Основные характеристики центрального процессора

Как работает процессор

• Принцип работы процессора – это последовательная обработка разных операций. Они происходят очень быстро, основные из них:При запуске любого процесса, заключающегося в исполнении программного кода, управляющий блок ЦП извлекает все необходимые данные и набор операндов, требуемых к исполнению. Далее это отгружается в буферную или кэш-память.
•  На выходе из кэша весь поток информации делится на две категории – инструкции и значения. Они перенаправляются в соответствующие ячейки памяти, которые называются регистры. Первые помещаются в регистры команд, вторая категория − в регистры данных.
•  Находящуюся в регистрах памяти информацию обрабатывает арифметически-логическое устройство. Это одна из частей ЦП, которая требуется для проведения арифметических и логических операций.
•  Результаты вычислений разделяются на два потока – законченные и незаконченные, которые, в свою очередь, отправляются обратно в кэш-память.
•  По завершению цикла вычислений конечный итог записывается в оперативную память. Это требуется для высвобождения места в буфере, которое необходимо для проведения новых вычислительных операций. При переполнении кэша все неактивные процессы перемещаются в ОЗУ или на нижний уровень.

Техпроцесс

Техпроцесс — это размер, используемый при производстве процессоров. Он определяет величину транзистора, единицей измерения которого является нм (нанометр). Транзисторы, в свою очередь, составляют внутреннюю основу ЦП. Суть заключается в том, что постоянное совершенствование методики изготовления позволяет  уменьшать размер этих компонентов. В результате на кристалле процессора их размещается гораздо больше. Это способствует улучшению характеристик CPU, поэтому в его параметрах всегда указывают используемый техпроцесс. Например, Intel Core i5-760 выполнен по техпроцессу 45 нм, а Intel Core i5-2500K  по 32 нм, исходя из этой информации, можно судить о том, насколько процессор современен и превосходит по производительности своего предшественника, но при выборе необходимо учитывать и ряд других параметров.

Статистика не в пользу AMD

В общей сложности, согласно предоставленным PowerGPU данным, из 320 закупленных ею процессоров AMD 19 оказались нерабочими, а это около 5,9% от общего их количества

Специалисты компании также обратили внимание, что чем производительнее процессор, тем выше процент брака

Самый производительный процессор в новой линейке AMD оказался, по версии PowerGPU, еще и самым некачественным

В PowerGPU подчеркнули, что они собирают свои ПК не только на AMD, но и на Intel, но в случае с последней им попался лишь один нерабочий процессор за всю историю существования компании. Насколько это заявление близко к правде, остается неизвестным, но компания занимается сборкой компьютеров с 1999 г. «До выхода линейки Ryzen 5000 мы собирали 80% компьютеров на Intel и 20% – на AMD», – сообщили в компании.

Единственным, по заверениям сотрудников PowerGPU, бракованным процессором Intel стал Core i7-9700K, поступивший в продажу в IV квартале 2018 г. и выпускающийся по 14-нанометровому техпроцессу. Это восьмиядерный процессор с восемью потоками (то есть без Hyper Threading), работающий на частоте от 3,6 до 4,9 ГГц. Для сравнения, AMD Ryzen 9 5950X, на который от специалистов PowerGPU поступило больше всего нареканий, вышел в октябре 2020 г. и предлагает пользователям 16 ядер, 32 потока, тактовую частоту от 3,4 до 4,9 ГГц и 7-нанометровый техпроцесс.

Зависимость частоты процессора от количества ядер

Фактически число или количество ядер на частоту никакого влияния не оказывает. Однако, есть некоторые особенности работы многоядерных систем, связанные с этим. Вообще-то изначально многоядерность планировалась, как дальнейшее достижение всё большей производительности. Но со временем стало понятно, что быстродействие современных ЦП в тривиальных задачах и так более, чем достаточное.

И на первое место в большем количестве задач стали выходить не сколько вопросы производительности, сколько вопросы энергосбережения. Последние требовали снижения частоты, поскольку, как показала практика, чаще снизить частоту выгоднее, чем поддерживать её в каком-то постоянном значении.

До 2015 года все многоядерные ЦП имели единые значения скорости работы для каждого ядра. И только появление в 2015 году семейства Skylake позволило устанавливать для каждого ядра своё быстродействие. Для всех последующих поколений (шестое и более поздние) понижать или повышать частоты можно для каждого ядра в отдельности. Методы, как понизить частоту или повысить её для каждого ядра в отдельности, такие же, как и для процессора в целом. Современные твикеры позволяют вести тонкую настройку частоты каждого ядра.

То есть теперь вопрос, что важнее: скорость или потребление решается уже на уровне ядра.

Сокет или тип разъема процессора

Процессор устанавливается в специальный раздел на материнской плате – гнездо или, как его называют, Socket (сокет). Условно можно сказать, что это срок жизни Вашей платформы или потенциал возможного развития на будущее. Номер сокета, т.е. его модель (например, Socket 775) должен совпадать с номером сокета на мат.плате, иначе установить процессор на неё не получится.

Очень часто можно столкнуться с ситуацией, когда люди пытаются сэкономить на разъеме процессора, т.е. они изначально покупают морально устаревший процессор и мат.плату, вышедшие в тираж уже довольно давно. Это плохо тем, что как только появятся новые стандарты и новый тип разъема, то, скорее всего, под старый уже не будут выпускать новые, более мощные процессоры, т.е. Вы будете ограничены в возможности апгрейда компьютера и при желании его улучшить придется менять не только процессор, но и мат.плату.

Примечание:
Сокет процессора и сокет материнской платы должны совпадать, иначе просто ничего работать не будет.

Впрочем, не всё всегда так критично, ибо, например, у AMD более гибкая политика в отношении этого вопроса. Компания даёт возможность провести безболезненный для кошелька апгрейд путем поддержки совместимости новых платформ со старыми. У каждого производителя имеются свои типы сокетов. Основными из новых и условно-новых, скажем, для Intel считаются LGA 2011, LGA 1155, LGA 775 и LGA 1156, причем два последние уже практически «канули в лету». У AMD самыми ходовыми являются разъемы AM3, Socket AM3+ и Socket FM1.

Самый простой способ отличить процессор Intel от AMD – это посмотреть на них и запомнить, что изделия от AMD всегда имеют на задней поверхности множество штырьков-контактов, с помощью которых они и вставляются в разъем материнской платы. Intel же с некоторых пор, в свою очередь, использует другое решение – контактные ножки находятся внутри разъема самой материнской платы.

Вывод. Какой процессор выбрать исходя из этого? Сокет процессора и материнской платы должны совпадать или быть обратно совместимы.

Многоядерность процессора

Эта характеристика, последние несколько лет, является одной из наиболее важных в сфере центральных процессоров, но не решающей, как я уже упоминал выше. Уже давно прошла эра одноядерных процессоров, поэтому сейчас стоит выбирать многоядерные процессоры (одноядерные еще надо постараться найти). Соответственно, количество ядер нужно подбирать, под конкретные задачи. К примеру, для простеньких задач в виде офисных приложений и сёрфинга в интернете, двухъядерного процессора хватит более чем полностью.

А вот для таких задач как профессиональная работа с графикой, понадобится процессор с 4 или 8 ядрами – многое решает конкретная модель процессора и специфика задач. Прочитать подробно о самих принципах многоядерности вы можете в полной статье.

Читать статью: Многоядерность процессоров

Подбираем процессор для ноутбука

Если с данным ЦП лэптоп легко справляется с поставленными задачами, расходуя энергию по минимуму, значит, он идеально для него подходит. Для переносных компьютеров автономность работы — основное условие в отличие от настольного ПК. И когда энергозатраты на охлаждение чипа минимальны, тогда и весь лэптоп от аккумуляторов проработает дольше. Для разных целей можно подобрать в продаже и разные ноутбуки, каждый из которых в своей ценовой категории. А от того, какие задачи в основном будет выполнять компьютер, зависит и подбор для него наиболее мощного чипа.

Простые задачи

Если предполагается в основном решать такие повседневные задачи, как набор текста в офисных приложениях, поиск информации в Интернете, работа с фоторедактором, просмотр видеофайлов, то вовсе не нужен сверхмощный процессор. С такими повседневными потребностями вполне справится двухъядерный Intel Core i3. С задачами такого типа он работает легко, и заряда батареи хватит надолго.

Игровой ПК

Для геймера определяющим будет мощность процессора. Четырехъядерный АМД Атлон 2 с рабочей частотой 2800 МГц будет лучше справляться с графическими требованиями в игре, чем, например, Intel Core i5 с двумя ядрами.

Если нужна долгая работа от батареи, то на чипе можно понизить рабочее напряжения с 1,4 вольт до 1,2, и общее энергопотребление снизится на 30%. Процессоры для переносных компьютеров от AMD будут такими же экономными, как и Intel, но лучшими в играх.

Проектные работы и видеомонтаж

Разработка объемных проекций в 3D, проектные работы, монтаж и нарезка видео, сложные графические построения требуют больших скоростей обмена данными при вычислительных процессах. Максимальную производительность при низком энергопотреблении способны выдавать CPU Intel Core i7 Sandy Bridge плюс выделенная видеокарта высокой производительности.

С таким оборудованием на борту ноутбук легко сможет подготовить смету расходов, рассчитать при клиенте предварительный проект, чтобы на месте показать плюсы и минусы заказа. И тут скорость вычислений играет определяющую роль.

ТОП-3 рейтинг 2016 ЦП для ноутбуков

В настоящее время требуются чипы разной мощности для разных задач. И AMD и Intel успешно работают в этом направлении. Мы подготовили ТОП-3 лучших процессоров для ноутбуков:

• AMD FX Vishera. У него самая большая на данный момент частота CPU, которая составляет 4700 МГц. Могут поочередно работать четыре ядра и все восемь сразу. Основные покупатели — владельцы игровых персональных компьютеров и ноутбуков. Помимо очень высокой производительности у него самый большой объем КЭШа.
• Intel Core i7 Devil’s Canyon. Очень продуктивно работает с программами редактирования видео, 3D-моделированием со сложными вычислениями. Высокая производительность хорошо сочетается с экономной работой от батареи.
• Четырехъядерный Intel Core i7 Skylake. Разработан для работы со сложными вычислительными процессами. Кроме работы с видеоредактором, подходит для тестирования программ. Отличается самым низким энергопотреблением среди чипов такого же класса.

Обзор новинок 2018 года

Основные события, относящиеся к выходу новинок в 2018 году, происходили во второй половине года. И самым главным из этих событий был вовсе не анонс 10 нм Cannon Lake, обещанный Intel.

В августе 2018 г AMD выпустила свой лучший и самый быстродействующий ЦП в настоящее время – ThreadRipper 2990WX. Этот «монстр» состоит из 32 ядер и работает с 64 потоками. Он выполнен по переходной технологии в 12 нм. На кристалле реализована поддержка 40 линий PCIE и 8 каналов DDR4-2933. Правда, стоимость этого «топа» также оказалась немалой – 1800 долларов США.

Помимо него были выпущены и более простые модели, имеющие меньшее количество ядер и меньшую стоимость:

• TR 2970 WX – 24 ядра/48 потоков, 1300 долларов;
• TR 2950 X – 16 ядер/32 потока, 900 долл.
• TR 2920 X – 12 ядер/24 потока, 650 долл.

К сожалению, Intel не смог дать адекватный ответ своему основному конкуренту. Заявленный выход 8 октября девятого поколения оказался всего лишь обновлённым 8 поколением процессоров Intel, обладающим слегка улучшенными характеристиками.

Лучшим процессором Intel в данной линейке является процессор i9-9900К, работающий на частотах от 3.6 до 5.0 ГГц. Он содержит 8 ядер и работает в 16 потоками. Его стоимость составляет 488 долларов. Также в этой линейке интерес представляют два ЦП:

• I7-9700K, 8 ядер/8 потоков, частота 3.6-4.9 ГГц, 373 долл.
• I5-9600К, 6 ядер/6 потоков, частота 3.7-4.6 ГГц, 262 долл.

Все указанные процессоры Intel поддерживают 40 линий PCIE и память DDR4-2666.

С точки зрения коммерческой выгоды в сравнении с конкурентами AMD, продукция Intel выглядит также менее привлекательной, поскольку цена потока составляет 30,5 долларов/поток в сравнении с 27 долл./поток от AMD. Подсластить пилюлю может разве что большая частота продукции Intel, составляющая в турборежиме 4.6-5.0 ГГц в сравнении с максимальной частотой AMD в 3.5 ГГц.

Тем не менее, проведенные энтузиастами тесты производительности и обзоры лучших процессоров, выпущенных в 2018 году, показывают большую привлекательность продукции AMD перед продукцией от Intel в расчёте на единицу стоимости. Подобного не происходило уже более 15 лет, когда AMD вырвалась в лидеры на рынке ЦП, выпустив в 2003 году первый 64-битный процессор Athlon 64.

Ожидается, что новые процессоры, 10 поколения, построенные на 10 нм архитектуре Cannon Lake, выйдут в 2019 году. Выход новых процессоров намечен на первое полугодие. Пока что неизвестно, будет ли существенное изменение характеристик, однако, появление в 2018 году у основного конкурента, фирмы AMD процессора с 32 ядрами/64 потоками, не оставляет для Intel выбора, кроме как сделать как минимум аналог такого ЦП.

Характеристики, какие являются главными при выборе

Производители процессоров классифицируют выпускаемые компоненты, согласно сериям. Таким образом, существенно упрощается выбор устройств для решения разных задач. Процессор обладает рядом характеристик, наиболее важными из которых являются:

• число ядер;
• тактовая частота;
• архитектура;
• тепловыделение.

При выборе процессора следует обратить внимание на комплекс факторов, определяющих его производительность. Например, количество вычислительных ядер определяет производительность процессора

Многоядерные чипы содержат на одном кристалле или в одном корпусе несколько вычислительных ядер. Устройства для домашних ПК, как правило, обладают 8 ядрами, а процессоры для серверов — 12, как Opteron 6100. Ядра могут отличаться по эффективности, но с увеличением их количества возрастает производительность процессора. Количество потоков может не соответствовать числу ядер процессора. Чем больше потоков, тем эффективнее работа оборудования. За счет технологии Hyper-Threading, 4-ядерный процессор Intel Core i7-3820 работает в 8 потоков и по многим критериям превосходит 6-тиядерные аналоги устройств.

Кеш представляет собой достаточно быструю внутреннюю память процессора, необходимую для реализации функции буфера временного хранения информации, которая обрабатывается в определенный момент времени.

Чем больше кэш, тем лучше работает центральный процессор:

1. Кэш-память 1-го уровня отличается высокой скоростью, расположена в ядре ЦП, что объясняет компактные размеры от 8 до 128 Кб.
2. Кэш-память 2-го уровня находится в ЦП, но не в ядре. Она превосходит по скорости оперативную память, но уступает кэш-памяти 1-го уровня. Размер составляет от 128 Кбайт до нескольких Мбайт.
3. Кэш-память 3-го уровня быстрее оперативной памяти, но медленнее кэш-памяти 2-го уровня.

Частота процессора определяет его производительность. Тактовая частота является частотой работы центрального процессора. В течение 1 такта реализуется несколько операций. Чем выше частота, тем выше быстродействие компьютера. Тактовая частота современных процессоров измеряется в гигагерцах (ГГц): 1 ГГц соответствует 1 миллиарду тактов в секунду.

Скорость шины процессора FSB, HyperTransport или QPI, с помощью которой происходит взаимодействие чипа с материнской платой. Данный показатель измеряют в мегагерцах. Чем больше скорость шины, тем лучше работает компьютер. Разрядность шин кратна 8. Данная характеристика показывает, какой объем данных в байтах можно передать в течение 1 такта. Большое значение имеет пропускная способность шины, которая равна произведению частоты системной шины и количества бит, передаваемых за 1 такт. Например, если при частоте системной шины в 100 Мгц за 1 такт передается 2 бита, то пропускная способность составит 200 Мбит/сек.

Большее количество транзисторов, меньшее энергопотребление и нагревание обеспечивает более тонкий техпроцесс. Данный показатель определяет TDP, то есть потребление и выделение процессором тепла. Величина Termal Design Point измеряется в Ваттах (Вт), зависит от числа ядер, техпроцесса изготовления и частоты, с которой работает процессор. Так называемые, «холодные» процессоры характеризуются TDP до 100 Вт. Путем разгона можно увеличить их производительность от 15% до 25%. При высоком TDP требуется установить эффективную систему охлаждения.

Кроме вычислительных ядер, процессоры нового поколения оснащены графическими ядрами. Они выполняют роль видеокарты. С их помощью можно играть в компьютерные игры, просматривать видео, работать с текстом и решать другие задачи. Выбор в пользу процессора со встроенным графическим ядром поможет сэкономить на покупке отдельного графического адаптера.

Тип и максимальная скорость поддерживаемой оперативной памяти определяет ее совместимость с процессором. Устройства поддерживают работу конкретного типа оперативной памяти:

• DDR;
• DDR2;
• DDR3.

Сокет или разъем вставляется в процессор. Данные устройства не являются универсальными. Кроме того, материнская плата обладает только одним сокетом для процессора, который должен соответствовать его типу. Гнездовой или щелевой разъем, необходим, чтобы интегрировать чип в схему материнской платы. Каждый разъем допускает подключение конкретного типа процессоров:

1. PGA (Pin Grid Array) — корпус квадратной или прямоугольной формы, штырьковые контакты.
2. BGA (Ball Grid Array) — шарики припоя.
3. LGA (Land Grid Array) — контактные площадки.

Сокет процессора

Socket – это разъем для соединения процессора с материнской платой. Процессорные сокеты маркируются либо по количеству ножек процессора, либо цифро-буквенным обозначением по усмотрению производителя.

Процессорные сокеты постоянно претерпевают изменения и из года в год появляются все новые модификации. Общая рекомендация – приобретать процессор с наиболее современным сокетом. Это обеспечит возможность замены как процессора, так и материнской платы в ближайшие несколько лет.

Сокеты процессоров Intel

• Устаревшие: 478, 775, 1155, 1156, 1150, 1151, 2011
• Устаревающие: 1151 v2, 2011-3
• Современные: 1200, 2066

Сокеты процессоров AMD

• Устаревшие: AM1, АМ2, AM3, AM3+, FM1, FM2, FM2+
• Устаревающие: TR4
• Современные: AM4, TRX4

У процессора и материнской платы сокеты должны быть одинаковыми, иначе процессор просто не установится. На сегодня наиболее актуальными являются процессоры со следующими сокетами.

Intel 1151 v2 — они еще есть в продаже, но в ближайшие несколько лет выйдут из обихода и замена процессора или материнской платы станет проблематичнее.

Intel 1200 — современные процессоры, которые уже не на много дороже, но значительно мощнее и перспективнее. Имеют широкий модельный ряд — от самых недорогих, до довольно мощных.

Intel 2066 — самые мощные и дорогие процессоры для профессиональных ПК.

AMD AM4 — современные многопоточные процессоры для профессиональных задач и игр. Имеют широкий модельный ряд — от самых недорогих, до довольно мощных.

AMD TR4/TRX4 — самые мощные и дорогие процессоры для профессиональных ПК.

Рассматривать приобретение компьютера на более старых сокетах нецелесообразно. А вообще я бы рекомендовал ограничить выбор процессорами на сокетах 1200 и AM4, так как они наиболее современные и позволяют собрать достаточно мощный компьютер на любой бюджет.

Лучшие процессоры AMD для ноутбуков

Элементы этого производителя привлекают низкой ценой в сравнении с моделями Intel. В плане производительности они немного уступают, но позволяют бесперебойно работать одновременно в 3 – 4 приложениях высокой мощности. К плюсам относят мультиплатформенность, хорошую возможность разгона. При этом они потребляют большее количество энергии, поэтому рекомендуют оборудовать ноут мощным кулером. На основании отзывов пользователей о работе устройств из 10 номинантов в топ вошли 4 лучших процессора для ноутбуков AMD.

AMD AM5050IBJ44HM

Четырехъядерный чип с частотой 1,5 ГГц. Использование микроархитектуры Jaguar позволило увеличить производительность модели за счет концентрации большего количества кристаллов на той же площади. Количество потоков соответствует числу ядер. Графический блок поддерживает AMD Perfect Picture HD и Steady Video, что обеспечивает четкость, насыщенность изображения. Технология StartNow позволяет быстро выводить ноутбук из состояния сна, что увеличивает степень отзывчивости системы.

Достоинства

• Средняя цена;
• Хорошая мощность;
• Достаточный объем памяти;
• Минимальный нагрев;
• Техпроцесс 16 нм.

Недостатки

• Трудности с апгрейдом, заменой;
• Не предусмотрен кэш 3 уровня.

Купить процессор AMD для ноутбуков рекомендуют любителям качественного просмотра фильмов. Встроенные технологии обеспечивают реалистичность изображения. При этом отсутствие кэш 3 приводит к задержке обработки информации, низкому быстродействию.

AMD CMC60AFPB22GV

Модель с 2 ядрами обладает хорошей графической картой, одноканальным контроллером памяти. Базовая частота составляет 1000 МГц, но в режиме Turbo ее можно разогнать до 1333 МГц. Архитектура Bobcat использует внеочередную систему выполнения действий, поэтому в сравнении с процессорами Atom считается более быстрой. При этом результативность модели хуже, чем у Celeron с такой же частотой. Производительности хватает для ноутов, которые выполняют не слишком требовательные задачи.

Достоинства

• Низкая цена;
• Встроенная графическая карта;
• Малое энергопотребление;
• Аппаратная виртуализация AMD-V;
• Возможность разгона.

Недостатки

• Техпроцесс 40 нм;
• Нет кэш 3.

AMD Turion 2 P530

Устройство с 2 ядрами создано по техпроцессу 45 нм на основе серии процессоров для настольных ПК Athlon II. Оно оснащено встроенным контроллером памяти, подключается к чипсету через однопоточную 16-битную шину. Если сравнивать с вариантами Intel Core, то при одинаковой частоте у номинанта меньший объем кэш-памяти, ниже производительность. Используют модель для ноутбуков с размером 14 дюймов и более.

Достоинства

• Технология виртуализации;
• Низкая цена;
• Функция защиты пользователей интернета от вирусов;
• Хорошая пропускная способность компьютерной шины;
• Малые задержки при обработке информации.

Недостатки

Заблокирован множитель;

Анализ технических характеристик модели показывает, что она рассчитан в основном на офисные системы. Тактовую частоту 2500 МГц невозможно увеличить методом разгона. Если сравнивать производительность с моделями серии Ryzen, то номинант сильно уступает последним.

AMD E-450 EME450GBB22GV BGA413 (FT1)

Номинант топа представляет собой процессор с 2 ядрами и тактовой частотой 1660 МГц. Предназначен он для небольших ноутбуков. Каждое ядро рассчитано на кэш-память 2 уровня объемом 512 Кб. О преимуществах архитектуры Bobcat было упомянуто выше. Встроенная графическая карта с 80 шейдерами обладает хорошей скоростью. Уровень потребления энергии невысокой, поэтому мощности номинанта будет недостаточно для ресурсоемких приложений, программ.

Достоинства

• Контроллер памяти DDR3-1333;
• Поддерживает HDMI 1,4а;
• Высокая энергоэффективность;
• Аппаратная виртуализация;
• Рассчитан на 64-разрядную ОС.

Недостатки

• Невозможность увеличения тактовой частоты;
• Создан по техпроцессу 40 нм.

Цена модели соответствует ее техническим характеристикам. К качеству номинанта у пользователей претензий нет, но ее функционал слаб для работы с мощными программами.