Софт-Портал

Cpu это

Рейтинг: 4.0/5.0 (1215 проголосовавших)

Категория: Windows: Расширения

Описание

Что такое cpu в вашем компьютере?

Что такое cpu в вашем компьютере?

При сборке персонального компьютера главное внимание стоит уделить cpu. По сути, это главная составляющая вашего компьютера, отвечающая за его производительность. Давайте рассмотрим, что такое cpu, подробнее.

CPU - это микросхема, расположенная на материнской плате вашего системного блока. Это интегральная микросхема или электронный блок, исполняющий программные коды. Что такое cpu в компьютере? Это центральный процессор, иначе называемый микропроцессором или просто процессором. На сленге программистов эту запчать персонального компьютера часто называют "мозгами".

Рынок микропроцессоров давно захвачен двумя корпорациями - Интел и АМД. Принято считать, что процессоры Intel намного производительней и их проще "разгонять", в то время как процессоры AMD отличаются своей надёжностью и дороговизной. Впрочем, сделав выбор, вы в любом случае останетесь довольны.

Помните: перед тем как покупать самостоятельно новый процессор, внимательно изучите техническую часть. Может ли ваша материнская плата поддерживать ту или иную модель физически? Способен ли ваш биос программно поддерживать новый процессор или потребуется его перепрошивка? Что такое cpu в компьютере, если он не поддерживается всей системой в целом? Правильно, бесполезная железка.

Характеристики

Неотрывно от понятия того, что такое cpu, идут его характеристики. Давайте рассмотрим основные параметры, по которым можно определить качество процессора.

  • Форм-фактор. Определяет некоторые конструктивные особенности процессора, а также материнскую плату, на которую он может быть установлен.
  • Частота шины. Для обмена данными между ЦПУ и другими составляющими персонального компьютера служит специальная шина FSB. За один такт по ней передаётся несколько пакетов данных. Таким образом, если указана частота в 800 МГц, это скорее всего означает, что процессор работает на частоте шины в 200 МГц, но за один такт передаёт 4 пакета данных.
  • Напряжение. Различные процессоры требуют различное напряжение питания. Посредством увеличения напряжения можно разогнать процессор до более высокой производительности, однако и шанс перегреть его и сжечь тоже намного повысится.
  • Кэш-память. Поскольку ЦП работает намного быстрее, чем оперативнаяя память, для ускорения обмена между ними и был создан кэш. Существует несколько уровней кэш-памяти. Кэш первого уровня работает быстрее остальных, но его размер минимален и составляет порядка 8-138 КБ. Кэш второго уровня имеет повышенный объём, достигающий 6 МБ, однако и время доступа к нему меньше. В редких случаях встречаются процессоры с кэшем третьего уровня: он достаточно большой по объёму, но и самый медленный, однако все равно быстрее, чем оперативная память. Кэш память обычно составляет больше половины стоимости центрального процессора.

Что такое cpu, если за ним не ухаживать так же, как и за любой другой запчастью? Скорее всего, он перегорит, и вам придётся идти в магазин за новым. Давайте рассмотрим способы контроля производительности.

Если вы всерьёз задумались о "разгоне" центрального процессора или просто хотите лучше контролировать его состояние, вам пригодится специальная программа. Ведь что такое cpu в компьютере и его температура? Это то же самое, что и температура у человека. У него также есть средняя температура, считающаяся нормой. Программа AIDA64 - градусник для вашего центрального процессора. Для определения степени "болезни" вашего ЦПУ, вы должны будете установить её на ваш персональный компьютер. Эта программа воспользуется установленными датчиками и выдаст вам результат.

Результатом работы будут следующие значения: ЦП, cpu package, cpu gt cores и температуры каждого ядра процессора. В первую очередь, нас интересует второй пункт. Что такое cpu package? Это температура под теплораспределительной крышкой процессора. Именно она является практически главным показателем температуры вашего процессора. Запомните, что нормальная температура процессора в режиме ожидания составляет до 45 градусов по цельсию. В рабочем режиме - до 65. Если температура переваливает за 70, то ваш процессор "болен", а значит, необходимо срочно искать и устранять причины неисправности.

Продлеваем жизнь

Итак, вы не уследили за своим процессором. Он начал перегреваться и перезагружать компьютер. Существует несколько возможных причин:

  1. Пыль. Если не чистить системный блок регулярно от пыли, то не только процессор, но и вся системная плата начнет перегреваться, что приведёт к потере производительности. Лучше всего проводить чистку каждые 2-3 месяца.
  2. Старая термопаста. Для обеспечения лучшего охлаждения процесссора в месте его соприкосновения с кулером намазывается тонкий слой специального вещества. Его замену лучше всего производить хотя бы раз в год.
  3. И последняя проблема, которая часто встречается в самостоятельных сборках, - неправильный монтаж. Если вы плохо закрепили процессор и его кулер, то, скорее всего, они плохо соприкасаются, а значит не обеспечивается достаточное охлаждение.

Надеемся, что знания о том, что такое cpu, пригодятся вам в жизни и помогут с выбором и уходом за вашим новым центральным процессором.

Cpu это:

  • скачать
  • скачать
  • Другие статьи, обзоры программ, новости

    Cpu это

    CPU - это не только мегагерцы!

    Среднестатистический пользователь - тот самый, покупающий компьютер в магазине, при выборе процессора обычно обращает внимание лишь на его торговую марку, тактовую частоту, ну и еще, быть может, на объем кэша. Нельзя сказать, будто это неправильно - просто за бесконечными анонсами и представлениями новых моделей процессоров мы забываем, что любой из них является сложнейшим электронным устройством, за которым стоит не один год кропотливой работы многих исследователей, ученых и разработчиков.

    Если обратиться к Большой Советской Энциклопедии, то в ней говорится, что "микропроцессор - это электронное устройство, выполненное в виде интегральной микросхемы и состоящее из цепей управления, регистров, сумматоров, счетчиков команд, а также очень быстрой памяти малого объема". Данное определение, несмотря на свой почтенный возраст, согласитесь, остается вполне актуальным. В этой статье мы расскажем о технологиях производства микропроцессоров, а также о тех достижениях, без которых современный процессор в вашем компьютере не был бы таким, какой он есть.

    Его величество транзистор

    Ключевое словосочетание в определении из БСЭ - "интегральная микросхема", ведь именно возможность создавать высокоинтегрированные электронные схемы позволила вычислительной технике развиваться столь стремительными темпами. Многим известно, что до применения транзисторов существовали ламповые компьютеры, но их габариты, сложность обслуживания и быстродействие было на абсолютно доисторическом уровне. В любом случае, появлению полупроводниковых устройств мы обязаны в первую очередь общепризнанным изобретателям транзистора - исследователям Bell Labs - Джону Бардену, Уолтеру Брэттэну и Уильяму Шокли (J.Barden, W.Brattain, W.B.Shockley). Почему "общепризнанным"? Дело в том, что за много лет до того, в 1922 году, наш соотечественник, радиолюбитель из Нижнего Новгорода - 19-летний Олег Лосев создал первый в мире полупроводниковый усилитель! И это еще не все - после недолгих экспериментов молодой Левша сконструировал на основе своего изобретения приемник и назвал его "кристадин" (от слова кристалл). Важным моментом в этой истории является тот факт, что изобретение Лосева не было незамеченным - о его кристадинах в те времена писала вся научная пресса, называя новое изобретение не иначе как "переворот в радиоэлектронике, вытесняющий вакуумную лампу". Поэтому к вкладу в становление основ современной микроэлектроники в немалой степени причастны и российские исследователи. Впрочем, важность открытия ученых из лаборатории Bell тоже нельзя недооценивать, ведь переворот, о котором так много писали в 1930-е годы, свершился только через четверть века, когда физика твердого тела доросла до уровня кристадина и смогла объяснить суть явлений, происходивших в нем.

    Революционное значение транзистора - в его малых размерах, ведь объединение большого числа транзисторов на единой подложке позволило сначала создавать отдельные функциональные узлы, чуть позже процессоры, а теперь и законченные интегрированные устройства. Одновременно уменьшались габариты вычислительных машин, и возрастала их производительность.

    Для того чтобы наглядно представлять принцип работы современных процессоров, что называется "из сердца", стоит рассказать, как они производятся. Поэтому мы кратко коснемся технологии выращивания микросхем.

    Главный материал при полупроводниковом производстве - кремний, самый распространенный полупроводник на Земле. Именно из него создают подложки современных микросхем. Для этой цели применяется химически чистый кремний, который переплавляется в большие цилиндрические заготовки. После множества дополнительных химических чисток монокристалл кремния разрезается на тончайшие пластины - именно они в будущем и послужат подложкой для изготовления кристаллов процессоров.

    До недавнего времени стандартом при производстве кремниевых пластин являлся типоразмер 200 мм, однако сейчас все больше компаний переходит на заготовки с диаметром 300 мм. Необходимо отметить, что использование 300-мм заготовок выгодно, в первую очередь, с экономической точки зрения, так как в этом случае сокращается производственный цикл - указанные стадии для одного и того же количества создаваемых процессоров производятся реже. Кроме того, переход от 200-мм пластин к 300-мм, дает увеличение их эффективной площади на 240%.

    По данным компании Intel, одна только экономия воды, задействованной при шлифовке и полировке кремниевых пластин, достигает 40%. Экономия электроэнергии также довольно высока. В целом, ввод в эксплуатацию оборудования, рассчитанного на использование увеличенных пластин, сказывается на себестоимости готовой продукции, позволяя экономить около 30% на технологических ресурсах и около 50% - на снижении трудозатрат. Поэтому многие компании активно переориентируют свое производство под новый типоразмер.

    Однако вернемся к процессу производства микросхем. Одним из первых этапов производства микропроцессоров является воздействие на заготовку кислородом, которое происходит под высокой температурой. Таким образом, на поверхности заготовки создается тончайший слой диоксида кремния. Затем на полученную механически защищенную пластину наносят специальные обозначения, по которым позже пластина будет позиционироваться в экспонирующих аппаратах. Следующий наносимый слой - фоторезист (светочувствительное вещество, которое при облучении становится растворимым в определенных веществах). Именно это его свойство используется для того, чтобы "открыть" слой кремния в необходимых местах для последующей обработки.

    Полученная фоточувствительная заготовка устанавливается, по нанесенным заранее разметкам, в специальный экспонометр, с помощью которого на пластине формируется первичное изображение. Негативом в экспонометре служит прецизионная маска, она обычно больше пластины и создается отдельно для каждого слоя микропроцессоров (их несколько). В основе ее создания лежит эффект отрыва электронов с поверхности металла, позволяющий бомбардировкой электронов создавать на кварцевом стекле хромовые рисунки, служащие впоследствии негативом.

    В результате засвеченный слой, чьи структура и химические свойства изменились под действием излучения, а также находящийся под ним слой диоксида кремния могут быть удалены с помощью химикатов, методом травления (каждый слой - своим химикатом). Так изготовляются профили, где каждый выступ представляет собой одну из составных частей интегральной микросхемы - транзисторов, формирующих логические блоки создаваемого процессора.

    В наиболее современных процессорах компании Intel, на базе ядра Prescott применяется семь слоев металлизации (в Northwood - шесть), которые организуют необходимые электрические связи между блоками процессора. Наведения электрических связей в кристалле также производятся методом фотолитографии - в пластине производятся новые выемки, куда закладывают алюминий или медь. Медь является более выгодным электрическим и термопроводящим элементом, однако на пути ее внедрения в микропроцессор возникла определенная проблема, давшая почву для размышлений о скором конце кремниевой технологии. Суть проблемы в том, что в нормальных условиях медь не образует электрический контакт с кремнием. Однако после более глубоких исследований ученым удалось найти способ соединения с применением сверхтонкой полимерной разделительной области между кремниевой подложкой и медными проводниками, предотвращающей диффузию этих материалов.

    Чтобы отделить готовый слой от создаваемого, на первичное изображение микросхемы напыляется новый слой диоксида кремния. После этого на него наносится еще один слой поликристаллического кремния и новый фотослой. Далее при помощи следующей фотомаски создается рельеф второго слоя, который путем высвечивания фоторезиста и последующего его травления организует на микросхеме рабочие элементы "второго этажа". Потом на микросхему вновь наносится слой металлизации, таким образом, цикл повторения замыкается и может продолжаться далее. При создании современных процессоров обычно наносится порядка 20 слоев.

    Конечный этап при производстве процессоров - разрезание плиты кристаллов, монтировка их в корпуса, подключение к сокетным выводам, тесты и, наконец, упаковка.

    Литография - скромный попутчик больших революций

    Одним из способов увеличения стабильности работы чипа на более высоких частотах является переход к более низким проектным нормам. Сам по себе этот путь очень дорогой, и не только потому, что заключается в модернизации парка производственного оборудования, но и в виду сложных научных исследований, предшествующих ему. Не секрет, что, скажем, компания Intel тратит на развитие научной базы десятки миллионов долларов в год. Кроме, собственно, исследований полупроводниковых материалов и новых схеморешений ведутся разработки и в параллельных областях науки, например, в квантовой физике, так как если для фотолитографии при процессе 0,35 мк использовались ртутные лазеры с длиной волны 0,365 мк, то в технологии 0,25 мк принимали участие лазеры на основе ультрафиолета хлорида криптона с длиной волны 0,248 мк. Сегодня эти показатели еще больше приблизились к показателям рентгеновского излучения.

    Для техпроцессов следующего за 90-нм технологией поколения - 65 нм, 45 нм и 32 нм - возникает необходимость использования более совершенного литографического оборудования. Дело в том, что применяемые в настоящее время литографические аппараты, при переходе к более тонким технологическим нормам, вряд ли смогут обеспечить необходимую "жесткость" излучения и должный уровень разрешающей способности при формировании проекции маски-шаблона. Длина волн 248 нм или 193 нм, которые применяются в сканерах и степперах для производства микросхем с уровнем детализации 90 нм, недостаточна для перехода к более тонким нормам. Поэтому изготовители литографического оборудования и их заказчики находятся в поиске рационального решения. Им приходится выбирать между весьма дорогостоящими инструментами нового поколения с длиной волны 157 нм и альтернативными методиками.

    Само по себе внедрение 157-нм литографии сопряжено с рядом трудностей, в частности, с отсутствием методики синтеза качественного фторида кальция, из которого изготавливается литографическая оптика нового поколения, а также с проблемой фоторезистов, теряющих чувствительность в указанном спектре длин волн. Кроме того, как утверждают представители компании Intel, внедрение 157-нм литографии сопряжено с невозможностью найти разумный ценовой компромисс, поэтому сейчас рассматриваются альтернативные методики.

    В частности, инженеры компании Intel изучают возможность использования литографии с применением жесткого ультрафиолета (EUV-литографии), о которой заговорили давно. Источником света для установок данного типа служат компактные газоразрядные лампы, представляющие собой цилиндр диаметром 0,5 мм и длиной несколько мм. В них применяется плотная плазма с температурой 200000-300000 0К, полученная с помощью полого катода, питаемого током около 10000 А. Лампы такого типа способны излучать электромагнитные волны в крайнем ультрафиолетовом диапазоне - порядка 13,5 нм и импульсами длительностью 30 нс. Срок службы таких ламп составляет до 100 млн пульсаций, при неизменной длине волн, что вполне приемлемо с экономической точки зрения.

    Компания Intel является одним из сторонников литографии с применением жесткого ультрафиолета вместо 157-нм сканеров. В ее производственных планах использование данной технологии намечено на 2007 год. В то же время немецкая компания Infineon установила экспериментальное оборудование для получения световых волн EUV-спектра в своей лаборатории, для проведения исследований в области фоторезистов и других материалов, необходимых для литографии следующего поколения. А в Японии консорциум Extreme Ultraviolet Lithography System Development Association (EUVA) приступил к разработке первой EUV-установки. Появление рабочего прототипа системы ожидается в 2005 году. Интересно отметить, что в EUVA входят два известных производителя литографического оборудования - Canon и Nikon, давние конкуренты не только в области литографического оборудования. Обе компании будут заниматься совместной разработкой оптических систем для опытной EUV-установки, но несмотря на это, намерены выводить на рынок свои собственные конечные EUV-продукты.

    Впрочем, EUV-литография - не единственная альтернатива. Сегодня все чаще обращают внимание на технологию импринт-литографии, которая во многом является развитием идеи EUV-литографии. В перспективе импринт-литография позволит применить наноскопическую печать на полимерах через маску масштаба 1:1 при использовании света в ультрафиолетовом диапазоне. Такие системы проецирования маски-шаблона значительно удешевят литографические системы, поскольку отпадает необходимость использования сложных и дорогих оптических систем, составляющих львиную долю современных литографических инструментов. В настоящее время для нанесения рисунка применяются маски масштаба 4:1, следовательно, для получения точной проекции рисунка маски требуется дорогостоящая оптика. Процесс нанесения рисунка на подложку до травления в импринт-литографии не зависит от качества применяемой оптики. Мономер, покрывающий поверхность кристалла, под действием ультрафиолетового излучения полимеризуется и застывает на поверхности. Он содержится в растворе и легко удаляется при необходимости, оставляя необходимый рисунок на поверхности подложки. При этом на формирование рисунка требуется всего несколько нанолитров вытравливающего реагента.

    В 1997 году импринт-литографическую технологию, позволяющую создавать рельефы с шириной каналов 10 нм, уже демонстрировали исследователи из Принстонского университета. Но из-за того, что при использовании данной технологии долгое время не удавалось выровнять слои полупроводника, о технологии на некоторое время забыли. Сейчас, когда специалисты компании Nanonex добились неплохих результатов выравнивания слоев при использовании обратного сканирующего туннельного микроскопа, о перспективах импринт-литографии заговорили вновь. Основное преимущество импринт-литографии перед аналогами - низкая себестоимость производства микропроцессоров - подкрепляется тем, что производительность полупроводниковой линии может достигнуть небывалых показателей, ведь для нанесения одного слоя требуется всего 20-30 с. Таким образом, за час может быть обработано до 3000 пластин. Кроме того, импринт-литография откроет новые горизонты для молекулярной электроники, позволив печатать интегральные схемы с точностью до нескольких молекул мономера.

    Миниатюрность прежде всего!

    Главный попутчик роста производительности современных процессоров - миниатюризация их составных частей. Однако необходимо добавить, что желание разработчиков уменьшать процессорные компоненты является еще и главной сложностью на этом пути. Например, разрабатывая 90-нм технологии, которые должны обеспечить нормальное функционирование процессоров Prescott, инженеры Intel вынуждены были преодолевать немало препятствий. Важный момент в том, что природа этих преград не в недостаточном разрешении производственного оборудования, а в невозможности изготовления столь малых транзисторов по традиционным технологиям. Так, при толщине барьера из четырех-пяти атомов диоксида кремния (это толщина слоя диэлектрика между затвором и каналом при использовании 90-нм масок) дали о себе знать утечки заряда из этой области, из-за чего управлять транзистором стало невозможно. Дело в том, что при уменьшении толщины слоя диэлектрика его изоляционные свойства значительно ухудшаются, и ток утечки, которым можно пренебречь при больших габаритах элементов транзистора, становится недопустимо большим.

    Кроме того, на границе с затвором наблюдается иное явление, выражающееся в значительном повышении порогового уровня напряжения, необходимого для изменения состояния проводимости канала транзистора. Решение было найдено в виде металлического затвора. Применив новый сплав для изготовления затвора, исследователи компании Intel продемонстрировали высокопроизводительные КМОП-транзисторы со стеками high-k/metal-gate. Последние имеют физическую длину затвора 80 нм и толщину изолятора около 1,4 нм. По мнению разработчиков, эта технология позволит осуществить переход на технологические нормы 45 нм.

    Впрочем, применение металлических затворов несколько замедлило скорость срабатывания транзисторов, из-за чего на первом этапе дальнейшая миниатюризация техпроцесса была сомнительна. Но и эту проблему удалось решить. Так, например, Intel в своем 90-нм техпроцессе применяет технологию "напряженного кремния", идея которого в том, чтобы растянуть кристаллическую решетку транзистора для увеличения расстояния между атомами и тем самым облегчить прохождение тока. При этом инженеры разработали два независимых способа "растяжения" кремния для разных типов транзисторов. Напомним, что существует два типа CMOS-транзисторов: n-типа, обладающие электронной проводимостью, и p-типа - с дырочной проводимостью. В NMOS-устройствах поверх транзистора в направлении движения электрического тока наносится слой нитрида кремния (Si3N4), в результате кремниевая кристаллическая решетка "растягивается". В PMOS-устройствах "растяжение" достигается за счет нанесения слоя кремний-германия (SiGe) в зоне образования переносчиков тока - здесь решетка "сжимается" в направлении движения электрического тока, и потому "дырочный" ток течет свободнее. В обоих случаях прохождение тока значительно облегчается: в первом случае - на 10%, во втором - на 25%. Сочетание же обеих технологий дает 20-30%-ное ускорение протекания тока.

    И все это ради мегагерц

    Процессор является одним из тех устройств, в которых логика функционирования неразрывно связана с технологией производства. Подтверждает это и вторая часть определения из БСЭ, где говорится о логической структуре процессоров. О ней и пойдет речь дальше.

    Микропроцессор состоит из нескольких структурных блоков, так или иначе представленных во всех современных процессорах. Среди них: кэш инструкций, кэш данных, предпроцессор и постпроцессор. Поскольку перечисленные блоки имеются во всех существующих сегодня процессорах, принцип обработки в них должен быть похожим. В общем случае его можно разделить на несколько этапов.

    Первый из этапов - предварительная обработка данных, которая заключается в размещении их в оперативной памяти или кэше процессора. Далее идет стадия преобразования данных в код, понятный процессору. Этот процесс происходит в предпроцессоре, передающем данные преобразованного формата (внутренний формат процессора) в постпроцессор, где и происходит их обработка. Завершается работа четырехступенчатого конвейера обратной записью в кэш либо оперативную память.

    Важно понимать, что любой ход процессора не может быть произведен раньше предыдущего, равно как и все операции происходят строго циклично, то есть тактуются. Это означает, что за один Герц процессор способен провести лишь один из этапов. Вот почему так важно, чтобы частота процессора была высокой. Впрочем, количество проработанных процессором тактовых импульсов не всегда равно числу обработанных им команд, ведь существуют инструкции, которые могут быть выполнены за разное количество тактов - как менее, так и более одного. В случае, когда разработчики говорят, что их процессор может обрабатывать более одной команды за такт, речь идет о том, что структурный блок, отвечающий за их выполнение, содержит свой собственный подконвейер - он-то и выполняет собственные подинструкции за единицу собственного тактования. Именно поэтому встретить процессор, длина конвейера которого равна четырем, невозможно. И это не так плохо, ведь длинный конвейер способствует росту частоты, а значит - числу инструкций, которые могут быть обработаны в единицу времени.

    Но в том-то и дело, что это в идеале, ведь вычислительный конвейер процессора мало чем отличается от калькулятора, способного вычислить все, если вы правильно поставите ему задачу. Так и конвейер полностью полагается на работу других блоков процессора, в числе которых блок предсказания ветвлений, позволяющий обрабатывать данные спекулятивно, то есть заранее, не дожидаясь выполнения множественных циклов и других логических операторов, коими наполнен код любой программы.

    Все задачи, исполняемые процессором, можно разделить на две большие части. Первая из них - целочисленные операции (как правило, офисные приложения) и операции с плавающей точкой (мультимедийные приложения). Первый тип обрекает нас на большое количество переходов, предсказание которых очень трудно, и коэффициент правильного предсказания в таких приложениях весьма низок. Как следствие, при их выполнении существует постоянная необходимость заполнения конвейера правильными инструкциями (как только осуществляется неверный переход, содержимое конвейера обнуляется и он загружается заново, что приводит к существенным временным потерям). И прежде чем мы получим результат первого вычисления, пройдет несколько десятков процессорных тактов (например, для Pentium 4 Prescott - 31), что при большом количестве таких ошибок пагубно отразится на производительности. В частности, на офисных приложениях новый процессор теряет до 20-30% своей производительности в сравнении с аналогичными моделями Pentium III.

    Второй тип задач - мультимедийные приложения, напротив, характеризуется очень малым количеством переходов и высокой степенью их предсказания, и, как следствие, на них процессор с конвейером любой длины может реализовать всю свою мощь наилучшим образом.

    Если учесть, что пользователю не столь важно ускорение работы офисных программ, которым зачастую достаточно производительности процессоров двух-, трехлетней давности, то процессоры с удлиненным конвейером видятся, пожалуй, наиболее перспективными разработками. Это отражают и характеристики современных процессоров - и в продукции компании Intel, и AMD (в меньшей степени) чувствуется все большая ориентация на мультимедийные приложения. Об этом могут говорить и постоянно удлиняющиеся конвейеры, и поддержка SIMD-инструкций (Single Instruction Multiple Data), позволяющих за один такт выполнять однотипные, часто встречающиеся в потоковых приложениях алгоритмы.

    Что такое CPU?

    Что такое CPU?

    Компьютер представляет собой комплекс из различных устройств, объединенных в единый блок посредством шин (актуально для внутренних комплектующих). Например, в состав любого компьютера входят оперативная память, центральный процессор, видеоадаптер и пр. Их характеристики определяют общую итоговую производительность и возможности. Одним из важнейших компонентов является центральный процессор. Иногда можно встретить другие его названия: CPU (англ. Central Processing Unit – основная вычислительная единица), проц, камень.

    Что такое CPU с точки зрения рядового пользователя? По аналогии с телом человека проц можно сравнить с мозгом. Он выполняет все математические расчеты и частично обеспечивает взаимодействие компонентов между собой. Физически процессор представляет собой самую крупную микросхему, устанавливаемую в специальный разъем материнской платы. Внутри нее содержатся сложные логические схемы из нескольких миллиардов транзисторов. Люди, интересующиеся вопросом «что такое CPU», могут легко определить процессор среди других внутренних компонентов. Ведь на нем всегда расположена система активного охлаждения: массивный металлический радиатор и вентилятор. Необходимость в них вызвана тем фактом, что потребляемая микросхемой электрическая мощность часто составляет десятки ватт. Малый объем рассеивающей поверхности и высокая мощность приводят к нагреву корпуса CPU, что требует использования охлаждения.

    Производители процессоров по-разному решают вопрос нагрева: одни оптимизируют архитектуру, внося механизмы отключения неиспользуемых блоков, другие снижают напряжение питания и используют для производства новейшие достижения («тонкий» техпроцесс) и пр. В настоящее время основными «игроками» на рынке центральных процессоров для настольных компьютеров и ноутбуков являются две компании – Intel и AMD. Соответственно, вся остальная инфраструктура подстраивается под особенности их продукции.

    Часто на вопрос «что такое CPU» дают довольно обобщающие ответы. Это объясняется очень просто: сейчас термин «процессор» приобрел более широкое значение, чем «часть компьютера». Так, в любом современном мобильном телефоне есть блок, выполняющий математические расчеты – это тоже процессор. Даже владельцам управляемых детских игрушек полезно знать, что такое CPU, ведь в них тоже присутствует вычислительный блок.

    Очевидно, что не рассмотрев принцип работы процессора, понять общие особенности его работы невозможно. Работой CPU управляют программы. Они представляют собой наборы инструкций для процессора, написанные на каком-либо языке программирования. Говоря человеческим языком, в программе указан точный порядок действий. Все помнят или хотя бы слышали о языке программирования Basic. В нем для того, чтобы нарисовать на экране круг, требовалось выполнить команду Circle (координаты). Современные принципы создания программ остались такими же: задачи создаются командами языков программирования. При запуске программы на компьютере специальный программный декодер преобразует команды используемого языка в машинный код, предназначенный для непосредственной обработки на CPU. Этот код – двоичный, представляет собой последовательность единиц и нулей. Многие не могут понять, почему было решено использовать именно двоичную систему, а не привычную десятеричную. На самом деле все объясняется очень просто: двоичные разряды легко можно представить командами для самих транзисторов. Например, так как речь идет о цифровых устройствах, то можно представить цифру «1» как наличие напряжения на базе определенного транзистора, а «0» - как его отсутствие. Соответственно, в первом случае транзистор открыт и пропускает через себя ток, а во втором – заперт (конечно, все упрощенно и с множеством оговорок).

    Скорость выполнения инструкций программы определяет быстродействие процессора. На это влияют архитектура, частота работы внутренних схем, оптимизация кода.

    Что такое CPU?

    Что такое CPU?

    Компоненты нашего домашнего или переносного персонального компьютера работают в хорошо отлаженной системе. Однако, далеко не все пользователи могут описать те или иные функции разных устройств компьютера. Многие скажут, что это им и не нужно, и будут правы. А вот остальные с интересом черпают информацию о центральном процессоре или о видеоплате. Наша сегодняшняя статья именно для таких людей. Узнаем, что такое CPU. Итак:

    CPU - central processing unit или центральное обрабатывающее устройство

    Данное устройство представляет собой микросхему, которая обрабатывает и контролирует исполнение машинных кодов программ компьютера. Ни много ни мало, центральный процессор - это самое важное звено во всей системе. Именно это устройство дает возможность функционировать программам на компьютере.

    Принцип работы устройства сводится к следующему. Согласно единому стандартизированному двоичному коду, который содержит только два значения "1" и "0", на процессор приходит сигнал. Значение 0 - это отсутствие электрического заряда, а 1 - его наличие. Именно таким образом и закодирована информация, содержащаяся в программе. После поступления кода в CPU, начинается деятельность того или иного блока компьютера, который выполняет строго определенные функции.

    На сегодняшний день, производители процессоров стремятся к уменьшению их физических размеров, и к увеличению количества выполняемых команд. Следует отметить, что современные процессоры способны выполнять одновременно невероятное количество команд.

    Производители современных CPU постоянно конкурируют между собой, что, собственно, и приводит к такому быстрому развитию этой сферы мирового рынка и науки. Существует три лидера среди создателей центральных процессоров. Это Intel, IBM, AMD. Трудно сказать, чем именно хорош тот или иной процессор. Технологии производства и особенности процессоров этих производителей отличаются, хотя, в общем-то, они преследуют одни и те же цели. Меньший размер и большая производительность. Справедливо заметить, что каждый из процессоров может быть лучше или хуже своего конкурента только в одной конкретной ситуации. В других случаях он может превосходит его.

    В компьютерном мире принято выделять следующие характеристики CPU:

    • Тактовая частота;
    • Производительность;
    • Энергопотребление;
    • Характеристики литографического процесса;
    • Архитектура устройства.

    Что такое CPU fan? Данная ошибка возникает при отказе работы кулера компьютера, который отвечает за холодный воздух и обдув процессора во избежании перегрева последнего. Для исправления ошибки следует почистить кулер от пыли или заменить его. Также ошибка может иметь программный характер. BIOS по каким-то причинам не распознает кулер. Для преодоления этой ошибки можно попробовать сбросить настройки охлаждающей системы в режим "По умолчанию".

    Cpu это

    Характеристики процессора

    Центральный процессор - CPU (central processing unit, что дословно значит "центральное процессорное устройство") - это главный вычислительный электронный блок компьютера. Именно процессор отвечает за обработку всех данных в системе и глобально управляет работой аппаратного обеспечения компьютера.

    Из чего состоит процессор? Внешне - это небольшая четырехугольная пластина, с одной стороны оснащенная рядами "штырьков" или "ножек" - электрических контактов, которые вставляются в процессорный разъем (сокет) на материнской плате. Внутреннее устройство представляет собой миллионы микроскопических транзисторов, объединенных в единый комплекс - сложнейшую электрическую цепь. Именно они, подобно мозговым клеткам, и выполняют всю вычислительную работу. Транзисторы (переключатели электрического тока в микросхеме) размещаются на подложке из чистого кремния, и всю эту конструкцию иначе называют кристаллом или камнем процессора. Кажется удивительным, что число транзисторов на участке, площадью с булавочную головку, может достигать 200 миллионов - настолько они малы. Процессор - одно из самых сложных технических устройств, производимых человеком.

    Как работает процессор? Говоря простым языком - последовательно выполняет арифметические операции с данными, загруженными из памяти, согласно определенному алгоритму. Алгоритм команд соответствует логике выполняемой программы.

    Видов процессоров существует много, выпускаются они для различных целей и разными производителями, поэтому чтобы понимать, чем они между собой различаются, нужно знать их основные характеристики и показатели. Остановимся на характеристиках процессоров подробнее. Следует учесть, что о производительности процессоров не судят, сравнивая их между собой по какому-либо одному показателю (за исключением линейки изделий одного производителя). То есть, утверждение, что лучше тот процессор, у которого больше ядер, без учета остальных критериев будет не верным.

    Итак, важнейшие характеристики процессора, на которые стоит обращать внимание при выборе.

    Число ядер

    Чем больше у процессора ядер, тем большее число операций он может выполнять одновременно без потери производительности. Одноядерные процессоры для персональных компьютеров сегодня уже не выпускаются - наступила эра многоядерности. Именно за счет увеличения числа ядер ведущие производители планируют наращивать мощность процессоров в дальнейшем. Сегодня на персональные рабочие станции устанавливаются, как правило, 2-8 ядерные CPU, а для серверных систем уже существуют и 16-ядерные. В экспериментальных условиях проходят апробирование процессоры, оснащенные более чем 20 ядрами.

    Увеличение производительности за счет количества ядер особенно ощутимо при исполнении многозадачных программ, в логику которых заложено одновременное выполнение нескольких действий. В то время, как одноядерный процессор выполнял бы задачи последовательно - одну за другой, многоядерный - делает это параллельно.

    Тактовая частота

    Эта характеристика указывает на то, сколько операций выполняет процессор в единицу времени. Многие привыкли считать, что тактовая частота - это показатель производительности, и чем она выше, тем "шустрее" процессор. Утверждение справедливо, если сравнивать между собой поколения CPU одной марки, однако сопоставлять по этому показателю процессоры разных производителей нельзя - при одинаковой тактовой частоте они работают с различной скоростью, поскольку на нее влияют в не меньшей степени и другие характеристики. Например, процессоры марки AMD работают на более низких тактовых частотах, чем Intel, но за один такт производят больше действий.

    Объем кэш-памяти

    Кэш-память процессора - это сверхпроизводительная память, откуда процессор получает доступ к обрабатываемым данным. Объем ее очень мал и не позволяет вместить в себя исполняемую программу целиком, поэтому в кэш обычно загружены только часто используемые данные. Разумеется, чем кэш больше, тем к большему объему информации процессор может получить быстрый доступ. Поэтому от величины кэш-памяти зависит скорость исполнения программы.

    Кэш процессора поделен на 3 уровня. Кэш-память первого уровня - самая быстрая, но имеет и самый малый объем. Кэш второго уровня - средний по скорости и объем его больше первого. Кэш третьего уровня - самый медленный и самый большой по объему. Понятие "медленный" здесь условно, и дается только для сравнения этих уровней между собой, поскольку относительно скорости работы оперативной памяти, кэш-память процессора несравнимо выше.

    Объем кэша процессора значительно влияет на его стоимость.

    Технология производства или техпроцесс CPU

    Эта характеристика показывает размер наименьшего отдельного элемента базы транзистора, умещаемого на кристалле. Понятно, что чем элемент мельче, тем больше их можно разместить на единице площади, тем самым увеличив производительность. Единицей измерения техпроцесса служит нанометр - настолько малы частицы. Выпущенные в 2011- 2012 годах процессоры имеют величину техпроцесса всего 22 нм, в то время как, например, в 2005 году выпускались процессоры по 50-нанометровому технологическому процессу. Поэтому можно проследить тенденцию развития этой технологии в сторону еще большего уменьшения элементов кристалла, и производителям это хорошо удается.

    Сокет, или процессорный разъем

    Расположен на материнской плате - это непосредственно то место, куда вставляется процессор. Поскольку материнские платы производятся для определенных, не взаимозаменяемых видов процессоров, их сокеты (от англ. Socket ) имеют разные параметры. Например, сокеты для процессоров марок Intel и AMD отличаются полностью, и по форме, и электрически.

    Процессоры по типу сокета условно объединяют в классы, то есть, к одному классу относят CPU, одинаковые по форме разъема. Их можно, при условиях поддержки, устанавливать в одну и ту же материнскую плату. Поэтому при выборе комплектующих для компьютера следует подбирать матплату и процессор с одинаковым типом сокета.

    Частота системной шины и множитель

    Характеристика, показывающая скорость обмена данными между процессором и чипсетом материнской платы. Обозначается аббревиатурой FSB (Front side bus) и измеряется количеством переданных данных за единицу времени. Чем выше FSB, тем выше производительность компьютера. Больше относится к характеристикам материнской платы, но наряду с частотой системной шины учитывается коэффициент умножения (множитель) процессора - величина, на которую тактовая частота CPU превосходит частоту FSB. Изменение этих двух показателей в сторону увеличения называются разгоном процессора, поскольку это увеличивает его производительность. Однако при этом разгон сокращает срок службы устройств.

    Поддержка 64-битных вычислений

    Появилась в 2004 году и с тех пор стала важна при выборе процессора. Практически все современные CPU для персональных компьютеров поддерживают 64-разрядность, что позволяет им использовать оперативную память в размере больше, чем 4 Гб.

    Защищенный режим

    Еще одна характеристика CPU, позволяющая предотвращать выполнение в операционной системе вредоносного кода. Поддерживается системами Windows, начиная со 2 сервиспака Windows XP.

    TDP (thermal design power)

    Это величина, которую следует учитывать при выборе системы охлаждения процессора. То есть численный показатель TDP указывает на то, какое количество тепла (Вт) может отвести от процессора система охлаждения при неких "нормальных", то есть приближенных к штатным условиям.

    Более подробно в статье: "Температура процессора ".

    Архитектура APU

    В процессорах последних поколений часто реализована архитектура, называемая APU (Accelerated Processing Unit), суть которой заключается в объединении в одном кристалле центрального процессора и графического ядра. Использование этой технологии в целом удешевляет системы на основе таких процессоров, поскольку отпадает потребность в отдельном видеочипе на материнской плате или видеокарте.

    Чем отличаются процессоры разных типов между собой

    При выборе CPU перед многими встает извечный вопрос - какой марки процессор лучше - Intel или AMD? Если говорить о сравнении производительности, то следует учитывать, для каких целей приобретается компьютер. Если сопоставлять одинаковые по цене процессоры, то при работе в ресурсоемких мультимедийных приложениях показатели Intel будут выше, чем у AMD, но в играх, зачастую, AMD обгоняют Intel.

    Немаловажен и ценовой диапазон. Так, например, согласно исследованиям, производительность процессоров Intel высшего диапазона цен (то есть самых дорогих) больше, чем аналогичных по стоимости AMD. Среди средних по стоимости CPU показатели производительности у этих двух марок будут примерно равны. А в низшем, бюджетном диапазоне, лидирует AMD.

    Если выбор остановлен на линейке Intel Core i3 - i7, следует определить перечень нужд, для которых будет использоваться компьютер. Например Intel Core i3 530 и 540 показали хороший прирост производительности в сравнении с их предшественниками Core 2 Duo, хотя ценовой уровень примерно схож. Модели Core i5 больше ориентированы на средние и высокие запросы пользователя, например, серия 600 со встроенной графикой подойдет для офисной работы, а 4-ядерник 750 серии - для домашнего мультимедийного центра и не самых ресурсоемких игр. Процессоры Core i7, например, 680 серии, удовлетворят и достаточно высокие запросы в плане работы мультимедийных приложений и требовательных игр. А если средства позволяют, можно приобрести и более дорогие и производительные модели, но тогда и покупка материнской платы выйдет значительно дороже.

    Что касается марки AMD, допустим, если сравнивать топовые серии FX и Phenom II, тесты показали что новинка хоть и обошла по производительности более старую модель, но не очень значительно. Поэтому, останавливать выбор на AMD есть смысл, если вы не работаете в требовательных к ресурсам мультимедийных приложениях, а для средне- и малонагружаемых систем недорогие процессоры AMD подойдут как нельзя лучше.

    Если говорить о корректности сравнения различных моделей процессоров, часто бывает так, что при схожих технических характеристиках одни показатели будут выше, другие - ниже, поэтому выбор следует основывать, исходя из своего бюджета и потребностей.