سرعت پردازنده های مدرن. مروری بر پردازنده های مدرن

I. پردازنده ها چگونه اندازه گیری می شوند؟

به طور کلی و به طور خاص پردازنده ها ، یک مشکل بسیار جدی در فناوری رایانه مدرن وجود دارد - چگونه می توان سرعت کامپیوتر را به طور مستقل و بدون ابهام ارزیابی کرد؟ تا همین اواخر ، بسیاری از افراد سرعت پردازنده ها را با فرکانس ساعت خود مقایسه می کردند. اکثریت قریب به اتفاق خریداران رایانه فکر می کردند که ، به عنوان مثال ، رایانه ای با "دو هزار چیز آنجا" سریعتر از "هجده صد" خواهد بود. و پردازنده "دو و نیم هزار" حتی سریعتر است. این فقط تا حدی درست بود ، زیرا پردازنده ها علاوه بر "هزاران چیز" ، خصوصیات دیگری نیز داشتند: فرکانس گذرگاه سیستم - یعنی سرعت "پردازش" پردازنده با بقیه رایانه ؛ اندازه حافظه پنهان - یعنی اندازه حافظه داخلی پردازنده. به عنوان مثال ، گاهی اوقات پردازنده 2.8 گیگاهرتزی پنتیوم IV با 400 مگاهرتز FSB در برخی برنامه ها کندتر از پردازنده 2.6 گیگاهرتزی پنتیوم IV اما یک پردازنده 533 مگاهرتزی FSB کار می کند. در این حالت ، شاخص فرکانس طبیعی - 2.8 گیگاهرتز (یا "دو هزار و هشتصد مگا هرتز") کاملا مغرضانه بود و نه

نمایش داده سرعت واقعی عملکرد پردازنده

و اکنون اوضاع حتی بدتر است. شرکت های Intel و AMD سرعت پردازنده های خود را نه به ازای فرکانس ، بلکه با هزینه پارامترهای دیگر - مدارهای داخلی و چند هسته ای - افزایش دادند. به این معنی که ، اول ، مدارهای داخلی پردازنده به طور قابل توجهی بهبود یافته است ، به همین دلیل پردازنده شروع به پردازش اطلاعات بیشتر در یک چرخه کار خود کرد. دوم ، یکی از انقلابی ترین تصمیمات اتخاذ شد: به جای فشار بیشتر با افزایش سرعت یک پردازنده ، مهندسان دو پردازنده را همزمان و یا حتی چهار پردازنده را در یک میکرو مدار فیزیکی گرفتند و وارد کردند. به چنین راه حلهایی دو هسته و چهار هسته ای گفته می شود. منطقی است که فرض کنیم دو پردازنده با هم می توانند اطلاعات بیشتری را نسبت به یک پردازش کنند ،

بر این اساس ، آنها سریعتر با هم کار خواهند کرد. که به طور کلی ، با عمل تایید شد. با فرکانس طبیعی فیزیکی پردازنده ، به عنوان مثال 1.86 گیگاهرتز ، پردازنده های دو هسته ای جدید چندین برابر سریعتر از پسر عموهای قبلی Pentium IV با فرکانس 3.2 گیگاهرتز یا حتی 3.4 گیگاهرتز هستند. در عین حال پردازنده های جدید بسیار کمتر گرم می شوند و انرژی بسیار کمتری مصرف می کنند.

اما سرعت پردازنده های جدید را با پردازنده های قدیمی دقیقاً چگونه مقایسه می کنید؟ چگونه سرعت کار را در کدام واحد اندازه گیری کنیم؟ اگر زودتر ، دوباره تکرار می کنم ، مردم به فرکانس پردازنده نگاه می کردند (اگرچه حتی در آن زمان این مسئله کاملاً درست نبود) ، پس چگونه سرعت را اکنون ارزیابی کنیم؟ در چه؟ خیلی غیر قابل درک است

برای افراد ناآگاه در این ظرافت ها ، که بسیاری از آنها در حال حاضر شروع به ارائه برخی مقایسه های نامفهوم برای خود می کنند. به عنوان مثال ، این جمله وجود دارد که فرکانس پردازنده باید در تعداد هسته ها ضرب شود. اگر بگویید پردازنده دو هسته ای با فرکانس 1.86 ، یعنی هر هسته با 1.86 کار می کند ، یعنی کل پردازنده 3.72 کار می کند. من این را به شما می گویم - این کاملا بی معنی است. مردم نمی توانند درک کنند که وزن پردازنده به طور کامل و کامل 1.86 گیگاهرتز است و این سرعت به دلیل داشتن مدار داخلی کامل تر و بهینه سازی برنامه ها برای چند هسته ای حاصل می شود ، به همین دلیل سرعت واقعی کار با برنامه ها را می توان با یک فرضیه Pentium IV 4 مقایسه کرد. .5 ، یا شاید حتی 5.0.

اینتل مدت ها پیش برای اینکه مشتری را با انواع فرکانس ها ، حافظه های پنهان و سایر ویژگی ها اذیت نکند ، یک اقدام منطقی بازاریابی انجام داده است - شماره پردازنده را معرفی کرده است. بگذارید توضیح دهم: هر محصول فنی دارای شماره مدل خاصی است که به طور دقیق و بدون ابهام دستگاه خاصی را با مشخصات فنی مشخص شناسایی می کند. و کاملاً منطقی است که هرچه این عدد بیشتر باشد ، مدل جدیدتر و بر این اساس ، بالاتر و بهتر است مشخصات فنی... وارد نمودن شماره پردازنده ، انتخاب خرید مورد نظر را برای خریدار بسیار آسان می کند. اکنون نیازی به فرکانس ، حافظه نهان ، اتوبوس ها نیستید ، اکنون فقط باید شماره پردازنده (مدل) را بدانید. همه چیزهای دیگر برابر هستند ، به عنوان مثال ، یک پردازنده ، Core 2 Duo E8400 قدرتمندتر از Core 2 Duo E7400 خواهد بود. و نیازی نیست بدانید که Core 2 Duo E7400 دارای فرکانس 2.8 گیگاهرتز ، گذرگاه سیستم 1066 مگاهرتز ، حافظه پنهان 3 مگابایت و Core 2 Duo E8400 دارای 3 گیگاهرتز ، باس 1333 مگاهرتز ، حافظه نهان 6 مگابایت است. نیازی به دانستن همه این اعداد نیست ، چه برسد به درک آنها !!! مقایسه دو عدد 7400 و 8400 کافی است. و البته تفاوت قیمت را ببینید.

و حال بیایید بررسی کنیم که امروزه تولیدکنندگان محترم جهانی ما چه نوع پردازنده هایی تولید می کنند ، در چه مواردی و برای چه اهدافی می توانند از این پردازنده ها استفاده کنند.

دوم پردازنده های اینتل.
II.1 چرا چنین تنوعی
می دانید ، من به شما یک راز می گویم ، در یکی از سمینارهای فروشندگان اینتل ، یک نماینده شرکت به ما گفت که اینتل تمام فروشندگان را تنظیم می کند تا سعی کند خریداران را برای قدرتمندترین ، جدیدترین و البته گرانترین مدل پردازنده ترغیب کند. در اصل ، این صحیح است ، و مسئله فقط این نیست که اینتل از این طریق صرفاً سعی در افزایش سود دارد. واقعیت این است که با خرید یکی از سریعترین و یا حتی سریعترین پردازنده امروز ، بیشترین بهره را از رایانه می گیرید و می توانید وسیع ترین وظایف را انجام دهید.

اما ، انجام چنین آموزش هایی برای فروشندگان ، اینتل کمی حیله گر است ، زیرا در عین حال خود طیف وسیعی از پردازنده های کاملاً جدید را از ساده ترین و ارزانترین تا سریعترین و گران ترین پردازنده ایجاد می کند. این گستره وسیعی از پردازنده ها که اینتل در حال حاضر نداشته است ، هرگز در تاریخ این شرکت نبوده است.

چرا این اتفاق می افتد؟ واقعیت این است که اکثر خریداران رایانه های جدید احتمالاً اطلاعات کمی در مورد آنها دارند و یا حتی در مورد کامپیوترها اصلاً چیزی نمی دانند. اما تقریباً همه شنیده اند که رایانه ها خیلی سریع در حال توسعه هستند ، تقریباً هر روز قدرت و قدرت آنها بیشتر می شود. این کاملا درست است ، اما نکته اینجاست: در سال های اخیر ، رایانه ها بسیار پیشرفت کرده اند ، به طوری که حتی ارزان ترین از جدید رایانه های مدرن به راحتی با طیف وسیعی از وظایف کنار بیایید.

حتی اگر رایانه ای بر اساس "ضعیف ترین" پردازنده های مدرن اینتل - Celeron 430 استفاده کنید ، در چنین رایانه ای می توانید به راحتی هر دفتر کار: مجموعه ای از آزمون ها ، مقالات ، مقالات ترم ، پایان نامه ها ، می توانید پایان نامه های دکتری را تهیه کنید ، می توانید در اینترنت کار کنید ، انگلیسی و زبان های دیگر را یاد بگیرید ، می توانید فیلم تماشا کنید و به موسیقی گوش دهید ، حسابداری چندین شرکت را حفظ کنید. چرا همه اینها را می گویم: امروز با خرید رایانه در پردازنده های بسیار قدرتمند و گران قیمت ، ممکن است برای ویژگی هایی که به احتمال زیاد از آنها استفاده نخواهید کرد ، بیش از حد هزینه می کنید.

به همین دلیل پردازنده های این چنین متنوعی وجود دارد. به طوری که همه می توانند رایانه ای را انتخاب کنند که هم از نظر مشخصات و هم از نظر قیمت مناسب ترین باشد.

II.2 صف پردازشگر اینتل.
اگر قبلاً همه پردازنده های اینتل به دو گروه بزرگ تقسیم شده بودند - Celeron و Pentium ، پردازنده های مدرن امروز اینتل را می توان به 4 گروه بزرگ تقسیم کرد:

1. سلرون
2. پنتیوم دو هسته ای.
3. Core 2 Duo.
4. چهار هسته ای

به معنای واقعی کلمه دو نکته دیگر در مورد اینتل وجود دارد: اول ، ممکن است یک سوال داشته باشید: "کجا رفته اید؟ پردازنده اصلی 1 Duo یا فقط Core Duo؟ پس از همه ، اگر Core 2 Duo وجود داشته باشد ، در تئوری باید همان پردازنده وجود داشته باشد ، اما بدون 2. "درست است ، چنین پردازنده ای وجود دارد ، اما فقط در تغییرات ویژه برای لپ تاپ ها تولید می شود و چنین پردازنده ای برای رایانه های رومیزی وجود ندارد. لیست قیمت می توانید گروهی از پردازنده ها را ببینید که در نام آنها کلمه Xeon وجود دارد. به این پردازنده ها توجه نکنید ، آنها برای رایانه های سرور قدرتمند ویژه ای طراحی شده اند که شبکه های کامپیوتر... در رایانه های رومیزی معمولی پردازنده های Xeon اعمال نمی شود

III پردازنده های AMD.
با عرضه پردازنده های K6 و K6-2 ، AMD به یک بازیگر تمام عیار در بازار ریزپردازنده تبدیل شده است. در ابتدا پردازنده های AMD به اندازه کافی ارزان و سریع در نظر گرفته می شدند. سپس - ارزانترین و سریعترین چطور؟ و هنگامی که قیمت پردازنده های AMD تقریباً برابر با پردازنده های اینتل بود ، AMD مجبور بود در مورد بخشهای ارزان قیمت بازار فکر کند. AMD با تقلید از پردازنده های Celeron خود ، پردازنده های خود را با مشخصات ساده و برچسب قیمت پایین تر منتشر کرد. این پردازنده ها Duron نامیده می شوند. پس از مدتی ، این پردازنده های ارزان قیمت به Sempron معروف شدند. تا به امروز ، AMD به دلیل رقابت با اینتل مجبور شده است قیمت پردازنده های خود را به میزان قابل توجهی کاهش دهد ، در نتیجه پردازنده های Athlon از AMD آنقدر ارزان شده اند که نیاز به حتی ارزان تر Semprons کاملاً از بین رفته است. پردازنده های Athlon امروزه جایگاه محصولات ارزان قیمت را اشغال کرده اند ، اما پیشرفته تر و پردازنده های قدرتمند فنوم

امروزه پردازنده های AMD به سه گروه بزرگ تقسیم می شوند:

1. آتلون
2. Phenom X3 - هسته سه گانه.
3. Phenom X4 - چهار هسته ای.

چهارم مقایسه و نتیجه گیری
همانطور که می بینید ، امروز قیمت پردازنده ها از AMD به طور قابل توجهی پایین تر است. و سرعت؟ یک سوال بسیار دشوار که در فصل اول پرسیدم. چگونه می توان سرعت دو پردازنده را بصورت مستقیم و در چه چیزی اندازه گیری کرد؟ برنامه های آزمایشی متنوعی وجود دارد که برای آزمایش آزمایشگاه های مختلف آزمایش ورود به سیستم رایانه استفاده می شود. با این حال ، باید تا حدی به نتایج این آزمایشات اعتماد کرد.

به عنوان مثال ، اگر ما یک برنامه آزمایشی را بر روی یک رایانه مستقر در سلرون اجرا کنیم ، سپس این برنامه تحت شرایط این رایانه خاص ، با فرکانس ساعت این پردازنده خاص ، شروع به کار می کند با این مادربرد و غیره یعنی برنامه همه اندازه گیری ها را در برخی واحدهای نسبی نسبت به این رایانه خاص انجام می دهد. اگر همین برنامه را روی رایانه اجرا کنید پایه اصلی 2 Duo ، برنامه اندازه گیری را در واحدهای نسبی این رایانه سریعتر انجام می دهد.

البته برنامه نویس سعی می کند برنامه را از پردازنده ها و رایانه ها مستقل کند ، اما این کاملاً دشوار است. زیرا ، دوباره ، هیچ واحد نسبی یکنواختی از سرعت پردازنده به طور خاص و از کامپیوتر به طور کلی وجود ندارد.

مواقعی وجود دارد که برنامه ای به طور عمدی توسط یک برنامه نویس برای یک نوع پردازنده بهینه سازی می شود ، مثلاً فقط برای Intel یا AMD. و روی پردازنده سازنده دیگری ، این برنامه یا اصلاً کار نمی کند ، یا خیلی کند کار می کند. به همین دلیل من به شما توصیه نمی کنم که به برنامه های مختلف آزمون و همچنین نتایج آزمون این برنامه ها اعتماد کنید.

از نظر ذهنی ، می توانید چندین برنامه را که اغلب با آنها در چندین رایانه کار می کنید اجرا کنید و از نظر بصری سرعت کار این برنامه ها را مقایسه کنید. بنابراین ، می توانید سرعت عملکرد رایانه های مختلف را به صورت ذهنی ارزیابی کنید.

در هر صورت ، شما باید بدانید که هرچه مدل پردازنده بالاتر و بر این اساس ، قیمت آن بالاتر باشد ، پردازنده خود و رایانه ای که بر اساس آن جمع می شوند سریعتر عمل می کنند. شما فقط باید نیازهای خود را از کامپیوتر با توانایی های مالی خود مقایسه کنید و انتخاب نهایی را انجام دهید.

خرید موفق!

پردازنده های رایانه شخصی از یک استاندارد واحد تنظیم شده برخوردار هستند توسط اینتل، رهبر جهانی در پردازنده های رایانه شخصی. در رایانه های قدیمی می توانیم پردازنده های پنتیوم II ، پنتیوم III را در جدیدترین پردازنده ها پیدا کنیم - پنتیوم 4. AMD پردازنده هایی را تولید می کند که به طور کلی مشابه پردازنده های اینتل هستند ، اما کمی متفاوت با آنها نامیده می شوند: K6 (پنتیوم دوم) ، K7 یا Athlon (پنتیوم سوم). بنابراین ، AMD باید آینده صنعت را پیش بینی کند ، گاهی اوقات با درآمد نیم میلیاردی اینتل از اینتل پیشی می گیرد. به طور قابل پیش بینی ، ظهور ایده های جدید از یک شرکت عقب مانده راهی برای بقای آن است. اما غیر منتظره است که گاهی این ایده ها نیز توسط اینتل اتخاذ شود. ما در مورد رایانه های شخصی سازگار با IBM صحبت می کنیم. در بازار ما ، همانطور که در جهان ، اکثریت قریب به اتفاق آنها هستند. بر اساس این استاندارد ، بازی ها ، برنامه ها و موارد دیگر نوشته می شود.

در قلب هر رایانه استفاده از ریزپردازنده ها است. این یکی از مهمترین دستگاههای رایانه است که به طور معمول با سطح عملکرد یک رایانه مشخص می شود. ریزپردازنده "مغز" و "قلب" رایانه است. این برنامه اجرای برنامه هایی را که روی رایانه اجرا می شوند ، انجام می دهد و عملکرد بقیه دستگاه های رایانه را کنترل می کند. هنگام انتخاب رایانه ، اولین کاری که باید انجام شود انتخاب ریزپردازنده ای است که نیازهای افراد خاص را برآورده کند. این به پردازنده بستگی دارد که برنامه ها با چه سرعتی شروع می شوند و حتی سرعت بایگانی اطلاعات در WinRAR نیز انجام می شود ، نیازی به گفتن نیست که ایجاد انیمیشن سه بعدی در 3D MAX Studio است. با توجه به همه موارد بالا ، من معتقدم که موضوع من امروز بسیار مرتبط و قابل توجه است.

هدف از کار من مقایسه چندین پردازنده محبوب امروزی و شناسایی رهبر در میان آنها است.

ریز پردازنده - واحد مرکزی (یا مجموعه ای از دستگاه ها) رایانه (یا یک سیستم محاسباتی) که عملیات حسابی و منطقی مشخص شده توسط برنامه تحول اطلاعات را انجام می دهد ، فرایند محاسبات را کنترل می کند و عملکرد دستگاه های سیستم را هماهنگ می کند (ذخیره سازی ، مرتب سازی ، ورودی - خروجی ، آماده سازی داده ها و غیره). یک سیستم محاسباتی می تواند چندین پردازنده موازی داشته باشد. این سیستم ها را سیستم های چند پردازنده می نامند. وجود چندین پردازنده سرعت اجرای یک یا چند برنامه بزرگ (از جمله بهم پیوسته) را تسریع می کند. مشخصات اصلی ریزپردازنده سرعت و ظرفیت است. عملکرد تعداد عملیاتی است که در هر ثانیه انجام می شود. عمق بیت مشخصه اطلاعاتی است که ریزپردازنده در یک عملیات پردازش می کند: پردازنده 8 بیتی 8 بیت اطلاعات را در یک عملیات پردازش می کند ، پردازنده 32 بیتی - 32 بیت. سرعت ریزپردازنده سرعت رایانه را تا حد زیادی تعیین می کند. این کار کلیه پردازش داده های ورودی به کامپیوتر و ذخیره شده در حافظه آن را انجام می دهد ، تحت کنترل برنامه ای که در حافظه ذخیره شده است. رایانه های شخصی مجهز به واحد پردازش مرکزی با ظرفیت های مختلف هستند.

توابع پردازنده:

پردازش اطلاعات در یک برنامه معین با انجام عملیات حسابی و منطقی.

کنترل نرم افزار عملکرد دستگاه های رایانه ای.

مدلهای پردازنده شامل دستگاههای زیر هستند:

دستگاه کنترل (UU) کار سایر دستگاه ها را هماهنگ می کند ، عملکردهای مدیریت دستگاه را انجام می دهد و محاسبات را در رایانه مدیریت می کند.

واحد منطق حسابی (ALU). این نام دستگاهی برای عملکردهای عدد صحیح است. عملیات حسابی مانند جمع ، ضرب و تقسیم و همچنین عملیات منطقی (OR ، AND ، ASL ، ROL و ...) با استفاده از ALU انجام می شود. این عملیات اکثر قریب به اتفاق کد برنامه را در اکثر برنامه ها تشکیل می دهد. تمام عملیات در ALU در رجیسترها انجام می شود - سلولهای خاص ALU. یک پردازنده می تواند چندین ALU داشته باشد. هر یک از آنها قادر به انجام عملیات حسابی یا منطقی به طور مستقل از سایر موارد هستند ، که به شما امکان می دهد چندین عمل همزمان انجام شود. واحد منطق حساب عملیات حسابی و منطقی را انجام می دهد. عملیات منطقی به دو عمل ساده تقسیم می شوند: "بله" و "نه" ("1" و "0"). معمولاً این دو دستگاه صرفاً به صورت شرطی تخصیص داده می شوند ، از نظر ساختاری از هم جدا نیستند.

AGU (واحد تولید آدرس) - واحد تولید آدرس. این دستگاه از اهمیت کمتری نسبت به ALU برخوردار نیست ، زیرا وظیفه آدرس دهی صحیح هنگام بارگذاری یا ذخیره داده ها است. آدرس دهی مطلق در برنامه ها فقط در موارد استثنایی نادر استفاده می شود. به محض استفاده از آرایه های داده ، کد برنامه با استفاده از آدرس دهی غیر مستقیم ، AGU را مجبور به کار می کند.

واحد پردازش ریاضی (FPU). یک پردازنده می تواند شامل چندین پردازنده پردازنده ریاضی باشد. هر یک از آنها قادر به انجام حداقل یک عملیات نقطه شناور هستند بدون توجه به آنچه ALU های دیگر انجام می دهند. خط لوله به یک پردازنده واحد ریاضی اجازه می دهد چندین عملیات را همزمان انجام دهد. پردازنده بزرگ از محاسبات با دقت بالا ، هم عدد صحیح و هم نقطه شناور پشتیبانی می کند و علاوه بر این ، شامل مجموعه ای از ثابت های مفید است که محاسبات را تسریع می کند. همکاری پردازنده به طور موازی با کار می کند واحد پردازش مرکزیبنابراین اطمینان حاصل شود بهره وری بالا... سیستم دستورالعمل های هم پردازنده را به ترتیب نمایش در جریان اجرا می کند. همکاری پردازنده ریاضی کامپیوتر شخصی IBM PC این امکان را برای شما فراهم می کند تا با دقت بالا عملکرد حسابی و لگاریتمی و همچنین توابع مثلثاتی را انجام دهد.

رمزگشای دستورالعمل ها (دستورات). تجزیه و تحلیل دستورالعمل ها برای جدا کردن عملوندها و آدرس ها برای قرار دادن نتایج. به دنبال آن پیامی به دستگاه مستقل دیگری درباره آنچه باید برای دنبال کردن دستورالعمل انجام شود ، ارسال می شود. رسیور اجازه می دهد تا چندین دستورالعمل به طور همزمان اجرا شود تا همه دستگاه های اجرایی بارگیری شوند.

حافظه نهان حافظه پردازنده ویژه با سرعت بالا. حافظه پنهان به عنوان یک بافر برای سرعت بخشیدن به تبادل داده بین پردازنده و RAM و همچنین برای ذخیره نسخه هایی از دستورالعمل ها و داده هایی که اخیراً توسط پردازنده استفاده شده است ، استفاده می شود. مقادیر حافظه پنهان بدون دسترسی به حافظه اصلی مستقیماً بازیابی می شوند. هنگام مطالعه ویژگی های برنامه ها ، مشخص شد که آنها به مناطق خاصی از حافظه با فرکانس های مختلف دسترسی دارند ، یعنی: سلول های حافظه ای که اخیراً برنامه به آنها دسترسی پیدا کرده است ، احتمالاً دوباره مورد استفاده قرار می گیرند. فرض کنید ریز پردازنده قادر است نسخه هایی از این دستورالعمل ها را در حافظه محلی خود ذخیره کند. در این حالت ، پردازنده می تواند هر بار در طول دوره از نسخه ای از این دستورالعمل ها استفاده کند. در همان ابتدا به دسترسی به حافظه نیاز خواهید داشت. برای ذخیره این دستورالعمل ها به حافظه بسیار کمی نیاز است. اگر دستورالعمل ها با سرعت کافی توسط پردازنده دریافت شوند ، ریز پردازنده زمان را برای انتظار تلف نمی کند. با این کار برای اجرای دستورالعمل ها صرفه جویی می شود. اما این برای سریعترین ریزپردازنده کافی نیست. راه حل این مشکل بهبود سازماندهی حافظه است. حافظه درون ریز پردازنده می تواند با سرعت خود پردازنده کار کند.

حافظه نهان سطح اول (حافظه نهان L1). حافظه پنهان موجود در داخل پردازنده. این از همه انواع حافظه سریعتر است اما اندازه آن کوچکتر است. اطلاعات مورد استفاده اخیر را که می تواند هنگام اجرای دوره های کوتاه برنامه مورد استفاده قرار گیرد ذخیره می کند.

حافظه نهان سطح دوم (حافظه نهان L2). در داخل پردازنده نیز یافت می شود. اطلاعات ذخیره شده در آن کمتر از اطلاعات ذخیره شده در حافظه نهان L1 استفاده می شود ، اما از نظر اندازه حافظه بزرگتر است.

حافظه نهان سطح سوم (حافظه نهان L3). داخل پردازنده باشید. حجم آن بیشتر از حافظه سطح اول و دوم است (512Kb-2MB). پهنای باند حافظه را افزایش می دهد.

حافظه اصلی بسیار بزرگتر از حافظه نهان و به طور قابل توجهی کندتر.

حافظه پنهان لایه ای باعث کاهش عملکرد عملکرد قوی ترین ریز پردازنده ها برای حافظه اصلی دینامیکی می شود. بنابراین ، اگر 30 درصد از زمان دسترسی به حافظه اصلی را کاهش دهید ، عملکرد حافظه نهان با طراحی خوب فقط 10-15 درصد افزایش می یابد. همانطور که می دانید ، حافظه پنهان بسته به نوع عملیات انجام شده می تواند تأثیر قابل توجهی در عملکرد پردازنده داشته باشد ، اما افزایش آن لزوماً باعث افزایش عملکرد کلی پردازنده نمی شود. همه اینها به این بستگی دارد که برنامه برای این ساختار به چه اندازه بهینه شده و از حافظه پنهان استفاده می کند و همچنین به اینکه بخشهای مختلف برنامه به طور کامل در حافظه نهان قرار گرفته یا به صورت تکه ای بستگی دارد.

حافظه نهان نه تنها سرعت ریز پردازنده را هنگام خواندن از حافظه بهبود می بخشد ، بلکه می تواند مقادیری را که پردازنده برای حافظه اصلی می نویسد ذخیره کند. این مقادیر را می توان بعداً نوشت که حافظه اصلی اشغال نشده باشد. به این حافظه نهان ، نوشتن حافظه پنهان می گویند. قابلیت ها و اصول عملکرد آن به طور محسوسی با ویژگی های نوشتن از طریق حافظه پنهان ، که فقط در عملیات خواندن حافظه نقش دارد ، متفاوت است.

گذرگاه یک کانال انتقال داده است که توسط واحدهای مختلف سیستم به اشتراک گذاشته شده است. یک گذرگاه می تواند مجموعه ای از خطوط رسانا در یک صفحه مدار چاپی باشد ، سیمهایی که به پایه های اتصال دهنده های داخل آن لحیم می شوند صفحه مدار چاپییا کابل تخت اطلاعات از طریق گذرگاه به صورت گروههای بیت منتقل می شود. گذرگاه می تواند برای هر بیت کلمه یک خط جداگانه داشته باشد (گذرگاه موازی) ، یا همه بیت های کلمه می توانند از یک خط به ترتیب در زمان استفاده کنند (گذرگاه سریال). بسیاری از گیرنده ها می توانند به اتوبوس متصل شوند. معمولاً داده های موجود در گذرگاه فقط برای یکی از آنها در نظر گرفته شده است. ترکیبی از سیگنال های کنترل و آدرس دقیقاً چه کسی را تعیین می کند. منطق كنترل سیگنالهای بارق خاصی را شلیك می كند تا به گیرنده نشان دهد كه چه زمانی داده را دریافت می كند. گیرندگان و فرستندگان می توانند یک طرفه (یعنی فقط ارسال یا دریافت) و دو طرفه باشند (هر دو را انجام دهید). اگر حافظه نتواند داده ها را با سرعت مناسب تحویل دهد ، سریعترین گذرگاه پردازنده کمکی نخواهد کرد.

انواع لاستیک:

گذرگاه داده برای انتقال داده ها بین پردازنده و حافظه یا پردازنده و دستگاه های ورودی / خروجی کار می کند. این داده ها می توانند هم از دستورات ریز پردازنده و هم از اطلاعاتی که به پورت های ورودی / خروجی ارسال یا دریافت می کند ، نمایان شوند.

اتوبوس آدرس با استفاده از CPU برای تعیین سلول حافظه مورد نظر یا دستگاه ورودی / خروجی با تنظیم یک آدرس خاص در گذرگاه مربوط به یکی از سلولهای حافظه یا یکی از عناصر ورودی / خروجی موجود در سیستم.

اتوبوس کنترل این سیگنال های کنترل در نظر گرفته شده برای حافظه و دستگاه های ورودی-خروجی را انتقال می دهد. این سیگنال ها جهت انتقال داده (از یا به پردازنده) را نشان می دهند.

BTB (بافر هدف شعبه) - بافر هدف شاخه. این جدول شامل تمام آدرس هایی است که انتقال در آن انجام می شود یا می تواند انجام شود. پردازنده های Athlon از جدول Branch History (BHT) نیز استفاده می کنند که حاوی آدرس هایی است که قبلاً چنگال زده اند.

ثبت نام ها حافظه درونی پردازنده آنها نمایانگر تعدادی سلول حافظه اضافی ویژه و همچنین رسانه های ذخیره سازی داخلی ریز پردازنده هستند. ثبت یک وسیله ذخیره موقت برای داده ها ، اعداد یا دستورالعمل ها است و برای تسهیل عملیات حساب ، منطقی و انتقال استفاده می شود. مدارهای الکترونیکی خاص می توانند برخی از دستکاری ها را در محتویات برخی از ثبات ها انجام دهند. به عنوان مثال ، "جدا کردن" قسمتهای منفرد یک دستور برای استفاده بعدی ، یا انجام برخی از اعمال حساب روی اعداد. عنصر اصلی رجیستر یک مدار الکترونیکی به نام فلیپ فلاپ است که توانایی ذخیره سازی یک رقم دودویی (بیت) را دارد. رجیستر مجموعه ای از محرک ها است که به روش خاصی توسط یک سیستم کنترل مشترک به یکدیگر متصل می شوند. انواع مختلفی از ثبت وجود دارد که در نوع عملیات انجام شده متفاوت است.

اینتل از استاندارد EPIC (محاسبه دستورالعمل صریحاً موازی) پیروی می کند. این فناوری به طور خاص برای سرورهای بزرگ و برخی از ایستگاه های کاری ایجاد شده است. قابلیت های EPIC بسیار زیاد است: اولاً سرعت بالای عملیات نقطه شناور است. دوم ، پشتیبانی از موازی سازی. و سوم ، به دلیل بهبود خواندن داده ها از حافظه ، سرعت تبادل اطلاعات به طرز چشمگیری افزایش می یابد.

AMD راهی متفاوت به سمت 64 بیتی در پیش گرفته است. سازندگان 32 بیت موجود را اضافه کرده و معماری جدید x86-64 را دریافت کردند. این فناوری جدید فقط با پیشوند 64 با فناوری قدیمی متفاوت است. تعدادی پیشرفت در پردازنده جدید ، در درجه اول هسته پردازنده ایجاد شده است. این به ما امکان می دهد تا سطح جدیدی از عملکرد را برای هر دو سیستم 32 و 64 بیتی بدست آوریم.

خط پایین: AMD در حال حرکت به سطح جدیدی بدون فناوری های جدید است. این منجر به سازگاری کامل برای برنامه های 32 و 64 بیتی می شود. اینتل تلاش می کند تا فقط در 64 بیت خود را نشان دهد.

تغییرات بزرگی در پردازنده های جدید ایجاد شده است که عملکرد و سازگاری با سیستم عامل های قدیمی را ایجاد کرده است.

AMD حالت های سازگاری و ثبت آدرس 64 بیتی را اضافه کرد. آنها به شما امکان می دهند فضای آدرس پذیر را گسترش دهید حافظه دسترسی تصادفی و از شر محدودیت 4 گیگابایتی موجود که مشکلات ملموسی در ساخت سیستم های پردازش اطلاعات ایجاد می کند ، خلاص شوید. برای سرعت بخشیدن به کار با حافظه ، از فناوری NUMA استفاده می شود که امکان کار مستقیم با حافظه ، دور زدن گذرگاه و چیپ ست سیستم را فراهم می کند. این نوآوری HyperTransport نام داشت و در اولین چیپست Golem ظاهر شد.

اوضاع در Intel بسیار پیچیده تر است. با توجه به مسیر توسعه فشرده ، این شرکت به طور بنیادی معماری خود را تغییر داد.

1. حالت های سازگاری با سیستم عامل های قدیمی.

2. کاهش تعداد خطاها ، زیرا دو فناوری مستقل علیه آنها ایجاد شده است. اصلی ترین آن EMCA است که به شما امکان می دهد تمام خطاهایی را که در حین کار پردازنده رخ می دهد کنترل و ثبت کنید. و فناوری ثانویه ECC ، که امکان پیش پردازش کد و کنترل برابری را فراهم می کند.

3. پشتیبانی از پردازش چندگانه. از آنجا که اینتل پردازنده خود را برای سرورهای بزرگ متمرکز کرده ، از پردازش چندگانه نیز مراقبت کرد. این پردازنده به تعدادی میکرو مدار مجهز بود که امکان تبادل سریع با حافظه را فراهم می کند. اکنون برای کار با "مغز" از روشهای interleaving ، buffering و تقسیم ماژولهای حافظه استفاده می شود. همزمان پردازنده با 64 گیگابایت RAM با پهنای باند 4.2 گیگابایت بر ثانیه کار می کند.

اینتل تعدادی ثبت برای سازگاری کامل با برنامه های قدیمی ایجاد کرده است. در نتیجه ، معلوم می شود که تمام دستورالعمل های 64 بیتی به صورت معمول اجرا می شوند ، در حالی که سایر دستورات توسط فناوری IA-32 پردازش می شوند. شبیه سازی شبیه سازی است ، هیچ عملکردی وجود ندارد ، بنابراین ایتانیوم به طور کامل در سیستم عامل های 64 بیتی هدف قرار گرفته است.

در AMD ، اوضاع بسیار پیچیده تر است. برای بهبود عملکرد با سیستم عامل های قدیمی ، حالت های ویژه ای اختراع شده است.

معماری AMD 64 دو حالت اصلی را فراهم می کند: Long و Legacy. مورد اول تمام مزایای فناوری x86-64 را نشان می دهد. برای سازگاری کامل با برنامه های قدیمی تر ، یک زیر حالت سازگاری وجود دارد که توانایی مدیریت دستورالعمل های 32/16-bit را دارد. در حالت Legacy ، پردازنده مانند معماری معمولی x86 کار می کند. مزیت این سیستم حالت این است که می توان پردازنده را تا انتشار پایدار 64 بیتی کار کرد سیستم های عامل... علاوه بر این ، چندین مزیت x86-64 نسبت به IA-64 وجود دارد:

1. عملکرد در پردازش دستورالعمل های 32 بیتی. با توجه به این واقعیت که پس از تغییر حالت سازگاری ، هیچ تقلیدی رخ نمی دهد ، پردازنده با سرعت بالا داده ها را پردازش می کند. در ایتانیوم اینگونه نیست ، زیرا تمام دستورالعملها در آنجا با 64 بیت اجرا می شوند.

2. سازگاری کامل با معماری x86. ایتانیوم این را به طور کامل اجرا نمی کند.

3. کار همزمان برنامه های 16/32/64. با معرفی حالت ها ، پردازش همزمان تعداد زیادی دستورالعمل مختلف امکان پذیر است. این عملکرد را تحت تأثیر قرار می دهد و سازگاری را بهبود می بخشد.

اینتل در ابتدا وظیفه خود را برای موازی سازی فرایندها در یک دستگاه سیلیکونی تعیین کرد. به طور معمول ، این پردازنده در سرورهای قدرتمند با پایگاه داده های بزرگ یا در سیستم های بانکی که نمی توانید اشتباه کنید ، استفاده می شود. از طرف دیگر ، AMD با چیزی بین 32 تا 64 بیت هدایت می شود. البته این مورد در سرورهای بزرگ یافت می شود ، اما در ایستگاه های کاری معمولی نیز قابل استفاده است ، زیرا برای معماری x86-64 و x86 تنظیم شده است.

اینتل کمتر از 1200 دلار برای اختراع خود درخواست کرده است. علاوه بر این ، هزینه پردازنده قبلاً سه برابر بیشتر بود: حدود 4 هزار دلار. با توجه به هزینه مادربرد برای پردازنده ، می توان نتیجه گرفت که باید هزینه زیادی را برای یک سرور هزینه کنید.

Athlon 64 AMD تنها 417 دلار قیمت دارد. محدوده بقیه پردازنده های 64 بیتی از 300 تا 600 دلار است که بسیار کمتر از قیمت اینتل است.

پردازنده Celeron نسخه بودجه پردازنده جریان اصلی مربوطه است که بر اساس آن ایجاد شده است. پردازنده های سلرون دو یا چهار برابر حافظه نهانگاه L2 دارند. آنها همچنین در مقایسه با "والدین" مربوطه ، فرکانس گذرگاه سیستم را کاهش داده اند. در مقایسه با پردازنده های Athlon ، پردازنده های Duron 4 برابر حافظه نهانگاه کمتری دارند و یک گذرگاه دست کم سیستم 200 مگاهرتز (266 مگاهرتز برای Applebred) دارند ، اگرچه Athlons های "کامل" با FSB 200 مگاهرتز نیز وجود دارد. همچنین بارتونهای برش خورده در حافظه نهان وجود دارد که هسته اصلی آنها Thorton نامیده می شود. وظایفی وجود دارد که تقریباً هیچ تفاوتی بین پردازنده های معمولی و پردازنده وجود ندارد و در بعضی موارد تاخیر کاملا جدی است. به طور متوسط \u200b\u200b، هنگام مقایسه با پردازنده برش خورده با همان فرکانس ، تأخیر 10-30٪ است. از طرف دیگر ، پردازنده های سلب شده به دلیل کم بودن حافظه cache تمایل بیشتری برای اورکلاک دارند و ارزان تر هستند. لازم به ذکر است که پردازنده های Celeron در مقایسه با پردازنده های کامل P4 عملکرد بسیار ضعیفی دارند - تاخیر در برخی شرایط به 50٪ می رسد. این در مورد پردازنده ها صدق نمی کند سلرون دی ، در که حافظه پنهان L2 256 کیلوبایت (128 کیلوبایت در Celerons معمولی) دارد و تاخیر دیگر خیلی زیاد نیست.

اول ، AXP (و Athlon 64) دارای درجه بندی به جای فرکانس است ، به عنوان مثال ، یک پردازنده 2000+ در واقع با 1667 مگاهرتز کار می کند ، اما از نظر عملکرد با Athlon (Thunderbird) 2000 مگاهرتز مطابقت دارد. دما اخیراً به عنوان یک ایراد بزرگ در نظر گرفته شده است. ولی جدیدترین مدلها (در هسته های Thoroughbred ، Barton و غیره) از نظر اتلاف گرما با پنتیوم 4 قابل مقایسه است ، اما آخرین مدل های اینتل (P4 Extreme Edition) در زمان نوشتن چکیده ، گاهی اوقات بسیار بیشتر گرم می شوند. از نظر قابلیت اطمینان ، پردازنده ها اکنون نیز از P4 کم نیستند ، اگرچه هنگام گرم شدن بیش از حد نمی توانند از چرخه ها عبور کنند ، اما آنها یک سنسور حرارتی داخلی را به دست آورده اند. Athlon XP در هسته بارتون عملکرد BusDisconnect مشابهی را بدست آورد - در طول چرخه های ساعت بیکار پردازنده را از باس "جدا" می کند ، اما در صورت گرم شدن بیش از حد از بار تقریباً بی قدرت است - در اینجا تمام "مسئولیت" به کنترل حرارتی منتقل می شود مادربرد... اگرچه "سختی" کریستال افزایش یافته است ، اما به دلیل کاهش سطح هسته ، در واقع همان ثابت مانده است. بنابراین ، احتمال آسیب رساندن به کریستال ، اگرچه کمتر شده است ، اما هنوز هم وجود دارد. از طرف دیگر ، Athlon 64 دارای یک کریستال پردازنده است که در زیر یک پخش کننده حرارت پنهان شده است ، بنابراین آسیب رساندن به آن بسیار دشوار خواهد بود. تمام مشکلاتی که به AMD نسبت داده می شود اغلب در نتیجه نصب ناشناخته یا نصب نشده است رانندگان جهانی برای چیپ ستهای VIA (VIA 4 در 1) سرویس پک) یا درایورهای چیپست از تولید کنندگان دیگر (AMD ، SIS ، ALi).

با این حال ، بسیاری از برنامه ها بهینه سازی نشده اند و نمی توانند از محیط های دو یا چند هسته ای استفاده کنند. برای استفاده از چندین پردازنده ، نرم افزار باید به چندین رشته موازی تقسیم شود. این روش به شما امکان می دهد تا حجم کار را در تمام هسته های محاسباتی موجود توزیع کنید ، زمان محاسبات را بیش از آنچه با یک سرعت کلاک انجام می شود کاهش می دهد. با این حال ، بیشتر برنامه ها امروز نمی دانند که چگونه از قابلیت های تراشه های دو هسته ای یا چند هسته ای استفاده کنند.

دو هسته ای محبوب پردازنده های AMD و اینتل حدود 1000 دلار هزینه دارد - تقریباً مشابه یک رایانه کامل. در عین حال ، پردازنده های تک هسته ای که با همان سرعت کلاک کار می کنند ، فقط 300 تا 350 دلار هزینه دارند.

برای مقایسه ما ، پردازنده های درجه حرفه ای گرفته شده اند ، یعنی: AMD Opteron و Intel Xeon... AMD حدود 1100 دلار برای Opteron 275 دو هسته ای (2.2 گیگاهرتز) درخواست می کند ، در حالی که یک جفت Opteron 248 تک هسته ای فقط 700 دلار هزینه دارد.

اگر به اینتل نگاه کنید ، وضعیت به همین منوال است. Xeon دو هسته ای 2.8 گیگاهرتزی حدود 1100 دلار هزینه دارد ، در حالی که دو Xeon تک هسته ای 2.8 گیگاهرتزی مشابه 550 دلار است. قیمت دو زئون 3.2 گیگاهرتزی حدود 700 دلار است.

حتی زودتر از Pentium MMX ، پردازنده نسل 6 ، Pentium Pro ظاهر شد. در آن ، برای اولین بار برای رایانه های شخصی سازگار با IBM ، عناصر معماری RISC استفاده شد که امکان افزایش انعطاف پذیری عملکرد را فراهم می آورد. با این حال ، بهینه سازی پردازنده برای برنامه های 32 بیتی و هزینه بالای تولید اجازه گسترش گسترده آن را نداد.

توجه داشته باشید
پردازنده های پنتیوم پرو به این دلیل طبقه بندی می شوند که جانشین پنتیوم 4 ، پردازنده Core 2 Duo ، مبتنی بر معماری پنتیوم پرو بود ، البته عمیقا مدرن شده است.

پنتیوم II ، پنتیوم III و سلرون

اینتل پس از انجام تعدادی پیشرفت در پنتیوم پرو و \u200b\u200bافزودن پشتیبانی از دستورالعمل های MMX ، سرانجام اینتل جایگزینی برای پنتیوم یافت و آن را پنتیوم II نامید. اولین پنتیوم II ها با یک باس 66 مگاهرتز کار می کردند و فرکانس ساعت خود را از 233 تا 333 مگاهرتز داشتند. سپس یک گذرگاه 100 مگاهرتزی و پردازنده های جدید با فرکانس 350 ، 400 و 450 مگاهرتز وجود داشت. ولی پردازنده جدید برای سیستم ها کمی گران بود سطح ورود، در نتیجه آن سلرون ظاهر شد - آنالوگ کاملی از Pentium II ، با این تفاوت که حافظه پنهان کمتری داشت (و مدل اول اصلاً آن را نداشت) و فقط روی باس 66 مگاهرتز کار می کرد.

توجه داشته باشید
از سال 386 پردازنده اینتل شروع به استفاده از حافظه ویژه و فوق العاده سریع کرد که در نزدیکی پردازنده قرار دارد. داده هایی را که مستقیماً در محاسبه فعلی نقش دارند ذخیره می کند. این حافظه حافظه پنهان نامیده می شود و سرعت رایانه شما را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. حجم آن معمولاً از 128 تا 512 کیلوبایت است.

آخرین اصلاح پنتیوم پرو ، پنتیوم III است. تفاوت آن با سلف خود (پنتیوم II) در درجه اول با وجود دستورات SSE ، بسیار کارآمد تر از MMX است. آخرین مدلهای پنتیوم III و سلرون بیش از 1 گیگاهرتز کار می کنند.

آنالوگ ها: AMD Athlon (K7) ، AMD Duron.

پنتیوم 4

اواخر سال 2000 سال اینتل سرانجام پردازنده نسل 7 را منتشر کرده است. اگرچه پنتیوم 4 اولین پردازنده ای است که نمی تواند دستورالعمل های بیشتری را در یک چرخه ساعت نسبت به پردازنده قبلی خود اجرا کند ، اما پتانسیل بسیار خوبی برای اورکلاک دارد. در حال حاضر اولین نمونه ها با فرکانس 1.5 گیگاهرتز (1500 مگاهرتز) و آخرین مدل ها بیش از 3.5 گیگاهرتز کار می کردند و اینتل قصد داشت تا پایان سال 2010 مدل های 10 گیگاهرتزی را منتشر کند.

علاوه بر این بالا است فرکانس های ساعت، پنتیوم 4 از دستورالعمل های جدید SSE2 برای سرعت بخشیدن به پردازش فیلم پشتیبانی می کند ، و جدیدترین مدلهاشروع از 3.06 گیگاهرتز می تواند عملکرد دو پردازنده را تقلید کند.

از ویژگی های اولین سیستم های مبتنی بر پنتیوم 4 می توان به مصرف زیاد برق اشاره کرد - برای عملکرد پایدار توصیه می شود از منبع تغذیه با ظرفیت حداقل 300 وات استفاده کنید. پنتیوم 4 در حال حاضر با پردازنده های AMD Athlon XP و Ath-lon 64 رقابت می کند.

Core 2 Duo ، Core 2 Quad

از آنجا که محدودیتهای جدی فیزیکی و بنیادی مانع از انتشار مدلهای پردازنده در فرکانسهای 4 گیگاهرتز یا بیشتر شد ، در سال 2006 اینتل پردازنده های Core 2 را آزاد کرد که می توانستند دستورالعملهای بیشتری را در هر چرخه ساعت اجرا کنند و در ابتدا شامل 2 هسته محاسباتی بود. آنهایی که در واقع ، دو پردازنده کامل به طور هم زمان در یک کریستال قرار داشتند. و کمی بعد ، مدل های 4 هسته ای (Core 2 Quad) ظاهر شدند. بنابراین مسابقه گیگا هرتز به پایان رسید و مسابقه هسته ها آغاز شد.

رقبا - AMD Athlon X2، Phenom

هسته i3 / i5 / i7

جدیدترین پردازنده های اینتل - Core i7 - از پشتیبانی پنتیوم 4 برای تک رشته و از Core 2 - قدرت ویژه بالای هسته محاسبات به ارث رسیده است. بنابراین ، 2 هسته Core i3 / i5 دارای 4 هسته مجازی و 4 هسته ای Core i7 - 8 و 6 هسته ای Core i7 - تا 12!

رقبا Core i3 / i5 - AMD Athlon II / Phenom II X2 / X3 / X4، Core i7 - Phenom II X6.