Procesor sau procesor - toate informațiile pe care trebuie să le cunoașteți

Fiecare computer și fan de jocuri trebuie să cunoască hardware-ul intern al computerului, în special procesorul. Elementul central al echipei noastre, fără el nu am putea face nimic, în acest articol vă spunem toate conceptele cele mai importante despre procesor, astfel încât să aveți o idee generală despre utilizarea acestuia, piese, modele, istoric și concepte importante.

Indice de conținut

Ce este un procesor

Procesorul sau CPU (Central Processing Unit) este o componentă electronică sub forma unui cip de siliciu care se află în interiorul unui computer, instalat special pe placa de bază printr-o priză sau o priză.

Procesorul este elementul care se ocupă de efectuarea tuturor calculelor aritmetice logice generate de programe și de sistemul de operare găzduit pe hard disk sau în stocarea centrală. CPU preia instrucțiunile din memoria RAM pentru a le prelucra și apoi trimite răspunsul în memoria RAM, creând astfel un flux de lucru cu care utilizatorul poate interacționa.

Primul microprocesor bazat pe tranzistor semiconductor a fost Intel 4004, în 1971, care putea funcționa cu 4 biți simultan (șiruri de 4 zerouri și altele) pentru a adăuga și scădea. Acest procesor este departe de cele 64 de biți pe care le pot gestiona procesoarele actuale. Dar este că înainte de aceasta, aveam doar camere uriașe pline de tuburi de vid, care serveau ca tranzistoare, cum ar fi ENIAC.

Cum funcționează un procesor

Arhitectură procesor

Un element foarte important pe care trebuie să-l cunoaștem despre un procesor este arhitectura și procesul său de fabricație. Sunt concepte mai orientate spre modul în care sunt fabricate fizic, dar stabilesc liniile directoare ale pieței și este un alt element al marketingului.

Arhitectura unui procesor este practic structura internă pe care o are acest element. Nu vorbim despre formă și dimensiune, ci despre modul în care sunt localizate diferitele unități logice și fizice care alcătuiesc un procesor, vorbim despre ALU, registre, unitate de control etc. În acest sens, există în prezent două tipuri de arhitectură: CISC și RISC, două moduri de lucru bazate pe arhitectura lui Von Neuman, persoana care a inventat microprocesorul digital în 1945.

Deși este adevărat că arhitectura nu înseamnă doar acest lucru, deoarece în prezent producătorii iau mai degrabă conceptul cu interes comercial, pentru a defini generațiile diferite ale procesoarelor lor. Un lucru pe care trebuie să-l avem în vedere este acela că toate procesoarele desktop actuale se bazează pe arhitectura CISC sau x86. Ceea ce se întâmplă este că producătorii fac mici modificări la această arhitectură încorporând elemente precum mai multe nuclee, controlere de memorie, autobuze interne, memorie cache de diferite niveluri etc. Așa auzim denumiri precum Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2 etc. Vom vedea care este acest lucru.

Procesul de fabricație

Pe de altă parte, avem ceea ce se numește procesul de fabricație, care este practic dimensiunea tranzistorilor care alcătuiesc procesorul. De la supapele de vid ale primelor calculatoare până la tranzistorii FinFET de astăzi, realizate de TSMC și Global Foundries, de doar câțiva nanometri, evoluția a fost necăjită.

Un procesor este format din tranzistoare, cele mai mici unități găsite în interior. Un tranzistor este un element care permite sau nu permite trecerea curentului, 0 (non-curent), 1 (curent). Unul dintre acestea măsoară în prezent 14nm sau 7nm (1nm = 0.00000001m). Tranzistoarele creează porți logice, iar porțile logice creează circuite integrate capabile să îndeplinească diferite funcții.

Principalii producători de procesoare desktop

Acestea sunt elementele de bază pentru a înțelege modul în care procesoarele au fost dezvoltate de-a lungul istoriei până astăzi. Vom parcurge cele mai importante și nu trebuie să uităm producătorii, care sunt Intel și AMD, liderii incontestabili ai computerelor personale de astăzi.

Desigur, există și alți producători, cum ar fi IBM, cel mai important dintre toate fiind practic creatorul procesorului și reperul în tehnologie. Alții precum Qualcomm au sculptat o nișă pe piață, monopolizând practic fabricarea procesoarelor pentru Smartphone. Ar putea face curând mutarea către computere personale, așa că pregătiți-vă Intel și AMD, deoarece procesoarele lor sunt doar minunate.

Evoluția procesoarelor Intel

Așadar, să trecem în revistă principalele repere istorice ale Intel Corporation, gigantul albastru, cea mai mare companie care a fost mereu în fruntea vânzărilor de procesoare și alte componente pentru PC.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 și 8086 Intel 286, 386 și 486 Intel Pentium Era multi-core: Pentium D și Core 2 Quad Era de Core iX

Comercializat în 1971, a fost primul microprocesor construit pe un singur cip și pentru uz neindustrial. Acest procesor a fost montat pe un pachet de 16 pini CERDIP (un gandaci de toată viața). A fost construit cu 2.300 de tranzistoare de 10.000 nm și avea o lățime de autobuz pe 4 biți.

4004 a fost doar începutul călătoriei Intel în calculatoarele personale, care la acea vreme era monopolizată de IBM. Atunci a fost între 1972 și 1978 când Intel a făcut o schimbare de filozofie în companie pentru a se dedica integral construcției procesoarelor pentru calculatoare.

După 4004 a venit 8008, un procesor încă cu încapsulare DIP cu 18 pini care și-a ridicat frecvența la 0, 5 MHz și, de asemenea, numărarea tranzistorului la 3.500. După aceasta, Intel 8080 a ridicat lățimea autobuzului la 8 biți și o frecvență de cel puțin 2 MHz sub încapsulare DIP cu 40 de pini. Este considerat primul procesor cu adevărat util, capabil să prelucreze grafică pe mașini precum Altair 8800m sau IMSAI 8080.

8086 este un microprocesor de referință pentru că a fost primul care a adoptat arhitectura și setul de instrucțiuni x86, în vigoare până în prezent. Un procesor pe 16 biți, de zece ori mai puternic decât 4004.

Pe aceste modele producătorul a început să folosească o priză PGA cu un cip pătrat. Iar descoperirea sa constă în posibilitatea de a rula programe de linie de comandă. 386 a fost primul procesor multitasking din istorie, cu un autobuz pe 32 de biți, care cu siguranță sună mult mai mult pentru tine.

Venim la Intel 486 lansat în 1989, ceea ce este de asemenea foarte important pentru a fi un procesor care a implementat o unitate cu punct flotant și memoria cache. Ce înseamnă asta? Ei bine, acum calculatoarele au evoluat de la linia de comandă pentru a fi utilizate printr-o interfață grafică.

În sfârșit ajungem în epoca Pentiums, unde avem câteva generații până la Pentium 4 ca versiune pentru computere desktop și Pentium M pentru computere portabile. Să zicem că era 80586, dar Intel și-a schimbat numele pentru a-și putea licența brevetul și pentru alți producători precum AMD să nu mai copieze procesoarele sale.

Aceste procesoare au scăzut prima oară cu 1000 nm în procesul lor de fabricație. Au cuprins anii între 1993 și 2002, cu Itanium 2 ca procesor construit pentru servere și folosind pentru prima dată un autobuz pe 64 de biți. Aceste Pentiumuri au fost deja orientate doar pe desktop și au putut fi utilizate în redarea multimedia fără probleme, cu legendarele Windows 98, ME și XP.

Pentium 4 a folosit deja un set de instrucțiuni destinate în întregime multimedia, cum ar fi MMX, SSE, SSE2 și SSE3, în micro-arhitectura sa numită NetBurst. De asemenea, a fost unul dintre primele procesoare care a atins o frecvență de lucru mai mare de 1 GHz, în special 1, 5 GHz, motiv pentru care heatsink-urile de înaltă performanță și mari au făcut apariție chiar și pe modelele personalizate.

Și apoi ajungem în era procesoarelor multi-core. Acum nu puteam executa doar o instrucțiune în fiecare ciclu de ceas, dar două dintre ele simultan. Pentium D constă practic dintr- un cip cu două Pentium 4s plasate în același pachet. În acest fel, conceptul de FSB (Front-Side Bus) a fost, de asemenea, reinventat, care a servit pentru ca CPU să comunice cu chipsetul sau podul nord, folosit acum și pentru a comunica ambele nuclee.

După cele două, cele 4 nuclee au ajuns în 2006 sub priza LGA 775, mult mai actuală și pe care o putem vedea încă pe unele computere. Toți aceștia au adoptat deja o arhitectură x86 pe 64 de biți pentru cele patru nuclee ale acestora, cu un proces de fabricație începând de la 65 nm și apoi la 45 nm.

Apoi ajungem în zilele noastre, unde gigantul a adoptat o nouă nomenclatură pentru procesoarele sale multicore și multithreaded. După Core 2 Duo și Core 2 Quad, noua arhitectură Nehalem a fost adoptată în 2008, unde procesoarele au fost împărțite în i3 (performanță scăzută), i5 (midrange) și i7 (procesoare de înaltă performanță).

De aici încolo, nucleele și memoria cache au folosit BSB (Back-Side Bus) sau autobuzul de întoarcere pentru a comunica și, de asemenea, controlerul de memorie DDR3 a fost introdus în cipul propriu-zis. Magistrala din față a evoluat, de asemenea, la standardul PCI Express, capabil să ofere flux de date bidirecționale între periferice și carduri de expansiune și CPU.

Cea de-a doua generație Intel Core a adoptat numele Sandy Bridge în 2011 cu un proces de fabricație de 32nm și un număr de 2, 4 și până la 6 nuclee. Aceste procesoare acceptă tehnologiile multithreading HyperThreading și impulsul de frecvență dinamic Turbo Boost în funcție de gama de procesoare de pe piață. Toate aceste procesoare au grafică integrată și suportă memoria RAM DDR3 de 1600 MHz.

La scurt timp, în 2012 a fost prezentată cea de-a treia generație numită Ivy Bridge, reducând dimensiunea tranzistoarelor la 22 nm. Nu numai că au scăzut, dar au devenit 3D sau Tri-Gate care au scăzut consumul cu până la 50% față de cele anterioare, oferind aceeași performanță. Acest procesor oferă suport pentru PCI Express 3.0 și este montat pe socluri LGA 1155 pentru gama desktop și 2011 pentru intervalul Workstation.

A patra și a cincea generație se numesc Haswell și respectiv Broadwell și nici nu au fost exact o revoluție din generația anterioară. Haswells a partajat un proces de fabricație cu Ivy bridge și DDR3 RAM. Da, a fost introdus suportul Thunderbolt și a fost creat un nou design de cache. Au fost introduse și procesoare cu până la 8 nuclee. Socket 1150 a continuat să fie utilizat și în 2011, deși aceste procesoare nu sunt compatibile cu generația anterioară. În ceea ce privește Broadwells, au fost primele procesoare care au scăzut la 14 nm, iar în acest caz au fost compatibile cu priza LGA 1150 a lui Haswell.

Ajungem la sfârșit cu generațiile a 6-a și a 7-a Intel, numite Skylake și Kaby Lake cu un proces de fabricație de 14 nm și adoptând un nou soclu LGA 1151 compatibil pentru ambele generații. În aceste două arhitecturi a fost deja oferit suport pentru DDR4, autobuzul DMI 3.0 și Thunderbol 3.0. De asemenea, grafica integrată a crescut în nivel, fiind compatibilă cu DirectX 12 și OpenGL 4.6 și rezoluția 4K @ 60 Hz. Kaby Lake, între timp, a ajuns în 2017 cu îmbunătățiri ale frecvențelor de ceas ale procesoarelor și suport pentru USB 3.1 Gen2 și HDCP 2.2.

Evoluția procesoarelor AMD

Un alt dintre producătorii pe care suntem obligați să-l cunoaștem este AMD (Advanced Micro Devices), eternul rival al Intel și care a rămas aproape întotdeauna în urmă cu primul până a ajuns Ryzen 3000 astăzi. Dar hei, acesta este un alt Vom vedea mai târziu, așa că haideți să trecem în revistă puțin istoricul procesoarelor AMD.

• AMD 9080 și AMD 386 AMD K5, K6 și K7 AMD K8 și Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano și Bulldozer AMD Ryzen

Călătoria AMD începe practic cu acest procesor, care nu este altceva decât o copie a Intel808080. De fapt, producătorul a semnat un contract cu Intel pentru a putea fabrica procesoare cu arhitectură x86 deținută de Intel. Următorul salt a fost AMD 29K care a oferit unități grafice și amintiri EPROM pentru creațiile lor. În curând, AMD a decis să concureze direct cu Intel, oferind între ele procesoare compatibile pentru computere personale și servere.

Dar, desigur, acest acord de creare a „copiilor” procesoarelor Intel, a început să fie o problemă imediat ce AMD a devenit o concurență reală de la Intel. După mai multe dispute legale, câștigate de AMD, contractul a fost încălcat cu Intel 386 și știm deja motivul pentru care Intel a fost redenumit Pentium, înregistrând astfel brevetul.

De aici, AMD nu a avut de ales decât să creeze procesoare complet independent și că nu erau doar copii. Lucrul amuzant este că primul procesor autonom AMD a fost Am386, care în mod evident s-a luptat cu 80386 Intel.

Acum da, AMD a început să-și găsească propria cale în acest război tehnologic cu procesoare fabricate de el de la zero. De fapt, a fost cu K7 când compatibilitatea dintre ambii producători a dispărut și, în consecință, AMD a creat propriile plăci și propria priză, numită Socket A. În ea, noile AMD Athlon și Athlon XP au fost instalate în 2003.

AMD a fost primul producător care a implementat extensia pe 64 de biți la un procesor desktop, da, înainte de Intel. Uitați-vă la destinație, care ar fi acum Intel care va adopta sau copia extensia x64 în AMD pentru procesoarele sale.

Dar acest lucru nu s-a oprit aici, întrucât AMD a putut, de asemenea, să comercializeze un procesor dual-core înainte de Intel în 2005. Gigantul albastru, desigur, i-a răspuns cu Core 2 Duo pe care l-am văzut până acum, iar de aici se încheie conducerea AMD.

AMD a rămas în urmă datorită saltului dramatic în performanța procesoarelor Intel multi-core și a încercat să contracareze prin reproiectarea arhitecturii K8. De fapt, Phenom II lansat în 2010 avea până la 6 nuclee, dar nici nu ar fi suficient pentru un Intel dezlănțuit. Acest procesor avea tranzistoare de 45 nm și au fost montate inițial pe o priză AM2 +, iar mai târziu pe o priză AM3 pentru a oferi compatibilitate cu memoriile DDR3.

AMD a cumpărat ATI, compania care până în prezent fusese un rival direct cu Nvidia pentru plăci grafice 3D. De fapt, producătorul a profitat de acest avantaj tehnologic pentru a implementa procesoare cu GPU integrată mult mai puternic decât Intel a avut cu Westmere. AMD Llano au fost aceste procesoare, bazate pe arhitectura K8L a Phenom-ului anterior și desigur cu aceleași limitări.

Din acest motiv, AMD și-a redesenat arhitectura în noile buldozere, deși rezultatele au fost destul de slabe în comparație cu Intel Core. A avea mai mult de 4 nuclee nu a fost un beneficiu, deoarece software-ul vremii era încă foarte verde în managementul său multithreading. Au folosit un proces de fabricație de 32nm cu resurse de cache L1 și L2 partajate.

După eșecul AMD cu arhitectura anterioară, Jim Keller, creatorul arhitecturii K8 a ajuns să revoluționeze încă o dată marca cu așa-numita arhitectură Zen sau Summit Ridge. Tranzistoarele au coborât la 14 nm, la fel ca Intel, și au devenit mult mai puternice și cu un ICP mai mare decât Buldozerele slabe.

Unele dintre cele mai identificatoare tehnologii ale acestor noi procesoare au fost: AMD Precision Boost, care a crescut automat tensiunea și frecvența procesoarelor. Sau tehnologia XFR, prin care toate Ryzen sunt overclockate cu multiplicatorul lor deblocat. Aceste procesoare au început să se monteze pe soclul PGA AM4, care continuă și astăzi.

De fapt, evoluția acestei arhitecturi Zen a fost Zen +, în care AMD a avansat Intel prin implementarea tranzistoarelor de 12 nm. Aceste procesoare și-au mărit performanța cu frecvențe mai mari la consum mai redus. Datorită unui autobuz intern Infinity Fabric, latența dintre tranzacțiile cu CPU și RAM a fost îmbunătățită dramatic pentru a concura aproape cu capul cu Intel.

Procesoare Intel și AMD actuale

Ajungem apoi în zilele noastre să ne concentrăm asupra arhitecturilor pe care ambii producători lucrează. Nu spunem că este obligatoriu să cumpărați una dintre acestea, dar ele sunt cu siguranță prezentul și viitorul apropiat al oricărui utilizator care dorește să monteze un PC de joc actualizat.

Intel Coffee Lake și intrare la 10 nm

Intel se află în prezent în cea de - a noua generație de procesoare desktop, laptop și stații de lucru. Atât a 8-a (Coffee Lake) cât și a noua generație (Coffee Lake Refresh) continuă cu tranzistoare de 14 nm și o priză LGA 1151, deși nu sunt compatibile cu generațiile anterioare.

Această generație crește practic numărul de nuclee cu 2 pentru fiecare familie, având acum un i3 cu 4 nuclee în loc de 2, un i5 cu 6 nuclee și un i7 cu 8 nuclee. Numărul de benzi PCIe 3.0 crește până la 24, suportând până la 6 porturi 3, 1 și, de asemenea, 128 GB RAM DDR4. Tehnologia HyperThreading a fost activată numai pe procesoare denominate i9, cum ar fi procesoare de înaltă performanță cu 8 nuclee, 16 fire și procesoare de notebook-uri.

În această generație există, de asemenea, Intel Pentium Gold G5000 orientat către stații multimedia cu 2 nuclee și 4 fire, iar Intel Celeron, cel mai de bază cu dual core și pentru MiniPC și multimedia. Toate procesoarele acestei generații au integrat grafică UHD 630, cu excepția denumirii F din nomenclatura lor.

În ceea ce privește a 10-a generație, există puține confirmări, deși este de așteptat ca noile procesoare Ice Lake să vină cu specificațiile lor pentru laptopuri, și nu cu cele pentru desktop. Datele spun că IPC pe nucleu va fi crescut cu până la 18% în comparație cu Skylake. Vor fi un număr de 6 subseturi noi de instrucțiuni și vor fi compatibile cu AI și tehnici de învățare profundă. GPU integrat crește de asemenea până la a 11-a generație și este capabil să transmită conținut în 4K @ 120Hz. În cele din urmă vom avea suport integrat cu Wi-Fi 6 și memorie RAM de până la 3200 MHz.

AMD Ryzen 3000 și arhitectura Zen 3 deja planificată

AMD a lansat în acest an arhitectura Zen 2 sau Matisse și nu a avansat doar Intel în procesul de fabricație, ci și în performanța pură a procesoarelor desktop. Noile Ryzen sunt construite pe tranzistoare TSMC de 7nm și numără de la 4 nuclee Ryzen 3 la 16 nuclee Ryzen 9 9350X. Toate implementează tehnologia multithreading AMD SMT și au deblocat multiplicatorul lor. Actualizarea AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS a fost lansată recent pentru a corecta problemele pe care aceste procesoare trebuie să le atingă frecvența maximă de stoc.

Inovațiile lor nu ajung doar aici, deoarece susțin noul standard PCI Express 4.0 și Wi-Fi 6, fiind procesoare cu până la 24 de benzi PCIe. Creșterea medie a ICP față de Zen + a fost de 13% datorită unei frecvențe de bază mai mari și îmbunătățiri a autobuzului Infinty Fabric. Această arhitectură se bazează pe chiplete sau blocuri fizice în care există 8 nuclee pe unitate, împreună cu un alt modul întotdeauna prezent pentru controlerul de memorie. În acest fel, producătorul dezactivează sau activează un anumit număr de nuclee pentru a-și forma diferitele modele.

În 2020, este prevăzută o actualizare la Zen 3 în procesoarele sale Ryzen, cu care producătorul dorește să îmbunătățească eficiența și performanța AMD Ryzen. S-a afirmat că designul arhitecturii sale este deja complet și rămâne doar să dea lumină verde pentru a începe procesul de producție.

Acestea vor fi bazate din nou pe 7 nm, dar care permit densitatea tranzistorului cu până la 20% mai mult decât cipurile actuale. Linia EPYC a procesoarelor WorkStation ar fi primul care a fost lucrat, cu procesoare care ar putea avea 64 de nuclee și 128 fire de procesare.

Piese pe care ar trebui să le cunoaștem despre un procesor

După această sărbătoare de informații pe care o lăsăm ca opțiune de lectură și ca bază pentru a ști unde ne aflăm astăzi, este timpul să intrăm mai detaliat despre conceptele pe care ar trebui să le cunoaștem despre un procesor.

În primul rând, vom încerca să explicăm utilizatorului cea mai importantă structură și elemente ale unui procesor. Acesta va fi zi de zi pentru un utilizator care este interesat să știe puțin mai multe despre acest hardware.

Nucleele unui procesor

Nucleele sunt entități de procesare a informațiilor. Acele elemente formate din elementele de bază ale arhitecturii x86, precum Unitatea de control (UC), Decodorul de instrucțiuni (DI), Unitatea de aritmetică (ALU), Unitatea cu punct flotant (FPU) și Stiva de instrucțiuni (PI).

Fiecare dintre aceste nuclee este format din exact aceleași componente interne și fiecare dintre ele este capabil să efectueze o operație în fiecare ciclu de instrucțiuni. Acest ciclu măsoară frecvența sau Hertz (Hz), cu cât este mai mult Hz, cu atât mai multe instrucțiuni pot fi făcute pe secundă și, cu mai multe nuclee, cu atât mai multe operații se pot face în același timp.

Astăzi, producători precum AMD implementează aceste nuclee în blocuri de siliciu, Chiplets sau CCX într-un mod modular. Cu acest sistem, este posibilă o scalabilitate mai bună la construirea unui procesor, deoarece este vorba despre plasarea chipleturilor până la atingerea numărului dorit, cu 8 nuclee pentru fiecare element. Mai mult, este posibil să activați sau să dezactivați fiecare miez pentru a atinge numărul dorit. Între timp, Intel încă umple toate miezurile într-un singur siliciu.

Este greșit activarea tuturor nucleelor ​​procesorului? Recomandări și modul de dezactivare a acestora

Turbo Boost și Precision Boost Overdrive

Sunt sistemele care utilizează Intel și respectiv AMD pentru a controla tensiunea procesoarelor lor în mod activ și inteligent. Acest lucru le permite să crească frecvența de lucru atunci când, ca și cum ar fi un overclock automat, astfel încât CPU să funcționeze mai bine atunci când este confruntat cu o încărcătură mare de sarcini.

Acest sistem ajută la îmbunătățirea eficienței termice și a consumului procesoarelor curente sau pentru a putea varia frecvența acestora atunci când este necesar.

Procesarea firelor

Dar, desigur, nu numai că avem nuclee, ci există și fire de procesare. În mod normal, le vom vedea reprezentate în specificații ca X Cores / X Threads, sau direct XC / X T. De exemplu, un Intel Core i9-9900K are 8C / 16T, în timp ce un i5 9400 are 6C / 6T.

Termenul Thread provine din Subproces și nu este o parte fizică a procesorului, că funcționalitatea sa este pur logică și se realizează prin setul de instrucțiuni al procesorului în cauză.

Poate fi definit ca fluxul de control al datelor unui program (un program este format din instrucțiuni sau procese), care permite gestionarea sarcinilor unui procesor prin împărțirea lor în bucăți mai mici numite fire. Aceasta este de a optimiza timpii de așteptare pentru fiecare instrucțiune din coada procesului.

Să o înțelegem astfel: există sarcini mai dificile decât altele, așa că va dura un nucleu mai mult sau mai puțin timp pentru a finaliza o sarcină. Cu fire, ceea ce se face este să împărțiți această sarcină în ceva mai simplu, astfel încât fiecare piesă să fie procesată de primul nucleu liber pe care îl găsim. Rezultatul este menținerea continuă a nucleelor ​​ocupate, astfel încât să nu existe perioade de oprire.

Care sunt firele unui procesor? Diferențe cu nucleele

Tehnologii multithreading

De ce vedem, în unele cazuri, că există același număr de nuclee ca și thread-uri, iar în altele, nu? Ei bine, acest lucru se datorează tehnologiilor multithreading pe care producătorii le-au implementat în procesoarele lor.

Când un procesor are de două ori mai multe fire decât nucleele, această tehnologie este implementată în ea. Practic, este modul de executare a conceptului pe care l-am văzut anterior, împărțind un nucleu în două fire sau „nuclee logice” pentru a împărți sarcinile. Această împărțire se face întotdeauna în două fire pe nucleu și nu mai mult, să zicem că este limita actuală cu care sunt capabile să funcționeze programele.

Tehnologia Intel se numește HyperThreading, în timp ce AMD-ul se numește SMT (Simultan Multithreading). În scopuri practice, ambele tehnologii funcționează la fel, iar în echipa noastră le putem vedea ca nuclee reale, de exemplu, dacă redăm o fotografie. Un procesor cu aceeași viteză este mai rapid dacă are 8 nuclee fizice decât dacă ar avea 8 logice.

Ce este HyperThreading? Mai multe detalii

Este important cache-ul?

De fapt, este al doilea element cel mai important al unui procesor. Memoria cache este o memorie mult mai rapidă decât memoria RAM și este integrată direct în procesor. În timp ce o memorie RAM DDR4 de 3600 MHz poate atinge 50.000 MB / s la citire, o memorie cache L3 poate atinge 570 GB / s, un L2 la 790 GB / s și un L1 la 1600 GB / s. Cifre complet nebunești înregistrate în nevi Ryzen 3000.

Această memorie este de tip SRAM (Static RAM), rapidă și scumpă, în timp ce cea utilizată în RAM este DRAM (RAM dinamică), lentă și ieftină, deoarece are nevoie constant de un semnal de reîmprospătare. În memoria cache, datele care vor fi folosite imediat de procesor sunt stocate, eliminând astfel așteptarea dacă preluăm datele din RAM și optimizăm timpul de procesare. Pe ambele procesoare AMD și Intel, există trei niveluri de memorie cache:

• L1: Este cel mai apropiat de nucleele procesorului, cel mai mic și cel mai rapid. Cu latențe mai mici de 1 ns, această memorie este în prezent împărțită în două, L1I (instrucțiuni) și L1D (date). Atât în ​​cea de-a noua generație Intel Core, cât și Ryzen 3000, sunt 32 KB în fiecare caz și fiecare nucleu are propriul său. L2: L2 este următorul, cu latențe în jur de 3 ns, este de asemenea atribuit independent pe fiecare miez. CPU procesoare Intel au 256 KB, în timp ce Ryzen au 512 KB. L3: Aceasta este cea mai mare memorie dintre cele trei și este alocată în formă comună în nuclee, în mod normal în grupuri de 4 nuclee.

Podul de nord acum în interiorul procesoarelor

Puntea de nord a unui procesor sau placă de bază are funcția de a conecta memoria RAM la procesor. În prezent, ambii producători implementează acest controler de memorie sau PCH (Platform Conroller Hub) în cadrul procesorului propriu-zis, de exemplu, într-un silicon separat, așa cum se întâmplă în procesorul bazat pe chiplete.

Aceasta este o modalitate de a crește semnificativ viteza tranzacțiilor de informații și de a simplifica autobuzele existente pe plăci de bază, rămânând doar cu puntea de sud care se numește chipset. Acest chipset este dedicat rutării datelor de pe hard disk-uri, periferice și unele sloturi PCIe. Procesoarele desktop și laptop-uri de ultimă generație sunt capabile să dirijeze până la 128 GB RAM dual-channel, la o rată de 3200MHz native (4800MHz cu profiluri JEDEC cu XMP activat). Acest autobuz se împarte în două:

• Bus de date: poartă datele și instrucțiunile programelor.Buză de adrese: adresele celulelor în care datele sunt stocate circulă prin ea.

În plus față de controlerul de memorie în sine, nucleele trebuie să utilizeze și o altă magistrală pentru a comunica între ele și cu memoria cache, care se numește BSB sau Bus Back-Side. Cel pe care AMD îl folosește în arhitectura Zen 2 se numește Infinity Fabric, care este capabil să funcționeze la 5100 MHz, în timp ce Intel se numește Intel Ring Bus.

Ce este cache L1, L2 și L3 și cum funcționează?

Grafică IGP sau integrată

Un alt element care se încarcă destul de important, nu atât în ​​procesoarele orientate spre joc, cât și în cele mai puțin puternice, sunt graficele integrate. Majoritatea procesoarelor existente astăzi au o serie de nuclee destinate să funcționeze exclusiv cu grafică și texturi. Fie Intel, AMD și alți producători precum Qualcomm cu Adreno pentru Smartphone, fie Realtek pentru Smart TV și NAS au astfel de nuclee. Numim acest tip de procesoare APU (Accelerated Processor Unit)

Motivul este simplu, pentru a separa această muncă grea de restul sarcinilor obișnuite ale unui program, deoarece acestea sunt mult mai grele și mai lente dacă nu este folosit un autobuz cu capacitate mai mare, de exemplu, 128 biți în APU. Ca și nucleele normale, ele pot fi măsurate în cantitate și în frecvența la care lucrează. Dar au și o altă componentă, cum ar fi unitățile de umbrire. Și alte măsuri, cum ar fi TMU (unități de text) și POR (unități de redare). Toate acestea ne vor ajuta să identificăm puterea grafică a setului.

IGP-urile utilizate în prezent de Intel și AMD sunt următoarele:

• AMD Radeon RX Vega 11: Este cea mai puternică și utilizată specificație în procesoarele 1 și 2 generații Ryzen 5 2400 și 3400. Sunt un total de 11 nuclee Raven Ridge cu arhitectura GNC 5.0 care funcționează la maximum 1400 MHz. Au un maxim de 704 unități shader, 44 TMU și 8 ROP. AMD Radeon Vega 8: Este specificația mai mică decât cele anterioare, cu 8 nuclee și funcționează la o frecvență de 1100 MHz cu 512 unități de umbrire, 32 TMU și 8 ROP. Le montează pe Ryzen 3 2200 și 3200. Intel Iris Plus 655: aceste grafice integrate sunt implementate în procesoarele Intel Core de generația a VIII-a din gama U (consum redus) pentru laptopuri și sunt capabile să ajungă la 1150 MHz, cu 384 unități de umbrire, 48 TMU și 6 ROP. Performanțele sale sunt similare cu cele anterioare. Intel UHD Graphic 630/620 - Acestea sunt graficele încorporate în toate procesoarele desktop de generația a VIII-a și a IX-a care nu poartă F-ul în numele lor. Sunt grafice mai mici decât Vega 11 care se redă la 1200 MHz, cu 192 de unități de umbrire, 24 TMU și 3 ROP.

Priza unui procesor

Acum ne îndepărtăm de componentele unui procesor pentru a vedea unde ar trebui să îl conectăm. Evident, este soclul, un conector mare situat pe placa de bază și prevăzut cu sute de pini care vor face contact cu procesorul pentru a transfera puterea și datele pentru procesare.

Ca de obicei, fiecare producător are propriile prize, și pot fi, de asemenea, de diferite tipuri:

• LGA: Land Grid Array, care are pinii instalați direct în soclul plăcii și CPU are doar contactele plate. Permite o densitate mai mare a conexiunii și este utilizat de Intel. Soclurile actuale sunt LGA 1151 pentru procesoare desktop și LGA 2066 pentru procesoare orientate către stația de lucru. De asemenea, este utilizat de AMD pentru Threadrippers -ul său , denumit TR4. PGA: Pin Grid Array, exact opusul, acum pinii sunt pe CPU în sine și priza are găuri. Acesta este încă utilizat de AMD pentru tot desktopul său Ryzen cu numele BGA: Ball Grid Array, practic este o priză în care procesorul este direct lipit. Este utilizat în laptopuri de nouă generație, atât de la AMD cât și de la Intel.

Radiatoare termice și IHS

IHS (Integrated Heat Spreader) este pachetul care are un procesor în partea de sus. Practic, este o placă pătrată construită în aluminiu care este lipită de substratul sau PCB-ul procesorului și, la rândul său, la DIE sau siliciu intern. Funcția sa este de a transfera căldura de la acestea la termopan și, de asemenea, să acționeze ca un capac de protecție. Pot fi sudate direct pe DIE sau lipite cu pastă termică.

Procesoarele sunt elemente care funcționează la o frecvență foarte mare, așa că vor avea nevoie de un radiator care captează această căldură și o expulzează în mediu cu ajutorul unuia sau a două ventilatoare. Majoritatea procesoarelor au o chiuvetă de stoc mai mult sau mai puțin proastă, deși cele mai bune sunt de la AMD. De fapt, avem modele bazate pe performanța procesorului:

• Wrait Stealth: cel mai mic, deși este totuși mai mare decât Intel, pentru Ryzen 3 și 5 fără denumirea X Intel: nu are nume și este un radiator termic din aluminiu cu un ventilator foarte zgomotos, care vine în aproape toate procesoarele sale, cu excepția i9. Această rezistență termică a rămas neschimbată de la Core 2 Duo. Wraith Spire - mediu, cu un bloc de aluminiu mai înalt și un ventilator de 85 mm. Pentru Ryzen 5 și 7 cu denumire X. Prisma Wrait: Modelul superior, care încorporează un bloc de două niveluri și conducte de căldură din cupru pentru a crește performanța. Este adus de Ryzen 7 2700X și 9 3900X și 3950X. Wraith Ripper: Este o chiuvetă turn făcută de Cooler Master pentru Threadrippers.

Radiatorul procesorului: Ce sunt? Sfaturi și recomandări

Pe lângă acestea, există mulți producători care au propriile modele personalizate compatibile cu prizele pe care le-am văzut. În mod similar, avem sisteme de răcire cu lichide, care oferă performanțe superioare radiatorului turn. Pentru procesoarele de ultimă generație, vă recomandăm să folosiți unul dintre aceste sisteme de 240 mm (două ventilatoare) sau 360 mm (trei ventilatoare).

Cele mai importante concepte ale unui procesor

Acum să vedem alte concepte legate și de procesor, care vor fi importante pentru utilizator. Nu este vorba despre structura internă, ci despre tehnologii sau proceduri care sunt efectuate în ele pentru a măsura sau îmbunătăți performanța lor.

Cum se măsoară performanța: ce este un reper

Când cumpărăm un procesor nou, întotdeauna ne place să vedem cât de departe poate ajunge și să putem cumpăra cu alte procesoare sau chiar cu alți utilizatori. Aceste teste se numesc valori de referință și sunt teste de stres la care este supus un procesor pentru a da un anumit punctaj în funcție de performanțele sale.

Există programe precum Cinebench (scor de redare), wPrime (timpul pentru a executa o sarcină), programul de proiectare Blender (timpul de redare), 3DMark (performanța jocurilor) etc., care sunt responsabile de efectuarea acestor teste, astfel încât să le putem compara cu alte procesoare printr-o listă postată în rețea. Aproape toți, ceea ce dau este propriul scor calculat prin factori pe care doar programul respectiv îl are, așa că nu am putut cumpăra un scor Cinebench cu un scor 3DMark.

Temperaturi întotdeauna controlate pentru a evita accelerarea termică

Există, de asemenea, concepte legate de temperaturi de care fiecare utilizator ar trebui să fie conștient, mai ales dacă au un procesor scump și puternic. Pe internet există multe programe capabile să măsoare temperatura nu numai a procesorului, ci a multor alte componente care sunt prevăzute cu senzori. Unul foarte recomandat va fi HWiNFO.

Legat de temperatură va fi accelerația termică. Este un sistem automat de protecție pe care procesoarele trebuie să reducă tensiunea și puterea furnizate atunci când temperaturile ating maximul admis. În acest fel scădem frecvența de lucru și, de asemenea, temperatura, stabilizând cipul astfel încât să nu se ardă.

Dar și producătorii înșiși oferă date despre temperaturile procesoarelor lor, astfel încât putem găsi unele dintre acestea:

• TjMax: Acest termen se referă la temperatura maximă pe care un procesor este capabil să o reziste în matricea sa, adică în miezurile sale de procesare. Când un CPU se apropie de aceste temperaturi, va ocoli automat protecția menționată mai sus, ceea ce va scădea tensiunea și puterea procesorului. Tdie, Tjunction sau Junction Temperatură: Această temperatură este măsurată în timp real de senzori plasați în interiorul nucleelor. Nu va depăși niciodată TjMax, deoarece sistemul de protecție va acționa mai devreme. TCase: este temperatura care este măsurată în IHS a procesorului, adică în încapsularea sa, care va fi întotdeauna diferită de cea care este marcată în interiorul unui pachet de nucleu al procesorului: este o medie a temperaturii de acordare a tuturor nucleelor ​​din cpu

Delidding

Delidarea sau distribuirea este o practică care se realizează pentru a îmbunătăți temperaturile procesorului. Ea constă în scoaterea IHS din procesor pentru a expune diferitele siliciu instalat. Și dacă nu este posibil să-l scoatem pentru că este sudat, îi vom lustrui suprafața la maximum. Acest lucru se realizează pentru a îmbunătăți transferul de căldură pe cât posibil, prin plasarea directă a pastelor termice de metal lichid pe aceste DIE și așezarea radiatorului deasupra.

Ce câștigăm făcând acest lucru? Ei bine, eliminăm sau luăm la expresia minimă grosimea suplimentară pe care IHS ne-o oferă, astfel încât căldura să treacă direct pe radiator, fără pași intermediari. Atât pasta cât și IHS sunt elemente cu rezistență la căldură, astfel încât prin eliminarea lor și prin plasarea metalului lichid am putea scădea temperaturile la 20 ° C cu overclockarea. În unele cazuri, nu este o sarcină ușoară, deoarece IHS este sudat direct la DIE, deci nu există altă opțiune decât să-l șlefuiești în loc să-l scoți.

Următorul nivel va fi plasarea unui sistem de răcire cu azot lichid, rezervat doar pentru setările de laborator. Deși desigur, putem crea întotdeauna sistemul nostru cu un motor de frigider care conține heliu sau derivate.

Overclocking și undervolting pe procesor

În strânsă legătură cu cele de mai sus este overclockarea, o tehnică în care tensiunea procesorului este crescută și multiplicatorul este modificat pentru a crește frecvența de operare. Dar nu vorbim de frecvențe care intră în specificațiile, cum ar fi modul turbo, ci de registre care le depășesc pe cele stabilite de producător. Nu se pierde nimănui că este un risc pentru stabilitatea și integritatea procesorului.

Pentru overclock, mai întâi avem nevoie de un procesor cu multiplicatorul deblocat, apoi de o placă de bază chipset care să permită acest tip de acțiune. Toate AMD Ryzen sunt susceptibile de a fi overclockate, la fel ca procesoarele Intel denumite K. În mod similar, chipset-urile AMD B450, X470 și X570 acceptă această practică, la fel și seria Intel X și Z.

Overclockarea se poate face și prin creșterea frecvenței ceasului de bază sau a BCLK. Este ceasul principal al plăcii de bază care controlează practic toate componentele, cum ar fi CPU, RAM, PCIe și Chipset. Dacă creștem acest ceas, creștem frecvența altor componente care chiar au multiplicatorul blocat, deși prezintă și mai multe riscuri și este o metodă foarte instabilă.

Undervolting, pe de altă parte, este exact opusul, scăzând tensiunea pentru a împiedica un procesor să acționeze termic. Este o practică folosită pe laptopuri sau carduri grafice cu sisteme de răcire ineficiente.

Cele mai bune procesoare pentru desktop, jocuri și stații de lucru

O referință la ghidul nostru cu cele mai bune procesoare de pe piață nu ar putea lipsi din acest articol . În ea, plasăm modelele Intel și AMD pe care le considerăm cele mai bune în diferitele intervale existente. Nu numai jocuri, ci și echipamente multimedia și chiar Workstation. O ținem mereu la curent și cu link-uri de achiziție directe.

Concluzie despre procesor

Nu vă puteți plânge că acest articol nu învață nimic, deoarece am analizat destul de complet istoricul celor doi producători principali și arhitecturile lor. În plus, am analizat diferitele părți ale unui procesor care sunt esențiale pentru a le cunoaște în exterior și în interior, împreună cu câteva concepte importante și utilizate frecvent de comunitate.

Vă invităm să puneți în comentarii alte concepte importante pe care le-am trecut cu vederea și pe care le considerați importante pentru acest articol. Încercăm mereu să îmbunătățim cât mai mult aceste articole de o importanță deosebită pentru comunitatea care este începută.