Процессор персонального компьютера


В устройстве персонального компьютера за вычисления и обработку всей информации отвечает ЦПУ(CPU), центральное процессорное устройство.

Производителями процессоров для ПК, являются INTEL и AMD, развивающие и внедряющие новые технологии и техпроцессы. Еще одна фирма производящая процессоры для бюджетных и менее производительных систем, но в тоже время, предлагая более экономичные решения, выступает VIA Tehnologies.

Процессоры являются сложными и высокотехнологичными изделиями, в которых количество элементов(транзисторов) насчитывается уже более миллиарда. В настоящее время процессоры выпускаются в основном 64-битные и многоядерные . Разрядность процессора показывает, сколько бит обработает процессор за один раз (за один такт). В основе работы процессора лежит тактовый принцип. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. В персональном компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в чипсет, расположенный на материнской плате. Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность. Но не только тактовая частота влияет на производительность, влияет так же размер кеш-памяти и количество ядер процессора, а также чипсет расположенный на материнской плате. Многоядерными процессорами являются – процессоры, у которых два и более ядер, находятся в одном корпусе, в результате чего обработка информации ведется в несколько потоков, что в конечном итоге влияет на производительность.

Объем кэш-памяти. Процессор работает значительно быстрее, чем оперативная память, и при обращении к ней ему приходится некоторое время ожидать результата. Чтобы уменьшить время ожидания, непосредственно на кристалле процессора устанавливается небольшой объем очень быстрой памяти, называемой кэш-памятью. Она содержит данные, наиболее часто используемые процессором, и обычно работает на его тактовой частоте. Специальные алгоритмы для кэш-памяти позволяют своевременно подгружать нужные процессору данные из оперативной памяти, что увеличивает производительность системы.
Современные процессоры имеют двухуровневую организацию интегрированной кэш-памяти. У кэш-памяти первого уровня (L1) наивысшая скорость и небольшой объем (обычно 16-64 Кбайт). Кэш-память второго уровня (L2) обладает несколько меньшим быстродействием, а ее объем может составлять от 128 Кбайт до нескольких мегабайт в зависимости от модели процессора. В некоторых процессорах также встречается кэш-память третьего уровня (L3) объемом от 1 Мбайт.

Множитель процессора, или коэффициент умножения. Ядро центрального процессора работает на тактовой частоте (FSB), являющейся произведением частоты FSB на коэффициент умножения. Например, для уже упомянутого процессора Intel Core 2 Duo Е6600 частота FSB — 266,6 МГц, множитель — 9, в результате тактовая частота будет равна 2400 МГц.

Тактовая частота. Параметр, показывающий реальную частоту работы ядра процессора, которая для современных процессоров может находиться в диапазоне 1,5-4 ГГц. Тактовая частота определяется умножением частоты внешней шины процессора (FSB) на коэффициент умножения.

Поскольку тактовая частота процессора зависит от шины FSB, есть возможность заставить его работать с большей скоростью, изменив частоту FSB. Эта операция называется разгоном.

Основным техническим параметром процессора является техпроцес - это масштаб технологии, которая определяет размеры полупроводниковых элементов, составляющих основу внутренних цепей процессора (эти цепи состоят из соединенных соответствующим образом между собой транзисторов). Совершенствование технологии и пропорциональное уменьшение размеров транзисторов способствуют улучшению характеристик процессоров.

Тепловыделение

. Поскольку процессоры работают на очень высоких частотах, они могут обладать большим тепловыделением, достигающим до 100 Вт и более. Для обозначения потребляемой процессором мощности используется параметр TDP (Thermal Design Power). Производители процессоров используют различные технологии снижения энергопотребления. В наиболее экономичных моделях удается снизить тепловыделение до 20-30 Вт, что особенно важно для ноутбуков.
Эксплуатация процессора невозможна без системы охлаждения, в качестве которой используются массивные радиаторы с установленными на них вентиляторами.
Для современных процессоров характерен набор дополнительных функций и технологий, расширяющих их возможности.

Процессоры AMD в зависимости от модели могут поддерживать различные технологии:

  • 3DNowl, SSE, SSE2, SSE3. Наборы дополнительных инструкций для процессора, ускоряющих работу с мультимедиа и большими объемами данных.
  • Cool'n'Quiet. Технология энергосбережения, требующая поддержки со стороны операционной системы (не ниже Windows ХР SP2), которая «заставляет* процессор снизить тактовую частоту, если его нагрузка невелика.
  • NX-bit (No Execute). Технология защиты компьютера от вирусов, запрещающая запуск кода из области данных. Поддерживается операционной системой не ниже Windows ХР SP2.
  • AMD64. Технология, позволяющая выполнять 64-битныс инструкции, то есть устанавливать 64-разрядные операционные системы.
  • AMD virtualization (AMD-V). Аппаратная поддержка одновременной работы нескольких виртуальных машин на одном компьютере. Для реализации этой технологии понадобится специальная программа — менеджер виртуальных машин, которая будет распределять ресурсы компьютера между несколькими операционными системами. Наличие этой технологии совсем необязательно для установки и запуска виртуальных машин, однако она повышает эффективность работы с ними.

У процессоров Intel дополнительные функции и технологии похожи:

  • ММХ, SSE, SSE2, SSE3. Наборы инструкций для процессора, ускоряющих работу с мультимедиа и большими объемами данных.
  • Технология НТ (Hyper-Threading Technology). Технология, позволяющая выполнять несколько потоков команд одновременно, используется только в некоторых процессорах.
  • ТМ1 (Thermal Monitor 1) и ТМ2 (Thermal Monitor 2). Технология защиты процессора от перегрева. В режиме ТМ1 процессор пропускает несколько рабочих тактов при достижении критической температуры, а в режиме ТМ2 снижается его тактовая частота.
  • Enhanced Halt State. Режим пониженного энергопотребления, активирующийся при поступлении на процессор команды Halt, то есть если нет полезных задач.
  • EIST (Enhanced Intel SpeedStep Technology). Технология энергосбережения, аналогичная CooPn'Quiet, динамически изменяющая с помощью операционной системы тактовую частоту процессора.
  • XD (Execute Disable Bit). Технология, запрещающая запуск кода из области данных, аналогичная NX-bit.
  • ЕМТ64. Технология, аналогичная AMD64, позволяющая выполнять 64-битные инструкции.
  • Intel Trusted Execution. Новая технология защиты от вредоносных программ на аппаратном уровне, которую поддерживают новые модели процессоров семейства Core 2. Для ее реализации требуется поддержка со стороны процессора, чипсета (наличие доверенного платформенного модуля ТРМ) и операционной системы.
  • VT (Virtualization Technology). Аппаратная поддержка одновременной работы нескольких виртуальных машин на одном компьютере, аналогичная AMD-V.
(C) compuhome.ru