ja pystyy virtaamaan sisältöä 4K @ 120Hz: ssä. Viimeinkin meillä on integroitu tuki Wi-Fi 6: lla ja jopa 3200 MHz: n RAM-muistilla.

AMD Ryzen 3000 ja jo suunniteltu Zen 3 -arkkitehtuuri

AMD on julkaissut tämän 2019 Zen 2- tai Matisse-arkkitehtuurin, ja se ei ole vain edennyt Inteliä valmistusprosessissa, vaan myös työpöydän prosessorien puhtaassa suorituskyvyssä. Uusi Ryzen on rakennettu 7 nm: n TSMC-transistoreille ja niiden lukumäärä on 4 Ryzen 3 -ytimestä 16 Ryzen 9 9350X -ytimelle. Ne kaikki toteuttavat AMD SMT -lähetystekniikan ja kertoimensa ovat auki. Äskettäin on julkaistu AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS -päivitys korjaamaan ongelmat, jotka näiden prosessorien on saavutettava suurimman varastotaajuutensa.

Heidän innovaatioidensa eivät tule vain tänne, koska ne tukevat uutta PCI Express 4.0- ja Wi-Fi 6 -standardia, koska ne ovat jopa 24 PCIe-kaistaa käyttävät prosessorit. Keskimääräinen ICP-nousu Zen +: een verrattuna on ollut 13% korkeamman kantataajuuden ja Infinty Fabric -väylän parannusten ansiosta. Tämä arkkitehtuuri perustuu siruihin tai fyysisiin lohkoihin, joissa on 8 ydintä yksikköä kohden, sekä toinen moduuli, joka on aina olemassa muistin ohjaimelle. Tällä tavalla valmistaja deaktivoi tai aktivoi tietyn määrän ytimiä erilaisten malliensa muodostamiseksi.

Vuonna 2020 on tarkoitus päivittää Zen 3 Ryzen-prosessoreihin, joiden kanssa valmistaja haluaa parantaa AMD Ryzen -sovelluksensa tehokkuutta ja suorituskykyä. On väitetty, että sen arkkitehtuurin suunnittelu on jo saatu päätökseen ja jäljellä on vain antaa vihreä valo tuotantoprosessin aloittamiseksi.

Ne perustuvat jälleen 7 nm: iin, mutta sallivat jopa 20% enemmän transistorin tiheyttä kuin nykyiset sirut. WorkStation-prosessorien EPYC-sarja olisi ensimmäinen, jota käsiteltäisiin. Prosessoreilla voi olla 64 ydintä ja 128 prosessointilankaa.

Osat, jotka meidän pitäisi tietää prosessorista

Tämän tietojuhlan jälkeen, jonka jätämme valinnaiseksi lukemiseksi ja pohjana tietää missä olemme tänään, on aika tutkia yksityiskohtaisemmin käsitteitä, jotka meidän pitäisi tietää prosessorista.

Ensin yritämme selittää käyttäjälle CPU: n tärkeimmät rakenteet ja elementit. Tämä on päivittäinen käyttäjälle, joka on kiinnostunut tietämään vähän enemmän tästä laitteistosta.

Suorittimen ytimet

Ytimet ovat tietojenkäsittelykokonaisuuksia. Ne elementit, jotka muodostavat x86-arkkitehtuurin peruselementit, kuten ohjausyksikkö (UC), käskydekooderi (DI), aritmeettinen yksikkö (ALU), liukulukujen yksikkö (FPU) ja ohjepino (PI).

Jokainen näistä ydimistä koostuu tarkalleen samoista sisäisistä komponenteista, ja jokainen niistä pystyy suorittamaan operaation jokaisessa käskyjaksossa. Tämä jakso mittaa taajuudella tai hertseinä (Hz), mitä enemmän Hz on, sitä enemmän ohjeita voidaan suorittaa sekunnissa ja mitä enemmän ytimiä, sitä enemmän toimintoja voidaan tehdä samaan aikaan.

Nykyään AMD: n kaltaiset valmistajat toteuttavat nämä ytimet piipalloissa, siruissa tai CCX: ssä modulaarisesti. Tällä järjestelmällä saavutetaan parempi skaalautuvuus prosessoria rakennettaessa, koska kyse on sirujen sijoittamisesta, kunnes haluttu lukumäärä on saavutettu, ja 8 ydintä kutakin elementtiä kohti. Lisäksi on mahdollista aktivoida tai deaktivoida jokainen ydin halutun määrän saavuttamiseksi. Intel puolestaan ​​täyttää kaikki ytimet yhdeksi piiksi.

Onko väärin aktivoida kaikki suorittimen ytimet? Suositukset ja niiden poistaminen käytöstä

Turbo Boost ja Precision Boost Overdrive

Ne ovat järjestelmiä, joissa Intel ja AMD käyttävät prosessorien jännitettä aktiivisesti ja älykkäästi. Tämä antaa heille mahdollisuuden lisätä työskentelyn tiheyttä, ikään kuin se olisi automaattista ylikellotusta, jotta suoritin suorittaa paremmin, kun se kohtaa suuren määrän tehtäviä.

Tämä järjestelmä auttaa parantamaan nykyisten prosessorien lämpötehokkuutta ja kulutusta tai kyetä muuttamaan niiden taajuutta tarvittaessa.

Lankojen käsittely

Mutta tietenkin, meillä ei ole vain ytimiä, on myös prosessointilankoja. Yleensä näemme ne edustavan eritelmissä X-ytiminä / X- säikeinä tai suoraan XC / X T. Esimerkiksi Intel Core i9-9900K: lla on 8C / 16T, kun taas i5 9400: lla on 6C / 6T.

Termi Thread tulee aliprosessista, eikä se ole jotain, joka on fyysisesti osa prosessoria, että sen toiminnallisuus on puhtaasti looginen ja se tapahtuu kyseisen prosessorin ohjejoukon kautta.

Se voidaan määritellä ohjelman datanhallintavirraksi (ohjelma koostuu ohjeista tai prosesseista), joka mahdollistaa prosessorin tehtävien hallinnan jakamalla ne pienempiin kappaleisiin, joita kutsutaan säikeiksi. Tämän tarkoituksena on optimoida prosessijonoon jokaiselle käskylle odotusajat.

Ymmärretään se näin: on tehtäviä, jotka ovat vaikeampia kuin toiset, joten ydin vie enemmän tai vähemmän aikaa tehtävän suorittamiseen. Langoilla tehdään tämä tehtävä jakamaan tämä tehtävä jotain yksinkertaisempaa, jotta jokainen pala käsitellään ensimmäisen löydetyn vapaan ytimen avulla. Tuloksena on aina, että ytimet ovat jatkuvasti kiireisiä, joten seisokkeja ei ole.

Mitkä ovat prosessorin ketjut? Erot ytimien kanssa

Monisäikeinen tekniikka

Miksi näemme joissain tapauksissa, että ytimiä on yhtä paljon kuin säikeitä, toisissa ei? No, tämä johtuu monisäikeisestä tekniikasta, jonka valmistajat ovat ottaneet käyttöön prosessorissaan.

Kun prosessorissa on kaksi kertaa enemmän säikeitä kuin ytimiä, tämä tekniikka toteutetaan siinä. Pohjimmiltaan se on tapa toteuttaa käsitys, jonka olemme nähneet aikaisemmin, jakamalla ydin kahteen säikeeseen tai "loogiseen ytimeen" tehtävien jakamiseksi. Tämä jako tehdään aina kahdeksi säikeeksi per ydin eikä enempää, sanotaan, että se on nykyinen raja, jonka kanssa ohjelmat voivat toimia.

Intelin teknologiaa kutsutaan HyperThreadingiksi, kun taas AMD: tä kutsutaan SMT (Simultaneous Multithreading). Käytännöllisissä tarkoituksissa molemmat tekniikat toimivat samoin, ja tiimissämme voimme nähdä ne todellisina ytiminä, jos esimerkiksi tarjoamme kuvan. Prosessori, jolla on sama nopeus, on nopeampi, jos siinä on 8 fyysistä ydintä kuin jos siinä olisi 8 loogista ydintä.

Mikä on HyperThreading? Lisätietoja

Onko välimuisti tärkeä?

Itse asiassa se on prosessorin toiseksi tärkein osa. Välimuisti on paljon nopeampi muisti kuin RAM ja se on integroitu suoraan suorittimeen. Vaikka 3600 MHz: n DDR4-RAM-muisti voi saavuttaa 50 000 Mt / s lukemisessa, L3-välimuisti voi nousta 570 Gt / s, L2-nopeudella 790 Gt / s ja L1-nopeudella 1600 Gt / s. Ryzen 3000 neviin tallennetut täysin hulluja lukuja.

Tämä muisti on SRAM (staattinen RAM) -tyyppinen, nopea ja kallis, kun taas RAM-muistissa käytetään DRAM (dynaamista RAM), hidas ja halpa, koska se tarvitsee jatkuvasti päivityssignaalia. Välimuistiin tallennetaan data, jota prosessori käyttää heti, ja näin vältetään odotus, jos otamme tiedot RAM-muistista ja optimoimme käsittelyajan. Sekä AMD- että Intel-prosessoreissa on välimuistin kolme tasoa:

• L1: Se on lähinnä CPU-ytimiä, pienin ja nopein. Alle 1 ns: n viiveillä tämä muisti on tällä hetkellä jaettu kahteen osaan, L1I (ohjeet) ja L1D (data). Sekä yhdeksännen sukupolven Intel Coressa että Ryzen 3000: ssa ne ovat kussakin tapauksessa 32 kt, ja jokaisella ytimellä on oma. L2: L2 on seuraava, viiveillä noin 3 ns, se osoitetaan myös itsenäisesti jokaiselle ytimelle. Intel-suorittimien kapasiteetti on 256 kt, kun taas Ryzenin 512 KB. L3: Tämä on suurin muisti kolmesta, ja se on allokoitu jaetussa muodossa ytimissä, yleensä 4 ytimen ryhmissä.

Pohjoinen silta nyt prosessorien sisällä

Prosessorin tai emolevyn pohjoissillan tehtävänä on yhdistää RAM-muisti CPU: han. Tällä hetkellä molemmat valmistajat toteuttavat tämän muistiohjaimen tai PCH: n (Platform Conroller Hub) itse keskusyksikössä, esimerkiksi erillisessä piissä, kuten tapahtuu siruihin perustuvissa suorittimissa.

Tämä on tapa kasvattaa merkittävästi tiedonsiirtonopeutta ja yksinkertaistaa emolevyjen olemassa olevia väyläjä, jäljellä vain eteläinen silta, jota kutsutaan piirisarjaksi. Tämä piirisarja on omistettu kiintolevyjen, oheislaitteiden ja joidenkin PCIe-paikkojen tietojen reitittämiseen. Huipputekniset pöytätietokoneet ja kannettavat tietokoneet pystyvät reitittämään jopa 128 Gt kaksikanavaista RAM-muistia alkuperäisellä nopeudella 3200MHz (4800MHz JEDEC-profiileilla, joissa XMP on käytössä). Tämä väylä jakautuu kahteen osaan:

• Dataväylä: se kuljettaa ohjelmien tietoja ja ohjeita Osoiteväylä: niiden solujen osoitteet, joissa tietoja tallennetaan, kiertävät sen läpi.

Itse muistimohjaimen lisäksi ytimien on käytettävä toista väylää yhteydenpitoon keskenään ja välimuistin kanssa, jota kutsutaan BSB: ksi tai Back-Side-väyläksi. AMD käyttää Zen 2 -arkkitehtuurissaan nimitystä Infinity Fabric, joka pystyy toimimaan 5100 MHz: n taajuudella, kun taas Intelin nimi on Intel Ring Bus.

Mikä on L1, L2 ja L3-välimuisti ja miten se toimii?

IGP tai integroitu grafiikka

Toinen elementti, joka lataa melko tärkeitä, ei niinkään peleihin suuntautuneissa prosessoreissa, mutta vähemmän tehokkaissa, ovat integroitu grafiikka. Suurimmalla osalla nykyisistä prosessoreista on useita ytimiä, jotka on tarkoitettu toimimaan yksinomaan grafiikan ja tekstuurien kanssa. Joko Intelillä, AMD: llä ja muilla valmistajilla, kuten Qualcomm niiden Adreno for Smartphone kanssa, tai Realtek Smart TV: llä ja NAS: llä, on sellainen ydin. Kutsumme tämän tyyppisiä suorittimia APU: ksi (nopeutettu prosessoriyksikkö)

Syy on yksinkertainen erottaa tämä kova työ muista ohjelman tyypillisistä tehtävistä, koska ne ovat paljon raskaampia ja hitaampia, jos APU: issa ei käytetä esimerkiksi suuremman kapasiteetin väylää, esimerkiksi 128 bittiä. Kuten normaalit ytimet, niitä voidaan mitata määrällä ja taajuudella, jolla ne työskentelevät. Mutta heillä on myös toinen komponentti, kuten varjostusyksiköt. Ja muut toimenpiteet, kuten TMU (teksturointiyksiköt) ja ROP (renderointiyksiköt). Ne kaikki auttavat meitä tunnistamaan sarjan graafisen voiman.

Intelin ja AMD: n tällä hetkellä käyttämät IGP: t ovat seuraavat:

• AMD Radeon RX Vega 11: Se on tehokkain ja käytetty eritelmä ensimmäisen ja toisen sukupolven Ryzen 5 2400 ja 3400 -suorittimissa. Niitä on yhteensä 11 Raven Ridge -ytimestä, joiden GNC 5.0 -arkkitehtuuri toimii enintään 1400 MHz: llä. Niissä on enintään 704 varjostinyksikköä, 44 TMU: ta ja 8 ROP: ta. AMD Radeon Vega 8: Se on alempi eritelmä kuin aikaisemmat, sillä on 8 ydintä ja ne toimivat 1100 MHz: n taajuudella 512 varjostusyksiköllä, 32 TMU: lla ja 8 ROP: lla. Ne asennetaan Ryzen 3 2200: een ja 3200: een. Intel Iris Plus 655: nämä integroidut grafiikat toteutetaan kannettavien tietokoneiden U-sarjan kahdeksannen sukupolven Intel Core -prosessoreissa (pienikuluinen) ja kykenevät saavuttamaan 1150 MHz: n 384-taajuudella. varjostusyksiköt, 48 TMU: ta ja 6 ROP: ta. Sen suorituskyky on samanlainen kuin aiemmat. Intel UHD Graphic 630/620 - Nämä ovat grafiikoita, jotka on rakennettu kaikkiin 8. ja 9. sukupolven tietokoneiden suorittimiin, joissa ei ole F: tä heidän nimessään. Ne ovat alempaa grafiikkaa kuin Vega 11, jotka toistavat taajuudella 1200 MHz, 192 varjostusyksiköllä, 24 TMU: lla ja 3 ROP: lla.

Suorittimen pistorasia

Nyt siirrymme pois prosessorin komponenteista nähdäksesi mihin meidän pitäisi kytkeä se. On selvää, että pistorasia, iso liitin, joka sijaitsee emolevyllä ja varustettuna satoilla nastoilla, saa yhteyden CPU: han siirtääksesi virtaa ja tietoja prosessoitavaksi.

Kuten tavallista, jokaisella valmistajalla on omat pistorasiaansa, ja ne voivat myös olla erityyppisiä:

• LGA: Land Grid Array, jossa tapit on asennettu suoraan levyn pistorasiaan ja CPU: lla on vain litteät koskettimet. Se mahdollistaa suuremman yhteystiheyden, ja Intel käyttää sitä. Nykyiset pistorasiat ovat LGA 1151 pöytätietokoneiden prosessoreille ja LGA 2066 työasemakeskeisille prosessoreille. AMD käyttää sitä myös TR4-nimellisissä säiettä varten. PGA: Pin Grid Array, päinvastoin, nyt nastat ovat itse CPU: ssa ja pistorasiassa on reikiä. AMD käyttää sitä edelleen kaikessa Ryzen-työpöydällään nimellä BGA: Ball Grid Array, pohjimmiltaan se on pistorasia, jossa suoritin juotetaan suoraan. Sitä käytetään uuden sukupolven kannettavissa tietokoneissa, sekä AMD: ltä että Inteliltä.

Jäähdytyselementit ja IHS

IHS (Integrated Heat Spreader) on paketti, jonka yläosassa on suoritin. Pohjimmiltaan se on alumiinista rakennettu neliömäinen levy, joka on liimattu CPU: n substraattiin tai PCB: hen ja puolestaan ​​DIE: hen tai sisäiseen piiin. Sen tehtävänä on siirtää lämpöä näistä jäähdytyselementtiin ja toimia myös suojana. Ne voidaan hitsata suoraan DIE: hen tai liimata lämpöpastalla.

Prosessorit ovat elementtejä, jotka toimivat erittäin korkealla taajuudella, joten he tarvitsevat jäähdytyselementin, joka vangitsee sen ja lämmittää sen ympäristöön yhden tai kahden tuulettimen avulla. Suurimmassa osassa prosessoreita on enemmän tai vähemmän huono varastosäiliö, vaikkakin parhaat ovat AMD: tä. Itse asiassa meillä on malleja, jotka perustuvat suorittimen suorituskykyyn:

• Wrait Stealth: pienin, vaikka silti suurempi kuin Intel, Ryzen 3: lle ja 5: lle ilman nimellisarvoa X Intel: sillä ei ole nimeä, ja se on pieni alumiininen jäähdytyslevy erittäin meluisalla tuulettimella, joka tulee melkein kaikkiin prosessoreihin paitsi i9. Tämä jäähdytyselementti on pysynyt muuttumattomana Core 2 Duo -kampanjasta. Wraith Spire - Keskikokoinen, korkeammalla alumiinilohkolla ja 85 mm tuulettimella. Ryzen 5: lle ja 7: lle, joissa on merkintä X. Wrait Prism: Erinomainen malli, joka sisältää kaksitasoisen lohkon ja kuparilämpöputket suorituskyvyn parantamiseksi. Sitä tuovat Ryzen 7 2700X ja 9 3900X ja 3950X. Wraith Ripper: Se on torniallas, jonka Cooler Master on valmistanut kierteille.

Suorittimen jäähdytyselementti: Mitä ne ovat? Vinkkejä ja suosituksia

Näiden lisäksi on monia valmistajia, joilla on omat mukautetut mallit, jotka ovat yhteensopivia näkemiemme pistorasioiden kanssa. Samoin meillä on nestemäisiä jäähdytysjärjestelmiä, jotka tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn tornijäähdyttimiin. Huippuluokan prosessoreille suosittelemme käyttämään yhtä näistä 240 mm (kaksi puhallinta) tai 360 mm (kolme puhallinta) järjestelmistä.

Tärkeimmät prosessorin käsitteet

Katsotaan nyt muita prosessoriin liittyviä käsitteitä, jotka ovat tärkeitä käyttäjälle. Kyse ei ole sisäisestä rakenteesta, vaan tekniikoista tai menettelyistä, joita niissä suoritetaan suorituskyvyn mittaamiseksi tai parantamiseksi.

Kuinka mitata suorituskykyä: mikä on vertailukohta

Kun ostamme uuden prosessorin, haluamme aina nähdä, kuinka pitkälle se voi mennä, ja voimme ostaa sen muiden prosessorien tai jopa muiden käyttäjien kanssa. Näitä testejä kutsutaan vertailuarvoiksi, ja ne ovat stressitestejä, joille suorittimelle annetaan tietty pistemäärä sen suorituskyvyn perusteella.

On ohjelmia, kuten Cinebench (renderöintitulos), wPrime (tehtävän suorittamiseen kuluva aika), Blender-suunnitteluohjelma (renderöintiaika), 3DMark (pelien suorituskyky) jne., Jotka vastaavat näiden testien suorittamisesta, jotta voimme vertailla niitä muut prosessorit verkkoon lähetetyn luettelon kautta. Lähes kaikki he antavat on oman pisteet, jotka on laskettu tekijöillä, joita vain kyseisellä ohjelmalla on, joten emme voineet ostaa Cinebench-pisteet 3DMark-pisteet.

Lämpötilat ovat aina hallinnassa lämpötilan kuristumisen välttämiseksi

On myös lämpötiloihin liittyviä käsitteitä, jotka jokaisen käyttäjän tulisi olla tietoinen, varsinkin jos heillä on kallis ja tehokas prosessori. Internetissä on monia ohjelmia, jotka pystyvät mittaamaan CPU: n lämpötilan lisäksi myös monia muita antureilla varustettuja komponentteja. Erittäin suositeltava on HWiNFO.

Lämpötilaan liittyy lämpökaasu. Se on automaattinen suojausjärjestelmä, jonka suorittimien on vähennettävä syötettyä jännitettä ja tehoa, kun lämpötilat saavuttavat suurimman sallitun. Tällä tavalla alennamme työskentelytaajuutta ja myös lämpötilaa, vakauttamalla siru siten, että se ei pala.

Mutta myös valmistajat itse tarjoavat tietoja jalostajiensa lämpötiloista, joten löydämme joitain näistä:

• TjMax: Tämä termi viittaa maksimilämpötilaan, jonka prosessori pystyy kestämään matriisissaan, ts. Prosessorin ytimissä. Kun CPU lähestyy näitä lämpötiloja, se ohittaa automaattisesti edellä mainitun suojauksen, joka alentaa CPU: n jännitettä ja tehoa. Tdie-, junga- tai liitoslämpötila: Tämä lämpötila mitataan reaaliajassa ytimien sisäpuolelle sijoitetuilla antureilla. Se ei koskaan ylitä TjMax-arvoa, koska suojausjärjestelmä toimii nopeammin. TCaasi: prosessorin IHS: ssä, ts. Sen kapseloinnissa, mitattu lämpötila on aina erilainen kuin se, joka on merkitty CPU- ydinpaketin sisäpuolelle: se on keskiarvo kaikkien prosessorien ytimien virityslämpötilasta. CPU

Delidding

Tarjous tai tarjous on käytäntö, jota suoritetaan CPU: n lämpötilan parantamiseksi. Se koostuu IHS: n poistamisesta prosessorista, jotta paljastuu asennettu eri piipitoisuus. Ja jos sitä ei voida poistaa, koska se on hitsattu, kiillotamme sen pinta maksimiin. Tämä tehdään lämmönsiirron parantamiseksi niin paljon kuin mahdollista asettamalla nestemäinen metallitermispasta näille DIE: ille ja asettamalla jäähdytyselementti päälle.

Mitä hyötyä tekemällä tästä? Hyvin eliminoimme tai otamme minimiarvoonsa ylimääräisen paksuuden, jonka IHS antaa meille, niin että lämpö kulkee suoraan jäähdytyselementtiin ilman välivaiheita. Sekä tahna että IHS ovat lämmönkestäviä elementtejä, joten poistamalla ne ja asettamalla nestemäistä metallia voisimme alentaa lämpötilat 20 ° C: seen ylikuormituksella. Joissain tapauksissa se ei ole helppo tehtävä, koska IHS hitsataan suoraan DIE: hen, joten ei ole muuta vaihtoehtoa kuin hioa se sen sijaan, että se irrotetaan.

Seuraava taso tähän olisi sijoittaa nestemäinen typpijäähdytysjärjestelmä, joka on varattu vain laboratorioasetuksille. Vaikka tietysti voimme aina luoda järjestelmämme jääkaappimoottorilla, joka sisältää heliumia tai johdannaisia.

Ylikellotus ja alijännite prosessorissa

Edellä mainittuun läheisesti liittyy ylikellotus, tekniikka, jossa CPU: n jännitettä nostetaan ja kertointa muokataan lisäämään toimintataajuuttaan. Mutta emme puhu taajuuksista, jotka tulevat eritelmiin, kuten turbo-moodiin, vaan rekistereistä, jotka ylittävät valmistajan asettamat. Kenellekään ei menetetä, että se on vaara prosessorin vakaudelle ja eheydelle.

Kelloamiseksi tarvitsemme ensin CPU: n, jolla kerroin on auki, ja sitten piirisarjan emolevyn, joka mahdollistaa tämän tyyppisen toiminnan. Kaikkien AMD Ryzen -laitteiden on ylikellotettu, samoin kuin K-määräiset Intel-prosessorit. Samoin AMD B450, X470 ja X570 -piirisarjat tukevat tätä käytäntöä, samoin kuin Intel X- ja Z-sarjat.

Ylikellotus voidaan tehdä myös lisäämällä peruskellon tai BCLK: n taajuutta. Se on emolevyn pääkello, joka ohjaa käytännössä kaikkia komponentteja, kuten CPU, RAM, PCIe ja Chipset. Jos lisäämme tätä kelloa, lisäämme muiden komponenttien, joilla jopa kertoja on lukittu, taajuutta, vaikka siihen liittyy vielä enemmän riskejä ja se on erittäin epävakaa menetelmä.

Alijännitys on sitä vastoin juuri päinvastainen, mikä alentaa jännitettä estää prosessoria tekemästä lämpökaasua. Se on käytäntö kannettavissa tietokoneissa tai näytönohjaimissa, joissa on tehoton jäähdytysjärjestelmä.

Paras prosessori työpöydälle, pelaamiselle ja työasemalle

Tässä artikkelissa ei voinut puuttua viittausta oppaaseen, joka sisältää markkinoiden parhaita jalostajia. Sijoitamme parhaimmaksi katsomamme Intel- ja AMD-mallit olemassa oleviin eri malleihin. Pelin lisäksi myös multimedialaitteet ja jopa työasema. Pidämme sitä aina ajan tasalla ja suorajen ostolinkkien avulla.

Päätelmä prosessorista

Et voi valittaa siitä, että tästä artikkelista ei oppita mitään, koska olemme tarkistaneet kahden päävalmistajan ja heidän arkkitehtuurinsa historian täysin. Lisäksi olemme tarkistaneet prosessorin eri osat, jotka ovat välttämättömiä niiden tuntemiseen ulkopuolella ja sisällä, sekä joitain tärkeitä käsitteitä, joita yhteisö käyttää yleisesti.

Kutsumme sinut lisäämään kommentteihin muita tärkeitä käsitteitä, jotka olemme jättäneet huomiotta ja joita pidät tärkeinä tässä artikkelissa. Yritämme aina parantaa niin paljon kuin mahdollista näitä aloittelevalle yhteisölle erityisen tärkeitä artikkeleita.