Залізо

Як працює мікропроцесор комп'ютера Як працює комп'ютерний процесор? Що таке архітектура процесора

Сьогодні практично у кожному будинку є комп'ютер. Без нього важко уявити сьогоднішнє життя. Пошук необхідної інформації, перегляд новин та погоди, купівля-продаж товарів, перегляд фільмів та передач – все це можна зробити, не виходячи з дому та не докладаючи особливих зусиль. Тільки необхідно включити комп'ютер і зайти в Інтернет.

Але мало хто думає про те, з чого складається комп'ютер, за допомогою чого можна так швидко отримувати всю необхідну інформацію. Однією з основних складових комп'ютера є процесор. Розібравшись, як працює процесор, можна прояснити собі багато нового.

Що таке процесор

Центральний процесор, або як його називають у світі інформатики – CPU – це основна складова будь-якого комп'ютера, це його серце та мозок. Саме процесор виконує всі команди, вказані користувачем, обробляє всю інформацію та керує іншими приладами комп'ютера.

Сьогодні основними виробниками процесорів є компанії Intel та Advanced Micro Devices (AMD), які тривалий час існують на ринку інформаційних технологій та проявили себе лише з найкращого боку. Звісно, ​​є й інші виробники, але рівня цих компаний-гигантов їм дуже далеко. Цікаво, що Intel та AMD ведуть постійну боротьбу за першість у творі процесорів, по черзі завойовуючи перші позиції під час випуску нових моделей. Як не дивно, саме ця боротьба дає поштовх постійному якісному розвитку цієї галузі інформаційних технологій.

Зовнішній вигляд

Починати оглядати пристрій процесора комп'ютера необхідно з зовнішнього вигляду. На перший погляд, це просто металева коробочка, на звороті якої знаходиться невелика плата розміром приблизно 5х5 см і різні контакти, за допомогою яких процесор кріпиться до материнської плати. У середині процесора перебувають мільйони, інколи ж навіть мільярди різних транзисторів, які виконують основну роботу.

З чого робиться процесор

Сам процесор в основному складається з піску, а точніше – кремнію, якого в земній корі лише 30%. Процес утворення процесорів досить складний, потребує спеціального обладнання та матеріальних витрат. Якщо коротко, схема виготовлення процесорів чимось схожа на технологію друку фотографій - при його виготовленні використовується технологія фотолітографії. У ролі фотографії тут виступають «млинці» - майбутні процесори, на яких за допомогою сильно розігнаних на спеціальному прискорювачі іонів бору створюють мініатюрну структуру з безліччю транзисторів. І що тонший технологічний процес, то більше вписувалося потужність і швидкість роботи цієї структури. З кожним роком розміри цих структурних елементів дедалі менше і незабаром, за прогнозами вчених, вони можуть досягати лише близько 15 нм.

Можна зняти кришку і розглянути внутрішній пристрій процесора, але існує ризик пошкодження найтонших деталей процесора, що може призвести до його непрацездатності.

складники

З часом пристрій та робота процесора якісно змінюються. Зменшуються розміри процесорів. Сьогодні використовуються практично ті ж принципи побудови процесорів, що й раніше змінився тільки розмір комплектуючих.

Всередині пристрій процесора також дуже цікавий. Він складається із загальної архітектури – все, що включає плату, ядра (від роботи яких залежить швидкодія комп'ютера), шини (кріплення, які приєднуються до материнської плати), а також ревізії (частки, які менше, ніж ядра, але також дуже важливі та функціональні).

Показники швидкодії комп'ютера

Реакція комп'ютера на задані команди може залежати від кількох показників: від кількості ядер, кількості потоків (може не збігатися з кількістю ядер), розмірів кешу – внутрішньої пам'яті процесора, тактової частоти, швидкості шин, а також від самого процесу виготовлення процесора.

Принцип роботи

Детально вивчивши пристрій, можна розглянути принцип роботи процесора. Комп'ютер починає працювати після отримання певної команди від користувача.

Але мало хто знає, що будь-яка команда складається з двох частин – операційної та операндної:

  • операційна частина команди показує те, що має виконати комп'ютер,
  • друга частина команди дає процесору операнди - те, над чим повинен попрацювати процесор.

Деякі процесори можуть містити два конвеєри, тобто. обчислювальних блоків. Кожен їх розділяє виконання команди, даної комп'ютера користувачем, кілька етапів: вироблення, декодування (тобто. дешифрування команди), виконання самої команди, звернення до пам'яті процесора і запам'ятовування отриманих результатів. Всі ці етапи робляться у найкоротші терміни. При роботі конвеєра кожному його етапу приділяється один такт однойменної частоти, тому виконання кожної команди в процесорі приділяється п'ять тактів.

Кешування пам'яті будь-якого процесора підвищує його працездатність. Сьогодні заведено використовувати дві кеш-пам'яті, т.к. використання однієї призводило до конфліктів і під час команд. Це пов'язано з тим, що дві команди намагалися взяти інформацію з однієї кеш-пам'яті. Роздільна кешування повністю виключає виникнення подібних ситуацій і дає можливість двом командам бути виконаними одночасно.

Розбираючись, як працює процесор комп'ютера, варто врахувати і те, що обчислювальні процесори бувають різні: лінійні, циклічні та розгалужені.

  • Лінійні процесори виконують команди в залежності від порядку їх запису в оперативній пам'яті.
  • Циклічні та розгалужувальні процесори виконують команди в залежності від результатів перевірки умов розгалужень.

Важливо знати, як працюють шини процесора. Їх буває дві, одна, швидка шина працює з кеш-пам'яттю другого рівня, друга шина (повільніша) призначена для роботи з обміну інформації з іншими пристроями.

Центральний процесор є основним та найголовнішим елементом системи. Завдяки ньому виконуються всі завдання пов'язані з передачею даних, виконанням команд, логічними та арифметичними діями. Більшість користувачів знають, що таке ЦП, але не розуміються на принципі його роботи. У цій статті ми намагатимемося просто і зрозуміло пояснити, як працює і за що відповідає CPU в комп'ютері.

Перед тим, як розібрати основні принципи роботи CPU, бажано ознайомитися з його компонентами, адже це не просто прямокутна пластина, що монтується в материнську плату, це складний пристрій, який утворюється з багатьох елементів. Докладніше з пристроєм ЦП ви можете ознайомитися в нашій статті, а тепер давайте почнемо розбирати головну тему статті.

Операції, що виконуються

Операція є одне чи кілька дій, які обробляються і виконуються комп'ютерними пристроями, зокрема і процесором. Самі операції діляться на кілька класів:

  1. Введення та виведення. До комп'ютера обов'язково підключено кілька зовнішніх пристроїв, наприклад, клавіатура та миша. Вони безпосередньо з процесором і їм виділено окрема операція. Вона виконує передачу даних між CPU та периферійними девайсами, а також викликає певні дії з метою запису інформації на згадку або її виведення на зовнішню апаратуру.
  2. Системні операціївідповідають за зупинку роботи софту, організовують обробку даних, та й, крім усього, відповідають за стабільну роботу системи ПК.
  3. Операції запису та завантаження. Передача даних між процесором та пам'яттю здійснюється за допомогою посилальних операцій. Швидкодія забезпечується одночасним записом або завантаженням груп команд або даних.
  4. Арифметично-логічні. Такий тип операцій обчислює значення функцій, відповідає за обробку чисел, перетворення в різні системи обчислення.
  5. Переходи. Завдяки переходам швидкість роботи системи значно збільшується, адже вони дозволяють передати управління будь-якій команді програми, самостійно визначаючи найбільш сприятливі умови переходу.

Усі операції повинні працювати одночасно, оскільки під час активності системи запущено кілька програм. Це виконується завдяки чергуванню обробки даних процесором, що дозволяє ставити пріоритет операціям та виконувати їх паралельно.

Виконання команд

Обробка команди ділиться на дві складові – операційну та операндну. Операційна складова показує всій системі те, над чим вона повинна працювати в даний момент, а операндна робить те саме, тільки окремо з процесором. Виконанням команд займаються ядра, а дії здійснюються послідовно. Спочатку відбувається вироблення, потім дешифрування, саме виконання команди, запит пам'яті та збереження готового результату.

Завдяки застосуванню кеш-пам'яті виконання команд відбувається швидше, оскільки потрібно постійно звертатися до ОЗУ, а дані зберігаються певних рівнях. Кожен рівень кеш-пам'яті відрізняється обсягом даних та швидкістю вивантаження та запису, що впливає на швидкодію систем.

Взаємодія з пам'яттю

ПЗУ (Постійний пристрій) може зберігати в собі тільки незмінну інформацію, а ось ОЗУ (Оперативна пам'ять) використовується для зберігання програмного коду, проміжних даних. З цими двома видами пам'яті взаємодіє процесор, запитуючи та передаючи інформацію. Взаємодія відбувається з використанням підключених зовнішніх пристроїв, шин адрес, управління та різних контролерів. Схематично всі процеси зображені малюнку нижче.

Якщо розібратися про важливість ОЗУ і ПЗУ, то без першої взагалі можна було б обійтися, якби постійний пристрій мав набагато більше пам'яті, що поки реалізувати практично неможливо. Без ПЗУ система працювати не зможе, вона навіть не запуститься, оскільки спочатку відбувається тестування обладнання за допомогою команд БІОС.

Процесор – це головна мікросхема комп'ютера. Як правило, вона також є одним із найбільш високотехнологічних та дорогих компонентів ПК. Незважаючи на те, що процесор - окремий пристрій, він має у своїй структурі велику кількість компонентів, що відповідають за конкретну функцію. Яка їхня специфіка?

Процесор: функції пристрою та історія появи

Компонент ПК, який сьогодні прийнято називати центральним процесором, характеризується досить цікавою історією походження. Тому, щоб зрозуміти його специфіку, корисно буде досліджувати деякі ключові факти про еволюцію його розробки. Пристрій, який сучасному користувачеві відомий як центральний процесор, є результатом багаторічного вдосконалення технологій виробництва обчислювальних мікросхем.

Згодом змінювалося бачення інженерами структури процесора. У ЕОМ першого та другого покоління відповідні компоненти складалися з великої кількості роздільних блоків, дуже несхожих по вирішуваним завданням. Починаючи з третього покоління комп'ютерів, функції процесора почали розглядатися у вужчому контексті. Інженери-конструктори ЕОМ визначили, що це має бути розпізнавання та інтерпретація машинних команд, занесення їх у регістри, а також керування іншими апаратними компонентами ПК. Всі ці функції стали об'єднуватися в одному пристрої.

Мікропроцесори

У міру розвитку комп'ютерної техніки в структуру ПК стали впроваджуватися девайси, які отримали назву мікропроцесор. Одним із перших пристроїв такого типу став виріб Intel 4004, випущений американською корпорацією у 1971 році. Мікропроцесори у масштабі однієї мікросхеми об'єднали у своїй структурі ті функції, що ми визначили вище. Сучасні девайси, в принципі, працюють на основі тієї ж самої концепції. Таким чином, центральний процесор ноутбука, ПК, планшета містить у своїй структурі: логічний пристрій, регістри, а також модуль керування, які відповідають за конкретні функції. Однак на практиці компоненти сучасних мікросхем найчастіше представлені у складнішій сукупності. Вивчимо цю особливість докладніше.

Структура сучасних процесорів

Центральний процесор сучасного ПК, ноутбука або планшета представлений ядром - тепер уже нормою вважається, що їх кілька, кеш-пам'яттю на різних рівнях, а також контролерами: ОЗУ, системної шини. Продуктивність мікросхеми відповідного типу визначається її ключовими характеристиками. У якій сукупності можуть бути представлені?

Найбільш значущі характеристики центрального процесора на сучасних ПК такі: тип мікроархітектури (зазвичай вказується в нанометрах), тактова частота (у гігагерцях), обсяг кеш-пам'яті на кожному рівні (у мегабайтах), енергоспоживання (у ватах), а також наявність або відсутність графічного модуля.

Вивчимо специфіку роботи деяких ключових модулів центрального процесора докладніше. Почнемо з ядра.

Ядро процесора

Центральний процесор сучасного ПК має ядро. У ньому містяться ключові функціональні блоки мікросхеми, з яких вона виконує необхідні логічні та арифметичні функції. Як правило, вони представлені деякою сукупністю елементів. Так, пристрій центрального процесора найчастіше передбачає наявність блоків, які відповідають за вирішення наступних завдань:

Вибірка та декодування інструкцій;

Вибірка даних;

Виконання інструкцій;

Збереження результатів обчислень;

Робота із перериваннями.

Також структура мікросхем відповідного типу доповнюється керуючим блоком, пристроєм, що запам'ятовує, лічильником команд, а також набором регістрів. Розглянемо специфіку роботи відповідних компонентів докладніше.

Ядро процесора: компоненти

Серед ключових блоків в ядрі центрального процесора - той, що відповідає за зчитування інструкцій, що прописуються в адресі, зафіксованій у лічильнику команд. Як правило, протягом одного такту виконується одразу кілька операцій відповідного типу. Загальна кількість інструкцій, що підлягають зчитуванню, визначається показником у блоках декодування. Головний принцип тут - щоб при кожному такті зазначені компоненти були максимально завантажені. З метою забезпечення відповідності даному критерію у структурі процесора можуть бути допоміжні апаратні елементи.

У блоці декодування обробляються інструкції, що визначають алгоритм роботи мікросхеми під час вирішення тих чи інших завдань. Забезпечення їхнього функціонування — складне завдання, як вважають багато IT-фахівців. Це зумовлено, зокрема, тим, що довжина інструкції який завжди чітко визначена. Сучасні процесори зазвичай включають 2 або 4 блоки, в яких здійснюється відповідне декодування.

Щодо компонентів, відповідальних за вибірку даних — їхнє основне завдання полягає у забезпеченні прийому команд із кеш-пам'яті чи ОЗУ, які необхідні забезпечення виконання інструкцій. У ядрах сучасних процесорів зазвичай є кілька блоків відповідного типу.

Керуючі компоненти, присутні у мікросхемі, також базуються на декодованих інструкціях. Вони покликані здійснювати контроль за роботою блоків, які відповідальні виконання інструкцій, і навіть розподіляти завдання з-поміж них, контролювати своєчасне їх виконання. Керуючі компоненти належать до категорії найважливіших у структурі мікропроцесорів.

У ядрах мікросхем відповідного типу є також блоки, відповідальні за коректне виконання інструкцій. У їх структурі присутні такі елементи, як арифметичний та логічний пристрій, а також компонент, що відповідає за обчислення з точкою, що плаває.

Є у складі ядер процесорів блоки, які контролюють обробку розширення наборів, встановлених для інструкцій. Дані алгоритми, які доповнюють основні команди, використовуються підвищення інтенсивності обробки даних, здійснення процедур шифрування чи дешифрування файлів. Вирішення подібних завдань вимагає введення в структуру ядра мікросхеми додаткових регістрів, а також наборів інструкцій. Сучасні процесори включають зазвичай такі розширення: MMX (призначені для кодування аудіо- та відеофайлів), SSE (застосовуються при розпаралелювання обчислень), ATA (задіюється з метою прискорення роботи програм та зниження рівня енергоспоживання ПК), 3DNow (розширення мультимедійних можливостей комп'ютера), (Шифрування даних), а також багато інших стандартів.

У структурі ядер процесора зазвичай також є блоки, відповідальні збереження результатів у ОЗУ відповідно до адресою, що міститься в інструкції.

Важливе значення має компонент ядра, який контролює роботу мікросхеми із перериваннями. Ця функція дозволяє процесору забезпечувати стабільність роботи програм за умов багатозадачності.

Робота центрального процесора також пов'язана із задіянням регістрів. Дані компоненти є аналогом ОЗП, проте доступ до них здійснюється у кілька разів швидше. Обсяг відповідного ресурсу невеликий — зазвичай він не перевищує кілобайта. Реєстри класифікуються на кілька різновидів. Це можуть бути компоненти загального призначення, які використовуються при виконанні арифметичних або логічних обчислень. Є регістри спеціального призначення, які можуть охоплювати системні дані, використовувані процесором під час роботи.

У структурі ядра процесора також є різні допоміжні компоненти. Які Наприклад? Це може бути датчик, який відстежує те, якою є поточна температура центрального процесора. Якщо її показники вищі за встановлені норми, то мікросхема може направити сигнал модулям, які відповідають за роботу вентиляторів — і вони почнуть обертатися швидше. Є в структурі ядра провісник переходів - компонент, який покликаний визначати, які саме команди виконуватимуться після завершення певних циклів операцій, які здійснюють мікросхема. Приклад іншого важливого компонента – лічильник команд. Даний модуль фіксує адресу відповідного алгоритму, який передається мікросхемі в момент початку виконання ним того чи іншого такту.

Така структура ядра, яке входить до центрального процесора комп'ютера. Досліджуємо тепер докладніше деякі ключові характеристики мікросхем відповідного типу. А саме: техпроцес, тактова частота, обсяг кеш-пам'яті, а також енергоспоживання.

Характеристики процесора: тип техпроцесу

Розвиток комп'ютерної техніки прийнято пов'язувати з появою в міру вдосконалення обчислювальних технологій нових поколінь ЕОМ. При цьому, крім показників продуктивності, одним із критеріїв віднесення комп'ютера до того чи іншого покоління може вважатися його абсолютний розмір. Найперші ЕОМ були зіставні за величиною з багатоповерховим будинком. Комп'ютери другого покоління були зіставні за величиною, наприклад, з диваном чи піаніно. ЕОМ наступного рівня вже були наближені до тих, що звичні для нас зараз. Своєю чергою, сучасні ПК — це комп'ютери четвертого покоління.

Власне, до чого це все? Справа в тому, що в ході еволюції ЕОМ сформувалося неофіційне правило: чим технологічніше пристрій, тим меншими габаритами за тієї ж продуктивності, а то й за більшої — воно має. Воно повною мірою діє і щодо аналізованої характеристики центрального процесора, зокрема, техпроцесу його виготовлення. В даному випадку має значення відстань між одиничними кремнієвими кристалами, що формують структуру мікросхеми. Чим вона менша — тим більша щільність відповідних елементів, які розміщує на собі плата центрального процесора. Тим паче продуктивним він, відповідно, може вважатися. Сучасні процесори виконуються за техпроцесом 90-14 нм. Цей показник має тенденцію до поступового зменшення.

Тактова частота

Тактова частота центрального процесора - один із ключових показників його продуктивності. Вона визначає те, скільки операцій на секунду може здійснювати мікросхема. Чим їх більше - тим продуктивніший процесор і комп'ютер в цілому. Можна відзначити, що цей параметр характеризує насамперед ядро ​​як самостійний модуль центрального процесора. Тобто, якщо відповідних компонентів на мікросхемі кілька, то кожен з них працюватиме з окремою частотою. Деякі IT-фахівці вважають за допустиме підсумовувати дані характеристики по всіх ядрах. Що це означає? Якщо, наприклад, на процесорі встановлено 4 ядра з частотою 1 ГГц, то сумарний показник продуктивності ПК, якщо дотримуватися цієї методології, становитиме 4 ГГц.

Компоненти частоти

Розглянутий показник формується із двох компонентів. По-перше, це частота системної шини – вимірюється вона зазвичай у сотнях мегагерц. По-друге, це коефіцієнт, який відповідний показник множиться. У деяких випадках виробники процесорів дають користувачам можливість регулювати обидва параметри. При цьому, якщо виставити достатньо високі значення для системної шини і множника, можна відчутно збільшити продуктивність мікросхеми. Саме в такий спосіб здійснюється розгін процесора. Щоправда, його треба задіяти обережно.

Справа в тому, що при розгоні значно збільшиться температура центрального процесора. Якщо на ПК не буде встановлено відповідної системи охолодження, це може призвести до виходу мікросхеми з ладу.

Об'єм кеш-пам'яті

Сучасні процесори оснащені модулями кеш-пам'яті. Основне їх призначення - тимчасове розміщення даних, як правило, представлених сукупністю особливих команд та алгоритмів - тих, що задіяні в роботі мікросхеми найчастіше. Що це дає на практиці? Насамперед те, що завантаження центрального процесора може бути зменшена за рахунок того, що самі команди та алгоритми будуть знаходитися в оперативному доступі. Мікросхема, отримавши з кеш-пам'яті готові інструкції, не витрачає час їх вироблення з нуля. У результаті робота комп'ютера йде швидше.

Головна характеристика кеш-пам'яті – обсяг. Чим він більший, тим, відповідно, місткіший даний модуль з точки зору розташування тих самих інструкцій та алгоритмів, що задіяні процесором. Тим більше ймовірність, що мікросхема щоразу знаходитиме серед них потрібні для себе і працювати швидше. Кеш-пам'ять на сучасних процесорах ділиться найчастіше на три рівні. Перший працює на базі найбільш швидких та високотехнологічних мікросхем, інші – повільніше. Обсяг кеш-пам'яті першого рівня на сучасних процесорах становить близько 128-256 КБ, другий - 1-8 МБ, третій - може перевищувати 20 МБ.

Енергоспоживання

Інший значний параметр мікросхеми - енергоспоживання. Живлення центрального процесора може передбачати значне витрачання електроенергії. Сучасні моделі мікросхем споживають близько 40-50 Вт. У деяких випадках цей параметр має економічне значення — наприклад, якщо йдеться про оснащення великих підприємств кількома сотнями чи тисячами комп'ютерів. Але не менш значущим фактором енергоспоживання виступає у частині адаптації процесорів до використання на мобільних пристроях – ноутбуках, планшетах, смартфонах. Чим відповідний показник менший, тим довше буде автономна робота девайсу.

Сучасного споживача електроніки дуже важко здивувати. Ми вже звикли до того, що наша кишеня законно займає смартфон, у сумці лежить ноутбук, на руці слухняно відраховують кроки «розумний» годинник, а слух пестять навушники з активною системою шумозаглушення.

Кумедна штука, але ми звикли носити з собою не один, а одразу два, три та більше комп'ютерів. Адже саме так можна назвати пристрій, який має процесор. І зовсім неважливо, як виглядає конкретний девайс. За його роботу відповідає мініатюрний чіп, який подолав бурхливий та стрімкий шлях розвитку.

Чому ми порушили тему процесорів? Все просто. За останні десять років відбулася справжня революція у світі мобільних пристроїв.

Між цими пристроями лише 10 років різниці. Але Nokia N95 тоді нам здавалася космічним девайсом, а на ARKit сьогодні ми дивимося з певною недовірою

Адже все могло б скластися інакше і пошарпаний Pentium IV так і залишився б межею мрій рядового покупця.

Ми постаралися обійтися без складних технічних термінів та розповісти, як працює процесор, та з'ясувати, за якою архітектурою майбутнє.

1. З чого все почалося

Перші процесори були абсолютно не схожі на те, що ви можете бачити, відкривши кришку системного блоку вашого ПК.

Замість мікросхем у 40-ті роки XX століття використовувалися електромеханічні реледоповнені вакуумними лампами. Лампи виконували роль діода, регулювати стан якого можна було за рахунок зниження або підвищення напруги ланцюга. Виглядали такі конструкції так:

Для роботи одного велетенського комп'ютера потрібні були сотні, іноді тисячі процесорів. Але при цьому ви не змогли б запустити на такому комп'ютері навіть простенький редактор, як NotePad або TextEdit зі штатного набору Windows та macOS. Комп'ютеру банально не вистачило б потужності.

2. Поява транзисторів

Перші польові транзисториз'явилися ще 1928 року. Але світ змінився лише після появи так званих біполярних транзисторів, відкритих 1947-го.

Наприкінці 40-х фізик-експериментатор Уолтер Браттейн та теоретик Джон Бардін розробили перший точковий транзистор. У 1950 його замінив перший площинний транзистор, а в 1954 відомий виробник Texas Instruments анонсував вже кремнієвий транзистор.

Але справжня революція настала у 1959 році, коли вчений Жан Енрі розробив перший кремнієвий планарний (плоский) транзистор, який став основою для монолітних інтегральних схем.

Так, це трохи складно, тому давайте копнем трохи глибше і розберемося з теоретичною частиною.

3. Як працює транзистор

Отже, завдання такого електричного компонента як транзисторполягає в управлінні струмом. Простіше кажучи, цей трохи хитрий перемикач контролює подачу електрики.

Основна перевага транзистора перед перемикачем в тому, що він не вимагає присутності людини. Тобто. керувати струмом такий елемент здатний самостійно. До того ж, він працює набагато швидше, ніж ви самостійно включали або відключали електричний ланцюг.

Зі шкільного курсу інформатики ви, напевно, пам'ятаєте, що комп'ютер «розуміє» людську мову за рахунок комбінацій всього двох станів: «включено» та «вимкнено». У розумінні машини це стан "0" або "1".

Завдання комп'ютера у тому, щоб уявити електричний струм як чисел.

І якщо раніше завдання перемикання станів виконували неповороткі, громіздкі та малоефективні електричні реле, то тепер цю рутинну роботу взяв він транзистор.

З початку 60-х транзистори стали виготовляти із кремнію, що дозволило не тільки робити процесори компактнішими, а й суттєво підвищити їхню надійність.

Але спочатку розберемося з діодом

Кремній(Він же Si - "silicium" в таблиці Менделєєва) відноситься до категорії напівпровідників, а значить він, з одного боку, пропускає струм краще діелектрика, з іншого, - робить це гірше, ніж метал.

Хочеться нам того чи ні, але для розуміння роботи та подальшої історії розвитку процесорів доведеться поринути у будову одного атома кремнію. Не бійтеся, зробимо це стисло і дуже зрозуміло.

Завдання транзистора полягає у посиленні слабкого сигналу за рахунок додаткового джерела живлення.

У атома кремнію є чотири електрони, завдяки яким він утворює зв'язки (а якщо бути точним – ковалентні зв'язки)з такими ж прилеглими трьома атомами, формуючи кристалічні ґрати. Поки більшість електронів перебувають у зв'язку, незначна частина їх здатна рухатися через кристалічну решітку. Саме через такий частковий переход електронів кремній віднесли до напівпровідників.

Але такий слабкий рух електронів не дозволив би використовувати транзистор на практиці, тому вчені вирішили підвищити продуктивність транзисторів за рахунок легування, а простіше кажучи – доповнення кристалічних ґрат кремнію атомами елементів з характерним розміщенням електронів.

Так почали використовувати 5-валентну домішку фосфору, за рахунок чого отримали транзистори n-типу. Наявність додаткового електрона дозволило прискорити рух, підвищивши пропуск струму.

При легуванні транзисторів p-типутаким каталізатором став бір, до якого входять три електрони. Через відсутність одного електрона, в кристалічній решітці виникають дірки (виконують роль позитивного заряду), але за рахунок того, що електрони здатні заповнювати ці дірки, провідність кремнію підвищується в рази.

Припустимо, ми взяли кремнієву пластину та легували одну її частину за допомогою домішки p-типу, а іншу – за допомогою n-типу. Так ми отримали діод- Базовий елемент транзистора.

Тепер електрони, що знаходяться в n-частині, будуть прагнути перейти в дірки, розташовані в p-частині. У цьому n-сторона матиме незначний негативний, а p-сторона – позитивний заряди. Утворене внаслідок цього «тяжіння» електричне поле –бар'єр перешкоджатиме подальшому переміщенню електронів.

Якщо до діода підключити джерело живлення таким чином, щоб "-" торкалося p-сторони пластини, а "+" - n-сторони, протікання струму буде неможливо через те, що дірки притягнуть в мінусовому контакті джерела живлення, а електрони - до плюсовому, і зв'язок між електронами p і n сторони буде втрачено за рахунок розширення об'єднаного шару.

Але якщо підключити живлення із достатньою напругою навпаки, тобто. "+" від джерела до p-стороні, а "-" – до n-сторони, розміщені на n-стороні електрони відштовхуватимуться негативним полюсом і виштовхуватимуться на p-сторону, займаючи дірки в p-області.

Але тепер електрони притягує до позитивного полюса джерела живлення і вони продовжують переміщатися p-дірками. Це явище назвали прямим зміщенням діода.

Діод + діод = транзистор

Сам собою транзистор можна як два, зістикованих друг до друга діода. При цьому p-область (та, де розміщені дірки) у них стає загальною і називається базою.

У N-P-N транзистора дві n-області з додатковими електронами - вони ж "емітер" і "колектор" і одна, слабка область з дірками - p-область, що називається "базою".

Якщо підключити джерело живлення (назвемо його V1) до n-областей транзистора (незалежно від полюса), один діод отримає зворотне зміщення і транзистор перебуватиме у закритому стані.

Але, як тільки ми підключимо ще одне джерело живлення (назвемо його V2), встановивши "+" контакт на "центральну" p-область (базу), а "-" контакт на n-область (емітер), частина електронів потече знову утвореного ланцюга (V2), а частина буде притягуватися позитивною n-областю. В результаті електрони потечуть в область колектора, а слабкий електричний струм буде посилено.

Видихаємо!

4. Так як таки працює комп'ютер?

А зараз найголовніше.

Залежно від напруги, що подається, транзистор може бути або відкритий, або закритий. Якщо напруга недостатня для подолання потенційного бар'єру (того самого на стику p і n пластин) - транзистор буде перебуває в закритому стані - може "вимкнений" або, мовою двійкової системи - "0".

При достатньо напрузі транзистор відкривається, а ми отримуємо значення «ввімкнено» або «1» у двійковій системі.

Такий стан, 0 чи 1, у комп'ютерній індустрії назвали «бітом».

Тобто. ми отримуємо головну властивість того самого перемикача, який відкрив людству шлях до комп'ютерів!

У першому електронному цифровому обчислювачі ЕНІАК, а простіше - першому комп'ютері, використовувалося близько 18 тисяч ламп-тріодів. Розмір комп'ютера можна порівняти з тенісним кортом, яке вага становив 30 тонн.

Для розуміння роботи процесора потрібно зрозуміти ще два ключові моменти.

Момент 1. Отже, ми визначилися з тим, що таке біт. Але з його допомогою ми можемо лише отримати дві характеристики чогось: або так чи ні. Для того, щоб комп'ютер навчився розуміти нас краще, вигадали комбінацію з 8 бітів (0 або 1), яку прозвали байтом.

Використовуючи байт, можна закодувати число від нуля до 255. Використовуючи ці 255 чисел – комбінацій нулів і одиниць, можна закодувати все що завгодно.

Момент 2.Наявність чисел і літер без будь-якої логіки нам нічого не дало б. Саме тому з'явилося поняття логічних операторів.

Підключивши всього два транзистори певним чином, можна домогтися виконання одразу кількох логічних дій: "і", "або". Комбінація величини напруги на кожному транзисторі та тип їх підключення дозволяє отримати різні комбінації нулів та одиниць.

Стараннями програмістів значення нулів та одиниць, двійкової системи, стали переводити в десяткову для того, щоб ми могли зрозуміти, що саме «каже» комп'ютер. А для введення команд звичні нами дії, на кшталт введення літер з клавіатури, представляти як двійковий ланцюг команд.

Простіше кажучи, уявіть, що є таблиця відповідності, скажімо, ASCII, в якій кожній літері відповідає комбінація 0 і 1. Ви натиснули кнопку на клавіатурі, і в цей момент на процесорі завдяки програмі транзистори переключилися таким чином, щоб на екрані з'явилася та сама, написана на літері.

Це досить примітивне пояснення принципу роботи процесора та комп'ютера, але саме розуміння цього дозволяє нам рухатися далі.

5. І почалися транзисторні перегони

Після того, як 1952 року британський радіотехнік Джеффрі Дамер запропонував розміщувати найпростіші електронні компоненти в монолітному кристалі напівпровідника, комп'ютерна індустрія зробив семимильний крок уперед.

Від інтегральних схем, запропонованих Дамером, інженери швидко перейшли на мікрочіпи, в основі яких використовувалися транзистори. У свою чергу, кілька таких чіпів вже утворювали сам процесор.

Очевидно, що розміри таких процесорів мало чим схожі з сучасними. До того ж, аж до 1964 року всі процесори мали одну проблему. Вони вимагали індивідуального підходу – свою мову програмування кожного процесора.

  • 1964 IBM System/360.Комп'ютер, сумісний із універсальним програмним кодом. Набір інструкцій для однієї моделі процесора міг бути використаний і для іншої.
  • 70-ті роки.Поява перших мікропроцесорів. Однокристальний процесор від Intel. Intel 4004 - 10 мкм ТП, 2300 транзисторів, 740 КГц.
  • 1973 Intel 4040 і Intel 8008. 3 000 транзисторів, 740 КГц у Intel 4040 і 3 500 транзисторів при 500 кГц у Intel 8008.
  • 1974 Intel 8080. 6 мкм ТП та 6000 транзисторів. Тактова частота близько 5000 кГц. Саме цей процесор використовувався у комп'ютері Altair-8800. Вітчизняна копія Intel 8080 - процесор КР580ВМ80А, розроблений Київським НДІ мікроприладів. 8 біт.
  • 1976 Intel 8080. 3 мкм ТП та 6500 транзисторів. Тактова частота 6 МГц. 8 біт.
  • 1976 Zilog Z80. 3 мкм ТП та 8500 транзисторів. Тактова частота до 8 МГц. 8 біт.
  • 1978 Intel 8086. 3 мкм ТП та 29 000 транзисторів. Тактова частота близько 25 МГц. Система команд x86, яка використовується і сьогодні. 16 біт.
  • 1980 Intel 80186. 3 мкм ТП та 134 000 транзисторів. Тактова частота – до 25 МГц. 16 біт.
  • 1982 Intel 80286. 1,5 мкм ТП та 134 000 транзисторів. Частота – до 12,5 МГц. 16 біт.
  • 1982 рік Motorola 68000. 3 мкм та 84 000 транзисторів. Цей процесор використовувався на комп'ютері Apple Lisa.
  • 1985 Intel 80386. 1,5 мкм тп і 275 000 транзисторів. Частота - до 33 МГц у версії 386SX.

Здавалося б, продовжувати список можна було б до нескінченності, але інженери Intel зіткнулися з серйозною проблемою.

6. Закон Мура чи як чіпмейкерам жити далі

Надворі кінець 80-х. Ще на початку 60-х один із засновників компанії Intel Гордон Мур формулював так званий «Закон Мура». Звучить він так:

Кожні 24 місяці кількість транзисторів, які розміщені на кристалі інтегральної схеми, подвоюється.

Назвати цей закон законом складно. Точніше охреститиме його емпіричним спостереженням. Зіставивши темпи розвитку технологій, Мур зробив висновок, що може сформуватись подібна тенденція.

Але вже під час розробки четвертого покоління процесорів Intel i486 інженери зіткнулися з тим, що вже досягли продуктивності стелі і більше не можуть розмістити більшу кількість процесорів на тій же площі. На той момент технології не дозволяли цього.

Як рішення було знайдено варіант з використанням ряду додаткових елементів:

  • кеш-пам'яті;
  • конвеєра;
  • вбудованого співпроцесора;
  • множника.

Частина обчислювального навантаження лягала на плечі цих чотирьох вузлів. В результаті поява кеш-пам'яті з одного боку ускладнила конструкцію процесора, з іншого - він став значно потужнішим.

Процесор Intel i486 складався вже з 1,2 млн. транзисторів, а максимальна частота його роботи досягла 50 МГц.

У 1995 році до розробки приєднується компанія AMD і випускає найшвидший на той момент i486-сумісний процесор Am5x86 на 32-бітовій архітектурі. Виготовлявся він уже за 350 нанометровим техпроцесом, а кількість встановлених процесорів досягла 1,6 млн. штук. Тактова частота зросла до 133 МГц.

Але гнатися за подальшим нарощуванням кількості встановлених на кристалі процесорів та розвитку вже утопічної архітектури CISC (Complex Instruction Set Computing) чіпмейкери не наважилися. Натомість американський інженер Девід Паттерсон запропонував оптимізувати роботу процесорів, залишивши лише найнеобхідніші обчислювальні інструкції.

Так виробники процесорів перейшли на платформу RISC (Reduced Instruction Set Computing), але цього мало.

В 1991 виходить 64-бітний процесор R4000, що працює на частоті 100 МГц. Через три роки з'являється процесор R8000, а ще через два роки – R10000 із тактовою частотою аж до 195 МГц. Паралельно розвивався ринок SPARC-процесорів, особливістю архітектури яких стала відсутність інструкцій множення та поділу.

Замість боротьби за кількість транзисторів виробники чіпів почали переглядати архітектуру їхньої роботи.. Відмова від «непотрібних» команд, виконання інструкцій в один такт, наявність регістрів загального значення та конвеєризація дозволили оперативно нарощувати тактову частоту та потужність процесорів, не повертаючись з кількістю транзисторів.

Ось лише деякі з архітектур, що з'явилися з період з 1980 по 1995 рік.

  • SPARC;
  • ARM;
  • PowerPC;
  • Intel P5;
  • AMD K5;
  • Intel P6

У їх основі лежала платформа RISC, а деяких випадках і часткове, суміщене використання CISC-платформи. Але розвиток технологій знову підштовхувало чіпмейкерів продовжити нарощування процесорів.

У серпні 1999 року на ринок виході AMD K7 Athlon, виготовлений за 250 нанометровим техпроцесом і включає 22 млн. транзисторів. Пізніше планку підняли до 38 млн. процесорів. Потім до 250 млн.

Збільшувався технологічний процесор, зростала тактова частота. Але, як каже фізика, всьому є межа.

7. Кінець транзисторних змагань близько

У 2007 році Гордон Мур виступив із досить різкою заявою:

Закон Мура скоро перестане діяти. Встановлювати необмежену кількість процесорів до нескінченності неможливо. Причина цього – атомарна природа речовини.

Неозброєним оком помітно, що два провідні виробника чіпів AMD і Intel останні кілька років явно сповільнили темпи розвитку процесорів. Точність технологічного процесу зросла лише до кількох нанометрів, але розміщувати ще більше процесорів неможливо.

І поки виробники напівпровідників погрожують запустити багатошарові транзистори, проводячи паралель з 3DNі пам'яттю, у вперше у стіну архітектури x86 ще 30 років тому з'явився серйозний конкурент.

8. Що чекає на «звичайні» процесори

"Закон Мура" визнаний недійсним ще з 2016 року. Про це офіційно заявив найбільший виробник процесорів Intel. Подвоювати обчислювальну потужність на 100% кожні два роки чипмейкери більше не в змозі.

І тепер у виробників процесорів є кілька малоперспективних варіантів.

Перший варіант – квантові комп'ютери. Спроби збудувати комп'ютер, який використовує для подання інформації частки, вже були. У світі існує кілька таких квантових пристроїв, але вони здатні справлятися лише з алгоритмами невеликої складності.

До того ж, про серійний запуск подібних пристроїв у найближчі десятиліття не може йтися. Дорого, неефективно та… повільно!

Так, квантові комп'ютери споживають набагато менше енергії, ніж їхні сучасні колеги, але при цьому працюватимуть вони повільніше доти, доки розробники та виробники комплектуючих не перейдуть на нову технологію.

Другий варіант – процесори із шарами транзисторів. Про цю технологію всерйоз задумалися і в Intel, і в AMD. Замість одного шару транзисторів планують використати декілька. Схоже, що в найближчі роки можуть з'явитися процесори, в яких будуть важливими не тільки кількість ядер і тактова частота, але і кількість транзисторних шарів.

Рішення цілком має право на життя, і таким чином монополістам вдасться доїти споживача ще кілька десятків років, але, зрештою, технологія знову-таки упреться в стелю.

Сьогодні ж, розуміючи стрімкий розвиток ARM-архітектури, Intel провела тихий анонс чіпів сімейства Ice Lake. Процесори виготовлятимуться за 10-нанометровим технологічним процесом і стануть основою для смартфонів, планшетів та мобільних пристроїв. Але станеться це у 2019 році.

9. Майбутнє за ARM

p align="justify"> Отже, архітектура x86 з'явилася в 1978 році і відноситься до типу платформи CISC. Тобто. сама собою вона передбачає наявність інструкцій попри всі випадки життя. Універсальність – головний коник x86.

Але в той же час універсальність зіграла з цими процесорами і злий жарт. У x86 є кілька ключових недоліків:

  • складність команд та відверта їх заплутаність;
  • високе споживання енергії та виділення теплоти.

За високу продуктивність довелося попрощатися з енергоефективністю. Більше того, над архітектурою x86 зараз працюють дві компанії, яких можна сміливо віднести до монополістів. Це Intel та AMD. Виробляти x86-процесори можуть тільки вони, а значить і керують розвитком технологій тільки вони.

У той же час розробкою ARM (Arcon Risk Machine) займаються відразу кілька компаній. Ще в 1985 році як основа для подальшого розвитку архітектури розробники обрали платформу RISC.

На відміну від CISC, RISC передбачає розробку процесора із мінімально необхідною кількістю команд, але максимальною оптимізацією. Процесори RISC набагато менші за CISC, більш енергоефективні та прості.

Більше того, ARM спочатку створювався виключно конкурент x86. Розробники ставили завдання побудувати архітектуру, більш ефективну, ніж x86.

Ще з 40-х років інженери розуміли, що одним із пріоритетних завдань залишається робота над зменшенням габаритів комп'ютерів, а насамперед - самих процесорів. Але навряд чи майже 80 років тому хтось міг припустити, що повноцінний комп'ютер буде меншим за сірникову коробку.

Архітектуру ARM свого часу підтримала компанія Apple, запустивши виробництво планшетів Newton на базі сімейства ARM-процесорів ARM6.

Продажі стаціонарних комп'ютерів стрімко падають, тоді як кількість мобільних пристроїв, що щорічно реалізуються, вже обчислюється мільярдами. Найчастіше, окрім продуктивності, при виборі електронного гаджета користувача цікавлять ще кілька критеріїв:

  • мобільність;
  • автономність.

x86 архітектура сильна у продуктивності, але варто вам відмовитися від активного охолодження, як потужний процесор здасться жалюгідним на тлі архітектури ARM.

10. Чому ARM – незаперечний лідер

Навряд чи ви будете здивовані, що ваш смартфон, будь то простенький Android або флагман Apple 2016 року в десятки разів потужніший від повноцінних комп'ютерів епохи кінця 90-х.

Але скільки потужніший той самий айфон?

Саме собою порівняння двох різних архітектур – штука дуже складна. Виміри тут можна виконати лише приблизно, але зрозуміти ту колосальну перевагу, що дає побудовані на ARM-архітектурі процесори смартфона, можна.

Універсальний помічник у цьому питанні – штучний тест продуктивності Geekbench. Утиліта доступна як на стаціонарних комп'ютерах, так і на Android та iOS платформах.

Середній і початковий клас ноутбуків явно відстає від продуктивності iPhone 7. У топовому сегменті дещо складніше, але в 2017 році Apple випускає iPhone X на новому чіпі A11 Bionic.

Там вже знайома вам архітектура ARM, але показники в Geekbench зросли майже вдвічі. Ноутбуки із «вищого ешелону» напружилися.

Адже пройшов лише один рік.

Розвиток ARM йде семимильними кроками. Поки Intel та AMD рік за роком демонструють 5 – 10% приріст продуктивності, за той же період виробники смартфонів примудряються підвищити потужність процесорів у два – два з половиною рази.

Скептично налаштованим користувачам, які пройдуться топовими рядками Geekbench лише хочеться нагадати: у мобільних технологіях розмір – це те, що насамперед має значення.

Встановіть на стіл моноблок з потужним 18-ядерним процесором, який «на шматки розриває ARM-архітектуру», а потім покладіть поряд iPhone. Відчуваєте різницю?

11. Замість виведення

Осягнути 80-річну історію розвитку комп'ютерів в одному матеріалі неможливо. Але, прочитавши цю статтю, ви зможете зрозуміти, як влаштований головний елемент будь-якого комп'ютера - процесор, і чого варто чекати від ринку в наступні роки.

Безумовно, Intel та AMD працюватимуть над подальшим нарощуванням кількості транзисторів на одному кристалі та просуватиму ідею багатошарових елементів.

Але чи потрібна вам як покупцю така потужність?

Навряд чи вас не влаштовує продуктивність iPad Pro або флагманського iPhone X. Не думаю, що ви незадоволені продуктивністю мультиварки, що розташувалася на кухні, або якістю картинки на 65-дюймовому 4K-телевізорі. Адже у всіх цих пристроях використовуються процесори на ARM-архітектурі.

Windows вже офіційно заявила, що з цікавістю дивиться у бік ARM. Підтримку цієї архітектури компанія включила ще Windows 8.1, а нині активно працює над тандемом з провідним ARM-чіпмейкером Qualcomm.

На ARM встигла подивитися і Google – операційна система Chrome OS підтримує цю архітектуру. З'явилися відразу кілька дистрибутивів Linux, які також сумісні з цією архітектурою. І це лише початок.

І лише спробуйте на хвилинку уявити, яким приємним буде поєднання енергоефективного ARM-процесора з графеновим акумулятором. Саме ця архітектура дозволить отримати мобільні ергономічні пристосування, які зможуть диктувати майбутнє.

4.57 з 5 оцінили: 30 )

сайт Велика стаття наливайте чай.

Ймовірно, вибираючи комп'ютер і вивчаючи його характеристики, ви помітили, що такому пункту як процесор надають великого значення. Чому саме йому, а не моделі, блоку живлення, або? Так, це теж важливі компоненти системи і від їх правильного підбору також багато залежить, проте характеристики ЦП безпосередньо і більшою мірою впливають на швидкість і продуктивність ПК. Давайте розберемо значення цього пристрою на комп'ютері.

А почнемо з того, що приберемо процесор із системного блоку. У результаті комп'ютер не працюватиме. Тепер знаєте, яку роль він грає? Але давайте детальніше вивчимо питання і дізнаємося, що таке процесор комп'ютера.

Що таке комп'ютерний процесор

Вся суть у тому, що центральний процесор (його повна назва) - як кажуть, справжнісіньке серце і одночасно мозок комп'ютера. Поки він працює, працюють і решта складових системного блоку і підключена до нього периферія. Він відповідає за обробку потоків різних даних, а також регулює роботу елементів системи.

Більш технічне визначення можна знайти у Вікіпеді:

центральний процесор - електронний блок або інтегральна схема (мікропроцесор), що виконує машинні інструкції (код програм), головна частина апаратного забезпечення комп'ютера чи програмованого логічного контролера.

У житті ЦПУ має вигляд невеликої квадратної плати розміром із сірникову коробку товщиною в кілька міліметрів, верхня частина якої, як правило, прикрита металевою кришкою (у настільних версіях), а на нижній розташовано безліч контактів. Власне, щоб не розпинатися, перегляньте наступні фотографії:

Без команди, відданої процесором, може бути проведена навіть така проста операція, як додавання двох чисел, чи запис одного мегабайта інформації. Усе це потребує негайного звернення до ЦП. Що вже до складніших завдань, таких як запуск гри, або обробка відео.

До слів вище варто додати, що процесори можуть виконувати функції відеокарти. Справа в тому, що в сучасних чіпах відведено місце для відеоконтролера, який виконує всі необхідні від неї функції, а як відеопам'ять використовує . Не варто думати, що вбудовані графічні ядра здатні конкурувати з відеокартами хоча б середнього класу, це більше варіант для офісних машин, де потужна графіка не потрібна, але все ж таки потягнути щось слабке їм по зубах. Головною ж перевагою інтегрованої графіки є ціна — все ж таки окрему відеокарту купувати не потрібно, а це суттєва економія.

Як працює процесор

У попередньому пункті було розібрано, що таке процесор і навіщо він потрібний. Саме час подивитися, як це працює.

Діяльність ЦП можна уявити послідовністю наступних подій:

  • З ОЗУ, куди завантажилася певна програма (припустимо текстовий редактор), блок процесора, що управляє, витягує необхідні відомості, а також набір команд, які обов'язково потрібно виконати. Все це вирушає в буферну пам'ять (Кеш) ЦП;
  • Інформація, що виходить з кеш-пам'яті, поділяється на два види: інструкції та значення , які відправляються в регістри (це такі осередки пам'яті в процесорі). Перші йдуть у регістри команд, а другі у регістри даних;
  • Інформацію з регістрів обробляє арифметико-логічний пристрій (частина ЦПУ, яка виконує арифметичні та логічні перетворення даних, що надходять), яке з них зчитує інформацію, а за тим виконує необхідні команди над одержаними в результаті числами;
  • Результати, що виходять, поділяються на закінчені і незакінчені , йдуть у регістри, звідки перша група вирушає до кеш-пам'яті ЦП;
  • Цей пункт почнемо з того, що є два основні рівні кешу: верхній і нижній . Останні отримані команди та дані, необхідних виконання розрахунків, надходять у кеш верхнього рівня, а невикористовувані відправляються в кеш нижнього рівня. Цей процес йде наступним чином - вся інформація йде з третього рівня кешу на другий, а потім потрапляє на перший, з не потрібними на даний момент даними і їх відправкою на нижній рівень все навпаки;
  • Після закінчення обчислювального циклу, кінцевий підсумок буде записаний в оперативній пам'яті системи для звільнення місця кеш-пам'яті ЦП для нових операцій. Але може статися так, що буферна пам'ять буде переповнена, тоді дані, що не експлуатуються, підуть в оперативну пам'ять, або на нижній рівень кешу.

Поетапні кроки наведених вище дій є операційним потоком процесора і відповіддю на питання – як працює процесор.

Види процесорів та основні їх виробники

Існує безліч видів процесорів від слабких одноядерних до потужних багатоядерних. Від ігрових та робочих до середніх за всіма параметрами. Але є два основних табори ЦП – AMD і знамениті Intel. Це дві компанії, що виробляють найпопулярніші і найпопулярніші мікропроцесори на ринку. Основна відмінність між продукцією AMD та Intel – не кількість ядер, а архітектура – ​​внутрішня будова. Кожен із конкурентів пропонує свою будову «нутрощів», свій вид процесора, що кардинально відрізняється від конкурента.

У продуктів кожної із сторін є свої плюси та мінуси, пропоную коротко ознайомитися з ними ближче.

Плюси процесорів Intel:

  • Має більш низьке споживання енергії;
  • Розробники більше орієнтуються Інтел, ніж на АМД;
  • Найкраще продуктивність в іграх;
  • Зв'язок процесорів Інтел з ОЗУ реалізовано краще, ніж у АМД;
  • Операції, що здійснюються в рамках лише однієї програми (наприклад розархівування) йдуть краще, АМД у цьому плані грає.

Мінуси процесорів Intel:

  • Найбільший мінус – ціна. ЦП від даного виробника часто на порядок вищий ніж у їхнього головного конкурента;
  • Продуктивність знижується під час використання двох і більше «важких» програм;
  • Інтегровані графічні ядра поступаються АМД;

Плюси процесорів AMD:

  • Найбільший плюс – найбільший мінус Intel – ціна. Ви можете купити хороший середнячок від AMD, який буде на тверду 4, а може навіть 5 тягнути сучасні ігри, при цьому коштуватиме він набагато нижче ніж аналогічний за продуктивністю процесор від конкурента;
  • Адекватне співвідношення якості та ціни;
  • Забезпечують якісну роботу системи;
  • Можливість розгону процесора, підвищуючи цим його потужність на 10-20%;
  • Інтегровані графічні ядра перевершують Інтел.

Мінуси процесорів AMD:

  • Процесори від АМД гірше взаємодіють із ОЗУ;
  • Енергоспоживання більше, ніж у Інтел;
  • Робота буферної пам'яті на другому та третьому рівні йде на більш низькій частоті;
  • Продуктивність у іграх відстає від показників конкурента;

Але, незважаючи на наведені переваги та недоліки, кожна з компаній продовжує розвиватися, їх процесори з кожним поколінням стають потужнішими, а помилки попередньої лінійки враховуються та виправляються.

Основні характеристики процесорів

Ми розглянули, що таке комп'ютерний процесор, як він працює. Ознайомилися з тим, що собою представляють два основні їх види, час звернути увагу на їх характеристики.

Отже, для початку їх перерахуємо: бренд, серія, архітектура, підтримка певного сокету, тактова частота процесора, кеш, кількість ядер, енергоспоживання та тепловиділення, інтегрована графіка. Тепер розберемо з поясненнями:

  • Бренд – хто виробляє процесор: AMD, чи Intel. Від цього вибору залежить як ціна придбання, і продуктивність, як можна було б припустити з попереднього розділу, а й вибір інших комплектуючих ПК, зокрема, материнської плати. Оскільки процесори від АМД та Інтел мають різну конструкцію та архітектуру, то в сокет (гніздо для встановлення процесора на материнській платі) призначений під один тип процесора, не можна буде встановити другий;
  • Серія - обидва конкуренти ділять свою продукцію на безліч видів та підвидів. (AMD - Ryzen, FX,. Intel-i5, i7);
  • Архітектура процесора – власне внутрішні органи ЦП, кожен вид процесорів має індивідуальну архітектуру. У свою чергу, один вид можна розділити на кілька підвидів;
  • Підтримка певного сокету - дуже важлива характеристика процесора, оскільки сам сокет є «гніздом» на материнській платі для приєднання процесора, а кожен вид процесорів потребує відповідного роз'єму. Власне, про це було сказано вище. Вам потрібно точно знати який сокет розташований на вашій материнській платі і під неї підбирати процесор, або навпаки (що більш правильно);
  • Тактова частота – одне із значних показників продуктивності ЦП. Давайте відповімо на запитання, що таке частота процесора. Відповідь буде простою для цього грізного терміна - обсяг операцій, що виконуються в одиницю часу, що вимірюється в мегагерцах (МГц);
  • Кеш - встановлена ​​прямо в процесор пам'ять, її ще називають буферною пам'яттю, має два рівні - верхній та нижній. Перший отримує активну інформацію, другий – на даний момент, що не використовується. Процес отримання інформації йде з третього рівня до другого, а потім до першого, непотрібна інформація проходить зворотний шлях;
  • Кількість ядер - у ЦП їх може бути від одного до кількох. Залежно кількості процесор буде називатися двоядерним, чотирьох ядерним тощо. Відповідно від їх числа залежатиме потужність;
  • Енергоспоживання та тепловиділення. Тут все просто - що вище процесор «з'їдає» енергії, тим більше тепла він виділить, звертайте увагу на цей пункт, щоб вибрати відповідний кулер охолодження та блок живлення.
  • Інтегрована графіка - у AMD перші такі розробки з'явилися в 2006, у Intel з 2010. Перші показують більший результат, ніж конкуренти. Але все одно, до флагманських відеокарт поки що жоден з них не зміг дотягнути.

Висновки

Як ви вже зрозуміли, центральний процесор комп'ютера відіграє найважливішу роль у системі. У сьогоднішній статті ми з вами розібрали, що таке комп'ютерний процесор, що таке частота процесора, які вони бувають і для чого потрібні. Як сильно одні ЦП відрізняються від інших, які види бувають процесорів. Поговорили про плюси та мінуси продукції двох конкуруючих між собою кампаній. Але з якою характеристикою процесор стоятиме у вашому системному блоці вирішувати лише вам.