Typy procesorů a proč jsou potřebné. „Herní“ nebo „neherní“ procesor. Multithreading a podobně

Komponenty našeho domácího nebo přenosného osobního počítače fungují v dobře promazaném systému. Ne všichni uživatelé však dokážou popsat určité funkce různých počítačových zařízení. Mnozí řeknou, že to nepotřebují, a budou mít pravdu. Ostatní se však zajímají o informace o centrálním procesoru nebo grafické kartě. Náš dnešní článek je přesně pro takové lidi. Pojďme zjistit, co je to CPU. Tak:

CPU - centrální procesorová jednotka nebo centrální procesorové zařízení

Toto zařízení je mikroobvod, který zpracovává a řídí provádění strojových kódů počítačových programů. Ani více, ani méně, centrální procesor je nejdůležitějším článkem celého systému. Právě toto zařízení umožňuje fungování programů v počítači.

Princip fungování zařízení je následující. Podle jediného standardizovaného binárního kódu, který obsahuje pouze dvě hodnoty „1“ a „0“, přichází signál do procesoru. Hodnota 0 je nepřítomnost elektrického náboje a 1 je jeho přítomnost. Přesně takto jsou zakódovány informace obsažené v programu. Poté, co kód dorazí do CPU, začne činnost jednoho nebo druhého bloku počítače, který plní přesně definované funkce.

Výrobci procesorů se dnes snaží zmenšit jejich fyzickou velikost a zvýšit počet prováděných instrukcí. Je třeba poznamenat, že moderní procesory jsou schopny provádět neuvěřitelné množství příkazů současně.

Výrobci moderních CPU mezi sebou neustále soutěží, což ve skutečnosti vede k tak rychlému rozvoji této oblasti globálního trhu a vědy. Mezi tvůrci centrálních procesorů jsou tři lídři. Jsou to Intel, IBM, AMD. Těžko říct, co přesně je na tom či onom procesoru dobrého. Výrobní technologie a vlastnosti procesorů těchto výrobců se liší, i když obecně sledují stejné cíle. Menší velikost a vyšší výkon. Je fér říci, že každý procesor může být lepší nebo horší než jeho konkurent pouze v jedné konkrétní situaci. V jiných případech ji může překonat.

Ve světě počítačů je obvyklé zdůrazňovat následující charakteristiky CPU:

• Frekvence hodin;
• Výkon;
• Spotřeba energie;
• Charakteristika litografického procesu;
• Architektura zařízení.

Co je ventilátor CPU? K této chybě dochází, když selže chladič počítače, který je zodpovědný za studený vzduch a foukání procesoru, aby nedošlo k přehřátí. Chcete-li chybu opravit, měli byste vyčistit chladič od prachu nebo jej vyměnit. Chyba může být i softwarové povahy. Z nějakého důvodu BIOS nerozpozná chladič. Chcete-li tuto chybu překonat, můžete zkusit resetovat nastavení chladicího systému do výchozího režimu.

Počítač je komplex různých zařízení sdružených do jednoho celku prostřednictvím sběrnic (relevantní pro vnitřní komponenty). Každý počítač například obsahuje centrální procesor, grafický adaptér atd. Jejich vlastnosti určují celkový konečný výkon a možnosti. Jednou z nejdůležitějších součástí je centrální procesorová jednotka. Někdy pro něj můžete najít i jiné názvy: CPU (anglicky: Central Processing Unit - hlavní výpočetní jednotka), procento, kámen.

Co je to CPU z pohledu běžného uživatele? Analogicky s lidským tělem lze procento přirovnat k mozku. Provádí veškeré matematické výpočty a částečně zajišťuje interakci komponent mezi sebou. Fyzicky je procesor největším čipem osazeným ve speciální patici na základní desce. Obsahuje složité logické obvody několika miliard tranzistorů. Lidé, kteří se zajímají o otázku „co je to CPU“, mohou snadno identifikovat procesor mezi ostatními vnitřními součástmi. Koneckonců, vždy má aktivní chladicí systém: masivní kovový chladič a ventilátor. Jejich potřeba je způsobena tím, že spotřeba mikroobvodu je často desítky wattů. Malý objem rozptylové plochy a vysoký výkon vedou k zahřívání skříně CPU, což vyžaduje použití chlazení.

Otázku vytápění řeší různými způsoby: některé optimalizují architekturu zavedením mechanismů pro vypínání nepoužívaných jednotek, jiné snižují napájecí napětí a využívají nejnovější výdobytky pro výrobu („tenký“ technický proces) atd. V současnosti hlavní „hráči“ “ na trhu centrálních procesorů pro stolní počítače a notebooky jsou dvě společnosti – Intel a AMD. V souladu s tím je zbytek infrastruktury přizpůsoben funkcím jejich produktů.

Často se na otázku „co je CPU“ dává spíše obecné odpovědi. To je vysvětleno velmi jednoduše: nyní pojem „procesor“ získal širší význam než „část počítače“. Takže v každém moderním mobilním telefonu je blok, který provádí matematické výpočty - to je také procesor. I pro majitele ovládaných dětských hraček je užitečné vědět, co je to CPU, protože mají i výpočetní jednotku.

Je zřejmé, že bez zvážení principu fungování procesoru není možné porozumět obecným rysům jeho fungování. Činnost CPU je řízena programy. Jsou to sady instrukcí pro procesor, napsané v nějakém programovacím jazyce. V lidské řeči program specifikuje přesné pořadí akcí. Každý si to pamatuje nebo o tom alespoň slyšel Abyste mohli na obrazovce nakreslit kruh, museli jste provést příkaz Kružnice (souřadnice). Moderní principy tvorby programů zůstávají stejné: úlohy jsou vytvářeny týmy programovacích jazyků. Když je program spuštěn na počítači, speciální softwarový dekodér převádí příkazy použitého jazyka na příkazy určené pro přímé zpracování na CPU. Tento kód je binární a je posloupností jedniček a nul. Mnozí nemohou pochopit, proč bylo rozhodnuto použít ji a ne obvyklé desetinné číslo. Ve skutečnosti je vše vysvětleno velmi jednoduše: binární bity lze snadno reprezentovat příkazy pro samotné tranzistory. Například, protože mluvíme o digitálních zařízeních, můžeme si představit číslo „1“ jako přítomnost napětí na bázi určitého tranzistoru a „0“ jako jeho nepřítomnost. Podle toho je v prvním případě tranzistor otevřený a prochází jím proud a ve druhém je uzamčen (samozřejmě vše zjednodušeno a s mnoha výhradami).

Rychlost, s jakou jsou vykonávány programové instrukce, určuje rychlost procesoru. To je ovlivněno architekturou, frekvencí provozu vnitřních obvodů a optimalizací kódu.

Každý počítač má procesor, ale málokdo ví, k čemu slouží. Hlavním posláním této části je provádět výpočetní operace a řídit datové toky, k čemuž se používají speciální příkazy. Abyste lépe porozuměli tématu – proč potřebujete procesor v , měli byste zvážit jeho dvě hlavní charakteristiky: počet jader a takt.

Proč potřebujete procesor v počítači?

Začněme hodinovou frekvencí, která určuje výkon procesoru. Čím větší je tato hodnota, tím více operací může procesor provést za pevně stanovený časový úsek.

Stojí za to pochopit, proč jsou potřebná jádra v procesoru, což jsou křemíkové krystaly, na kterých je pomocí výpočetních prvků implementován obvod procesoru. Každé jádro má vlastní takt. Když se jedno jádro nedokáže vyrovnat se svou prací, použije se druhé a tak dále. Z toho můžeme usoudit, že čím více jader, tím lépe. Vícejádrové procesory umožňují člověku současně používat různé programy, poslouchat hudbu atd.

Za zmínku také stojí technický proces, což pomáhá zvýšit produktivitu. Tento parametr znamená určitou velikost tranzistorů a čím je menší, tím více podobných tranzistorů lze použít. Stojí za zmínku, že čím větší je procesní technologie, tím více se bude procesor zahřívat.

Dnes existují dvě nejznámější značky procesorů: Intel a AMD. Výrobci je vyrábějí různými způsoby. Pokud tyto dvě možnosti porovnáme v provozu při stejné rychlosti a frekvenci, prakticky se neliší. Mezi výhody Intelu patří delší životnost, AMD však vyniká lepším grafickým výkonem.

Důležitá otázka uživatelů, kterou odkládám na později, co je to procesor v počítači? Centrální procesorová jednotka (CPU) je nejdůležitější součástí hardwaru jakéhokoli počítače, která je zodpovědná za provádění nezbytných aritmetických operací specifikovaných programy a koordinuje práci všech bez výjimky.

Srdcem každého počítače je samozřejmě procesor. Je to procesor, který provádí instrukce softwaru používaného na osobním počítači, zpracovává soubor dat a provádí složité výpočetní operace. Hlavní charakteristiky procesoru jsou: výkon, takt, spotřeba, architektura a cache.

Chápeme tedy, co je to procesor, ale jaké typy existují a proč je procesor v počítači potřeba? Promluvme si o všem v pořádku. Je známo že procesory jsou jednojádrové a vícejádrové. Vícejádrový procesor je centrální procesorová jednotka, která obsahuje dvě (nebo více) výpočetních jader umístěných na jednom malém procesorovém čipu nebo v jednom společném balíčku. Typický procesor má pouze jedno jádro. Éra jednojádrových procesorů se postupně stává minulostí. Pokud jde o jejich vlastnosti, jsou obecně horší než vícejádrové procesory.

Například taktovací frekvence průměrného dvoujádrového procesoru může být často mnohem nižší než frekvence dobrého jednojádrového procesoru, ale díky rozdělení úkolů na „obě hlavy“ se rozdíl ve výsledcích stává nevýznamným. Dvoujádrový procesor Core 2 Duo s taktovací frekvencí 1,7 GHz snadno překoná jednojádrový Celeron s taktovací frekvencí 2,8 GHz, protože výkon závisí nejen na frekvenci, ale také na počtu jader, cache a dalších faktory.

V tuto chvíli světovému počítačovému trhu dominují dva největší výrobci procesorů – Intel Corporation (jeho podíl je dnes asi 84 %) a AMD (asi 10 %). Když se podíváte do historie vývoje centrálních procesorů, můžete vidět poměrně hodně zajímavých věcí. Od příchodu prvních stolních počítačů bylo hlavním způsobem, jak zlepšit výkon, systematicky zvyšovat takt.

To je velmi zřejmé a logické. Vše však má své meze a frekvenci nelze zvyšovat donekonečna. Bohužel s rostoucí frekvencí začíná tvorba tepla nelineárně narůstat a nakonec dosahuje kriticky vysokých hodnot. Tento problém zatím nepomohlo vyřešit ani použití jemnějších technických postupů při vytváření tranzistorů.

Existuje východisko z této velmi složité situace? Brzy bylo nalezeno řešení v použití několika jader v jednom krystalu. Bylo rozhodnuto použít možnost procesoru „2 v 1“. Objevení se počítačů s takovými procesory na trhu vyvolalo řadu kontroverzí. Potřebujete vícejádrové procesory? V čem jsou lepší než běžné jednojádrové procesory? Možná chtějí výrobní společnosti jen vydělat extra zisk? Nyní můžeme s jistotou odpovědět: vícejádrové procesory jsou potřeba, jsou budoucností. V následujících desetiletích si nelze představit pokrok v tomto odvětví bez použití vícejádrových procesorů.

Vícejádrové procesory, k čemu jsou dobré? Použití takových procesorů je srovnatelné s použitím několika samostatných procesorů pro jeden počítač. Jádra jsou umístěna na stejném čipu, nejsou zcela nezávislá (využívají například společnou cache paměť). Při použití stávajícího softwaru, který byl původně vytvořen pro práci s jedním jádrem, poskytuje tato možnost významnou výhodu. Bez sebemenšího nepohodlí budete moci spouštět dva (nebo více) úkolů náročných na zdroje současně. Urychlení jednoho procesu je však pro tyto systémy prakticky nemožným úkolem. Ve výsledku tak získáme téměř stejný jednojádrový procesor s malým plusem v podobě možnosti spouštět více programů současně.

Jak být? Cesta z této nelehké situace je zcela zřejmá – vyžaduje vývoj nové generace softwaru schopného používat několik jader současně. Je potřeba procesy nějak paralelizovat. Ve skutečnosti se to ukázalo jako docela obtížné. Některé úlohy lze samozřejmě paralelizovat poměrně snadno. Například je relativně snadné paralelizovat kódování videa a zvuku.

Zde je to založeno na sadě vláken stejného typu, takže organizace jejich současného provádění je poměrně jednoduchý úkol. Zisk stávajících vícejádrových procesorů při řešení problémů s kódováním oproti „podobným“ jednojádrovým bude úměrný počtu těchto jader: pokud jsou dvě jádra, pak dvakrát rychlejší, čtyři jádra – čtyřikrát rychlejší, 6 jader – šestkrát rychlejší. Drtivá většina důležitých úloh je bohužel mnohem obtížnější paralelizovat. Ve většině případů je nutné seriózní přepracování programového kódu.

Zástupci poměrně výkonných počítačových firem již několikrát slyšeli radostná prohlášení o úspěšném vývoji originálních vícejádrových procesorů nové generace, které jsou schopny samostatně rozdělit jedno vlákno do skupiny nezávislých vláken, ale bohužel žádný z nich. dosud prokázali jediný takový pracovní vzorek.

Kroky počítačových společností k masovému využití vícejádrových procesorů jsou velmi zřejmé a přímočaré. Hlavním úkolem těchto společností je vylepšovat procesory, vytvářet nové perspektivní vícejádrové procesory a udržovat promyšlenou cenovou politiku zaměřenou na snižování cen (nebo brzdění jejich růstu). Dnes, ve středním segmentu dvou předních světových počítačových gigantů (AMD a Intel), můžete vidět velmi širokou škálu dvoujádrových a čtyřjádrových procesorů.

V případě potřeby můžete najít ještě sofistikovanější možnosti. Dobrou zprávou je, že sami vývojáři moderního softwaru začínají dělat důležitý krok k oslovení uživatele. Mnoho nedávných her již získalo podporu pro dvě jádra. Pro nejvýkonnější z nich je téměř životně důležité mít alespoň dvoujádrový procesor pro zajištění a udržení optimálního výkonu.

Když se podíváme na pulty nejlepších počítačových obchodů a analyzujeme stav sortimentu, můžeme říci, že celkový obraz není vůbec špatný. Výrobcům vícejádrových procesorů se podařilo dosáhnout velmi vysoké úrovně výroby vhodných krystalů. Jejich cenová politika je celkem rozumná. Na základě aktuálních cen je vidět, že např. zdvojnásobení počtu procesorových jader obvykle nevede k dvojnásobnému zdražení takového procesoru pro kupujícího. To je velmi rozumné a celkem logické. Mnohým je navíc naprosto jasné, že při zdvojnásobení počtu jader CPU se průměrný výkon o stejnou částku nezvýší.

Přesto stojí za to uznat, že přes všechnu trnitou cestu k vytvoření ještě pokročilejších vícejádrových procesorů k němu v blízké dohledné době prostě neexistuje žádná alternativa. Běžní spotřebitelé, kteří chtějí držet krok s dobou, mohou svůj počítač modernizovat pouze včas, za použití nových procesorů se zvýšeným počtem vestavěných jader, čímž posouvají celkový výkon na vyšší úroveň. Různé jednojádrové procesory se stále úspěšně používají v mobilních telefonech, netboocích a dalších zařízeních.

Pokud nevíte, kde to je, přečtěte si článek: „“. Napište do komentářů jaký máte procesor?

Procesor je jednou z nejdůležitějších částí počítače, jeho mozku. Řídí její výpočetní část a provádí programové kódy. Jinak se procesor nazývá mikroprocesor. A v překladu z angličtiny zkratka CPU znamená centrální procesorová jednotka.

První procesor svého druhu byl vynalezen ve společnosti Intel. Datum narození: 15. listopadu 1971. Byl to první čtyřbitový procesor s názvem intel 4004. Od svých moderních potomků se velmi lišil výkonem a designem. Měl hodinová frekvence ne více než 740 kHz, šestnáct čtyřbitových výstupů a stejný počet vstupů. Aktivně se používal v semaforech, analyzátorech krve a poté v sondě Pioneer-10. Všechny první CPU měly samozřejmě velmi slabé jádro pro výpočetní operace.

Co je to procesor

Procesor nebo CPU (jak byla zkratka napsána dříve) zpracovává informace přijaté z jiných zařízení. Dělá to jak ve vlastní paměti, tak v paměti jiných zařízení. Kromě toho může zařízení samostatně řídit práci další prvky základní desky, vestavěné i diskrétní.

CPU není jen na základní desce. Grafické karty mají svá vlastní zařízení nebo GPU (grafické procesorové jednotky). Jsou zodpovědní za video výkon a zobrazení obrázku na obrazovce. Můžeme dojít k závěru, že tam, kde je potřeba složitá matematická výpočetní práce, kde je nutné řídit příkazy a interakce mezi elektronickými částmi zařízení, je vždy potřeba mozek, který dá vše dohromady a vytvoří pravidla a nedovolí, aby proces probíhal chaoticky. . Tento mozek je centrální procesorová jednotka (CPU).

Výkon závisí na rychlosti přiřazování příkazů a zpracování dat investované výrobcem. Rychlost a mnoho dalších parametrů závisí na počtu tranzistorů v zařízení, počtu jader a jeho kapacitě. A schopnost provádět konkrétní sadu instrukcí se nazývá architektura CPU.

Co je architektura procesoru

Architekturou CPU máme na mysli kompatibilita zařízení s určitým souborem příkazů, způsoby jejich provádění, struktury. Z hlediska množství a rychlosti se rozlišují RISC a CISC.

RISC přeloženo znamená počítač s omezenou sadou příkazů. Tato architektura se vyznačuje zvýšeným výkonem díky zjednodušeným instrukcím. Zvyšuje se tak frekvence hodin a zvyšuje se jejich rozložení mezi bloky.

Pro CPU s architekturou RISC charakteristická fixace délky strojové instrukce (32 bitů), žádné operace čtení-zápis-změna. V mikroprocesoru s touto architekturou v něm nelze nalézt žádný firmware. Příkazy se provádějí jako normální strojový kód.

CISC architektura je komplexní sada příkazů. Je třeba říci, že všechny současné CPU jsou postaveny na této architektuře. A mnoho moderních procesorů je založeno na této architektuře, ale s jádrem RISC. Od RISC se liší nepevným počtem délek příkazů, všechny akce jsou zakódovány v jednom příkazu a malým počtem registrů.

Typy CPU

procesor rozděleny do typů podle výrobce, podle instalace, podle počtu jader a mnoha dalších parametrů. To vše je podmíněné a poměrně složité. Podívejme se na ty hlavní.

procesor podle výrobce rozdělené na Intel, AMD, VIA. CPU od Intelu se dělí na řady i3, i5, i7. Každá linka má od dvou jader, například i3, po čtyři nebo více (i5, i7, i9). Každý řádek obsahuje několik generací PROCESOR. Každá generace je upravena přidáním jader a zvýšením rychlosti výpočetní práce. Starší řady od Intelu, jako core 2 duo a další, ještě nevyšly z provozu.

CPU od AMD se liší tím, že tato společnost vyrábí hybridní zařízení. Obsahují také grafický čip. Proto někdy není vyžadována samostatná grafická karta. Jsou to výkonní, pracanti. Jediným negativem je rychlost zvýšení teploty. Jsou mnohem teplejší než procesory Intel.

CPU od tchajwanské společnosti VIA nejsou tak oblíbené. Nemohou konkurovat tak obřím společnostem jako Intel nebo AMD.

Zařízení děleno bitovou hloubkou. Bitová kapacita je velikost zpracování dat za cyklus hodin, které si CPU vymění s RAM. Jsou pouze dva – 32bitový a 64bitový. V počítači s 32bitovým procesorem je nainstalován pouze 32bitový systém Windows. Limit RAM je až 4 gigabajty. 64bitový procesor byl vydán jako rozšíření prvního. Můžete na něj tedy nainstalovat 32 i 64bitové systémy. Limit RAM je již 16 terabajtů.

Podle počet jader CPU se dělí na dvoujádrový, čtyřjádrový, šestijádrový, osmijádrový atd. Čím více jader, tím více vláken, což znamená, že se zvyšuje výkon počítače.

Zakoupením procesoru s vestavěná grafická karta, uživatel nebude muset utrácet další peníze za diskrétní. Moderní procesory s vestavěnou grafickou kartou umožňují pracovat s mnoha nenáročnými programy a hrát staré hry. Pro novější hry nebo náročné programy, jako je AutoCAD, Photoshop, které silně využívají grafické výpočty, bude stále potřeba další grafická karta.

Z čeho se skládá a jak funguje?

Níže na obrázku uvidíte vnitřní schéma parametrů, které tvoří procesor. Navenek se objevuje křemíkový plátek s miliardami tranzistorů, přes které si vyměňuje signály s jinými zařízeními.

Hlavní zařízení jakéhokoli CPU jsou jádro nebo několik jader, dvě nebo tři úrovně mezipaměti, řadič paměti s náhodným přístupem a řadič systémové sběrnice.

Jádro zahrnuje blok načítání instrukce, prediktor větvení, dekódovací bloky, vzorkování dat, provádění instrukcí, řídicí blok, blok přerušení, registry a programový čítač.

Nejdůležitější jsou blok přerušení. Umožňuje zastavit programy a reagovat na události včas. To znamená, že tento blok je zodpovědný za multitasking procesoru.

Za to je zodpovědná mezipaměť dočasné uložení informací, ke kterému uživatel přistupuje nejčastěji. Díky tomu se zvyšuje rychlost doručování dat do registrů CPU.

Řadič paměti s náhodným přístupem se nachází v Northbridge. Je zodpovědný za připojení CPU k uzlům RAM a grafického řadiče.

Zodpovídá za to řadič systémové sběrnice přenos binárního kódu.

Vzhledem k tomu, že téměř veškerou práci vykonává procesor a je silně zatížen, musí podle toho fungovat i systém odvodu tepla. Požadavky na odvod tepla nebo TDP jsou specifikovány pro každý procesor. Neukazují maximální hodnoty, ale minimální hodnoty za normálních provozních podmínek. Pokud se počítač přehřeje, kvůli špatnému chlazení, teplota stoupá. Při spuštění signál přehřátí Počítač se vypne nebo vynechá některé cykly. To znamená, že může zamrznout a pracovat pomalu.

Hlavní vlastnosti CPU

Mezi hlavní vlastnosti CPU patří:

• Počet jader. Jsou zodpovědní za souběžně spuštěné programy. To ale neznamená, že čím více jader, tím rychleji program poběží. Pokud je nástroj optimalizován pro dvě jádra, bude fungovat na dvou jádrech a ne více.
• Frekvenceprocesorřídí rychlost výměny informací mezi procesorem a systémovou sběrnicí.
• Technický proces. V současnosti se rovná 22 nanometrům. Technickým postupem je velikost tranzistorů. Jsou zodpovědní za produktivitu. Čím menší velikost, tím více se jich na kostku CPU vejde.
• Frekvence hodin. Jedná se o počet výpočtů za jednotku času. Čím větší, tím lepší. Zapomínat bychom ale neměli ani na další vlastnosti.
• Zásuvka výpočetní zařízení. Patice musí odpovídat patici základní desky.

Technologie je každým rokem lepší a lepší. Údaje se proto mohou rok od roku měnit.