Устройство ПК

Производительность.

Под производительностью процессора принято  понимать скорость выполнения им задачи (какого-либо приложения), то есть чем  меньше времени затрачивает процессор  на реализацию той или иной задачи, тем выше его производительность. Казалось бы, такой подход к понятию  производительности процессора вполне логичен. Однако не все так просто. Рассмотрим простой пример. Пусть  имеется два процессора и два  приложения. Первый процессор демонстрирует  более высокую производительность в первом приложении, а второй процессор — во втором. Возникает вопрос: какой из двух процессоров считать более производительным? Ответ здесь отнюдь не тривиален, и реальная ситуация такова, что какие-то процессоры демонстрируют более высокую производительность на одном наборе приложений, а какие-то — на другом. В этом смысле более корректно говорить не об абсолютной производительности процессора (как о некой абсолютной истине), а о производительности на наборе приложений.

На  производительность процессора оказывают  непосредственное влияние его микроархитектура, размер кэша, тактовая частота и количество ядер процессора. Напомним, что, кроме одноядерных, в настоящее время существует большое многообразие двухъядерных процессоров для ПК. Собственно, переход от одноядерных процессоров к многоядерным — это современный тренд в развитии процессоров. Причина перехода к многоядерности вполне очевидна. Дело в том, что на протяжении всей истории развития процессоров одним из самых эффективных способов увеличения производительности являлось наращивание тактовой частоты. В то же время увеличение тактовой частоты приводит к нелинейному росту потребляемой процессором мощности со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями. Собственно, энергопотребление процессоров сегодня уже достигло той критической отметки, когда дальнейшее увеличение тактовой частоты стало невозможным, поскольку процессоры просто нечем будет охлаждать. А это означает, что возникла необходимость в поиске кардинально иных способов увеличения производительности процессоров, и один из них — переход от одноядерных процессоров к двухъядерным и многоядерным. Причем это действительно революционный шаг в развитии процессоров, поскольку он не просто меняет архитектуру процессоров, но и требует изменения всей инфраструктуры, включая программное обеспечение. Дело в том, что многоядерные процессоры могут дать выигрыш по производительности только в том случае, если используется оптимизированное под многоядерность, хорошо распараллеливаемое программное обеспечение (операционная система и приложения). Если же программный код написан таким образом, что подразумевает только последовательное выполнение инструкций, то от многоядерности проку не будет. 

              Процессор ПК – это основной компонент компьютера, его «мозг», скажем     так. Он выполняет все логические и арифметические операции, которые задает программа. Кроме этого он выполняет управление всеми     устройствами компьютера. (1)

    Что представляет собой процессор ПК.

Сегодня процессоры изготавливаются  в виде микропроцессоров. Визуально  микропроцессор – это тонкая пластинка  кристаллического кремния в форме  прямоугольника. Площадь пластины несколько  квадратных миллиметров, на ней расположены  схемы, которые обеспечивают функциональность процессора ПК. Как правило, пластинка  защищена керамическим или пластмассовым  плоским корпусом, к которому подсоединена посредством золотых проводков  с металлическими наконечниками. Такая  конструкция позволяет подсоединить процессор к системной плате  компьютера.

Из чего состоит  процессор ПК.

- шины адресов и шины  данных

- арифметико – логическое устройство

- регистры

- кэш (быстрая память небольшого объема 8-512 Кбайт)

- счетчики команд

- математический сопроцессор.

Архитектура процессора.

Архитектура процессора –  это способность процессора выполнять  набор машинных кодов. Это с точки  зрения программистов. Но разработчики компьютерных составляющих придерживаются другой трактовки понятия «архитектура процессора». По их мнению, архитектура  процессора – это отражение основных принципов внутренней организации  определенных типов процессоров. Допустим, архитектура Intel Pentium обозначается Р5, Pentium II и Pentium III - Р6, а не так давно популярных Pentium 4 – NetBurst. Когда компания Intel закрыла Р5 для конкурирующих производителей, компания AMD разработала свою архитектуру К7 для Athlon и Athlon XP, а для Athlon 64 – К8.

Ядра процессоров.

Даже процессоры с одинаковой архитектурой могут существенно  отличаться друг от друга. Эти различия обусловлены разнообразием процессорных ядер, которые обладают определенным набором характеристик. Наиболее частым отличием является различные частоты  системной шины, а также размеры  кэша второго уровня и технологическим характеристикам, по которым изготовлены процессоры. Очень часто, смена ядра в процессорах из одного и того же семейства, требует также замены процессорного разъема. А это влечет за собой проблемы с совместимостью материнских плат. Но производители постоянно совершенствуют ядра и вносят постоянные, но не значительные изменения в ядре. Такие нововведения называют ревизией ядер и, как правило, обозначают цифробуквенными комбинациями.

Системная шина.

Системная шина или процессорная шина (FSB – Front Side Bus) – это совокупность сигнальных линий, которые объединены по назначению (адреса, данные и т.д.). Каждая линия имеет определенный протокол передачи информации и электрическую характеристику. То есть системная шина – это связующее звено, которое соединяет сам процессор и все остальные устройства ПК (жесткий диск, видеокарта, память и многое другое). К самой системной шине подключается только CPU, все остальные устройства подключаются через контроллеры, которые находятся в северном мосте набора системной логики (чипсет) материнской платы. Хотя в некоторых процессорах контролер памяти подключен непосредственно в процессор, что обеспечивает более эффективный интерфейс памяти.

 Кэш процессора.

Кеш или быстрая память – это обязательная составляющая всех современных процессоров. Кеш  является буфером между процессором  и контроллером достаточно медленной  системной памяти. В буфере хранятся блоки данных, отрабатываемых в данный момент, и процессору не нужно постоянно  обращаться к медленной системной  памяти. Естественно, это значительно  увеличивает общую производительность самого процессора.

В процессорах, используемых сегодня, кэш поделен на несколько  уровней. Самый быстрый – первый уровень L1, который производит работу с ядром процессора. Он обычно разделен на две части – это кэш данных и кэш инструкций. С L1 взаимодействует L2 – кэш второго уровня. Он намного  больше по объему и не разделен на кэш  инструкций и кэш данных. У некоторых  процессоров существует L3 – третий уровень, он еще больше второго уровня, но на порядок медленнее, так как  шина между вторым и третьим уровнем  уже, чем между первым и вторым. Тем не менее, скорость третьего уровня все равно гораздо выше, нежели скорость системной памяти.

Различают кэш по двум видам  – эксклюзивный и не эксклюзивный.

Эксклюзивный тип кэша тот, в котором информация на всех уровнях строго разграничена на оригинальную.

Не эксклюзивный кэш –  это кэш, в котором информация повторяется на всех уровнях кэша. Эксклюзивный тип кэша используется в процессорах AMD, а не эксклюзивный - Intel.

Разъем процессора.

Разъем процессора может  быть щелевой и гнездовой. В любом  случае его предназначение – это  установка центрального процессора. Применение разъема облегчает замену процессора при модернизации и снятие на время ремонта ПК. Разъемы могут  предназначаться для установки CPU-карты  и самого процессора. Разъемы различают  по предназначению для определенных типов процессоров или CPU-карт.

Популярные производители  процессоров ПК.

Первое место занимает процессор Intel Core i5. Отличный вариант для мощной игровой машины.

Второе место - Intel Celeron E3200, не смотря на достаточно приличную стоимость. Оптимальный вариант для офисной машины.

Третье место занимает снова intel — на этот раз 4-х ядерный Core 2 Quad.

Четвертое место - процессор AMD Athlon II X2 215 2.7 GHz 1Mb Socket-AM3 OEM. Хороший выбор для дома и офиса, для тех кто хочет сэкономить и не нуждается в супер мощной машине. К тому у этой модели процессора есть много места для разгона.

Пятое место - AMD Phenom II X4 945. Хорошая цена, отличная производительность, большой кэш и 4 ядра на борту.