#факты

Зачем нужен процессор

Процессор. Зачем он нужен? Процессор управляет потоками данных посредством специальных команд. Это как программирование на паскале или С++. Ты ему методом щелчка мыши создаешь какое-либо условие и он по программе, встроенной в него, начинает работать.

В характеристиках процессора мы сможем увидеть количество ядер и тактовую частоту. Что это значит? Давайте разбираться:

Тактовая частота

Как мы знаем из нашего опыта(геймеры уж наверняка) — чем больше эта самая тактовая частота, тем процессор лучше. Мощнее. Да, это так. Ведь чем она больше, тем больше вычислений процессор сможет осуществить. т.е. Чем больше тактовой частоты, тем больше операций за единицу времени сможет осуществить процессор.

Ядра

Это своеобразные «рабочие». Чем их больше, тем им и легче. Поподробней: У каждого ядра есть тактовая частота. Оно работает, работает и неожиданно перестает справляться с данной операцией. Тут ему на помощь приходит второе ядро и т.д. Чем больше ядер в компьютере, тем легче ему справляться с различными операциями. Если совсем просто объяснять, то имея 8ми ядерный процессор вы сможете одновременно играть в игры, сидеть в вконтакте, слушать музыку, качать всяческие фильмы, играть в еще 1 игру и т.д.

Но говоря про игры, нужно учитывать и видеокарту, которая может и не справится с 2мя играми сразу. Ну, об этом в другой статье. Вообщем, имея 1 ядро вы такого сделать никак не сможете. Ему будет слишком тяжело.

Техпроцесс

Вы сможете найти в характеристиках и это. Техпроцесс не влияет на производительность процессора совершенно, но именно он влияет на УВЕЛИЧЕНИЕ производительности процессора. Техпроцесс — это в своем роде размер транзисторов. Чем он меньше, тем больше таких транзисторов может поместиться в процессоре. Кстати, если его много, процессор будет сильнее греться из-за большого размера транзисторов. (Чем больше техпроцесс, тем больше греется процессор)

Ну вот и главное о процессоре. Думаю углубляться в самые-самые недры не стоит. Этой информации хватит, что бы выбрать компьютер с процессором для игр, работы и прочего другого.

Энергопотребление

Другой значимый параметр микросхемы — энергопотребление. Питание центрального процессора может предполагать значительное расходование электроэнергии. Современные модели микросхем потребляют порядка 40-50 Вт. В некоторых случаях данный параметр имеет экономическое значение — например, если речь идет об оснащении больших предприятий несколькими сотнями или тысячами компьютеров. Но не менее значимым фактором энергопотребление выступает в части адаптации процессоров к использованию на мобильных устройствах — ноутбуках, планшетах, смартфонах. Чем соответствующий показатель меньше, тем дольше будет автономная работа девайса.

Процессор: функции устройства и история появления

Компонент ПК, который сейчас принято именовать центральным процессором, характеризуется достаточно интересной историей происхождения. Поэтому, для того чтобы понять его специфику, полезно будет исследовать некоторые ключевые факты об эволюции его разработки. Устройство, которое современному пользователю известно как центральный процессор, является результатом многолетнего совершенствования технологий производства вычислительных микросхем.

Со временем менялось видение инженерами структуры процессора. В ЭВМ первого и второго поколения соответствующие компоненты состояли из большого количества раздельных блоков, очень несхожих по решаемым задачам. Начиная с третьего поколения компьютеров функции процессора начали рассматриваться в более узком контексте. Инженеры-конструкторы ЭВМ определили, что это должно быть распознавание и интерпретация машинных команд, занесение их в регистры, а также управление другими аппаратными компонентами ПК. Все эти функции стали объединяться в одном устройстве.

Ядро процессора

Центральный процессор современного ПК всегда имеет ядро. В нем содержатся ключевые функциональные блоки микросхемы, посредством которых она выполняет необходимые логические и арифметические функции. Как правило, они представлены в некоторой совокупности элементов. Так, устройство центрального процессора чаще всего предполагает наличие блоков, которые отвечают за решение следующих задач:

— выборка и декодирование инструкций;

— выборка данных;

— выполнение инструкций;

— сохранение результатов вычислений;

— работа с прерываниями.

Также структура микросхем соответствующего типа дополняется управляющим блоком, запоминающим устройством, счетчиком команд, а также набором регистров. Рассмотрим специфику работы соответствующих компонентов подробнее.

Недостатки встроенного GPU в компьютере

Ключевые недостатки интегрированных графических процессоров (iGPU):

1. Малая производительность. Их достаточно для отрисовки интерфейса операционной системы, программ, для воспроизведения видео, для самых простых игр (преимущественно 2D).В процессорах последних поколений iGPU позволяют комфортно играть и в современные 3D-игры, но только с низким разрешением и настройками графики.
2. Не имеют собственной оперативной памяти, поэтому резервируют общую ОЗУ, подключённую к материнской плате. И в зависимости от запущенного приложения, могут «забирать» для своих нужд до 2 гигабайт ОЗУ.
3. Не поддерживают многих протоколов. Именно поэтому некоторые компьютерные игры при использовании iGPU либо вовсе не запускаются, либо работают некорректно.

Но есть у iGPU и весомое преимущество. Это малое энергопотребление.

Для сравнения, видеокарта GPU Nvidia Geforce последнего поколения потребляет порядка 300 Вт в нагрузке. Интегрированный графический процессор — порядка 3 – 10 Вт (в зависимости от модели видеокарты). Также следует упомянуть, что в игровых приставках последних поколений (XBOX, PlayStation), а также в портативной игровой консоли Steam Deck используются именно iGPU.

Аналитики вообще считают, что в ближайшие 10 – 20 лет дискретные видеокарты вообще станут невостребованными и их производство вовсе прекратят.

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.

Количество ядер

Следующим важным критерием выбора выступает количество ядер. Варианты: от 2 до 32. В многоядерных ЦП нагрузка распределяется между несколькими ядрами. В результате компьютер получается более высокопроизводительным. Для самых несложных задач подходят 2 ядра, для ресурсоемких (игры, графики) — 4–6 ядер, для создания мощных игровых ПК и обработки видео или звука — нужно более 8 ядер.

Сокет (программный интерфейс)

Каждый тип процессора требует соответствующего разъема, иначе подсоединить его к материнской плате просто не получится. Здесь подбор может осуществляться двумя способами. Либо вы выбираете процессор, подходящий к сокету материнской платы, либо плату покупаете уже после ЦП, что считается более правильным. Никаких адаптеров и проводников нет, поэтому к выбору стоит подойти внимательно:

• Сокеты AMD: SocketAM3+ и SocketAM4 для домашних и офисных ПК, TR4 и sTRX4 для более мощных флагманских ЦП с большим числом ядер.
• Сокеты Intel: LGA 1151 — универсальный для разных типов процессоров, LGA 2066 — для самых производительных ЦП последних версий Core i5, Core i7, Core i9.

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.

Работа микропроцессора на примере вычисления факториала

факториал от 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120

На языке программирования C этот фрагмент кода, выполняющего данное вычисление, будет выглядеть следующим образом:

Когда эта программа завершит свою работу, переменная f будет содержать значение факториала от пяти.

Компилятор C транслирует (то есть переводит) этот код в набор инструкций языка ассемблера. В рассматриваемом нами процессоре оперативная память начинается с адреса 128, а постоянная память (которая содержит язык ассемблера) начинается с адреса 0. Следовательно, на языке данного процессора эта программа будет выглядеть так:

Теперь возникает следующий вопрос: а как же все эти команды выглядят в постоянной памяти? Каждая из этих инструкций должна быть представлена в виде двоичного числа. Чтобы упростить понимание материала, предположим, что каждая из команд языка ассемблера рассматриваемого нами процессора имеет уникальный номер:

• LOADA — 1
• LOADB — 2
• CONB — 3
• SAVEB — 4
• SAVEC mem — 5
• ADD — 6
• SUB — 7
• MUL — 8
• DIV — 9
• COM — 10
• JUMP addr — 11
• JEQ addr — 12
• JNEQ addr — 13
• JG addr — 14
• JGE addr — 15
• JL addr — 16
• JLE addr — 17
• STOP — 18

Будем считать эти порядковые номера кодами машинных команд (opcodes). Их еще называют кодами операций. При таком допущении, наша небольшая программа в постоянной памяти будет представлена в таком виде:

Как вы заметили, семь строчек кода на языке C были преобразованы в 18 строчек на языке ассемблера. Они заняли в ПЗУ 32 байта.

Центральный процессор

Процессор персонального компьютера представляет собой микросхему, которая отвечает за выполнение любых операций с данными и управляет периферийными устройствами. Он содержится в специальном кремниевом корпусе, называемом кристаллом. Для краткого обозначения используют аббревиатуру — ЦП (центральный процессор) или CPU (от англ. Central Processing Unit – центральное обрабатывающее устройство). На современном рынке компьютерных комплектующих присутствуют две конкурирующие корпорации, Intel и AMD, которые беспрестанно участвуют в гонке за производительность новых процессоров, постоянно совершенствуя технологический процесс.

Рекомендуемые модели процессоров

Для простых задач

Если компьютер будет использоваться для работы с документами и интернета, то вам подойдет недорогой процессор со встроенным видеоядром Pentium G6400/G6500/G6600 (2 ядра / 4 потока), которые лишь немного отличаются частотой.Процессор Intel Pentium G6400

Для монтажа видео

Для монтажа видео лучше брать современный многопоточный процессор AMD Ryzen 5/7 (6-8 ядер / 12-16 потоков) 4/5-поколений, который в тандеме с хорошей видеокартой также неплохо справится с играми.Процессор AMD Ryzen 5 3600

Для среднего игрового компьютера

Для игрового компьютера лучше взять как минимум Core i3-10100/10300 (4 ядра / 8 потоков) или более современный аналог 11-го поколения, они хорошо показывают себя в играх с видеокартами начально и среднего класса (GTX 1660 Super, RTX 2060/2070).Процессор Intel Core i3-10100

Для мощного игрового компьютера

Для мощного игрового компьютера лучше взять Core i5-10400/10500/10600 (6 ядер / 12 потоков) или более современный аналог 11-го поколения, они оптимальны для мощных современных видеокарт (RTX 3060/3070).Процессор Intel Core i5-10400

Для ПК с топовой или предтоповой видеокартой лучшим выбором будет i7-10700 (8 ядер / 16 потоков) или более современный аналог 11-го поколения. Этот процессор показывает лучшие результаты в играх и способен полностью раскрыть самые мощные видеокарты (RTX 3080/3090).Процессор Intel Core i7-10700

В любом случае, чем больше ядер и выше частота процессора, тем лучше. Ориентируйтесь на ваши финансовые возможности. Дополнительно сэкономить можно взяв процессор Intel с отключенным видеоядром (с буквой F в конце маркировки), но учтите что в случае возникновения проблем с видеокартой вы не сможете пользоваться компьютером.

Рекомендуемые конфигурации ПК (процессор+видеокарта+память) для игр и монтажа видео вы можете скачать в разделе «».

Если вы хотите понять почему я рекомендую именно эти модели, разобраться во всех нюансах и технических характеристиках процессоров, то читайте статью дальше.

Основные характеристики процессоров для ПК

• Количество вычислительных ядер. Количество вычислительных ядер определяет количество задач, которые процессор может выполнять параллельно. В настоящее время для настольных компьютеров используются процессоры с 1, 2, 4, 6 и 8 ядрами. При выборе процессора количество ядер нужно подбирать под конкретные задачи, которые будут выполняться на компьютере. Например, для работы с простенькими приложениями или пользования интернетом вполне достаточно 2-ядерного процессора, а для использования профессиональных графических программ или запуска требовательных игр понадобится 4- или 6-ядерный. Кроме этого, некоторые процессоры от Intel могут создавать по 2 виртуальных ядра на каждое реально существующее вычислительное ядро (технология Hyper-threading). Благодаря этому трюку удается более эффективно загружать ядро работой, а значит повысить производительность вычислительных ядер.
• Тактовая частота. Это количество операций, выполняемых за одну секунду. Данная величина измеряется в мегагерцах (МГц). Чем выше тактовая частота тем выше производительность каждого отдельно взятого вычислительного ядра.
• Разрядность. Этот параметр влияет на возможность исполнения процессором 32- либо 64-битных программ. Также разрядность влияет на доступный объем оперативной памяти, которая ограничена 4 Гб в 32-битных системах и 16 Гб – в 64-битных.
• Объём кэш–памяти. Кэш-память используется процессором для хранения данных, которые он регулярно использует. Благодаря кэш-памяти процессору нужно реже обращаться к оперативной памяти, которая работает значительно медленней.
• Технологический процесс. Техпроцесс это размер транзисторов в процессоре. Чем меньше техпроцесс, тем ниже энергопотребление процессора, а также его тепловыделение. Кроме этого уменьшение техпроцесса позволяет уместить больше транзисторов на той же площади кристалла, а значит повысить производительность процессора.
• Тепловыделение процессора (TDP). Данный параметр показывает, какое количество тепла система охлаждения должна отводить от процессора.
• Встроенный графический процессор. Обычно интегрируется в материнскую плату компьютера или в CPU. Благодаря встроенной графике можно собрать компьютер без отдельных плат видеоадаптеров, значительно сократив стоимость и энергопотребление системы.
• Сокет (Socket). Это специальный разъём на материнской плате, в который устанавливается процессор. Если сокет процессора и материнской платы не совпадает, то установить процессор не получится.

Как работает процессор

Процессоры могут поставляться с большим количеством наворотов, чем когда-либо прежде. По своей сути они состоят из одного и того же набора процессов. Эти процессы называются циклом выборки-выполнения. Этот цикл состоит из трёх шагов: выборка; декодировать; и выполнить.

Выборка

Первый шаг в цикле выборка-выполнение — выборка. Он включает в себя получение — или «извлечение» — инструкции. Эта инструкция передаётся из ОЗУ в ЦП.

Когда процессор получает инструкцию, он будет отслеживать ту, над которой работает, используя счётчик программ. Все инструкции, которые он получает, хранятся в регистре команд.

Декодировать

Когда инструкция была выбрана и сохранена в регистре инструкций, ЦП обрабатывает инструкцию, используя свой декодер. Это превращает инструкцию в серию сигналов, которые могут интерпретироваться другими частями ЦП.

Выполнить

В конце этого процесса декодированные инструкции выполняются. Инструкции отправляются другим частям процессора для выполнения. После выполнения этих инструкций они обычно сохраняются в регистре ЦП. Это помогает повысить скорость процессора, поскольку он может запоминать некоторые инструкции, которые он ранее обработал.

Обман как часть стратегии

Компания MediaTek, как сообщал CNews, по итогам II квартала 2021 г. стала крупнейшим в мире поставщиком мобильных процессоров. Она заняла впечатляющие 43% глобального рынка, хотя годом ранее у нее было лишь 26%. У Qualcomm, ее ближайшего конкурента, доля сократилась с 28% до 24%.

Этот успех MediaTek обеспечила себе, в том числе, и за счет обмана клиентов и пользователей – она годами искусственно завышала показатели своих чипов, чтобы они смотрелись лучше на фоне конкурентов. Подлог вскрылся весной 2020 г., его обнаружили специалисты профильного ресурса AnandTech. Они выяснили, что MediaTek мошенничала с показателями своих чипов на смартфонах множества популярных брендов, включая Xiaomi и Oppo, которые с успехом продаются и на территории России. Факт обмана компания в итоге так и не признала.

История появления процессоров

Теперь, когда всё стало немного понятнее и слово процессор у вас не ассоциируется с системным блоком, давайте совершим небольшой экскурс в историю и посмотрим, как появились процессоры и что вообще способствовало их появлению.

Первые ЭВМ (электронно-вычислительные машины) появились в 40-х годах прошлого века. Изначально в их основе использовались лампы и примитивные радиоэлементы по типу резисторов и реле. Размер таких ЭВМ мог достигать нескольких квадратных метров.

На фотографии изображена первая ЭВМ — ENIAC. Ее вес составлял порядка 30 тон, и внутри располагалось 18000 электронных ламп.

Но прогресс не стоит на месте, и в 50-х годах громоздкие электронные лампы сменили транзисторы, которые, в свою очередь, в 60-х годах были вытеснены интегральными микросхемами, которые вмещали в себя уже тысячи таких транзисторов.

Всё изменилось в 1971 году, когда компания Intel представила первую 4-битную однокристальную микросхему Intel 4004. Именно Intel 4004 можно считать первым прародителем процессоров, нежели более ранние прототипы по типу электронных ламп и транзисторов. После Intel 4004 индустрия развития стала шагать семимильными шагами, и каждый год инженерам и конструкторам удавалось разработать более современный микропроцессор, который был мощнее и производительней своего приемника.

Мы умышленно не будем перечислять огромный перечень процессоров в силу того, что это уже получится полноценная, отдельная статья про историю процессоров. Поверьте, там есть о чём рассказывать.

В 1993 году компанией Intel был представлен первый полноценный десктоп процессор первого поколения P5, который впоследствии был переименован в Pentium.

Но не стоит полагать, что двигателем прогресса была только компания Intel, свой вклад в индустрию электроники и центральных процессоров внесли такие компании, как Motorola, Zilog, MOS Technology, Sinclair Research (ZX Spectrum). СССР тоже не отставали, и в 70-х годах Российские разработки в области ЭВМ вполне могли потягаться с зарубежными аналогами. Но в силу того, что СССР перенаправила силы из этой области в другие отраслевые технологии, было принято решение отказаться от собственного производства и впоследствии использовать сертифицированные импортные технологии.

Какой процессор выбрать и на что он будет способен?

Основными производителями процессоров для настольных ПК (в том числе ноутбуков) являются Intel и AMD. Обе компании каждый год выпускают все новые процессоры с лучшим быстродействием и уникальными технологиями. С одной стороны, это хорошо — прогресс не стоит на месте, и есть движение вперед. Но вместе с новыми возможностями меняются и сокеты на материнских платах, а значит апгрейд ведет к почти полной замене и других комплектующих, материнской платы, памяти и даже дисковых накопителей. Хотя интерфейс последних и совместим с новыми и старыми CPU, скорости копирования со временем перестают удовлетворять текущим потребностям. Однако, апгрейд в ноутбуке порой сводится лишь к добавлению планок оперативной памяти и замене HDD на SSD.

Что касается ноутбуков, то, как известно, процессоры в них не сменные и апгрейду не подлежат. А значит, если вы покупаете такое устройство, то выбирать стоит сразу с заделом на несколько лет вперед.

В связи с этим, если вы не готовы тратиться на мощный аппарат сегодня, будьте готовы к тому, что уже через три года ваш ноутбук, ориентированный на выполнение офисных задач, сильно устареет и будет раздражать вас медлительностью в других областях, например, в браузере или обновленной Windows.

Тактовая частота

Тактовая частота центрального процессора — один из ключевых показателей его производительности. Она определяет то, сколько операций в секунду может совершать микросхема. Чем их больше — тем более производителен процессор и компьютер в целом. Можно отметить, что данный параметр характеризует, прежде всего, ядро как самостоятельный модуль центрального процессора. То есть, если соответствующих компонентов на микросхеме несколько, то каждое из них будет работать с отдельной частотой. Некоторые IT-специалисты считают допустимым суммировать данные характеристики по всем ядрам. Что это значит? Если, например, на процессоре установлено 4 ядра с частотой 1 ГГц, то суммарный показатель производительности ПК, если следовать этой методологии, будет составлять 4 ГГц.

Процессор

Процессор — это устройство, предназначенное для автоматического считывания команд программы, их расшифровки и выполнения.

Название «процессор» происходит от английского глагола to process — обрабатывать. Процессор, изготовленный в виде микросхемы — электронной схемы на одном кристалле кремния, — называется микропроцессором (рис. 2.1).

Рис. 2.1

В любой процессор обязательно включены две важные части:• арифметико-логическое устройство (АЛУ), в котором выполняется обработка данных;
• устройство управления (УУ), которое выполняет программу в автоматическом режиме (без участия человека) и обеспечивает согласованную работу всех узлов компьютера.

Программа — это последовательность команд процессора.

Примеры простейших команд — сложение или деление чисел, копирование данных из одного места памяти в другое. Процессор также может сравнить два числа, определить, какое из них больше (меньше), и даже перейти по результатам этого сравнения к разным частям программы.

Выполнение каждой команды состоит из элементарных действий, которые называются микрокомандами. Простые команды состоят из нескольких микрокоманд, более сложные (например, умножение) могут включать несколько десятков микрокоманд. Разбиение команд на микрокоманды в различных процессорах может быть сделано по-разному.

Каждая из микрокоманд запускается с помощью управляющего импульса от источника (генератора) импульсов. Интервал между двумя соседними импульсами называется тактом (рис. 2.2). Очевидно, что чем чаще поступают импульсы, тем быстрее будет выполняться программа. Поэтому скорость поступления тактовых импульсов может быть характеристикой быстродействия процессора.

Рис. 2.2

Тактовая частота — это количество тактовых импульсов в секунду.

Обычно процессор выполняет за один такт одну простую команду (например, сложение двух чисел). Тогда при тактовой частоте 4 ГГц (4 гигагерца, т. е. 4 миллиарда импульсов в секунду) за одну секунду выполняется около 4 миллиардов таких операций.

Другая характеристика быстродействия процессора — его разрядность. Как вы знаете, все данные хранятся в компьютере в виде цепочек нулей и единиц. Каждый элемент памяти, куда можно записать 0 или 1, называется битом, потому что хранит 1 бит информации.

Разрядность — это максимальное количество битов, которые процессор способен обработать за одну команду.

Современные компьютеры за одну команду могут обработать 64 бита данных.

Как вы думаете, почему увеличение разрядности процессора может привести к ускорению обработки данных? В каких задачах оно может оказаться бесполезным?

Следующая страница Память

Cкачать материалы урока

Поток инструкций

Современные процессоры могут параллельно обрабатывать несколько команд. Пока одна инструкция находится в стадии декодирования, процессор может успеть получить другую инструкцию.

Однако такое решение подходит только для тех инструкций, которые не зависят друг от друга.

Если процессор многоядерный, это означает, что фактически в нём находятся несколько отдельных процессоров с некоторыми общими ресурсами, например кэшем.

Если хотите узнать о процессорах больше, посмотрите, какие бывают популярные архитектуры: CISC, RISC, MISC и другие и виды.

Перевод статьи «How does a CPU work?»

Что такое процессор

Процессор — это небольшой чип внутри вашего компьютера или телефона, который производит все вычисления. Об основе вычислений мы уже писали — это транзисторы, которые собраны в сумматоры и другие функциональные блоки.

Если очень упрощённо — это сложная система кранов и труб, только вместо воды по ним течёт ток. Если правильным образом соединить эти трубы и краны, ток будет течь полезным для человека образом и получатся вычисления: сначала суммы, потом из сумм можно получить более сложные математические операции, потом числами можно закодировать текст, цвет, пиксели, графику, звук, 3D, игры, нейросети и что угодно ещё.

Что делает процессор процессором

Процессор состоит из четырёх компонентов: ALU, FPU, регистров и кэш-памяти.

Арифметико-логический блок (ALU) выполняет все арифметические и логические операции. Он работает с целыми числами. Модуль с плавающей запятой (FPU) управляет числами с плавающей запятой, которые являются числами, включающими десятичную дробь.

Тогда есть реестр. В регистре хранятся инструкции, полученные от других частей компьютера. Затем он сообщает ALU, какие процессы выполнять, и сохраняет результаты этих операций.

Наконец, процессоры включают в себя память L1, L2 и L3. Этот кэш-память позволяет процессору хранить данные локально, не извлекая их из ОЗУ. Включение этого компонента помогает сделать ЦП более быстрым и эффективным.

Что такое потоки и на что влияет их количество

Потоки – это виртуальный компонент или код, который разделяет физическое ядро процессора на несколько ядер. Одно ядро имеет до 2 потоков.

Например, если процессор двухъядерный, то он будет иметь 4 потока, а если восьмиядерный – 16 потоков.

Поток создается активным процессом. Каждый раз, когда открывается приложение, оно само создает поток, который будет обрабатывать задачи этого конкретного приложения. Поэтому, чем больше приложений будет открыто, тем больше потоков будет создано.

Существует один поток (код того ядра, выполняющий вычисления, также известный как основной поток) на ядре, который, когда получает информацию от пользователя, создает другой поток и выделяет ему задачу. Аналогично, если он получает другую инструкцию, он формирует второй поток и выделяет ему задачу, создавая таким образом многопоточность.

Единственный факт, который ограничивает создание потоков, – количество основных потоков, предоставляемых физическим процессором. А их количество зависит от ядер.

Потоки стали жизненно важной частью вычислительной мощности, поскольку они позволяют выполнять несколько задач одновременно. Это повышает производительность компьютера, а также позволяет сделать его способным к многозадачности

Благодаря этой технологии становится возможно просматривать веб-страницы, слушать музыку и скачивать файлы в фоновом режиме одновременно.

Что такое разгон процессора

На крышке процессора и на упаковке с ним указывается базовая тактовая частота. Это количество циклов вычислений, которые процессор может выполнить за одну секунду.

Разгон процессора, или оверклокинг, — это повышение его тактовой частоты. Если он будет выполнять больше циклов вычислений, то станет работать производительнее. В результате, например, программы будут загружаться быстрее, а в играх вырастет FPS (количество кадров в секунду).

Для оверклокинга предназначены прежде всего процессоры с разблокированным множителем. У Intel это серии К и Х, у AMD — Ryzen.

Что такое разблокированный множитель

Тактовая частота работы процессора — это произведение тактовой частоты (BCLK, base clock) системной шины материнской платы (FSB, front side bus) на множитель самого процессора. Множитель процессора — это аппаратный идентификатор, который передаётся в BIOS или UEFI (интерфейсы между операционной системой и ПО материнской платы).

Если увеличить множитель, тактовая частота работы процессора вырастет. А с ней — и производительность системы.

Если же множитель заблокирован, у вас не получится изменить его с помощью стандартных инструментов. А использование нестандартных (кастомных) BIOS/UEFI чревато выходом системы из строя — особенно если у вас нет опыта в оверклокинге.

Какие параметры важны для производительности

В BIOS/UEFI и программах для оверклокинга вы, как правило, сможете менять такие параметры:

• CPU Core Ratio — собственно, множитель процессора.
• CPU Core Voltage — напряжение питания, которое подаётся на одно или на каждое ядро процессора.
• CPU Cache/Ring Ratio — частота кольцевой шины Ring Bus.
• CPU Cache/Ring Voltage — напряжение кольцевой шины Ring Bus.

Кольцевая шина Ring Bus связывает вспомогательные элементы процессора (помимо вычислительных ядер), например контроллер памяти и кеш. Повышение параметров её работы также поможет нарастить производительность.

Набор параметров бывает и другим, названия могут отличаться — всё зависит от конкретной версии BIOS/UEFI или программы для оверклокинга. Часто встречается параметр Frequency — под ним понимают итоговую частоту: произведение CPU Core Ratio (множителя) на BCLK Frequency (базовую тактовую частоту).

Процессор

Сердцем любого компьютера является процессор, который еще можно назвать микропроцессором. Такое комплектующее представляет собой микросхему, основная задача которой ‒ обработка информации, получаемой от устройств ввода-вывода и ОЗУ. Даже для просчета двух чисел необходимо обращение к определенной команде процессора. В течение всего времени работы компьютера этот элемент производит вычислительные операции. В современных ПК процессоры используются даже в видеоадаптерах (видеокартах), что позволяет снять большую часть нагрузки с центрального процессора.

Некоторые персональные компьютеры обладают видеокартами с очень мощными Комплектующими, которые способны мгновенно производить сложные расчеты графики при запуски игр. Конечно, неопытному человеку невозможно до конца понять, зачем нужен процессор в компьютере, так как тонкостей его работы чрезвычайно много. Главное, понять суть. Она же сводится к вычислениям и обработке данных, получаемых от периферийных устройств. Иными словами, даже шевеление мышкой ‒ обрабатываемая процессором операция, результат которой пользователь видит как движение курсора по экрану.

Современные элементы обладают несколькими ядрами. Это отдельные процессоры, работающие параллельно на базе одной схемы. Подобное разделение чипа на ядра позволяет практически вдвое поднять эффективность и скорость обработки информации, что влечет за собой высокую скорость работы системы в целом. Есть четырех- и восьмиядерные процессоры. Однако количество таких элементов не всегда означает повышение эффективности работы устройства.

Так зачем нужны ядра в компьютере? В первую очередь они необходимы для повышения скорости обработки информации, во вторую ‒ для экономии потребления энергии. В ноутбуках, где используются мобильные процессоры, часто применяются четырехъядерные элементы, в которых два ядра являются высокопроизводительными, а другие два ‒ энергоэффективными. Последние начинаю работать, когда от процессора не требуется обработка большого объема данных. Однако когда количество информации и сложность задач для обработки увеличиваются, то задействуются высокопроизводительные ядра. Мощность резко повышается, и энергопотребление растет.

Звуковая карта

Также некоторые пользователи пытаются понять, зачем нужна звуковая карта в компьютере. Исходя из названия, несложно догадаться, для чего нужен подобный элемент. Он представляет собой слот расширения или интегрированный в материнскую плату чипсет для создания звука. Какие функции выполняет? Благодаря этой карте может быть воспроизведен звук в колонках или наушниках, подключенных к звуковой карте посредством разъема Jack.

Работа карты проста: она получает цифровой сигнал и преобразовывает его в аналоговый. Этот сигнал могут улавливать наушники, простые колонки или другие акустические устройства.