Processzor vagy CPU - minden információ, amelyet tudnia kell

Minden számítógépnek és játék rajongónak ismernie kell számítógépének belső hardverét, különösen a processzort. Csapatunk központi eleme, anélkül, hogy bármit sem tudnánk csinálni, ebben a cikkben elmondjuk a processzorral kapcsolatos legfontosabb fogalmakat, hogy általános képet kapjunk a használatáról, alkatrészeiről, modelljeiről, előzményeiről és a fontos fogalmakról.

Tartalom index

Mi a processzor?

A processzor vagy a CPU (központi feldolgozó egység) szilícium chip formájában található elektronikus alkatrész, amely a számítógép belsejében van, és amelyet kifejezetten az alaplapon foglalaton vagy aljzaton keresztül telepítenek.

A processzor az a feladat , amely elvégzi a merevlemezen vagy a központi tárolóban található programok és az operációs rendszer által generált logikai számtani számításokat. A CPU átveszi az utasításokat a RAM memóriából a feldolgozáshoz, majd visszatérést küld a RAM memóriába, így létrehozva egy munkafolyamatot, amellyel a felhasználó interakcióba léphet.

Az első félvezető tranzisztoron alapuló mikroprocesszor az Intel 4004 volt, 1971-ben, amely egyszerre 4 bittel tudott dolgozni (4 nullának és egynek a karakterlánca) összeadni és kivonni. Ez a CPU messze van attól a 64 bittől, amelyet a jelenlegi processzorok képesek kezelni. De az, hogy ezt megelőzően csak hatalmas , vákuumcsövekkel ellátott helyiségeink voltak, amelyek tranzisztorokként szolgáltak, mint például az ENIAC.

Hogyan működik a processzor

Processzor architektúra

Egy nagyon fontos elem, amelyet a processzorról tudnunk kell, annak architektúrája és gyártási folyamata. Olyan fogalmak, amelyek jobban orientáltak a fizikai előállításuk módjára, ám meghatározzák a piac irányelveit, és ez a marketing egy másik eleme.

A processzor architektúrája alapvetően az elem belső struktúrája. Nem az alakról és a méretről beszélünk, hanem arról, hogy a processzort alkotó különböző logikai és fizikai egységek hogyan helyezkednek el, az ALU-ról, a regiszterekről, a vezérlőegységről stb. Ebben az értelemben jelenleg kétféle architektúra létezik: a CISC és a RISC, kétféle működési módszer Von Neuman építészetén alapul, az a személy, aki 1945-ben feltalálta a digitális mikroprocesszort.

Noha igaz, hogy az építészet nem csak ezt jelenti, mivel a gyártók jelenleg inkább a kereskedelem iránti érdeklődésre számot tartanak, a feldolgozók különböző generációinak meghatározására. De egy dolgot kell szem előtt tartani, hogy az összes jelenlegi asztali processzor a CISC vagy az x86 architektúrán alapul. Ami történik, hogy a gyártók kismértékben módosítják ezt az architektúrát, és olyan elemeket tartalmaznak, mint például több mag, memóriavezérlő, belső busz, különböző szintű cache-memória stb. Így hallunk olyan felekezeteket, mint a Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2 stb. Látni fogjuk, mi ez.

Gyártási folyamat

Másrészt, van úgynevezett gyártási folyamat, amely alapvetően a tranzisztorok mérete, amelyek a processzort alkotják. Az első számítógépek vákuumszelepeitől a mai FinFET tranzisztorokig, amelyeket a TSMC és a Global Foundries készített, csupán néhány nanométer hosszú, az evolúció elgondolkodtató.

A processzor tranzisztorokból áll, amelyek a legkisebb egységeket tartalmazzák. A tranzisztor olyan elem, amely megengedi vagy nem engedi az áram áthaladását, 0 (nem áram), 1 (áram). Ezek egyike jelenleg 14 nm vagy 7 nm (1 nm = 0, 00000001 m). A tranzisztorok logikai kapukat, a logikai kapuk pedig integrált áramköröket hoznak létre, amelyek képesek különböző funkciók végrehajtására.

Vezető asztali processzorok gyártói

Ezek az alapvető elemek annak megértéséhez, hogyan fejlesztették a processzorokat a történelem során a mai napig. Megismerjük a legfontosabb és nem szabad elfelejtenünk a gyártókat, amelyek az Intel és az AMD, a mai személyi számítógépek vitathatatlan vezetői.

Természetesen vannak más gyártók is, mint például az IBM, amelyek közül a legfontosabb, hogy gyakorlatilag a processzor alkotója és a technológiai referenciaérték legyen. Mások, mint például a Qualcomm, rést rabltak a piacon azáltal, hogy gyakorlatilag monopolizáltak az okostelefon processzorok gyártására. Hamarosan eljuthat a személyi számítógépekre, tehát készülj fel az Intelre és az AMD-re, mert a processzoruk egyszerűen csodálatos.

Az Intel processzorok fejlődése

Tehát vizsgáljuk át az Intel Corporation, a kék óriás, a legnagyobb vállalat történelmi mérföldköveit, amely a legnagyobb vállalat, amely mindig is vezetõ volt a processzorok és más PC-alkatrészek értékesítésében.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 és 8086 Intel 286, 386 és 486 Intel Pentium A többmagos korszak: Pentium D és Core 2 Quad, a Core iX korszaka

Az 1971-ben forgalomba hozott első mikroprocesszor volt egyetlen chipre építve és nem ipari felhasználásra. Ezt a processzort egy 16 tűs CERDIP csomagra szerelték (minden élet csótánya). 2300 10 000 nm tranzisztorral építették, és 4 bites buszszélességgel készült.

A 4004 csak az Intel személyi számítógépek útjának kezdete volt, amelyet akkoriban az IBM monopolizált. Az 1972 és 1978 közötti időszakban az Intel megváltoztatta a filozófiáját a társaságban, hogy teljes mértékben a számítógépes processzorok építésére szentelje magát.

A 4004 után a 8008 jött létre, még egy 18 tűs DIP kapszulával rendelkező processzor, amely frekvenciáját 0, 5 MHz-re emelt, és a tranzisztor 3500- ra esett. Ezután az Intel 8080 a buszszélességet 8 bitre és legalább 2 MHz frekvenciára emelt a 40-tűs DIP beágyazás alatt. Az első valóban hasznos processzornak tekintik a grafikákat olyan gépeken, mint például az Altair 8800m vagy az IMSAI 8080.

A 8086 referenciaértékű mikroprocesszor, amely elsőként alkalmazza az eddig hatályos x86 architektúrát és utasításkészletet. 16 bites CPU, tízszer hatalmasabb, mint a 4004.

Ezekben a modellekben kezdte a gyártó négyzetes chippel ellátott PGA foglalatot. És áttörése abban rejlik, hogy képes parancssori programokat futtatni. A 386 volt az első többfeladatos processzor a történelemben, egy 32 bites buszon, amely bizonyosan sokkal többet hangzik neked.

Az 1989-ben kiadott Intel 486-hoz érkeztünk, ami szintén nagyon fontos ahhoz, hogy processzor legyen, amely lebegőpontos egységet és gyorsítótárat telepített. Mit jelent ez? Nos, most a számítógépek a parancssorból fejlődtek ki, és egy grafikus felületen keresztül használhatók.

Végül eljutunk a Pentiums korszakához, ahol néhány generációnk van a Pentium 4-ig, az asztali számítógépek verziójáig, és a Pentium M-ig a hordozható számítógépekhez. Tegyük fel, hogy 80586 volt, de az Intel megváltoztatta a nevét, hogy engedélyt kapjon a szabadalomra, és más gyártók számára, mint például az AMD, hagyja abba a processzorok másolását.

Ezek a processzorok először gyártási folyamatukban csökkentik az 1000 nm-t. Az 1993 és 2002 közötti évekre terjedtek ki, az Itanium 2 processzorként, amely kiszolgálók számára készült, és először 64 bites buszt használt. Ezek a Pentiums már pusztán asztali orientáltságúak voltak, és a legendás Windows 98, ME és XP rendszerekkel problémamentesen felhasználhatók voltak a multimédia renderelésben.

A Pentium 4 a NetBurst nevű mikro-architektúrájában már egy sor olyan multimédiás célú utasítást használt, mint például az MMX, SSE, SSE2 és SSE3. Hasonlóképpen, az egyik olyan processzor volt, amely elérte az 1 GHz-nél nagyobb frekvenciát, konkrétan 1, 5 GHz-et, ezért a nagy teljesítményű és nagy hűtőbordák még az egyedi modellekben is megjelentek.

És akkor eljutunk a többmagos processzorok korszakához. Most nemcsak egy-egy utasítást tudtunk végrehajtani minden óraciklusban, hanem kettő egyszerre. A Pentium D alapvetően egy chipet tartalmaz, amelynek két Pentium 4 -e ugyanabban a csomagban van. Ily módon újra felfedezték az FSB (Front-Side Bus) koncepcióját, amely szolgálta a CPU-t, hogy kommunikáljon a lapkakészlettel vagy az északi híddal, amelyet most már mindkét mag kommunikálására használtak.

A kettő után a 4 mag 2006-ban érkezett az LGA 775 aljzatba, sokkal aktuálisabb, és még néhány számítógépen is láthatjuk. Mindegyikük már elfogadott egy 64 bites x86-os architektúrát négy magjára, 65 és 45 nm-en kezdődő gyártási folyamattal.

Aztán megérkezik a napjainkba, ahol az óriás új nómenklatúrát fogadott el többmagos és többszálú processzorainak. A Core 2 Duo és a Core 2 Quad után 2008- ban elfogadták az új Nehalem architektúrát, ahol a CPU-kat felosztották i3 (alacsony teljesítményű), i5 (közepes tartományú) és i7 (nagy teljesítményű processzorok) részre .

Innentől kezdve a magok és a gyorsítótár-memória a BSB (hátsó busz) vagy hátsó busz segítségével kommunikált, és a DDR3 memóriavezérlőt bevezették a chipbe. Az elülső busz a PCI Express szabványt is kifejlesztette, amely képes kétirányú adatáramlást biztosítani a perifériák, a bővítőkártyák és a CPU között.

Az Intel Core 2. generációs generációja 2011-ben elfogadta a Sandy Bridge nevét 32 nm-es gyártási folyamattal és 2, 4 és 6 maggal. Ezek a processzorok támogatják a HyperThreading többszálú technológiákat és a Turbo Boost dinamikus frekvencianövelését, a piacon lévő processzorok körétől függően. Ezeknek a processzoroknak integrált grafikája van, és támogatják az 1600 MHz-es DDR3 RAM-ot.

Nem sokkal azután, 2012- ben bemutatták az Ivy Bridge nevű harmadik generációt, amely a tranzisztorok méretét 22 nm-re csökkentette. Nem csak csökkentek, hanem 3D - s vagy Tri-Kapuvá váltak, amelyek akár 50% -kal csökkent a fogyasztás az előzőekhez képest, ugyanolyan teljesítményt nyújtva. Ez a CPU támogatást nyújt a PCI Express 3.0-hoz, és az LGA 1155 aljzatokra van felszerelve az asztali és a 2011- es munkaállomás-tartományhoz.

A 4. és 5. generációt Haswellnek és Broadwellnek hívják, és nem is voltak pontosan forradalom az előző generációval szemben. A Haswells megosztotta a gyártási folyamatot az Ivy bridge és a DDR3 RAM memóriával. Igen, bevezették a Thunderbolt támogatást, és új gyorsítótár-kialakítást készítettek . Bevezetésre kerültek akár 8 maggal rendelkező processzorok is. A 1150-es foglalatot továbbra is használják, és 2011-ben is, bár ezek a CPU-k nem kompatibilisek az előző generációval. A Broadwells-t illetően ők voltak az első processzorok, amelyek 14 nm hullámhosszon estek le, és ebben az esetben kompatibilisek voltak a Haswell LGA 1150 aljzatával.

Az Intel 6. és 7. generációjával, a Skylake és a Kaby Lake elnevezésű , 14 nm-es gyártási folyamattal a végén járunk el, és mindkét generáció számára új, kompatibilis LGA 1151 foglalatot vezetünk be. Ebben a két architektúrában már támogatást nyújtottak a DDR4, a DMI 3.0 busz és a Thunderbol 3.0 számára. Hasonlóképpen, az integrált grafika szintje megemelkedett, hogy kompatibilis legyen a DirectX 12, az OpenGL 4.6 és a 4K @ 60 Hz felbontással. Időközben a Kaby Lake 2017-ben érkezett a processzorok órajel-frekvenciájának fejlesztésével és az USB 3.1 támogatásával. Gen2 és HDCP 2.2.

Az AMD processzorok fejlődése

Egy másik gyártó, amelyet kötelesek ismernünk, az AMD (Advanced Micro Devices), az Intel örök riválisa, és szinte mindig elmaradt az elsőtől, amíg a Ryzen 3000 meg nem érkezett ma. De hé, ez egy másik Később meglátjuk, tehát nézzük át egy kicsit az AMD processzorok történetét.

• AMD 9080 és AMD 386 AMD K5, K6 és K7 AMD K8 és Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano és buldózer AMD Ryzen érkezett

Az AMD utazása alapvetően ezzel a processzorral kezdődik, amely nem más, mint az Intel 8080-as példánya. Valójában a gyártó szerződést írt alá az Intel-szel annak érdekében, hogy az Intel tulajdonában lévő x86 architektúrájú processzorokat gyárthasson. A következő ugrás az AMD 29K volt, amely grafikai meghajtókat és EPROM-emlékeket kínált alkotásaikhoz. De nem sokkal ezután az AMD úgy döntött, hogy közvetlenül versenyez az Inteltel, kompatibilis processzorokat kínálva egymás között a személyi számítógépek és a szerverek számára.

Természetesen ez az Intel processzorok "másolatainak" létrehozására vonatkozó megállapodás problémát váltott ki, amint az AMD az Intel valódi versenyé vált. Az AMD által nyert több jogi vita után a szerződés megszűnt az Intel 386-tal, és már tudjuk az okot, hogy miért nevezték át az Intel Pentium-nak, ily módon regisztrálva a szabadalmat.

Innentől kezdve az AMD-nek nem volt más választása, mint a teljesen független processzorok létrehozása, és nem csupán másolatok. Vicces dolog az, hogy az AMD első önálló processzora az Am386 volt, amely nyilvánvalóan küzdött az Intel 80386-al.

Most igen, az AMD elkezdett megtalálni a maga módját ebben a technológiai háborúban, a saját kezűleg gyártott processzorokkal. Valójában a K7- rel történt, amikor a két gyártó közötti kompatibilitás megszűnt, következésképpen az AMD létrehozta saját tábláit és saját aljzatát, az úgynevezett Socket A-t. Ebben az új AMD Athlon és Athlon XP 2003-ban került telepítésre.

Igen, az AMD volt az AMD az első gyártó, aki a 64 bites kiterjesztést az asztali processzorra telepítette az Intel előtt. Nézze meg a rendeltetési helyet, amely most az Intel lenne, ha elfogadja vagy lemásolja az x64 kiterjesztést az AMD-hez a processzorok számára.

De ez nem állt meg itt, mivel az AMD 2005-ben az Intel előtt is képes volt kétmagos processzort forgalmazni. A kék óriás természetesen a korábban látott Core 2 Duo-val válaszolt rá, és innen véget ér az AMD vezetése.

Az AMD lemaradt a többmagos Intel processzorok teljesítményének drámai ugrása miatt, és megpróbálta ellensúlyozni a K8 architektúrájának újratervezésével. Valójában a 2010-ben kiadott Phenom II legfeljebb 6 maggal rendelkezett, de ez nem lenne elegendő egy nem szabad Intel számára sem. Ez a CPU 45 nm-es tranzisztorokkal rendelkezik, és kezdetben egy AM2 + aljzatra, később pedig egy AM3 aljzatra volt felszerelve, hogy kompatibilis legyen a DDR3 memóriákkal.

Az AMD megvásárolta az ATI-t, azt a társaságot, amely eddig közvetlen versenytársa volt az Nvidia számára a 3D grafikus kártyák számára. Valójában a gyártó kihasználta ezt a technológiai előnyt, hogy az integrált GPU-val rendelkező processzorokat sokkal erősebb módon valósítsa meg, mint az Intel a Westmere-ével. Az AMD Llano voltak ezek a processzorok, a korábbi Phenom K8L architektúráján alapulva és természetesen ugyanolyan korlátozásokkal.

Ezért az AMD átalakította architektúráját az új Bulldózerekben, bár az eredmények meglehetősen gyengeek voltak az Intel Core-hoz képest. A 4-nél több mag megléte nem volt haszon, mivel a korszak szoftvere még mindig nagyon zöld volt a többszálú menedzsmentjében. 32 nm-es gyártási folyamatot használtak megosztott L1 és L2 gyorsítótár-erőforrásokkal.

Az AMD korábbi architektúrájának kudarcát követően Jim Keller, a K8 építészet alkotója ismét forradalmasította a márkát az úgynevezett Zen vagy Summit Ridge architektúrával. A tranzisztorok 14 nm-re csökkentek, akárcsak az Intel, és sokkal erősebbek és nagyobb ICP-vel rendelkeznek, mint a gyenge Bulldózerek.

Ezen új processzorok közül a leginkább azonosító technológiák voltak: az AMD Precision Boost, amely automatikusan növelte a CPU feszültségét és frekvenciáját. Vagy XFR technológia, amelynek során az összes Ryzen-t túllépik a multiplikátoruk feloldásával. Ezeket a processzorokat a PGA AM4 foglalatba kezdték felszerelni, amely ma is folytatódik.

Valójában ennek a Zen architektúrának a fejlődése a Zen + volt, amelyben az AMD 12 nm-es tranzisztorok megvalósításával fejlesztette az Intel-t. Ezek a processzorok nagyobb frekvenciákkal, alacsonyabb fogyasztás mellett növelték teljesítményüket. A belső Infinity Fabric busznak köszönhetően drasztikusan javult a CPU és a RAM tranzakciók közötti késés, hogy szinte fej-fejbe kerüljenek az Inteltel.

Jelenlegi Intel és AMD processzorok

Ezután a mai napra összpontosítunk azokra a architektúrákra, amelyeken mindkét gyártó dolgozik. Nem mondjuk, hogy ezek közül valamelyikét kötelező vásárolni, ám ezek minden bizonnyal jelen vannak és a közeljövőben minden felhasználó számára, aki frissített játék PC-t szeretne felszerelni.

Intel Coffee Lake és belépés 10nm-en

Az Intel jelenleg az asztali, laptop és munkaállomás processzorok 9. generációjában van. Mind a 8. (Coffee Lake), mind a 9. generáció (Coffee Lake Refresh) folytatódik 14 nm-es tranzisztorokkal és egy LGA 1151 aljzattal, bár nem kompatibilisek a korábbi generációkkal.

Ez a generáció alapvetően növeli a magszámot 2 -rel minden családban, most már 4-magos i3 van 2 helyett, 6-magos i5 és 8-magos i7. A PCIe 3.0 sávszám 24-re növekszik, akár 6, 1-es portot és 128 GB DDR4 RAM-ot is támogatva. A HyperThreading technológiát csak i9-alapú processzorokon engedélyeztek, mint például a nagy teljesítményű 8-magos, 16-szálú processzorok és a notebook processzorok.

Ebben a generációban vannak még az Intel Pentium Gold G5000, amely 2 magot és 4 szálat tartalmazó multimédia állomásokra irányul, valamint az Intel Celeron, amely a legalapvetőbb kettős maggal, MiniPC és multimédia eszközökhöz. A generáció összes processzora beépítette az UHD 630 grafikát, kivéve az F-megnevezést a nómenklatúrájukban.

A 10. generációt illetően kevés megerősítés van, bár várható, hogy az új Ice Lake CPU-k a laptopok specifikációival fognak jönni, nem pedig az asztali számítógépekre. Az adatok szerint a magonkénti CPI 18% -kal növekszik a Skylake-hoz képest. Összesen 6 új utasításkészlet lesz, és kompatibilisek lesznek az AI-vel és a mélyreható tanulási technikákkal. Az integrált GPU szintje szintén a 11. generációig terjed, és képes 4K @ 120 Hz-es tartalom streamingjére. Végül integrált támogatást fogunk biztosítani a Wi-Fi 6 és a RAM memóriaig, akár 3200 MHz-ig.

AMD Ryzen 3000 és a már tervezett Zen 3 architektúra

Az AMD 2019-ben elindította a Zen 2 vagy a Matisse architektúrát, és nemcsak fejlesztette az Intel-t a gyártási folyamatban, hanem az asztali processzorok tiszta teljesítményében is. Az új Ryzen 7 nm-es TSMC tranzisztorokra épül, és 4 Ryzen 3 magtól 16 Ryzen 9 9350X magig terjed. Mindegyikük AMD SMT többszálú technológiát valósít meg, és multiplikátoruk nyitva van. A közelmúltban megjelent az AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS frissítés, amely megoldja azokat a problémákat, amelyeknek ezeknek a processzoroknak el kell érniük a maximális készletfrekvenciát.

Innovációik nem csak ide érkeznek, mivel támogatják az új PCI Express 4.0 és a Wi-Fi 6 szabványt, mivel akár 24 PCIe sávú processzor is. A Zen + -hoz képest az ICP átlagos növekedése 13% volt a magasabb alapfrekvencia és az Infinty Fabric busz fejlesztéseinek köszönhetően. Ez az architektúra olyan chipleteken vagy fizikai blokkokon alapul, amelyekben 8 mag van egységben, valamint egy másik modul, amely mindig jelen van a memóriavezérlő számára. Ilyen módon a gyártó bizonyos számú magot kikapcsol vagy aktivál a különféle modellek kialakításához.

2020-ban a Zen 3 frissítését tervezik Ryzen processzorában, amellyel a gyártó javítani akarja az AMD Ryzen hatékonyságát és teljesítményét. Azt állították, hogy építészetének tervezése már befejeződött, és csupán a zöld fényt kell adnia a gyártási folyamat megkezdéséhez.

Ezek újra 7 nm-en alapulnak, de lehetővé teszik akár 20% -kal nagyobb tranzisztor-sűrűséget, mint az aktuális chipek. Az elsőként a WorkStation processzorok EPYC sorozatán dolgoznának, 64 processzorral és 128 feldolgozó szállal rendelkező processzorokkal .

Alkatrészek, amelyeket tudnunk kell a processzorról

Az információ ünnepe után, amelyet opcionális olvasásként hagyunk, és annak alapjaként, hogy megtudjuk, hol vagyunk ma, itt az ideje, hogy részletesebben áttekintsük azokat a fogalmakat, amelyeket tudnunk kell egy processzorról.

Először megpróbáljuk elmagyarázni a felhasználónak a CPU legfontosabb felépítését és elemeit. Naponta lesz ez a felhasználó, aki érdekli, hogy kicsit többet megtudjon erről a hardverről.

A processzor magjai

A magok az információfeldolgozó entitások. Azok az elemek, amelyeket az x86 architektúra alapelemei alkotnak, mint például a vezérlőegység (UC), utasításkezelő (DI), aritmetikai egység (ALU), lebegőpontos egység (FPU) és az utasításkészlet (PI).

Ezeknek a magoknak mindegyike pontosan ugyanazon belső komponensekből áll, és mindegyik képes az egyes utasítások ciklusában műveletet végrehajtani. Ez a ciklus frekvenciában vagy Hertzben (Hz) van, minél több Hz, annál több utasítást lehet végrehajtani másodpercenként, és minél több mag, annál több műveletet lehet elvégezni egyszerre.

Manapság a gyártók, mint például az AMD, ezeket a magokat szilikon blokkokban, forgácsokban vagy CCX-ben modulárisan alkalmazzák. Ezzel a rendszerrel jobb méretezhetőség érhető el a processzor felépítésekor, mivel a chiplets elhelyezéséről szól, amíg a kívánt számot el nem érik, mindegyik elemnél 8 maggal. Ezenkívül minden egyes magot aktiválhatunk vagy deaktiválhatunk a kívánt szám elérése érdekében. Az Intel ugyanakkor az összes magot egyetlen szilíciumba tölti be.

Rossz az összes processzormag aktiválása? Ajánlások és azok letiltásának módja

Turbo Boost és Precision Boost Overdrive

Ezek azok a rendszerek, amelyek Intel, illetve AMD eszközökkel használják a processzorok feszültségének aktív és intelligens vezérlését. Ez lehetővé teszi számukra, hogy növeljék a munka gyakoriságát, mintha egy automatikus túllépés lenne, így a CPU jobban teljesít, ha nagy feladatokkal szembesül.

Ez a rendszer elősegíti a jelenlegi processzorok hőhatékonyságának és fogyasztásának javítását, vagy annak frekvenciájának megváltoztatását, ha szükséges.

Szálak feldolgozása

De természetesen nemcsak magokkal rendelkezünk, hanem feldolgozási szálak is. Általában látjuk, hogy a specifikációkban X Core / X szálként vagy közvetlenül XC / X T. formájában képviselik őket. Például egy Intel Core i9-9900K 8C / 16T, míg az i5 9400 6C / 6T.

A szál fogalom az alfolyamatból származik, és ez nem valami olyan, ami fizikailag a processzor része, hogy működése tisztán logikus, és a kérdéses processzor utasításkészletén keresztül történik.

Meghatározható, mint egy program adatvezérlő folyamata (a program utasításokból vagy folyamatokból áll), amely lehetővé teszi a processzor feladatainak kezelését azáltal, hogy kisebb részekre osztják őket, szálaknak. Ennek célja a várakozási idő optimalizálása a folyamat sorban lévő minden utasításra.

Megértjük ezt így: vannak olyan feladatok, amelyek nehezebbek, mint mások, tehát egy kernel több-kevesebb időt vesz igénybe a feladat elvégzéséhez. A szálakkal az a feladat, hogy ezt a feladatot valami egyszerűbbre osszák, hogy minden darabot az első szabad mag feldolgozzon. Ennek eredményeként a magokat folyamatosan fogva tartják, így nincs állásidő.

Melyek a processzor szálai? Különbségek a magokkal

Többszálú technológiák

Miért látjuk bizonyos esetekben, hogy ugyanannyi mag van, mint vannak szálak, másokban nem? Nos, ennek oka a többszálú technológiák, amelyeket a gyártók bevezettek a processzorukba.

Ha a CPU kétszer annyi szálat tartalmaz, mint a mag, akkor ezt a technológiát alkalmazzák benne. Alapvetően ez a koncepció végrehajtásának módja, amelyet korábban láthattunk, és egy magot két szálra osztva, vagy "logikai magokra" osztva a feladatokat. Ez a felosztás mindig két szálban történik magonként és nem több, mondjuk, hogy ez a jelenlegi határ, amellyel a programok képesek működni.

Az Intel technológiáját HyperThreading-nak, az AMD-t SMT-nek (Simultaneous Multithreading) hívják. Gyakorlati célokból mindkét technológia azonos módon működik, és csapatunkban valódi magként tekinthetjük őket, például egy fénykép elkészítésekor. Az azonos sebességű processzor gyorsabb, ha 8 fizikai magja van, mint ha 8 logikai magja volt.

Mi a HyperThreading? További részletek

Fontos a gyorsítótár?

Valójában ez a processzor második legfontosabb eleme. A gyorsítótár memória sokkal gyorsabb, mint a RAM, és közvetlenül integrálva van a processzorba. Míg a 3600 MHz-es DDR4 RAM elérheti az 50 000 MB / s olvasást, az L3 gyorsítótár elérheti az 570 GB / s, az L2 790 GB / s és az L1 1600 GB / s sebességet. Teljesen őrült adatok, amelyeket a Ryzen 3000 nevi-ben rögzítettek.

Ez a memória SRAM (statikus RAM) típusú, gyors és drága, míg a RAM-ban DRAM (dinamikus RAM) memória, lassú és olcsó, mivel folyamatosan igényel frissítési jelet. A gyorsítótárban tárolódnak azok az adatok, amelyeket a processzor azonnal felhasználni fog, így kiküszöbölhető a várakozás, ha az adatokat a RAM-ból vesszük, és optimalizáljuk a feldolgozási időt. Az AMD és az Intel processzorokon három szintű gyorsítótár található:

• L1: Ez a legközelebb a CPU-magokhoz, a legkisebb és a leggyorsabb. 1 ns-nél rövidebb késleltetéssel ez a memória jelenleg két részre oszlik: L1I (utasítások) és L1D (adatok). Mind a 9. generációs Intel Core, mind a Ryzen 3000 esetén mindkettő 32 KB, és minden magnak megvan a maga. L2: Az L2 a következő, 3 ns körüli késleltetéssel, függetlenül az egyes magokról. Az Intel processzorok 256 KB-ot, míg a Ryzen 512 KB-t tartalmaznak. L3: Ez a három legnagyobb memória, amelyet megosztott formában osztanak el a magokban, általában 4 magból álló csoportokban.

Az északi híd most a CPU-kban található

A processzor vagy az alaplap északi hídjának feladata a RAM memória és a CPU csatlakoztatása. Jelenleg mindkét gyártó ezt a memóriavezérlőt vagy a PCH-t (Platform Conroller Hub) magában a CPU-ban valósítja meg, például egy különálló szilíciumban, ahogyan ez a chip-alapú CPU-ban történik.

Ez egy módja annak, hogy jelentősen megnöveljük az információs tranzakciók sebességét és egyszerűsítsük az alaplapokon létező buszokat, és csak a déli hídon maradjunk, amelyet chipsetnek hívunk. Ez a lapkakészlet a merevlemezek, perifériák és néhány PCIe bővítőhely adatainak továbbítására szolgál. A legkorszerűbb asztali és laptop processzorok akár 128 GB-os kétcsatornás RAM-ot is képesek átváltani 3200MHz natív sebességgel (4800MHz JEDEC profilokkal, XMP engedélyezve). Ez a busz két részre oszlik:

• Adatbusz: a programok adatait és utasításait tartalmazza.Címbusz: azon cellák címei, ahol az adatokat tárolják, átkerülnek rajta.

Maga a memóriavezérlő mellett a magoknak másik buszt kell használniuk a kommunikációhoz egymással és a gyorsítótár-memóriával, amelyet BSB-nek vagy Back-Side Bus- nak hívnak . Az egyik, amelyet az AMD a Zen 2 architektúrájában használ , Infinity Fabric-nak hívják. amely 5100 MHz frekvencián képes működni, míg az Intel neve Intel Ring Bus.

Mi az L1, L2 és L3 gyorsítótár és hogyan működik?

IGP vagy integrált grafika

Egy másik elem, amely meglehetősen fontos, nemcsak a játékra orientált processzorokban, hanem a kevésbé nagy teljesítményű processzorokban is, az integrált grafika. A legtöbb meglévő processzornak számos magja van, amelyek kizárólag grafikákkal és textúrákkal kívánnak működni. Vagy az Intel, az AMD és más gyártók, például a Qualcomm és az Adreno for Smartphone, vagy a Realtek (Smart TV) és a NAS rendelkeznek ilyen magokkal. Ilyen típusú processzorokat APU-nak (Accelerated Processor Unit) hívunk.

Ennek oka egy egyszerű, hogy elválasztja ezt a nehéz munkát a program tipikus feladataitól, mivel ezek sokkal nehezebbek és lassabbak, ha egy nagyobb kapacitású buszt, például 128 bitet nem használnak az APU-k. Mint a normál magok, ezeket meg lehet mérni a mennyiségükben és a munka gyakoriságában. De van még egy elemük, például az árnyékoló egységek. És egyéb intézkedések, mint például TMU (texturáló egységek) és ROP (renderelési egységek). Mindegyik segít azonosítani a készlet grafikai erejét.

Az Intel és az AMD által jelenleg használt IGP-k a következők:

• AMD Radeon RX Vega 11: Ez a legerősebb és legszükségesebb specifikáció az 1. és 2. generációs Ryzen 5 2400 és 3400 processzorokban. Összesen 11 Raven Ridge mag, GNC 5.0 architektúrával, maximálisan 1400 MHz-en működnek, legfeljebb 704 shader egység, 44 TMU és 8 ROP. AMD Radeon Vega 8: Ez az alacsonyabb specifikáció, mint az előzőek, 8 maggal és 1100 MHz frekvencián működik, 512 árnyékolóegységekkel, 32 TMU-val és 8 ROP-val. Felrakják őket a Ryzen 3 2200 és 3200 készülékekre. Intel Iris Plus 655: ezeket az integrált grafikákat az U tartomány (alacsony fogyasztású) laptopok 8. generációs Intel Core processzorainál valósítják meg, és 1150 MHz-es képességre képesek 384-en. árnyékoló egységek, 48 TMU és 6 ROP. Teljesítménye hasonló az előzőekhez. Intel UHD Graphic 630/620 - Ezek a grafikák épülnek be mind a 8. és a 9. generációs asztali CPU-ba, amelyek nem hordozzák az F nevüket. Ezek alacsonyabb grafikájúak, mint a Vega 11, amelyek 1200 MHz-en adhatók meg, 192 árnyékolóegységgel, 24 TMU-val és 3 ROP-val.

A processzor aljzata

Most kihagyjuk a CPU alkotóelemeit, hogy megnézhessük, hova kell csatlakoztatni. Nyilvánvaló, hogy az aljzat, egy nagy csatlakozó, amely az alaplapon található, és több száz tűvel van ellátva, kapcsolatba lép a CPU-val az energia és az adatok továbbítására a feldolgozáshoz.

Mint általában, minden gyártónak van saját aljzata, és különféle típusú is lehet:

• LGA: Land Grid Array, amelynek csapjai közvetlenül a tábla aljzatába vannak beszerelve, és a CPU-nak csak a lapos érintkezői vannak. Ez lehetővé teszi a nagyobb kapcsolat sűrűséget, és az Intel használja. A jelenlegi aljzatok az LGA 1151 asztali CPU-khoz és az LGA 2066 munkaállomás-orientált CPU-khoz. Az AMD a TR4-alapú menetvágóinak is használja. PGA: Pin Grid Array, éppen ellenkezőleg, most a csapok maga a CPU-n vannak, és az aljzatban lyukak vannak. Az AMD továbbra is az összes Ryzen asztalán használja, BGA néven: Ball Grid Array, alapvetően egy aljzat, amelyben a processzort közvetlenül forrasztják. Az új generációs laptopokban használják, mind az AMD, mind az Intel.

Hűtőborda és IHS

Az IHS (integrált hőszóró) az a csomag, amelynek felső része van processzorral. Alapvetően egy négyzet alakú, alumíniumból épített lemez, amelyet a CPU hordozójához vagy PCB-jéhez, a DIE-hez vagy belső szilíciumhoz ragasztanak. Feladata, hogy hőt továbbítson ezekből a hűtőbordába, és védőburkolatként szolgáljon. Hegeszthetők közvetlenül a DIE-hez vagy termikus pasztával ragaszthatók.

A processzorok olyan elemek, amelyek nagyon magas frekvencián működnek, tehát szükségük van egy hűtőbordara, amely megragadja azt, és egy vagy két ventilátor segítségével a környezetbe továbbítja. A legtöbb processzor többé-kevésbé rossz raktárkészlettel rendelkezik, bár a legjobb az AMD-ből. Valójában a CPU teljesítményén alapuló modellek vannak:

• Wrait Stealth: a legkisebb, bár még mindig nagyobb, mint az Intel, a Ryzen 3 és 5 névleges címkéje nélkül X Intel: nincs név, és egy kis alumínium hűtőborda, nagyon zajos ventilátorral, szinte az összes processzorhoz, kivéve az i9. Ez a hűtőborda változatlan maradt a Core 2 Duo óta. Wraith Spire - Közepes, magasabb alumínium blokkkal és 85 mm-es ventilátorral. X jelöléssel ellátott Ryzen 5 és 7 esetén: Wrait Prism: A kiváló modell, amely egy kétszintű blokkot és réz hőcsöveket tartalmaz a teljesítmény növelése érdekében. Ezt a Ryzen 7 2700X és a 9 3900X és a 3950X hozza. Wraith Ripper: Ez egy toronymosó, amelyet a Cooler Master készített a szálak számára.

Processzor hűtőborda: Mik ezek? Tippek és ajánlások

Ezen túlmenően sok gyártó rendelkezik saját egyedi modellekkel, amelyek kompatibilisek a már látott aljzatokkal. Hasonlóan vannak olyan folyékony hűtőrendszerek, amelyek kiemelkedő teljesítményt nyújtanak a torony hűtőbordainak. A csúcskategóriás processzorokhoz javasoljuk a 240 mm (két ventilátor) vagy a 360 mm (három ventilátor) rendszerek egyikének használatát.

A CPU legfontosabb fogalmai

Most lássuk más, a processzorhoz kapcsolódó fogalmakat is, amelyek a felhasználó számára fontosak lesznek. Nem a belső felépítésről szól, hanem az azokban alkalmazott technológiákról vagy eljárásokról, amelyeket teljesítményük mérésére vagy javítására végeznek bennük.

A teljesítmény mérése: mi a benchmark

Amikor új processzort vásárolunk, mindig szeretnénk megnézni, milyen messzire mehet, és meg tudjuk vásárolni más processzorokkal vagy akár más felhasználókkal. Ezeket a teszteket referenciaértékeknek nevezzük, és stresszteszteknek, amelyeknek a feldolgozót alá kell vetni, hogy teljesítményének alapján bizonyos pontot kapjon.

Vannak olyan programok, mint a Cinebench (renderelési pontszám), wPrime (egy feladat végrehajtásának ideje), a Blender tervező programja (renderítési idő), 3DMark (játékteljesítmény) stb., Amelyek felelősek a tesztek elvégzéséért , hogy összehasonlíthassuk őket más processzorok a hálózaton közzétett listán keresztül. Szinte mindegyik megadja a saját pontszámát, amelyet olyan tényezők alapján számítanak ki, amelyeket csak a program rendelkezik, így nem vásárolhattunk Cinebench pontszámot 3DMark pontszámmal.

A hőmérséklet mindig ellenőrzés alatt áll, hogy elkerüljük a fojtást

Vannak olyan hőmérsékleti fogalmak is, amelyeket minden felhasználónak tisztában kell lennie, különösen, ha drága és hatékony processzoruk van. Az interneten számos olyan program létezik, amely nemcsak a CPU hőmérsékletét képes mérni, hanem számos más, érzékelőkkel ellátott alkatrészét is. Erősen ajánlott a HWiNFO.

A hőmérséklethez kapcsolódik a termikus fojtás. Ez egy automatikus védelmi rendszer, amelynek a CPU-knak csökkenteniük kell a feszültséget és a táplált energiát, amikor a hőmérséklet eléri a megengedett maximális értéket. Ily módon csökkentjük a munkafrekvenciát és a hőmérsékletet, és stabilizáljuk a forgácsot úgy, hogy az ne égjen.

Ugyanakkor maguk a gyártók is szolgáltatnak adatokat a feldolgozóik hőmérsékleteiről, így találhatunk ezek közül néhányat:

• TjMax: Ez a kifejezés azt a maximális hőmérsékletet jelöli, amelyet egy processzor képes ellenállni a mátrixában, azaz a feldolgozó magjában. Amikor a CPU megközelíti ezeket a hőmérsékleteket, akkor automatikusan megkerüli a fent említett védelmet, amely csökkenti a CPU feszültségét és teljesítményét. Tdie, Tjunction vagy Junction hőmérséklet: Ezt a hőmérsékletet valós időben mérik a magokba helyezett érzékelők. Soha nem haladja meg a TjMax-ot, mivel a védelmi rendszer hamarabb működik. TCáz: a hőmérsékletet mérik a processzor IHS- jében, azaz a beágyazásában, amely mindig különbözik attól, amelyet a CPU magcsomagjában megjelöltek: ez az összes magjának hanghőmérsékletének átlaga a cpu

Delidding

Az eladás vagy az eladás egy gyakorlat, amelyet a CPU hőmérsékletének javítására végeznek. Ez magában foglalja az IHS eltávolítását a processzorról, hogy felfedje a telepített szilíciumot. És ha nem lehet eltávolítani, mert hegesztettük, akkor a felületét a lehető legnagyobb mértékben csiszoljuk. Ennek célja a hőátadás lehető legnagyobb javítása azáltal, hogy közvetlenül a folyékony fém hőpasztát helyezik ezekre a DIE-kre, és a hűtőborda tetejére kerülnek.

Mit nyerünk ezzel? Nos, kiküszöböljük vagy minimalizáljuk azt az extra vastagságot, amelyet az IHS ad nekünk, hogy a hő köztes lépések nélkül közvetlenül a hűtőborda felé haladjon. Mind a paszta, mind az IHS hőálló elemek, így kiküszöbölésük és folyékony fém elhelyezésével a hőmérsékletet túllépéssel 20 ° C-ra csökkenthetjük. Bizonyos esetekben ez nem könnyű feladat, mivel az IHS-t közvetlenül a DIE-hez hegesztik, tehát nincs más lehetőség, mint lecsiszolás helyett elcsiszolni.

Ennek következő szintje egy folyékony nitrogén hűtőrendszer elhelyezése, amelyet csak laboratóriumi beállítások számára tartanak fenn. Noha természetesen mindig létrehozhatjuk rendszerünket hűtőmotorral, amely héliumot vagy származékokat tartalmaz.

A processzor túlzárása és alulteljesítése

A fentiekkel szorosan összekapcsolódik a túlvezérlés, egy olyan technika, amelyben a CPU feszültségét növelik és a szorzót úgy módosítják, hogy növelje működési frekvenciáját. De nem olyan frekvenciákról beszélünk, amelyek a specifikációkhoz tartoznak, mint például a turbó üzemmód, hanem olyan regiszterekről, amelyek meghaladják a gyártó által megadott értékeket. Senki sem veszíti el, hogy veszélyezteti a processzor stabilitását és integritását.

A túllépéshez először egy CPU-ra van szükség, a multiplikátor nincs nyitva, majd egy chipset alaplapra, amely lehetővé teszi az ilyen típusú műveletet. Az összes AMD Ryzen érzékeny a túllépésre, csakúgy, mint a K-alapú Intel processzorok. Hasonlóan az AMD B450, X470 és X570 lapkakészletek támogatják ezt a gyakorlatot, csakúgy, mint az Intel X és Z sorozat.

A túllépés az alapóra vagy a BCLK frekvenciájának növelésével is megtehető. Az alaplap fő órája gyakorolja az összes komponenst, például a CPU-t, a RAM-ot, a PCIe-t és a lapkakészletet. Ha növeljük ezt az órát, akkor növekszik azoknak az összetevőknek a gyakorisága, amelyek még a szorzót le vannak zárva, bár még több kockázatot hordoz magában, és nagyon instabil módszer.

Az aláfeszültség viszont éppen ellenkezőleg: csökkenti a feszültséget, hogy megakadályozza a processzort a hőszabályozásban. Ez a gyakorlat nem hatékony hűtőrendszerrel rendelkező laptopokon vagy grafikus kártyákon.

A legjobb processzorok asztali, játék- és munkaállomásokhoz

Ebben a cikkben nem hiányozhat a hivatkozás a piac legjobb feldolgozóival foglalkozó útmutatónkra. Helyezzük az Intel és AMD modelleket, amelyeket a legmegfelelőbbnek tekintünk a különböző meglévő modellekben. Nem csak a játék, hanem a multimédiás eszközök és még a munkaállomás is. Folyamatosan frissítjük és közvetlen vásárlási linkekkel.

Következtetés a processzorról

Nem panaszkodhat, hogy ez a cikk nem tanul semmit, mivel a két fő gyártó és azok építészetének története teljesen áttekintésre került. Ezen felül felülvizsgáltuk a CPU különféle részeit, amelyek nélkülözhetetlenek ahhoz, hogy megismerjük őket kívülről és belülről, néhány fontos fogalommal együtt, amelyeket a közösség általánosan használnak.

Felkérjük Önt, hogy tegye meg a megjegyzésekbe más fontos fogalmakat, amelyeket figyelmen kívül hagytunk, és amelyeket fontosnak tartunk e cikk szempontjából. Mindig megpróbáljuk javítani ezeket a cikkeket, amelyek különösen fontosak az induló közösség számára.