Процессор. что такое процессор в компьютере (cpu)

Характеристики

Характеристики любого центрального процессора оказывают большое влияние на быстродействие как отдельных элементов системы, так и всего комплекса устройств в целом. Среди основных характеристик, влияющих на параметры производительности, выделяют:

• Тактовая частота; Для обработки одного фрагмента данных, передаваемых внутри ПК, требуется один такт времени. Отсюда следует, что чем выше тактовая частота приобретаемого ЦП, тем быстрее работает устройство обрабатывая за раз большие массивы информации. Измеряется тактовая частота в мегагерцах. Один мегагерц эквивалентен 1 миллиону тактов в секунду. Старые модели имели маленькую частоту, из-за чего скорость работы оставляла желать лучшего. Современные модели имеют большие показатели тактовой частоты, позволяя быстро обрабатывать и выполнять самые сложные наборы команд.
• Разрядность; Информация, предназначенная для обработки ЦП, попадает в него через внешние шины. От разрядности зависит какой объем данных передается за один раз. Это влияет на быстродействие. Старые модели были 16 разрядными, а современные имеют 32 или 64 разряда. 64 разрядная система на сегодняшний день считается самой продвинутой и под нее разрабатываются современные программные продукты и устройства.
• Кеш – память; Используется для увеличения работы устройства в компьютере, создавая буферную зону, хранящую копию последнего массива данных, обработанного процессором. Это дает возможность быстро выполнить схожую операцию в случае необходимости, без траты времени на обращение к общей памяти персонального компьютера.
• Сокет; Вариант крепления устройства к материнской плате. Разные поколения процессоров, как и материнских плат имеют собственный поддерживаемых сокетов. Это стоит учитывать при покупке. У разных производителей сокеты также отличаются друг от друга.
• Внутренний множитель частоты; Процессор и материнская плата работают на разных частотах и для их синхронизации друг с другом существует множитель частоты. Базовой или опорной считается рабочая частота материнской платы, которая умножается на персональный коэффициент ЦП.

Из побочных характеристик, напрямую не относящихся от технологии производства, выделяют тепловыделение и количество потребляемой во время работы энергии. Мощные устройства выделяют много тепла и требуют большую энергетическую подпитку во время работы. Для их полноценной работы применяются вспомогательные системы охлаждения.

Основные характеристики процессоров

Характеристик у ЦП достаточно много, однако, главной является его набор команд или система команд. В настоящее время все ЦП для компьютеров используют систему команд, совместимую с 8086 (так называемое семейство х86). Для ЦП с 64-х битной архитектурой эта система команд расширяется дополнительным набором команд, но при этом, совместимость с х86 остаётся.

Следующей важной характеристикой ЦП является его разрядность или битность. Это число показывающее, со сколькими единичными разрядами ЦП может работать за 1 машинный цикл

Современные ЦП имеют разрядность 32 или 64 бита.

Помимо перечисленных, основными характеристиками ЦП являются:

• применяемая технология изготовления;
• используемый ЦП разъём или сокет;
• частота работы ЦП;
• наличие дополнительных ядер (как основных, так и графических);
• объём быстродействующей памяти на кристалле (кэша);
• наличие дополнительных функций.

Рассмотрим их более детально.

Сокет

Сокет материнской платы – это разъём, в который ЦП устанавливается. Он определят число выводов ЦП, подключённых к материнской плате. В зависимости от типа сокета их число, как и их тип (ножки или контактные площадки) могут быть различными.

Количество ядер центрального процессора

В настоящее время одноядерных ЦП практически не выпускается. Хотя, до сих пор эксплуатируются устаревшие модели Pentium и Celeron, имеющие только одно ядро. Большинство современных ЦП имеет их, как минимум 4. Максимальное их количество составляет 28 у ЦП Xeon от фирмы Intel и 32 у Threadripper от AMD.

Это число является важным параметром, поскольку именно оно определяет производительность ЦП в работе под многозадачной операционной системой.

Тактовая частота процессора

Тактовая частота определяет быстродействие ЦП, то есть частоту с которой он может обрабатывать команды. Она выражается в герцах; 1 герц – это тактовый импульс в секунду. У современных ЦП её значение составляет тысячи мегагерц или гигагерцы (миллиарды герц).

Кэш память центрального процессора

К основным характеристикам относится также объём кэш-памяти ЦП, то есть памяти, расположенной внутри него и работающей на той же частоте, что и сам ЦП. Быстродействие такой памяти существенно превышает быстродействие любой другой памяти, к которой относится, например, оперативная. Именно в кэш-память загружаются наиболее часто исполняемые последовательности кодов, а также в ней происходит временное хранение данных для разных потоков.

Объём кэш-памяти очень критичен для серверных задач, а также для задач, связанных с перебором большого количества данных (например, сложные математические расчёты, запросы к базам данных, хеширование при составлении блокчейнов и т.д.)

Это один из важнейших параметров ЦП серверной системы. ЦП, которые имеют большой объём кэша, иногда в 5-10 раз превосходят по производительности ЦП с большей частотой и большим количеством потоков.

Графическое ядро процессора

Эту характеристику можно назвать основной условно, однако, в последнее время её уделяется всё большее внимание. Дело в том, что идея интегрированной графики не в чипсет, а в ЦП имеет массу преимуществ:

1. Во-первых, существенно увеличивается производительность связки процессор-видеокарта. Собственно, сам графический процессор и является видеокартой. Это существенно упрощает обмен данными во всём ПК, поскольку видеокарта уде не занимает шину.
2. Во-вторых, надёжность микросхем ЦП примерно на порядок превосходит надёжность микросхем чипсетов, что увеличивает время безотказной работы системы в целом.
3. Ну, и в-третьих, скорость работы современных графических ядер, интегрированных в ЦП, примерно соответствует уровню low-end видеокарт, что позволяет сэкономить на создании простых компьютерных решений с экономией до сотни долларов на одном ПК.

Что такое центральный процессор

В данном случае, речь идет о центральном процессоре. Ведь в компьютере есть и другие, например, видеопроцессор.

Центральный процессор – это основная часть компьютера, которая представляет собой электронный блок или интегральную схему. Он выполняет машинные инструкции, или же код программы, и является основой аппаратного обеспечения устройства.

Говоря проще, это сердце и мозг компьютера. Именно благодаря ему работает все остальное, он обрабатывает потоки данных и управляет работой всех частей общей системы.

Если смотреть на процессор физически, он представляет собой небольшую тонкую квадратную плату. Он имеет небольшие размеры и сверху покрывается металлической крышкой.

Нижнюю часть чипа занимают контакты, через которые чипсет и осуществляет взаимодействие с остальной системой. Открыв крышку системного блока своего компьютера, вы легко сможете найти процессор, если только он не закрыт системой охлаждения.

Пока ЦП не отдаст соответствующую команду, компьютер не сможет осуществить даже самую простую операцию, например, сложить два числа. Что бы вы ни хотели осуществить на своем ПК, любое действие предполагает обращение к процессору

Именно поэтому он и является такой важной составляющей компьютера

Современные центральные процессоры способны не только справляться со своими основными задачами, но и могут частично заменять видеокарту. Новые чипы выпускаются с отдельно отведенным местом для выполнения функций видеоконтроллера.

Этот видеоконтроллер осуществляет все базовые необходимые действия, которые нужны от видеокарты. В качестве видеопамяти, при этом, используется оперативка. Но не стоит заблуждаться, что мощный современный процессор может полностью заменить видеокарту.

Даже средний класс видеокарт оставляет видеоконтроллер процессоров далеко позади. Так что, вариант компьютера без видеокарты подходит разве что для офисных устройств, которые не предполагают выполнения каких-либо сложных задач, связанных с графикой.

В таких случаях действительно есть возможность сэкономить. Ведь можно просто чипсет процессор с хорошим видеоконтроллером и не тратиться на видеокарту.

Оперативная память

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. Хранит все
запущенные программы и системные процессы во время работы компьютера.

Тип памяти

Обычно это DDR3 или DDR4, — тип памяти должен совпадать с типом разъема на материнской плате. DDR4 – более современный стандарт, имеет меньшее рабочее напряжение, увеличенные частоты, более высокую пропускную способность. В целом более производительный и надежный вариант памяти по сравнению с DDR3.

Объем памяти

Чем больше объем, тем больше программ можно запустить
без снижения производительности. Например, браузер Google Chrome очень требователен к
объему ОЗУ, и при малом его количестве будет работать очень медленно.

Частота передачи данных

Измеряется в мегагерцах, и чем выше частота, тем
быстрее будут переданы данные на обработку, и тем выше будет производительность
компьютера.

Тайминги

Тайминги – это временная задержка сигнала во время работы оперативной памяти. Обычно обозначаются рядом из 4 цифр, например, 2-2-2-6. Чем ниже будут эти цифры, тем производительнее будет память (аналогию можно провести с пингом в онлайн игре — чем он ниже, тем лучше).

Профиль

Профиль планки памяти – это ее высота. Бывают низкопрофильные модули, отличающиеся от обычных тем, что они более низкие по высоте и занимают меньше места. Актуально для некоторых компьютеров, где высокие планки, например, мешают установке систем охлаждения.

При апгрейде ПК, и добавлении оперативной памяти особое внимание нужно уделять уже установленным планкам ОЗУ. Доустановка оперативной памяти с другими частотными характеристиками и таймингами крайне нежелательна, так как может привести к нестабильной работе ПК, — зависаниям, синим экранам и т.д

Основные производители процессоров для ПК

В настоящее время крупнейшими производителями CPU являются компании Intel и AMD.

Лидером в этой паре, несомненно, является Intel. Процессоры от Intel характеризуются более высокой производительностью на ядро и меньшим тепловыделением, но при этом их стоимость значительно выше. А это не всегда бывает оправдано – например, при сборке недорогих компьютеров.

Процессоры AMD отличаются выгодным соотношением цена-качество, но для некоторых моделей характерно излишние тепловыделение. Но, несмотря на то, что процессоры от данного производителя отстают в технологическом плане и не всегда обладают высоким качеством, они все равно пользуются значительной популярностью.

Как работает процессор

Что такое процессор вроде разобрались. Но как же он работает? Это долгий и сложный процесс, но если в нем разобраться, все достаточно легко. Принцип работы центрального процессора можно рассмотреть поэтапно.

Сначала программа загружается в оперативную память, откуда черпает все необходимые сведения и набор команд обязательных к выполнению управляющий блок процессора. Затем все эти данные поступают в буферную память, так называемый КЭШ процессора.

Из буфера выходит информация, которую делят на два типа: инструкции и значения. И те и те попадают в регистры. Регистры представляют собой ячейки памяти, встроенные в чипсет. Они также бывают двух видов, в зависимости от типа информации, которую они получают: регистры команд и регистры данных.

Одна из составных частей ЦП– это арифметико-логическое устройство. Оно занимается выполнением преобразований информации, используя арифметические и логические вычисления.

Именно сюда и попадают данные из регистров. После этого арифметико-логическое устройство считывает поступившие данные и исполняет команды, которые необходимы для обработки получившихся в итоге чисел.

Тут нас снова ждет раздвоение. Итоговые результаты делятся на законченные и незаконченные. Они идут обратно в регистры, а законченные поступают в буферную память.

КЭШ процессора состоит из двух основных уровней: верхнего и нижнего. Самые последние команды и данные отправляются в верхний кэш, а те, которые не используются, идут в нижний.

То есть, вся информация, находящаяся на третьем уровне, перебирается на второй, с которого, в свою очередь, данные идут на первый. А ненужные данные наоборот отправляются на нижний уровень.

После того как вычислительный цикл закончится, его результаты снова записываются в оперативную память компьютера. Это происходит для того, чтобы кэш центрального процессора был освобожден и доступен для новых операций.

Но иногда случаются ситуации, когда буферная память оказывается полностью заполненной, и для новых операций нет места. В таком случае, данные, которые на данный момент не используются, идут в оперативную память или же на нижний уровень памяти процессора.

Виды процессоров для ПК и их устройство

Что такое ЦП в компьютере? Это уникальная система из кремниевых кристаллов и микрочипов, которая отвечает за работу компьютера и скорость вычислений. Но есть определенные виды процессоров, о которых стоит поговорить. Это поможет понять, какой тип лучше для определенного ПК.

Процессоры бывают следующих разновидностей:

• BOX. Боксовая версия процессора. Представляет собой коробку с улучшенной комплектацией. Вместе с самим ЦП в ней можно найти гарантийный талон, инструкцию и штатную систему охлаждения (кулер с радиатором). Как правило, устройство в такой комплектации стоит больше, чем другие версии. И не всегда штатное охлаждение соответствует той цене, которую за него просят.
• OEM. Предназначены для компаний, собирающих готовые ПК. Если вы купите такой процессор, то получите исключительно CPU. Ни коробки, ни гарантийного талона, ни охлаждения не будет. Вам вынесут только процессор в пакетике. Хоть это и не особенно эстетично, но OEM версии значительно дешевле своих боксовых alter ego.
• Есть еще текстовый процессор. К железу компьютера он никак не относится. По факту это специализированное приложение, предназначенное для работы с текстом (тот же самый Word от Microsoft). В наш материал он попал только затем, чтобы вы не путали его с каким-то отдельным типом CPU.

Решая, какой текстовый процессор выбрать, важно учитывать индивидуальные предпочтения. Вариантов довольно много (из OpenOffice или Libra Office)

Но какие типы процессоров для ПК лучше? Специалисты советуют приобретать OEM версии. Штатное охлаждение все равно не поможет в том случае, если вы вдруг решите заняться разгоном. Да и ценник такой, что можно приобрести систему охлаждения куда эффективнее за меньшие деньги. В боксовых версиях нет никакого практического смысла.

Видеокарта

Самый важный компонент для игрового компьютера или графической станции. Видеокарта выполняет все графические построения и расчеты, выводит изображение на экран. Видеокарта – главный кандидат на замену, если текущая производительность в играх вас не устраивает.

Важные характеристики:

Объем видеопамяти

Данный параметр измеряется в мегабайтах, и чем он больше, тем лучше. Но тем не менее большой объем не всегда означает высокую производительность видеокарты.

Тип видеопамяти

В видеокартах устанавливается память
типа GDDRx
(graphics double data rate memory). Чем современнее память, тем быстрее видеокарта.
Например, если рассматривать идентичные видеокарты с GDDR3 и GDDR5 памятью, то вторая
будет производительнее примерно на 40 — 50%.

Разрядность шины

Шина памяти видеокарты — это канал, соединяющий память и графический процессор видеокарты. От разрядности шины памяти зависит, сколько бит информации передается за один такт. Этот параметр сильно влияет на производительность видеокарты.

Длина видеокарты

Длину видеокарт также необходимо учитывать. Слишком
длинная видеокарта может не поместиться в маленький корпус.

Маркировка видеокарт

Маркировка видеокарт NVidia:

Для примера рассмотрим видеокарту NVidia GeForce GTX 960M:

График приведен лишь для наглядности, чтобы было понятно, как отличается мощность видеокарт одного поколения, но разного модельного ряда.

Модельный ряд NVidia подразделяется следующим образом:

30: самая слабая карточка в серии,
хотя GT1030 выдает комфортный FPS в таких играх,
как CS GO, и похожие, не требовательные проекты.

50:
значительно мощнее 30-ой, но тяжелые игры она все еще не потянет.

60:
средний вариант, который позволит с комфортом поиграть во все требовательные
игры в разрешении FHD (FullHD,
1920х1080).

70:
подходит для игр в разрешении больше, чем FHD.

80: флагманские
видеокарты, позволяющие выбирать высокие и ультравысокие настройки графики в
разрешении FHD и выше.

Маркировка видеокарт AMD:

Для примера возьмем
видеокартуAMD Radeon R9 M290X

График приведен лишь для наглядности, чтобы было понятно, как отличается мощность видеокарт одного поколения, но разного модельного ряда.

Модельный ряд видеокарт AMD подразделяется следующим
образом:

40: самая слабая видеокарта в серии,
хотя Radeon 540 выдает комфортный FPS в таких играх,
как CS GO и похожих, не требовательных играх.

50: немного мощнее 40 модели, однако
тяжелые игры ей все еще «не по зубам».

60: средний вариант, который позволит с
комфортом поиграть во многие требовательные игры в разрешении FHD, но далеко
не везде на высоких настройках.

70: можно установить высокие настройки
графики во многих требовательных играх.

80: топовая модель в 400 и 500 серии.
Однако по мощности она находится где-то около 60 модели от NVidia. То есть RX 580 — это примерно GTX
1060.

90: топовая модель в 200 и 300 серии.