C помощью своего арифметико-логического устройства, процессор выполняет математические действия: сложение, вычитание, умножение и деление. Современные микропроцессоры полностью поддерживают операции с плавающей точкой (с помощью специального арифметического процессора операций с плавающей точкой)
Микропроцессор способен перемещать данные из одного типа памяти в другой
Микропроцессор обладает способностью принимать решение и, на основании принятого им решения, «перепрыгивать», то есть переключаться на выполнение нового набора команд

Микропроцессор содержит:

Address bus (адресную шину). Ширина этой шины может составлять 8, 16 или 32 бита. Она занимается отправкой адреса в память
Data bus (шину данных): шириной 8, 16, 32 или 64 бита. Эта шина может отправлять данные в память или принимать их из памяти. Когда говорят о «битности» процессора, речь идет о ширине шины данных
Каналы RD (read, чтения) и WR (write, записи), обеспечивающие взаимодействие с памятью
Clock line (шина синхронизирующих импульсов), обеспечивающая такты процессора
Reset line (шина стирания, шина сброса), обнуляющая значение счетчика команд и перезапускающая выполнение инструкций

Поскольку информация достаточно сложна, будем исходить из того, что ширина обеих шин — и адресной и шины данных — составляет всего 8 бит. И кратко рассмотрим компоненты этого сравнительно простого микропроцессора:

Регистры A, B и C являются логическими микросхемами, используемыми для промежуточного хранения данных
Address latch (защелка адреса) подобна регистрам A, B и C
Счетчик команд является логической микросхемой (защелкой), способной приращивать значение на единицу за один шаг (если им получена соответствующая команда) и обнулять значение (при условии получения соответствующей команды)
ALU (арифметико-логическое устройство) может осуществлять между 8-битными числами действия сложения, вычитания, умножения и деления или выступать в роли обычного сумматора
Test register (тестовый регистр) является специальной защелкой, которая хранит результаты операций сравнения, производимых АЛУ. Обычно АЛУ сравнивает два числа и определяет, равны ли они или одно из них больше другого. Тестовый регистр способен также хранить бит переноса последнего действия сумматора. Он хранит эти значения в триггерной схеме. В дальнейшем эти значения могут использоваться дешифратором команд для принятия решений
Шесть блоков на диаграмме отмечены, как «3-State». Это буферы сортировки. Множество источников вывода могут быть соединены с проводом, но буфер сортировки позволяет только одному из них (в один момент времени) передавать значение: «0» или «1». Таким образом буфер сортировки умеет пропускать значения или перекрывать источнику вывода возможность передавать данные
Регистр команд (instruction register) и дешифратор команд (instruction decoder) держат все вышеперечисленные компоненты под контролем

На данной диаграмме не отображены линии управления дешифратора команд, которые можно выразить в виде следующих «приказов»:

«Регистру A принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Регистру B принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Регистру C принять значение, поступающее в настоящий момент от арифметико-логического устройства»
«Регистру счетчика команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Адресному регистру принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Регистру команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Счетчику команд увеличить значение [на единицу]»
«Счетчику команд обнулиться»
«Активировать один из из шести буферов сортировки» (шесть отдельных линий управления)
«Сообщить арифметико-логическому устройству, какую операцию ему выполнять»
«Тестовому регистру принять тестовые биты из АЛУ»
«Активировать RD (канал чтения)»
«Активировать WR (канал записи)»

В дешифратор команд поступают биты данных из тестового регистра, канала синхронизации, а также из регистра команд. Если максимально упростить описание задач дешифратора инструкций, то можно сказать, что именно этот модуль «подсказывает» процессору, что необходимо сделать в данный момент.

Память микропроцессора

Знакомство с , касающимися компьютерной памяти и ее иерархии помогут лучше понять содержание этого раздела.

Выше мы писали о шинах (адресной и данных), а также о каналах чтения (RD) и записи (WR). Эти шины и каналы соединены с памятью: оперативной (ОЗУ, RAM) и постоянным запоминающим устройством (ПЗУ, ROM). В нашем примере рассматривается микропроцессор, ширина каждой из шин которого составляет 8 бит. Это значит, что он способен выполнять адресацию 256 байт (два в восьмой степени). В один момент времени он может считывать из памяти или записывать в нее 8 бит данных. Предположим, что этот простой микропроцессор располагает 128 байтами ПЗУ (начиная с адреса 0) или 128 байтами оперативной памяти (начиная с адреса 128).

Модуль постоянной памяти содержит определенный предварительно установленный постоянный набор байт. Адресная шина запрашивает у ПЗУ определенный байт, который следует передать шине данных. Когда канал чтения (RD) меняет свое состояние, модуль ПЗУ предоставляет запрошенный байт шине данных. То есть в данном случае возможно только чтение данных.

Из оперативной памяти процессор может не только считывать информацию, он способен также записывать в нее данные. В зависимости от того, чтение или запись осуществляется, сигнал поступает либо через канал чтения (RD), либо через канал записи (WR). К сожалению, оперативная память энергозависима. При отключении питания она теряет все размещенные в ней данные. По этой причине компьютеру необходимо энергонезависимое постоянное запоминающее устройство.

Более того, теоретически компьютер может обойтись и вовсе без оперативной памяти. Многие микроконтроллеры позволяют размещать необходимые байты данных непосредственно в чип процессора. Но без ПЗУ обойтись невозможно. В персональных компьютерах ПЗУ называется базовой системой ввода и вывода (БСВВ, BIOS, Basic Input/Output System). Свою работу при запуске микропроцессор начинает с выполнения команд, найденных им в BIOS.

Команды BIOS выполняют тестирование аппаратного обеспечения компьютера, а затем они обращаются к жесткому диску и выбирают загрузочный сектор. Этот загрузочный сектор является отдельной небольшой программой, которую BIOS сначала считывает с диска, а затем размещает в оперативной памяти. После этого микропроцессор начинает выполнять команды расположенного в ОЗУ загрузочного сектора. Программа загрузочного сектора сообщает микропроцессору о том, какие данные (предназначенные для последующего выполнения процессором) следует дополнительно переместить с жесткого диска в оперативную память. Именно так происходит процесс загрузки процессором операционной системы.

Инструкции микропроцессора

Даже простейший микропроцессор способен обрабатывать достаточно большой набор инструкций. Набор инструкций является своего рода шаблоном. Каждая из этих загружаемых в регистр команд инструкций имеет свое значение. Людям непросто запомнить последовательность битов, поэтому каждая инструкция описывается в виде короткого слова, каждое из которых отражает определенную команду. Эти слова составляют язык ассемблера процессора. Ассемблер переводит эти слова на понятный процессору язык двоичных кодов.

Приведем список слов-команд языка ассемблера для условного простого процессора, который мы рассматриваем в качестве примера к нашему повествованию:

LOADA mem — Загрузить (load) регистр A из некоторого адреса памяти
LOADB mem — Загрузить (load) регистр B из некоторого адреса памяти
CONB con — Загрузить постоянное значение (constant value) в регистр B
SAVEB mem — Сохранить (save) значение регистра B в памяти по определенному адресу
SAVEC mem — Сохранить (save) значение регистра C в памяти по определенному адресу
ADD — Сложить (add) значения регистров A и B. Результат действия сохранить в регистре C
SUB — Вычесть (subtract) значение регистра B из значения регистра A. Результат действия сохранить в регистре C
MUL — Перемножить (multiply) значения регистров A и B. Результат действия сохранить в регистре C
DIV — Разделить (divide) значение регистра A на значение регистра B. Результат действия сохранить в регистре C
COM — Сравнить (compare) значения регистров A и B. Результат передать в тестовый регистр
JUMP addr — Перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JEQ addr — Если выполняется условие равенства значений двух регистров, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JNEQ addr — Если условие равенства значений двух регистров не выполняется, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JG addr — Если значение больше, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JGE addr — Если значение больше или равно, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JL addr — Если значение меньше, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
JLE addr — Если значение меньше или равно, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
STOP — Остановить (stop) выполнение

Английские слова, обозначающие выполняемые действия, в скобках приведены неспроста. Так мы можем видеть, что язык ассемблера (как и многие другие языки программирования) основан на английском языке, то есть на привычном средстве общения тех людей, которые создавали цифровые технологии.

Работа микропроцессора на примере вычисления факториала

Рассмотрим работу микропроцессора на конкретном примере выполнения им простой программы, которая вычисляет факториал от числа «5». Сначала решим эту задачку «в тетради»:

факториал от 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120

На языке программирования C этот фрагмент кода, выполняющего данное вычисление, будет выглядеть следующим образом:

A=1;f=1;while (a

Когда эта программа завершит свою работу, переменная f будет содержать значение факториала от пяти.

Компилятор C транслирует (то есть переводит) этот код в набор инструкций языка ассемблера. В рассматриваемом нами процессоре оперативная память начинается с адреса 128, а постоянная память (которая содержит язык ассемблера) начинается с адреса 0. Следовательно, на языке данного процессора эта программа будет выглядеть так:

// Предположим, что a по адресу 128// Предположим, что F по адресу 1290 CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // if a > 5 the jump to 175 CONB 56 COM7 JG 178 LOADA 129 // f=f*a;9 LOADB 12810 MUL11 SAVEC 12912 LOADA 128 // a=a+1;13 CONB 114 ADD15 SAVEC 12816 JUMP 4 // loop back to if17 STOP

Теперь возникает следующий вопрос: а как же все эти команды выглядят в постоянной памяти? Каждая из этих инструкций должна быть представлена в виде двоичного числа. Чтобы упростить понимание материала, предположим, что каждая из команд языка ассемблера рассматриваемого нами процессора имеет уникальный номер:

LOADA — 1
LOADB — 2
CONB — 3
SAVEB — 4
SAVEC mem — 5
ADD — 6
SUB — 7
MUL — 8
DIV — 9
COM — 10
JUMP addr — 11
JEQ addr — 12
JNEQ addr — 13
JG addr — 14
JGE addr — 15
JL addr — 16
JLE addr — 17
STOP — 18

// Предположим, что a по адресу 128// Предположим, что F по адресу 129Addr машинная команда/значение0 3 // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 1298 1 // LOADA 1289 12810 3 // CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 12818 12819 8 // MUL20 5 // SAVEC 12921 12922 1 // LOADA 12823 12824 3 // CONB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 430 831 18 // STOP

Как вы заметили, семь строчек кода на языке C были преобразованы в 18 строчек на языке ассемблера. Они заняли в ПЗУ 32 байта.

Декодирование

Разговор о декодировании придется начать c рассмотрения филологических вопросов. Увы, далеко не все компьютерные термины имеют однозначные соответствия в русском языке. Перевод терминологии зачастую шел стихийно, а поэтому один и тот же английский термин может переводиться на русский несколькими вариантами. Так и случилось с важнейшей составляющей микропроцессорной логики «instruction decoder». Компьютерные специалисты называют его и дешифратором команд и декодером инструкций. Ни одно из этих вариантов названия невозможно назвать ни более, ни менее «правильным», чем другое.

Дешифратор команд нужен для того, чтобы перевести каждый машинный код в набор сигналов, приводящих в действие различные компоненты микропроцессора. Если упростить суть его действий, то можно сказать, что именно он согласует «софт» и «железо».

Рассмотрим работу дешифратора команд на примере инструкции ADD, выполняющей действие сложения:

В течение первого цикла тактовой частоты процессора происходит загрузка команды. На этом этапе дешифратору команд необходимо: активировать буфер сортировки для счетчика команд; активировать канал чтения (RD); активировать защелку буфера сортировки на пропуск входных данных в регистр команд
В течение второго цикла тактовой частоты процессора команда ADD декодируется. На этом этапе арифметико-логическое устройство выполняет сложение и передает значение в регистр C
В течение третьего цикла тактовой частоты процессора счетчик команд увеличивает свое значение на единицу (теоретически, это действие пересекается с происходившим во время второго цикла)

Каждая команда может быть представлена в виде набора последовательно выполняемых операций, которые в определенном порядке манипулируют компонентами микропроцессора. То есть программные инструкции ведут ко вполне физическим изменениям: например, изменению положения защелки. Некоторые инструкции могут потребовать на свое выполнение двух или трех тактовых циклов процессора. Другим может потребоваться даже пять или шесть циклов.

Микропроцессоры: производительность и тенденции

Количество транзисторов в процессоре является важным фактором, влияющим на его производительность. Как было показано ранее, в процессоре 8088 на выполнение одной инструкции требовалось 15 циклов тактовой частоты. А чтобы выполнить одну 16-битную операцию, уходило и вовсе порядка 80 циклов. Так был устроен умножитель АЛУ этого процессора. Чем больше транзисторов и чем мощнее умножитель АЛУ, тем больше всего успевает сделать процессор за один свой такт.

Многие транзисторы поддерживают технологию конвейеризации. В рамках конвейерной архитектуры происходит частичное наложение выполняемых инструкций друг на друга. Инструкция может требовать на свое выполнение все тех же пяти циклов, но если процессором одновременно обрабатываются пять команд (на разных этапах завершенности), то в среднем на выполнение одной инструкции потребуется один цикл тактовой частоты процессора.

Во многих современных процессорах дешифратор команд не один. И каждый из них поддерживает конвейеризацию. Это позволяет выполнять более одной инструкции за один такт процессора. Для реализации этой технологии требуется невероятное множество транзисторов.

64-битные процессоры

Хотя массовое распространение 64-битные процессоры получили лишь несколько лет назад, они существуют уже сравнительно давно: с 1992 года. И Intel, и AMD предлагают в настоящее время такие процессоры. 64-битным можно считать такой процессор, который обладает 64-битным арифметико-логическим устройством (АЛУ), 64-битными регистрами и 64-битными шинами.

Основная причина, по которой процессорам нужна 64-битность, состоит в том, что данная архитектура расширяет адресное пространство. 32-битные процессоры могут получать доступ только к двум или четырем гигабайтам оперативной памяти. Когда-то эти цифры казались гигантскими, но миновали годы и сегодня такой памятью никого уже не удивишь. Несколько лет назад память обычного компьютера составляла 256 или 512 мегабайт. В те времена четырехгигабайтный лимит мешал только серверам и машинам, на которых работают большие базы данных.

Но очень быстро оказалось, что даже обычным пользователям порой не хватает ни двух, ни даже четырех гигабайт оперативной памяти. 64-битных процессоров это досадное ограничение не касается. Доступное им адресное пространство в наши дни кажется бесконечным: два в шестьдесят четвертой степени байт, то есть что-то около миллиарда гигабайт. В обозримом будущем столь гигантской оперативной памяти не предвидится.

64-битная адресная шина, а также широкие и высокоскоростные шины данных соответствующих материнских плат, позволяют 64-битным компьютерам увеличить скорость ввода и вывода данных в процессе взаимодействия с такими устройствами, как жесткий диск и видеокарта. Эти новые возможности значительно увеличивают производительность современных вычислительных машин.

Но далеко не все пользователи ощутят преимущества 64-битной архитектуры. Она необходима, прежде всего, тем, кто занимается редактированием видео и фотографий, а также работает с различными большими картинками. 64-битные компьютеры по достоинству оценены ценителями компьютерных игр. Но те пользователи, которые с помощью компьютера просто общаются в социальных сетях и бродят по веб-просторам да редактируют текстовые файлы никаких преимуществ этих процессоров, скорее всего, просто не почувствуют.

По материалам computer.howstuffworks.com

Немаловажный вопрос от пользователей, который я откладывал на потом, что такое процессор в компьютере? Центральный процессор (CPU) – важнейшая часть аппаратного обеспечения любого компьютера, отвечающая за выполнение необходимых арифметических операций, заданных программами, координирующая работу всех, без исключения, .

Безусловно, процессор – сердце каждого компьютера. Именно процессор выполняет инструкции программного обеспечения, использующегося на персональном компьютере, обрабатывает набор данных и производит сложные вычислительные операции. Главными характеристиками процессора являются: производительность, тактовая частота, энергопотребление, архитектура и кэш.

Итак, мы с вами поняли, что такое процессор, но какие бывают виды и для чего нужен процессор в компьютере? Давайте, обо всем по порядку. Известно, что процессоры бывают одноядерные и многоядерные . Многоядерным процессором называется центральный процессор, содержащий два (и больше) вычислительных ядра, размещенных на одном небольшом процессорном кристалле или в одном общем корпусе. Обычный процессор имеет только одно ядро. Эпоха одноядерных процессоров понемногу уходит в прошлое. По своим характеристикам они, в целом, проигрывают многоядерным процессорам.

Например, тактовая частота средненького двухъядерного процессора нередко может быть намного ниже частоты неплохого одноядерного процессора, но из-за разделения задач на «обе головы», разница в результатах становится несущественной. Двухъядерный процессор Core 2 Duo с тактовой частотой 1,7ГГц легко сможет обскакать одноядерный Celeron с тактовой частотой 2,8ГГц, ведь производительность зависит не от одной лишь частоты, но и от количества ядер, кэша и других факторов.

На сегодняшний момент на мировом компьютерном рынке лидируют два крупнейших производителя процессоров — корпорация Intel (ее доля на сегодня порядка 84%) и компания AMD (около 10%). Если взглянуть на историю развития центральных процессоров, то можно увидеть довольно много интересного. Начиная с появления первых настольных компьютеров, основным способом повысить производительность было планомерное повышение тактовой частоты.

Это весьма очевидно и логично. Однако всему есть предел и частоту невозможно наращивать до бесконечности. К сожалению, с увеличением частоты начинает нелинейно возрастать тепловыделение, достигающее, в конечном итоге, критически высоких значений. Пока решить эту проблему не помогает даже применение более тонких технических процессов в создании транзисторов.

Существует ли выход из этой очень непростой ситуации? Вскоре выход был найден в применении нескольких ядер в одном кристалле. Решено было применить вариант процессора «2 в 1». Появление на рынке компьютеров с такими процессорами вызвало целый ряд споров. Нужны ли многоядерные процессоры? Чем они лучше обычных процессоров, имеющих одно ядро? Может компании-производители просто хотят получить дополнительную прибыль? Сейчас уже можно уверенно ответить: многоядерные процессоры нужны, за ними будущее. В ближайшие десятилетия невозможно представить прогресса в этой отрасли без применения многоядерных процессоров.

Многоядерные процессоры, чем же хороши? Использование таких процессоров сравнимо с применением нескольких отдельных процессоров для одного компьютера. Ядра находятся в одном кристалле, они не являются полностью независимыми (к примеру, используют общую кэш-память). При применении имеющегося программного обеспечения, созданного изначально для работы с одним ядром, такой вариант даёт ощутимый плюс. Вы сможете запустить одновременно две (и более) ресурсоёмкие задачи без малейшего дискомфорта. Однако, ускорение единственного процесса – задание для этих систем фактически непосильное. В итоге, мы получаем почти тот же одноядерный процессор с небольшим плюсом в виде возможности задействования нескольких программ одновременно.

Как же быть? Выход из этой щекотливой ситуации вполне очевиден – требуется разработка нового поколения программного обеспечения, способного задействовать одновременно несколько ядер. Необходимо как-то распараллелить процессы. В реальности это оказалось весьма непросто. Конечно, некоторые задачи, возможно, довольно легко распараллелить. Например, относительно просто можно распараллелить кодирование видео и аудио.

Здесь в основе находится набор однотипных потоков, соответственно, организовать их одновременное выполнение – задача довольно простая. Выигрыш существующих многоядерных процессоров в решении задач кодирования перед «аналогичными» одноядерными будет пропорционален количеству этих ядер: если два ядра, то вдвое быстрее, четыре ядра – в четыре раза, 6 ядер – в шесть раз. К сожалению, подавляющую часть важных задач распараллелить гораздо сложнее. В большинстве случаев необходима серьезная переработка программного кода.

Уже несколько раз от представителей довольно мощных компьютерных компаний звучали радостные высказывания об удачной разработке оригинальных многоядерных процессоров нового поколения, которые способны самостоятельно разделять один поток на группу независимых потоков, но, к глубокому сожалению, никто из них пока не продемонстрировал ни одного подобного рабочего образца.

Шаги компьютерных компаний на пути к массовому использованию многоядерных процессоров весьма очевидны и незамысловаты. Основным заданием этих компаний является совершенствование процессоров, создание новых перспективных многоядерных процессоров, ведение продуманной ценовой политики, направленной на снижение цен (или сдерживание их роста). На сегодня, в среднем сегменте двух ведущих мировых компьютерных гигантов (AMD и Intel) можно увидеть очень широкое разнообразие двухъядерных и четырехъядерных процессоров.

При желании, можно найти еще более навороченные варианты. Радует то, что немаловажный шаг на пути к пользователю начинают делать сами разработчики современного программного обеспечения. Многие последние игры уже обзавелись поддержкой двух ядер. Самым мощным из них практически жизненно важен минимум двухъядерный процессор для обеспечения и поддержания оптимальной производительности.

Окинув взглядом прилавки лучших компьютерных магазинов, проанализировав положение дел с ассортиментом, можно сказать, что общая картина вовсе не плоха. Производителям многоядерных процессоров удалось достичь весьма высокого уровня выпуска годных кристаллов. Ценовая политика ими проводится довольно разумная. По существующим ценам видно, что, например, увеличение числа ядер процессора в два раза обычно не приводит к двойному повышению цены такого процессора для покупателя. Это весьма разумно и вполне логично. К тому же, многим совершенно ясно, что при увеличении количества ядер центрального процессора вдвое производительность в среднем возрастает далеко не в столько же раз.

Все же, стоит признать, что, несмотря на всю тернистость пути к созданию еще более совершенных многоядерных процессоров, альтернативы ему в ближайшем обозримом будущем просто-напросто нет. Рядовым потребителям, желающим идти в ногу со временем, остается лишь своевременно модернизировать свой компьютер, применяя новые процессоры с увеличенным числом встроенных ядер, выводя таким способом общую производительность на более высокий уровень. Различные одноядерные процессоры еще успешно применяются в мобильных телефонах, нетбуках и другой технике.

Если вы не знаете, где он находится, читайте статью: « ». Напишите в комментариях какой у вас процессор?

О том, что процессоры Intel микроархитектуры Core перейдут на использование шины 333 (1333) МГц было известно уже очень давно, но оверклокеры не связывали с этим событием никаких особых надежд. В масштабах компьютерной индустрии освоение новой частоты шины – это знаковое событие, но нам уже давно покорились частоты 400 (1600) и 500 (2000) МГц FSB, так что такой мелочью оверклокеров не удивить. Минимальным множителем новых процессоров остаётся прежний x7, то есть разгонять новые младшие процессоры Intel Core 2 Duo E6550 будет ничуть не проще, чем прежние E6300 или E6320.

Да и те пользователи, кто обычно не использует разогнанные процессоры, не увидят никаких значимых преимуществ – переход с FSB 266 МГц на 333 МГц ознаменован мизерным, почти незаметным в тестах, и уж совсем неразличимым в реальности приростом скорости. Единственный однозначно положительный момент – это рост удельной производительности, по прежним ценам предлагаются более высокочастотные процессоры с объёмом кэш-памяти второго уровня 4 МБ.

Всё было бы именно так, если бы компания Intel просто перевела свои процессоры на новую частоту шины, но одновременно у новых CPU обновился степпинг и это заметно изменило ситуацию. Нельзя не отметить, что у новых процессоров энергопотребление в состоянии покоя снизилось до 8 Вт – это заметное достижение даже по сравнению с 12 Вт у прежних ревизий ядер, а если вспомнить, что первые процессоры Core потребляли 22 Вт, то новый уровень просто великолепен. Однако главным для нас изменением следует признать улучшение оверклокерского потенциала. Разгон до 3.6, до 4 ГГц и даже выше покорялся процессорам микроархитектуры Core и раньше, но с использованием улучшенного охлаждения, модифицированных материнских плат и пр. Сейчас же обозреватели в один голос твердят, что новые ревизии процессоров замечательно разгоняются при воздушном охлаждении даже без повышения номинального напряжения, причём не только двухъядерные, но и процессоры с четырьмя ядрами.

Для проверки мы взяли три специально не отбиравшихся процессора Intel Core 2 Duo E6550. Все они работают на шине 333 МГц, их номинальная частота 2.33 ГГц, они имеют 4 МБ кэш-памяти второго уровня, собраны в Малайзии и маркированы SLA9X.

Процессоры относились к одной партии, но их серийные номера отличались очень значительно (на несколько тысяч). Этот факт даст нам статистически более достоверные результаты по сравнению с разгоном процессоров, серийные номера которых очень близки.

Для тестов использовался открытый стенд такого состава:

Материнская плата – abit IP35 Pro v1.00, BIOS 1.0;
Процессор – Intel Core 2 Duo E6550 (2.33 ГГц, FSB 333 МГц, 4 МБ, Conroe, rev. G0);
Память – 2x1024 MБ Corsair Dominator TWIN2X2048-9136C5D;
Видеокарта – NVIDIA GeForce 8800 GTS 320 МБ;
Жёсткий диск – Seagate Barracuda 7200.10, ST3320620AS, 7200 об/мин, 16 МБ, SATA 320 ГБ;
Система охлаждения – Zalman CNPS9700 LED;
Термопаста – КПТ-8;
Блок питания – OCZ GameXStream GXS700 (700 Вт).

Меня немного беспокоило, что для используемой материнской платы abit IP35 Pro до сих пор не вышло обновлений BIOS, однако никаких сложностей при первом старте и в дальнейшем с новыми процессорами не возникло.

Завышение номинальной частоты процессора – это характерная особенность материнских плат abit, на этот раз оно выражалось в довольно значительной цифре 7 МГц, однако процессор функционировал без каких-либо проблем, исправно уменьшая частоту и напряжение в минуты простоя.

Утилита CPU-Z неверно отображает напряжение, но ещё большие сложности возникли при попытке проконтролировать температуру процессора. Широко известная программа CoreTemp не только не может показать правильную температуру, она ошибается и в частотах, и даже в названии процессора.

Не менее примечателен скриншот программы SpeedFan. Очевидно, что никаких полезных сведений от неё получить не удастся, кроме малозначимой при разгоне процессора температуры жёсткого диска.

Пришлось установить фирменную утилиту abit µGuru версии 3.1.0.4. Несмотря на то, что программа может выводить данные в полном и уменьшенном окне, а так же значительно меняет свой внешний вид при использовании сменных "шкурок", пользоваться ею не очень удобно, она слишком громоздка. Однако утилита корректно отслеживала изменение температур и напряжений, за что и была выбрана в качестве основного средства мониторинга во время экспериментов по разгону процессоров.

Номинальное напряжение всех тестируемых процессоров составляло 1.35 В – это больше, чем у ранее встречавшихся мне CPU микроархитектуры Core и максимум для данной модели. Для начала напряжение Vcore не увеличивалось, лишь немного было поднято напряжение на северном мосту чипсета и на памяти.

Во время недавней проверки материнской платы DFI LANPARTY UT NF680i LT SLI-T2R очень неплохо проявила себя программа 7-Zip, к тому же с её помощью один цикл теста проходит всего за несколько секунд. Была сделана попытка использовать эту программу в качестве предварительного теста стабильности, однако она себя не оправдала. По всей видимости, утилита эффективна лишь на чипсетах NVIDIA серии nForce 600i, либо именно на этой материнской плате DFI, в связи с чем в качестве предварительных тестов использовались утилиты SuperPi и OCCT.

Результаты разгона первого из тестируемых процессоров без увеличения напряжения Vcore были получены довольно быстро и привели меня в полублаженное состояние – он оказался полностью работоспособен на частоте FSB 480 МГц!

Для сравнения – процессор Intel Core 2 Duo E6300, который мы обычно используем для тестирования материнских плат, способен на разгон до 490 МГц, но при повышении напряжения до 1.45 В!

Разгон до 3.36 ГГц при номинальном напряжении – это великолепный результат, однако к радости уже начало примешиваться лёгкое чувство неудовлетворения. Было очевидно, что полностью "развернуться" процессору не позволит FSB Wall, возможности материнской платы или памяти. Так и произошло.

При FSB 520 МГц система не запускалась даже при уменьшении множителя процессора до минимальных x6, при 510 МГц получалось продержаться в тестах лишь несколько секунд, а стабильности удалось добиться при частоте шины 505 МГц.

Для достижения этого результата пришлось увеличить напряжение Vcore на процессоре с номинальных 1.35 до 1.45 В, напряжение на северном мосту чипсета NBcore с 1.25 до 1.52 В, напряжение CPU VTT с 1.2 до 1.31 В. Температура во время получасовой проверки в программе OCCT по данным abit µGuru Utility поднялась лишь до 45°С.

Я довольно долго занимался подбором оптимальных напряжений и даже сомневался, не слишком ли много времени трачу на тесты первого процессора, ведь вполне возможно, что оставшиеся покажут более высокие результаты. К счастью (или к несчастью – это с какой стороны посмотреть), два других процессора оказались слабее в разгоне. Причём значительно слабее.

Проверку второго процессора я начал с непокорившейся при номинальном напряжении первому CPU частоты FSB 490 МГц. Но система не стартовала ни на этой частоте, ни на 480, ни на 470, ни на 460 МГц. Спохватившись, я уменьшил множитель до x6, после чего с нескрываемым разочарованием выяснил, что уже на частоте 450 МГц система не запускается. Такого низкого значения FSB Wall я ещё не встречал. При FSB 440 МГц процессор уже был способен загрузить Windows, но не проходил тесты, а стабильности удалось добиться лишь при частоте 430 МГц.

Возможно, процессор смог бы заработать на частоте FSB 435 МГц, но это не проверялось. Всё равно мы бы недалеко ушли от скромной для процессоров Core частоты 3 ГГц. Разумеется, для "достижения" столь низкого результата повышать напряжение не потребовалось.

Последний процессор оказался лишь немногим лучше второго. На частоте 460 МГц он не запускался вообще, загружал ОС, но не проходил тесты на частоте 455 МГц, а стабильно заработал лишь при FSB 450 МГц и тоже без повышения Vcore.

Итоги

Результаты проверки процессоров Intel Core 2 Duo E6550 оказались не только впечатляющими, но и обескураживающими. Очевидно, что обозреватели нас не обманывали – серийные процессоры на новом степпинге G0 действительно демонстрируют превосходные способности к разгону. С другой стороны, мы лишний раз имели возможность наглядно убедиться, что разгон – это лотерея, можно вытащить удачный и неудачный билет.

Вместе с тем следует признать, что процессоры Intel Core 2 Duo E6550, как и их предшественники Intel Core 2 Duo E6300 и E6320, неидеальный выбор для разгона. Из-за низкого штатного коэффициента умножения x7 они не позволят полностью раскрыть свой оверклокерский потенциал. Предпочтительнее выглядят процессоры Intel Core 2 Duo E6750 с множителем x8 (2.66 ГГц), которые будут стоить ненамного дороже, но я уже боюсь что-либо заранее говорить без предварительной проверки. А вдруг их FSB Wall окажется ограничен частотой 400 МГц?

Цена следующей модели процессоров Intel Core 2 Duo E6850 (3.0 ГГц) будет уже вполне сравнима со стоимостью младшего четырёхъядерного процессора Core 2 Quad Q6600 (2.4 ГГц) и хотя подавляющему большинству пользователей четыре ядра не нужны, но такие процессоры тоже появятся в ревизии G0. Это означает такой же неплохой разгон, и тут уже есть над чем подумать.

Что касается экономных оверклокеров, которые предпочитают не тратить на процессор намного больше $100, то и им есть на что обратить внимание. Я имею в виду процессоры Intel Core 2 Duo E4500 (2.2 ГГц) и E4400 (2.0 ГГц), работающие на шине 200 (800) МГц и основанные на новом степпинге M0 – это урезанный до 2 МБ по объёму кэш-памяти второго уровня аналог степпинга G0. Их высокие для процессоров микроархитектуры Core множители x10 и x11 позволят меньше внимания обращать на возможности материнской платы и памяти. Если процессоры E4500 изначально выпускаются только на новом степпинге, то "правильные" CPU E4400 нужно будет ещё поискать. Но, судя по результатам этой нашей первой оценки процессоров нового степпинга, оно того стоит.

Благодарим компанию Ф-Центр за предоставленные для тестов процессоры Intel Core 2 Duo E6550.

В наши дни процессоры играют особую роль только в рекламе, всеми силами стараются убедить, что именно процессор в компьютере является решающим компонентом, особенно такой производитель как Intel. Возникает вопрос: что такое современный процессор, да и вообще, что такое процессор?

Долгое время, а если быть точнее, то вплоть до 90 х годов производительность компьютера определял именно процессор. Процессор определял всё, но сегодня это не совсем так.

Не всё определяется центральным процессором, а процессоры от Intel не всегда предпочтительны чем от AMD. В последнее время заметно возросла роль других компонентов компьютера, а в домашних условиях процессоры редко становятся самым узким местом, но также, как и другие компоненты компьютера нуждаются в дополнительном рассмотрение, по тому что без него не может существовать ни одна вычислительная машина. Сами процессоры давно не удел нескольких видов компьютера , так как и разнообразие компьютеров стало больше.

Процессор (центральный процессор) - это очень сложная микросхема обрабатывающая машинный код, отвечающая за выполнение различных операций и управление компьютерной периферии .

Для краткого обозначения центрально процессора принята аббревиатура — ЦП, а также очень распространено CPU - Central Processing Unit, что переводится как центральное обрабатывающее устройство.

Использование микропроцессоров

Такое устройство как процессор интегрируется практически в любой электронной техники, что говорить о таких устройствах как телевизор и видеоплейер, даже в игрушках, а смартфоны сами по себе уже являются компьютерами, хоть и отличающимися по конструкции.

Несколько ядер центрального процессора могут совершенно разные задачи выполнять независимо друг от друга. Если компьютер выполняет только одну задачу, то и её выполнение ускоряется за счёт распараллеливания типовых операций. Производительность может приобрести довольно чёткую черту.

Коэффициент внутреннего множителя частоты

Сигналы циркулировать внутри кристалла процессора, могут на высокой частоте, хотя обращаться с внешними составляющим компьютера на одной и тоже частоте процессоры пока не могут. В связи с этим частота, на которой работает материнская плата одна, а частота работы процессора другая, более высока.

Частоту, которую процессор получает от материнской платы можно назвать опорной, он же в свою очередь производит её умножение на внутренний коэффициент, результатом чего и является внутренняя частота, называющаяся внутренним множителем.

Возможности коэффициента внутреннего множителя частоты очень часто используют оверлокеры для освобождения разгонного потенциала процессора.

Кеш-память процессора

Данные для последующей работы процессор получает из оперативной памяти , но внутри микросхем процессора сигналы обрабатываются с очень высокой частотой, а сами обращения к модулям ОЗУ проходят с частотой в разы меньше.

Высокий коэффициент внутреннего множителя частоты становится эффективнее, когда вся информация находится внутри него, в сравнение например, чем в оперативной памяти, то есть с наружи.

В процессоре немного ячеек для обработки данных, называемые регистрами, в них он обычно почти ничего не хранит, а для ускорения, как работы процессора, так и вместе с ним компьютерной системы была интегрирована технология кеширования.

Кешем можно назвать небольшой набор ячеек памяти, в свою очередь выполняющих роль буфера. Когда происходит считывание из общей памяти, копия появляется в кеш-памяти центрального процессора. Нужно это для того, чтобы при потребности в тех же данных доступ к ним был прямо под рукой, то есть в буфере, что увеличивает быстродействие.

Кеш-память в нынешних процессорах имеет пирамидальный вид:

Кеш-память 1-го уровня - самая наименьшая по объёму, но в тоже время самая быстрая по скорости, входит в состав кристалла процессора. Производится по тем же технологиям, что и регистры процессора, очень дорогая, но это стоит её скорости и надёжности. Хоть и измеряется сотнями килобайт, что очень мало, но играет огромную роль в быстродействие.
Кеш-память 2-го уровня - так же, как и 1-го уровня расположена на кристалле процессора и работает с частотой его ядра. В современных процессорах измеряется от сотен килобайт до нескольких мегабайт.
Кеш-память 3-го уровня медленнее предыдущих уровней этого вида памяти, но является быстродейственней оперативной памяти, что немаловажно, а измеряется десятками мегабайт.

Размеры кеш-память 1-го и 2-го уровней влияют как на производительность, так и на стоимость процессора. Третий уровень кеш-памяти — это своеобразный бонус в работе компьютера, но не один из производителей микропроцессоров им пренебрегать не спешит. Кеш-память 4-го уровня существует и оправдывает себя лиши в многопроцессорных системах, именно поэтому на обыкновенно компьютере его найти не удастся.

Разъём установки процессора (Soket)

Понимание того, что современные технологии не на столько продвинуты, что процессор сможет получать информацию на расстояние, не переменно он должен крепиться, крепиться к материнской плате, устанавливаться в неё и с ней взаимодействовать. Это место крепление называется Soket и подойдёт только для определённого типа или семейства процессоров, которое у разных производителей тоже различны.

Что такое процессор: архитектура и технологический процесс

Архитектура процессора - это его внутреннее устройство, различное расположение элементов так же обуславливает его характеристики. Сама архитектура присуща целому семейству процессоров, а изменения, внесённые и направленные на улучшения или исправления ошибок, имеют название степпинг.

Технологический процесс определяет размер комплектующих самого процессора и измеряется в нанометрах (нм), а меньшие размеры транзисторов определяют меньший размер самого процессора, на что и направлена разработка будущих CPU.

Энергопотребление и тепловыделение

Само энергопотребление на прямую зависит от технологии, по которым производятся процессоры. Меньшие размеры и повышенные частоты прямо пропорционально обуславливают энергопотребление и тепловыделение.

Для понижения энергопотребления и тепловыделения выступает энергосберегающаяавтоматическая система регулировки нагрузки на процессор, соответственно при отсутствии в производительности какой-либо необходимости. Высокопроизводительные компьютеры в обязательном порядке имеют хорошую системы охлаждения процессора.

Подводя итоги материала статьи - ответа на вопрос, что такое процессор:

Процессоры наших дней имеют возможность многоканальной работы с оперативной памятью, появляются новые инструкции, в свою очередь благодаря которым повышается его функциональный уровень. Возможность обработки графики самим процессором обеспечивает понижение стоимости, как на сами процессоры, так и благодаря им на офисные и домашние сборки компьютеров. Появляются виртуальные ядра для более практичного распределения производительности, развиваются технологи, а вместе с ними компьютер и такая его составляющая как центральный процессор.

Процессор, также называемый CPU - это основной элемент, мозг, компьютера. Он отвечает за работу приложений и операционной системы, реагирует на поступающие через периферийные устройства, такие как клавиатура или ввод с помощью мыши команды.

Физически это не более чем кусок кремния. На ПК он помещается на в разъёме, который называется сокет. В ноутбуке обычно имеет жёсткое крепление. Плата с помощью набора микросхем и чипов обеспечивает соединение процессора с другими устройствами компьютера, такими как RAM, видеокарта или жёсткий диск.

Процессор это один из постоянно развивающихся элементов ПК. В каждом новом поколении уменьшается размер интегрированных внутри транзисторов, что позволяет увеличивать количество функциональных блоков. Транзисторы выглядят как маленькие кирпичики, которые в совокупности и формируют процессор.

Развитие увеличивает интеграцию помещённых внутри функциональных блоков. Сначала это был контроллер памяти, потом графическая видеокарта, а в самом ближайшем будущем появится новая концепция процессора под названием SOC. Концепция, в которой чип со всеми элементами будет интегрирован в материнской плите.

Имейте в виду, что не все процессоры одинаковы, но большинство из них в себя включают:

Ядро . Ядро это один процессор в миниатюре. Несколько интегрированных в процессор ядер позволяют одновременно работать с несколькими приложениями, и ускорить определённые виды обработки.

Кэш . Одна из наиболее важных систем ПК, система памяти, который состоит из нескольких элементов. Внутренняя процессора, кэш-память используется для повышения скорости доступа к RAM. Если данные находятся в кэше, время на их поиск не затрачивается и обработка происходит гораздо быстрее.

Контроллер памяти . Интеграция контроллера памяти в процессор и удаление его из материнской платы делает доступ к более эффективным. Но это имеет и свой недостаток, потому, что использоваться может только тип памяти для вашего процессора.

Видеокарта . Если этот компонент интегрирован, то речь идёт уже о APUs, а не CPUs. Это уже будет не обычный процессор, а гибрид между процессором и видеокартой.

Другие элементы . В процессор интегрированы другие ранее размещённые на материнской плате элементы. Например, контроллер PCI Express, увеличивает скорость, с которой микропроцессор способен осуществлять связь с дискретной видеокартой.

Как это работает внутри процессора.

Работу процессора, можно разделить на следующие этапы:

Чтение инструкций из памяти . Чтобы получить представление о сложности процесса чтения команд процессором, представьте, что он состоит из тысячи различных инструкций и постоянно растёт. Производители постоянно ищут возможности повышения производительности процессора.

Поиск необходимых данных . Не все инструкции одинаковы, для выполнения некоторых необходимы данные, которые обычно находятся в оперативной памяти. В этом случае происходит ожидание доступа к данным. Очень важно, чтобы обмен данными и командами был как можно более быстрым, и не тормозил работу ПК.

Выполнение операций . Для выполнения некоторых операций может потребоваться работа нескольких блоков внутри самого процессора, например, для арифметико-логических устройств или задач с плавающей точкой.

Переход к следующей инструкции . Это не всегда возвращение к памяти. Многие инструкции могут изменить ход выполнения программы и позволяют переходы или повтор определённых действий, до полного выполнения условия задачи.