Procesor alebo procesor - všetky informácie, ktoré potrebujete vedieť

Každý fanúšik počítačov a hier musí poznať interný hardvér svojho počítača, najmä procesor. Ústredným prvkom nášho tímu, bez ktorého by sme nemohli urobiť nič, v tomto článku vám povieme všetky najdôležitejšie pojmy týkajúce sa procesora, aby ste mali všeobecnú predstavu o jeho použití, častiach, modeloch, histórii a dôležitých pojmoch.

Index obsahu

Čo je procesor

Procesor alebo procesor (centrálna procesorová jednotka) je elektronický komponent vo forme kremíkového čipu, ktorý je vo vnútri počítača, konkrétne nainštalovaný na základnej doske prostredníctvom zásuvky alebo zásuvky.

Procesor je prvkom zodpovedným za vykonávanie všetkých logických aritmetických výpočtov generovaných programami a operačným systémom uloženým na pevnom disku alebo v centrálnom úložisku. Procesor berie inštrukcie z pamäte RAM na ich spracovanie a potom odošle odpoveď späť do pamäte RAM, čím vytvorí pracovný tok, s ktorým môže užívateľ interagovať.

Prvým mikroprocesorom založeným na polovodičovom tranzistore bol procesor Intel 4004, ktorý v roku 1971 mohol s pridaním a odčítaním pracovať so 4 bitmi súčasne (reťazce 4 núl a jeden). Tento procesor nie je ani zďaleka 64 bitov, ktoré môžu súčasné procesory zvládnuť. Je to však tak, že predtým sme mali iba obrovské miestnosti plné vákuových trubíc, ktoré slúžili ako tranzistory, ako napríklad ENIAC.

Ako procesor funguje

Architektúra procesorov

Veľmi dôležitým prvkom, ktorý musíme vedieť o procesore, je jeho architektúra a jeho výrobný proces. Sú to pojmy, ktoré sa viac orientujú na to, ako sa vyrábajú fyzicky, ale stanovujú usmernenia pre trh a sú ďalším prvkom marketingu.

Architektúra procesora je v podstate vnútorná štruktúra, ktorú má tento prvok. Nehovoríme o tvare a veľkosti, ale o tom, ako sú umiestnené rôzne logické a fyzické jednotky tvoriace procesor, hovoríme o ALU, registroch, riadiacej jednotke atď. V tomto zmysle v súčasnosti existujú dva typy architektúry: CISC a RISC, dva spôsoby práce založené na architektúre Von Neumana, osoby, ktorá v roku 1945 vynárala digitálny mikroprocesor.

Aj keď je pravda, že to architektúra neznamená, keďže v súčasnosti výrobcovia skôr berú koncepciu s obchodným záujmom na definovanie rôznych generácií svojich spracovateľov. Musíme si však uvedomiť, že všetky súčasné stolné procesory sú založené na architektúre CISC alebo x86. Čo sa stane, je to, že výrobcovia robia malé úpravy tejto architektúry zahrnutím prvkov, ako sú viac jadier, pamäťových radičov, interných zberníc, vyrovnávacej pamäte rôznych úrovní atď. Takto počujeme označenia ako Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2 atď. Uvidíme, čo to je.

Výrobný proces

Na druhej strane máme to, čo sa nazýva výrobný proces, čo je v podstate veľkosť tranzistorov, ktoré tvoria procesor. Od vákuových ventilov prvých počítačov až po dnešné tranzistory FinFET vyrábané spoločnosťou TSMC a Global Foundries iba zopár nanometrov, bol vývoj ohromujúci.

Procesor sa skladá z tranzistorov, najmenších jednotiek nachádzajúcich sa vo vnútri. Tranzistor je prvok, ktorý umožňuje alebo nepovoľuje prechod prúdu, 0 (bez prúdu), 1 (prúd). Jeden z nich v súčasnosti meria 14 nm alebo 7 nm (1 nm = 0, 00000001 m). Tranzistory vytvárajú logické brány a logické brány vytvárajú integrované obvody schopné vykonávať rôzne funkcie.

Poprední výrobcovia stolných procesorov

Toto sú základné prvky na pochopenie toho, ako sa procesory vyvíjali v histórii dodnes. Prejdeme si najdôležitejšie a nesmieme zabúdať na výrobcov, ktorými sú Intel a AMD, nesporní vodcovia dnešných osobných počítačov.

Existujú samozrejme aj iní výrobcovia, ako napríklad IBM, ktorí sú najdôležitejšími zo všetkých, pretože sú prakticky tvorcami procesorov a technologickými referenčnými hodnotami. Iní, ako napríklad Qualcomm, si vyrezali miesto na trhu prakticky monopolizáciou výroby procesorov pre Smartphone. To by mohlo čoskoro urobiť prechod na osobné počítače, takže pripravte Intel a AMD, pretože ich procesory sú úžasné.

Vývoj procesorov Intel

Pozrime sa teda na hlavné historické míľniky spoločnosti Intel Corporation, modrého obra, najväčšej spoločnosti, ktorá bola vždy na čele predaja procesorov a ďalších komponentov pre PC.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 a 8086 Intel 286, 386 a 486 Intel Pentium Viacjadrová éra: Pentium D a Core 2 Quad éra Core iX

Predávaný v roku 1971, bol to prvý mikroprocesor postavený na jednom čipe a pre nepriemyselné použitie. Tento procesor bol namontovaný na balíku 16 pinov CERDIP (šváb všetkého života). Bol postavený s 2 300 000 tranzistormi a mal 4-bitovú šírku zbernice.

4004 bol iba začiatkom cesty spoločnosti Intel v osobných počítačoch, ktoré v tom čase spoločnosť IBM monopolizovala. V rokoch 1972 až 1978 spoločnosť Intel zmenila filozofiu spoločnosti a venovala sa výlučne konštrukcii procesorov pre počítače.

Po 4004 prišlo 8008, procesor s 18-pinovým zapuzdrením DIP, ktorý zvýšil jeho frekvenciu na 0, 5 MHz a počet tranzistorov na 3 500. Potom Intel 8080 rozšíril šírku zbernice na 8 bitov a frekvenciu najmenej 2 MHz pri zapuzdrení DIP so 40 kolíkmi. Je považovaný za prvý skutočne užitočný procesor schopný spracovávať grafiku na strojoch ako Altair 8800m alebo IMSAI 8080.

8086 je porovnávací mikroprocesor, ktorý ako prvý prijal súpravu architektúry a pokynov x86, ktorá je v platnosti. 16-bitový procesor, desaťkrát výkonnejší ako 4004.

Na týchto modeloch začal výrobca používať zásuvku PGA so štvorcovým čipom. A jeho prielom spočíva v schopnosti spúšťať programy príkazového riadka. 386 bol prvý multitasking procesor v histórii s 32-bitovou zbernicou, ktorá vám určite znie oveľa viac.

Prišli sme k Intelu 486 vydanému v roku 1989, čo je tiež veľmi dôležité pre procesor, ktorý implementoval jednotku s pohyblivou rádovou čiarkou a vyrovnávaciu pamäť. Čo to znamená? V súčasnosti sa počítače vyvinuli z príkazového riadku na grafické rozhranie.

Nakoniec sa dostávame do éry Pentium, kde máme niekoľko generácií až po Pentium 4 ako verziu pre stolné počítače a Pentium M pre prenosné počítače. Povedzme, že to bolo 80586, ale spoločnosť Intel zmenila svoje meno, aby mohla licencovať svoj patent a aby ostatní výrobcovia ako AMD prestali kopírovať svoje procesory.

Tieto procesory prvýkrát znížili 1000 nm vo svojom výrobnom procese. Trvaly roky medzi rokmi 1993 a 2002, s procesorom Itanium 2 ako procesorom postaveným pre servery a prvým použitím 64-bitovej zbernice. Tieto Pentium boli už orientované výlučne na počítače a bez problémov sa dali použiť v multimediálnom vykreslení s legendárnymi systémami Windows 98, ME a XP.

Pentium 4 už vo svojej mikroarchitektúre s názvom NetBurst používala súbor pokynov zameraných výlučne na multimédiá, ako sú MMX, SSE, SSE2 a SSE3. Podobne to bol jeden z prvých procesorov, ktorý dosiahol pracovnú frekvenciu vyššiu ako 1 GHz, konkrétne 1, 5 GHz, a preto sa aj na zákazníckych modeloch objavili vysokovýkonné a veľké chladiče.

A potom sa dostávame do éry viacjadrových procesorov. Teraz sme mohli nielen vykonať jednu inštrukciu v každom hodinovom cykle, ale dve z nich súčasne. Pentium D v podstate pozostáva z čipu s dvoma Pentium 4s umiestnenými v rovnakom obale. Týmto spôsobom bol tiež objavený koncept FSB (Front-Side Bus), ktorý slúžil pre komunikáciu CPU s čipovou sadou alebo so severným mostom, ktorý sa teraz tiež používa na komunikáciu oboch jadier.

Po týchto dvoch jadrách v roku 2006 prišli 4 jadrá pod zásuvku LGA 775, oveľa aktuálnejšiu a na niektorých počítačoch dokonca vidíme stále. Všetky z nich už prijali 64-bitovú architektúru x86 pre svoje štyri jadrá s výrobným procesom začínajúcim pri 65 nm a potom 45 nm.

Potom prídeme do našich dní, keď gigant prijal novú nomenklatúru pre svoje viacjadrové a viacvláknové procesory. Po Core 2 Duo a Core 2 Quad bola v roku 2008 prijatá nová architektúra Nehalem, kde boli CPU rozdelené na i3 (nízky výkon), i5 (stredný rozsah) a i7 (vysokovýkonné procesory).

Od tejto chvíle jadrá a vyrovnávacia pamäť používali na komunikáciu BSB (Back-Side Bus) alebo zadnú zbernicu a do samotného čipu bol zavedený aj pamäťový radič DDR3. Predná bočná zbernica sa vyvinula aj na štandard PCI Express schopný poskytovať obojsmerný tok údajov medzi periférnymi zariadeniami a rozširujúcimi kartami a procesormi.

Druhá generácia Intel Core prijala názov Sandy Bridge v roku 2011 s výrobným procesom 32 nm a počtom 2, 4 a 6 jadier. Tieto procesory podporujú technológie viacvláknového spracovania HyperThreading a dynamické zvyšovanie frekvencie Turbo Boost v závislosti od rozsahu procesorov na trhu. Všetky tieto procesory majú integrovanú grafiku a podporujú 1600 MHz DDR3 RAM.

Krátko nato, v roku 2012, bola predstavená tretia generácia s názvom Ivy Bridge, ktorá zmenšila veľkosť tranzistorov na 22 nm. Nielenže sa znížili, ale stali sa 3D alebo Tri-Gate, ktoré znížili spotrebu až o 50% v porovnaní s predchádzajúcimi, čo prinieslo rovnaký výkon. Tento procesor ponúka podporu pre PCI Express 3.0 a je namontovaný na soketoch LGA 1155 pre rad stolových počítačov a 2011 pre rad pracovných staníc.

Štvrtá a piata generácia sa nazývajú Haswell a Broadwell, a neboli ani zďaleka revolúciou z predchádzajúcej generácie. Haswells zdieľal výrobný proces s Ivy mostom a DDR3 RAM. Áno, bola zavedená podpora Thunderboltu a bol vytvorený nový dizajn vyrovnávacej pamäte. Boli zavedené aj procesory s až 8 jadrami. Socket 1150 sa používal aj v roku 2011, hoci tieto CPU nie sú kompatibilné s predchádzajúcou generáciou. Pokiaľ ide o Broadwells, boli to prvé procesory, ktoré poklesli pri 14 nm, av tomto prípade boli kompatibilné s päticou LGA 1150 Haswell.

Skončili sme so 6. a 7. generáciou spoločnosti Intel s názvom Skylake a Kaby Lake so 14- ročným výrobným procesom a pre obe generácie sme prijali nový kompatibilný soket LGA 1151. V týchto dvoch architektúrach bola už ponúknutá podpora pre DDR4, zbernicu DMI 3.0 a Thunderbol 3.0. Podobne sa integrovaná grafika zvýšila na úroveň kompatibilnú s rozlíšením DirectX 12 a OpenGL 4, 6 a 4 K pri 60 Hz. Kaby Lake medzitým prišiel so zlepšením frekvencie hodín procesorov a podporou rozhrania USB 3.1 Gen2 a HDCP 2.2.

Vývoj procesorov AMD

Ďalším z výrobcov, ktorých sme povinní poznať, je AMD (Advanced Micro Devices), večný súper spoločnosti Intel, ktorý takmer vždy zaostával za prvým, kým sa dnes neobjaví Ryzen 3000. Hej, toto je ďalší Uvidíme sa neskôr, takže sa trochu pozrieme na históriu procesorov AMD.

• AMD 9080 a AMD 386 AMD K5, K6 a K7 AMD K8 a Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano a buldozér AMD Ryzen

AMD sa v podstate začína týmto procesorom, ktorý nie je ničím iným ako kópiou Intelu 8080. V skutočnosti výrobca podpísal zmluvu so spoločnosťou Intel, aby mohol vyrábať procesory s architektúrou x86 vlastnenou spoločnosťou Intel. Ďalším skokom bol AMD 29K, ktorý pre svoje výtvory ponúka grafické jednotky a pamäte EPROM. Čoskoro potom sa spoločnosť AMD rozhodla priamo konkurovať spoločnosti Intel tým, že medzi sebou ponúkala kompatibilné procesory pre osobné počítače a servery.

Táto dohoda o vytvorení „kópií“ procesorov Intel sa samozrejme stala problémom hneď potom, ako sa spoločnosť AMD stala skutočnou konkurenciou spoločnosti Intel. Po niekoľkých právnych sporoch, ktoré získala spoločnosť AMD, bola zmluva prerušená s procesorom Intel 386 a už vieme dôvod, prečo bol Intel premenovaný na Pentium, čím sa patent patentoval.

Od tejto chvíle AMD nemala na výber, len aby vytvorila procesory úplne nezávisle a že nejde iba o kópie. Legrační je, že prvým samostatným procesorom AMD bol procesor Am386, ktorý očividne zápasil s procesorom Intel 80386.

Teraz áno, AMD si v tejto technologickej vojne našla svoju vlastnú cestu s procesormi, ktoré vyrábala od nuly. V skutočnosti to bolo s K7, keď sa stratila kompatibilita medzi oboma výrobcami a následne AMD vytvorila svoje vlastné dosky a vlastnú zásuvku nazvanú Socket A. V nej boli v roku 2003 nainštalované nové AMD Athlon a Athlon XP.

AMD bol prvým výrobcom, ktorý implementoval 64-bitové rozšírenie na stolný procesor, pred Intelom. Pozrite sa na cieľ, ktorým by teraz bolo Intel, aby pre svoje procesory prevzal alebo skopíroval rozšírenie x64 do AMD.

To sa však nezastavilo, pretože spoločnosť AMD bola v roku 2005 schopná predať procesor Intel s dvoma jadrami. Modrý gigant mu samozrejme odpovedal s Core 2 Duo, ktoré sme predtým videli, a odtiaľ končí vedenie AMD.

AMD zaostal kvôli dramatickému skoku vo výkone viacjadrových procesorov Intel a pokúsil sa tomu čeliť prepracovaním architektúry K8. Fenomén II vydaný v roku 2010 mal v skutočnosti až 6 jadier, ale ani pre uvoľneného Intelu by to nestačilo. Tento CPU mal tranzistory 45 nm a pôvodne boli namontované na soket AM2 + a neskôr na soket AM3, aby sa ponúkla kompatibilita s pamätami DDR3.

AMD kúpila spoločnosť ATI, spoločnosť, ktorá bola doteraz priamym konkurentom spoločnosti Nvidia v oblasti 3D grafických kariet. V skutočnosti výrobca využil túto technologickú výhodu na implementáciu procesorov s integrovanou GPU oveľa výkonnejšou ako Intel so svojím Westmere. AMD Llano boli tieto procesory založené na architektúre K8L predchádzajúceho Phenom a samozrejme s rovnakými obmedzeniami.

Z tohto dôvodu AMD prepracovala svoju architektúru v nových buldozéroch, hoci výsledky boli v porovnaní s procesorom Intel Core dosť zlé. Mať viac ako 4 jadrá nebolo výhodou, pretože softvér tej doby bol v správe viacerých vlákien stále veľmi zelený. Používali 32nm výrobný proces so zdieľanými prostriedkami vyrovnávacej pamäte L1 a L2.

Po neúspechu spoločnosti AMD v predchádzajúcej architektúre prišiel Jim Keller, tvorca architektúry K8, opäť prevrat v značke s takzvanou architektúrou Zen alebo Summit Ridge. Tranzistory klesli na 14 nm, rovnako ako Intel, a boli oveľa výkonnejšie as vyššou ICP ako slabí buldozéri.

Niektoré z najviac identifikujúcich technológií týchto nových procesorov boli: AMD Precision Boost, ktorý automaticky zvýšil napätie a frekvenciu CPU. Alebo technológiu XFR, v ktorej sú všetci Ryzen pretaktovaní s odomknutým multiplikátorom. Tieto CPU sa začali pripájať k PGA AM4 zásuvke, ktorá pokračuje dodnes.

V skutočnosti, vývoj tejto architektúry Zen bol Zen +, v ktorom AMD pokročilé Intel implementáciou 12nm tranzistorov. Tieto procesory zvýšili svoj výkon s vyššími frekvenciami pri nižšej spotrebe. Vďaka internej zbernici Infinity Fabric sa latencia medzi transakciami CPU a RAM dramaticky zlepšila, aby konkurovali spoločnosti Intel takmer priamo s ostatnými.

Aktuálne procesory Intel a AMD

Potom sme prišli do súčasnosti, aby sme sa zamerali na architektúry, na ktorých obaja výrobcovia pracujú. Nehovoríme, že je nutné si jednu z nich kúpiť, ale určite sú súčasnosťou a blízkou budúcnosťou každého používateľa, ktorý chce pripojiť aktualizovaný herný počítač.

Intel Coffee Lake a vstup na 10nm

Spoločnosť Intel je v súčasnosti v 9. generácii procesorov pre stolné počítače, prenosné počítače a pracovné stanice. 8. generácia (Coffee Lake) aj 9. generácia (Coffee Lake Refresh) pokračujú so 14nm tranzistormi a soketom LGA 1151, hoci nie sú kompatibilné s predchádzajúcimi generáciami.

Táto generácia v podstate zvyšuje počet jadier o 2 pre každú rodinu, ktorá má teraz 4-jadrové i3 namiesto 2, 6-jadrové i5 a 8-jadrové i7. Počet jazdných pruhov PCIe 3.0 stúpa na 24 a podporuje až 6 3, 1 portov a tiež 128 GB pamäte DDR4 RAM. Technológia HyperThreading bola povolená iba na procesoroch i9, ako sú vysokovýkonné 8-jadrové, 16-vláknové procesory a notebookové procesory.

V tejto generácii sú tiež Intel Pentium Gold G5000 orientované na multimediálne stanice s 2 jadrami a 4 vláknami a Intel Celeron, najzákladnejší s duálnymi jadrami a pre MiniPC a multimédiá. Všetky procesory tejto generácie majú vo svojej nomenklatúre integrovanú grafiku UHD 630, s výnimkou F-názvu.

Pokiaľ ide o 10. generáciu, existuje len málo potvrdení, hoci sa očakáva, že nové procesory Ice Lake prídu so svojimi špecifikáciami pre notebooky, a nie so špecifikáciami pre stolné počítače. Údaje hovoria, že CPI na jadro sa v porovnaní s Skylake zvýši až o 18%. K dispozícii bude celkom 6 nových podmnožín inštrukcií a budú kompatibilné s technikami umelej inteligencie a hlbokého učenia. Integrovaná jednotka GPU sa tiež prispôsobuje úrovni až do 11. generácie a je schopná streamovať obsah v 4K pri 120 Hz. Nakoniec budeme mať integrovanú podporu s Wi-Fi 6 a RAM pamäťou až 3200 MHz.

AMD Ryzen 3000 a už naplánovaná architektúra Zen 3

AMD zaviedla túto 2019 architektúru Zen 2 alebo Matisse a nielen pokročila vo výrobnom procese spoločnosti Intel, ale aj v čistom výkone svojich stolných procesorov. Nové Ryzen sú postavené na 7nm tranzistoroch TSMC a počítajú od 4 jadier Ryzen 3 do 16 jadier Ryzen 9 9350X. Všetky implementujú multithreadingovú technológiu AMD SMT a ich multiplikátor je odblokovaný. Aktualizácia systému AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS bola nedávno vydaná s cieľom odstrániť problémy, ktoré musia mať tieto procesory, aby dosiahli svoju maximálnu skladovú frekvenciu.

Ich inovácie tu neprichádzajú iba preto, že podporujú nový štandard PCI Express 4.0 a Wi-Fi 6, čo sú procesory s až 24 dráhami PCIe. Priemerné zvýšenie ICP v porovnaní s Zen + bolo 13% vďaka vyššej základnej frekvencii a zlepšeniu zbernice Infinty Fabric. Táto architektúra je založená na kipletoch alebo fyzických blokoch, v ktorých je 8 jadier na jednotku, spolu s ďalším modulom, ktorý je vždy prítomný pre radič pamäte. Týmto spôsobom výrobca deaktivuje alebo aktivuje určitý počet jadier, aby vytvoril svoje rôzne modely.

V roku 2020 sa plánuje aktualizácia zenového procesora Zen 3, s ktorým chce výrobca zvýšiť účinnosť a výkon svojho procesora AMD Ryzen. Tvrdí sa, že návrh jeho architektúry už bol dokončený a zostáva len dať zelenú na začatie výrobného procesu.

Budú opäť založené na 7nm, ale umožňujú až o 20% väčšiu hustotu tranzistora ako súčasné čipy. Rad procesorov WorkStation EPYC by bol prvý, na ktorom by sa pracovalo, s procesormi, ktoré by mohli mať 64 jadier a 128 vlákien na spracovanie.

Časti, ktoré by sme mali vedieť o procesore

Po tomto sviatku informácií, ktoré nechávame ako voliteľné čítanie a ako základ pre informácie o tom, kde sa dnes nachádzame, je čas ísť podrobnejšie o pojmoch, ktoré by sme mali vedieť o spracovateľovi.

Najprv sa pokúsime používateľovi vysvetliť najdôležitejšiu štruktúru a prvky CPU. Bude to každodenný deň pre používateľov, ktorí majú záujem dozvedieť sa niečo viac o tomto hardvéri.

Jadrá procesora

Jadrá sú subjekty na spracovanie informácií. Tie prvky tvorené základnými prvkami architektúry x86, ako napríklad riadiaca jednotka (UC), dekodér inštrukcií (DI), aritmetická jednotka (ALU), jednotka s pohyblivou rádovou čiarou (FPU) a súbor inštrukcií (PI), Každé z týchto jadier je tvorené presne rovnakými vnútornými komponentmi a každé z nich je schopné vykonávať operáciu v každom inštrukčnom cykle. Tento cyklus meria frekvenciu alebo Hertz (Hz), čím viac Hz, tým viac inštrukcií sa dá vykonať za sekundu, a čím viac jadier, tým viac operácií sa môže vykonávať súčasne.

Dnes výrobcovia ako AMD implementujú tieto jadrá v kremíkových blokoch, Chipletoch alebo CCX modulárnym spôsobom. S týmto systémom sa pri zostavovaní procesora dosiahne lepšia škálovateľnosť, pretože ide o umiestňovanie čakier, až kým sa nedosiahne požadovaný počet, s 8 jadrami pre každý prvok. Ďalej je možné aktivovať alebo deaktivovať každé jadro, aby sa dosiahol požadovaný počet. Intel medzitým stále dodáva všetky jadrá do jediného kremíka.

Je nesprávne aktivovať všetky jadrá procesorov? Odporúčania a ako ich zakázať

Turbo Boost a Precision Boost Overdrive

Sú to systémy, ktoré využívajú Intel a AMD na aktívne a inteligentné riadenie napätia svojich procesorov. Toto im umožňuje zvýšiť frekvenciu práce, ako keby išlo o automatické pretaktovanie, takže CPU má lepšie výsledky, keď čelí veľkému množstvu úloh.

Tento systém pomáha zlepšovať tepelnú účinnosť a spotrebu súčasných procesorov alebo v prípade potreby meniť ich frekvenciu.

Spracované vlákna

Ale samozrejme nemáme len jadrá, sú tu aj vlákna na spracovanie. Normálne ich budeme vidieť v špecifikáciách ako X Cores / X Threads alebo priamo XC / X T. Napríklad, Intel Core i9-9900K má 8C / 16T, zatiaľ čo i5 9400 má 6C / 6T.

Pojem vlákno pochádza z podprocesu a nie je to niečo, čo je fyzicky súčasťou procesora, jeho funkčnosť je čisto logická a vykonáva sa prostredníctvom inštrukčnej sady príslušného procesora.

Dá sa definovať ako tok kontroly dát programu (program sa skladá z inštrukcií alebo procesov), ktorý umožňuje správu úloh procesora ich rozdelením na menšie časti nazývané vlákna. Toto je na optimalizáciu čakacích časov pre každú inštrukciu vo fronte procesov.

Pochopme to takto: úlohy sú zložitejšie ako iné, preto dokončenie úlohy bude vyžadovať viac alebo menej času. Vláknami sa rozdeľuje táto úloha na niečo jednoduchšie, takže každý kus je spracovaný prvým voľným jadrom, ktoré nájdeme. Výsledkom je neustále udržiavanie obsadenia jadier, takže nedochádza k žiadnym prestojom.

Čo sú vlákna procesora? Rozdiely v jadrách

Viacvláknové technológie

Prečo v niektorých prípadoch vidíme, že existuje rovnaký počet jadier ako sú vlákna a v iných nie? Dôvodom sú technológie s viacerými vláknami, ktoré výrobcovia implementovali do svojich procesorov.

Ak má CPU dvakrát toľko vlákien ako jadro, táto technológia sa v ňom implementuje. V zásade je to spôsob vykonávania koncepcie, ktorý sme videli predtým, rozdelením jadra na dve vlákna alebo „logické jadrá“ na rozdelenie úloh. Toto rozdelenie sa vždy vykonáva v dvoch vláknach na jedno jadro a už nie, povedzme, že ide o aktuálny limit, s ktorým sú programy schopné pracovať.

Technológia spoločnosti Intel sa nazýva HyperThreading, zatiaľ čo AMD sa nazýva SMT (Simultaneous Multithreading). Z praktického hľadiska obidve technológie fungujú rovnako a v našom tíme ich môžeme vidieť ako skutočné jadrá, napríklad ak vykreslíme fotografiu. Procesor s rovnakou rýchlosťou je rýchlejší, ak má 8 fyzických jadier, ako keby mal 8 logických jadier.

Čo je to HyperThreading? Viac informácií

Je vyrovnávacia pamäť dôležitá?

V skutočnosti je to druhý najdôležitejší prvok procesora. Pamäť vyrovnávacej pamäte je oveľa rýchlejšia ako pamäť RAM a je priamo integrovaná do procesora. Zatiaľ čo 3600 MHz DDR4 RAM môže dosiahnuť 50 000 MB / s pri čítaní, vyrovnávacia pamäť L3 môže dosiahnuť 570 GB / s, L2 pri 790 GB / sa L1 pri 1600 GB / s. Úplne šialené postavy zaznamenané v Ryzen 3000 nevi.

Táto pamäť je typu SRAM (statická RAM), rýchla a drahá, zatiaľ čo pamäť použitá v pamäti RAM je DRAM (dynamická RAM), pomalá a lacná, pretože neustále potrebuje obnovovací signál. Do vyrovnávacej pamäte sa ukladajú údaje, ktoré procesor okamžite použije, čím sa eliminuje čakanie na prevzatie údajov z pamäte RAM a optimalizácia času spracovania. V procesoroch AMD aj Intel existujú tri úrovne vyrovnávacej pamäte:

• L1: Je to najbližšie k jadrám CPU, najmenšie a najrýchlejšie. Pri latenciách kratších ako 1 ns je táto pamäť v súčasnosti rozdelená na dve časti, L1I (inštrukcie) a L1D (dáta). V procesoroch Intel Core a Ryzen 3000 9. generácie sú v každom prípade 32 kB a každé jadro má svoje vlastné. L2: Ďalej je L2, s oneskorením okolo 3 ns, je tiež priradené nezávisle na každom jadre. Procesory Intel majú 256 KB, zatiaľ čo Ryzen má 512 KB. L3: Toto je najväčšia pamäť z troch a je rozdelená v zdieľanej forme v jadrách, obvykle v skupinách po 4 jadrách.

Severný most je teraz vo vnútri CPU

Severný most procesora alebo základnej dosky má funkciu pripojenia pamäte RAM k CPU. V súčasnosti obaja výrobcovia implementujú tento pamäťový radič alebo PCH (Platform Conroller Hub) do samotného CPU, napríklad do samostatného kremíka, ako sa to deje v CPU na báze chipletov.

Toto je spôsob, ako výrazne zvýšiť rýchlosť informačných transakcií a zjednodušiť existujúce autobusy na základných doskách, pričom zostane iba južný most, ktorý sa nazýva čipová sada. Táto čipová sada je určená na smerovanie údajov z pevných diskov, periférnych zariadení a niektorých slotov PCIe. Najmodernejšie stolové a prenosné procesory sú schopné smerovať až 128 GB dvojkanálovej pamäte RAM natívnou rýchlosťou 3 200 MHz (4800 MHz s profilmi JEDEC s povoleným XMP). Tento autobus sa delí na dva:

• Dátová zbernica: nesie údaje a pokyny programov Adresa zbernice: cirkulujú cez ňu adresy buniek, v ktorých sú uložené údaje.

Okrem samotného pamäťového radiča musia jadrá používať aj ďalšiu zbernicu na komunikáciu medzi sebou as vyrovnávacou pamäťou, ktorá sa nazýva BSB alebo Back-Side Bus. Ten, ktorý AMD používa vo svojej architektúre Zen 2, sa nazýva Infinity Fabric, ktorý je schopný pracovať pri 5100 MHz, zatiaľ čo spoločnosti Intel sa nazývajú Intel Ring Bus.

Čo je to vyrovnávacia pamäť L1, L2 a L3 a ako to funguje?

IGP alebo integrovaná grafika

Ďalším prvkom, ktorý si účtuje celkom dôležitý poplatok, nie v procesoroch zameraných na hry, ale v menej výkonných procesoroch, je integrovaná grafika. Väčšina súčasných spracovateľov má dnes niekoľko jadier určených výlučne na prácu s grafikou a textúrami. Tieto jadrá majú buď Intel, AMD a ďalší výrobcovia, ako napríklad Qualcomm s ich Adreno pre Smartphone, alebo Realtek pre Smart TV a NAS. Tento typ procesorov nazývame APU (Accelerated Processor Unit)

Dôvod je jednoduchý, oddeliť túto tvrdú prácu od ostatných typických úloh programu, pretože sú oveľa ťažšie a pomalšie, ak sa v APU nepoužije napríklad zbernica s vyššou kapacitou, napríklad 128 bitov. Rovnako ako normálne jadrá sa dajú merať v množstve a frekvencii, pri ktorej pracujú. Majú však aj ďalšiu zložku, ako sú tieňové jednotky. A ďalšie opatrenia, ako sú TMU (texturovacie jednotky) a ROP (renderovacie jednotky). Všetky z nich nám pomôžu identifikovať grafickú silu súpravy.

IGP, ktoré v súčasnosti používajú spoločnosti Intel a AMD, sú tieto:

• AMD Radeon RX Vega 11: Je to najvýkonnejšia a najpoužívanejšia špecifikácia v procesoroch Ryzen 5 2400 a 3400 1. a 2. generácie. Jedná sa o celkom 11 jadier Raven Ridge s architektúrou GNC 5.0, pracujúcimi na maximálnej úrovni 1400 MHz, majú maximálne 704 shaderových jednotiek, 44 TMU a 8 ROP. AMD Radeon Vega 8: Je to nižšia špecifikácia ako predchádzajúca, s 8 jadrami a pracujúcimi na frekvencii 1100 MHz s 512 tieniacimi jednotkami, 32 TMU a 8 ROP. Namontujú ich na Ryzen 3 2200 a 3200. Intel Iris Plus 655: táto integrovaná grafika je implementovaná v procesoroch Intel Core 8. generácie radu U (nízka spotreba) pre notebooky a je schopná dosiahnuť 1150 MHz, s 384 tieniace jednotky, 48 TMU a 6 ROP. Jeho výkon je podobný ako v predchádzajúcich. Intel UHD Graphic 630/620 - Ide o grafiku zabudovanú do všetkých stolných procesorov 8. a 9. generácie, ktoré v názve neobsahujú F. Sú to nižšie grafiky ako Vega 11, ktoré sa vykresľujú pri 1200 MHz, so 192 tieniacimi jednotkami, 24 TMU a 3 ROP.

Soket procesora

Teraz sa presunieme z toho, čo sú komponenty procesora, aby sme videli, kam by sme ho mali pripojiť. Je zrejmé, že je to soket, veľký konektor umiestnený na základnej doske a vybavený stovkami kolíkov, ktoré budú v kontakte s CPU na prenos energie a údajov na spracovanie.

Každý výrobca má obvykle svoje vlastné zásuvky a môžu byť aj rôznych typov:

• LGA: Land Grid Array, ktorý má kolíky nainštalované priamo v sokete dosky a CPU má iba ploché kontakty. Umožňuje vyššiu hustotu spojenia a používa ho spoločnosť Intel. Aktuálne zásuvky sú LGA 1151 pre stolové procesory a LGA 2066 pre procesory orientované na pracovnú stanicu. AMD ho tiež používa pre svoje Threadrippers s názvom TR4. PGA: Pin Grid Array, práve naopak, kolíky sú teraz na samotnom CPU a zásuvka má diery. AMD ho stále používa pre všetky svoje stolné počítače Ryzen s názvom BGA: Ball Grid Array, v podstate ide o soket, do ktorého je procesor priamo spájkovaný. Používa sa v notebookoch novej generácie, od spoločností AMD aj Intel.

Chladiče a IHS

IHS (Integrated Heat Spreader) je balík, ktorý má procesor na vrchu. V podstate ide o štvorcovú dosku z hliníka, ktorá je prilepená k substrátu alebo PCB procesora a následne k DIE alebo vnútornému kremíku. Jeho funkciou je prenášať z nich teplo do chladiča a tiež pôsobiť ako ochranný kryt. Môžu sa privariť priamo k DIE alebo prilepiť tepelnou pastou.

Procesory sú prvky, ktoré pracujú s veľmi vysokou frekvenciou, takže budú potrebovať chladič, ktorý zachytáva teplo a vylučuje ho do prostredia pomocou jedného alebo dvoch ventilátorov. Väčšina procesorov prichádza s viac alebo menej zlým zásobníkom, aj keď tie najlepšie pochádzajú od spoločnosti AMD. V skutočnosti máme modely založené na výkone procesora:

• Wrait Stealth: najmenší, hoci stále väčší ako Intel, pre Ryzen 3 a 5 bez označenia X Intel: nemá meno a je to malý hliníkový chladič s veľmi hlučným ventilátorom, ktorý prichádza takmer vo všetkých svojich procesoroch okrem i9. Tento chladič sa od Core 2 Duo nezmenil. Wraith Spire - stredný, s vyšším hliníkovým blokom a 85 mm ventilátorom. Pre Ryzen 5 a 7 s označením X. Wrait Prism: Špičkový model, ktorý obsahuje dvojúrovňové blokové a medené tepelné rúrky na zvýšenie výkonu. Prinášajú ho Ryzen 7 2700X a 9 3900X a 3950X. Wraith Ripper: Jedná sa o umývadlo veže vyrobené firmou Cooler Master pre Threadrippers.

Chladič procesora: Čo sú zač? Tipy a odporúčania

Okrem toho existuje veľa výrobcov, ktorí majú svoje vlastné modely kompatibilné so zásuvkami, ktoré sme videli. Podobne máme kvapalinové chladiace systémy, ktoré ponúkajú vynikajúci výkon chladičov veží. Pre špičkové procesory odporúčame použiť jeden z týchto 240 mm (dva ventilátory) alebo 360 mm (tri ventilátory) systémy.

Najdôležitejšie pojmy CPU

Teraz sa pozrime na ďalšie koncepty súvisiace aj s procesorom, ktoré budú pre používateľa dôležité. Nejde o vnútornú štruktúru, ale o technológie alebo postupy, ktoré sa v nich vykonávajú, na meranie alebo zlepšenie ich výkonnosti.

Ako merať výkon: čo je meradlo

Keď kupujeme nový procesor, vždy radi vidíme, ako ďaleko to môže ísť a dokážeme ho kúpiť s inými procesormi alebo dokonca s inými používateľmi. Tieto testy sa nazývajú referenčné hodnoty a sú to záťažové testy, ktorým je procesor vystavený, aby poskytol určité skóre na základe jeho výkonu.

Existujú programy ako Cinebench (skóre vykresľovania), wPrime (čas na vykonanie úlohy), návrhový program Blender (čas vykreslenia), 3DMark (herný výkon) atď., Ktoré sú zodpovedné za vykonanie týchto testov , aby sme ich mohli porovnávať s ostatných procesorov prostredníctvom zoznamu uverejneného v sieti. Takmer všetci z nich dávajú svoje vlastné skóre vypočítané pomocou faktorov, ktoré má iba tento program, takže sme nemohli kúpiť skóre Cinebench so skóre 3DMark.

Teploty sú vždy pod kontrolou, aby sa zabránilo tepelnému škrteniu

Existujú aj koncepcie týkajúce sa teplôt, o ktorých by si mal byť každý užívateľ vedomý, najmä ak majú drahý a výkonný procesor. Na internete existuje veľa programov schopných merať teplotu nielen CPU, ale aj mnohých ďalších komponentov, ktoré sú vybavené senzormi. Dôrazne sa odporúča HWiNFO.

S teplotou bude súvisieť termálne škrtenie. Je to automatický ochranný systém, že CPU musia znižovať napájané napätie a napájanie, keď teploty dosiahnu maximum. Týmto spôsobom znížime pracovnú frekvenciu a tiež teplotu, stabilizujeme čip tak, aby nespálil.

Ale aj samotní výrobcovia ponúkajú údaje o teplotách svojich procesorov, takže môžeme nájsť niektoré z nich:

• TjMax: Tento výraz sa týka maximálnej teploty, ktorú procesor dokáže vydržať vo svojej matici, to znamená v rámci svojich spracovateľských jadier. Keď CPU dosiahne tieto teploty, automaticky obíde vyššie uvedenú ochranu, ktorá zníži napätie a výkon CPU. Teplota Tdie, Tjunction alebo Junction: Táto teplota sa meria v reálnom čase pomocou senzorov umiestnených vo vnútri jadier. Nikdy to nepresiahne TjMax, pretože systém ochrany bude konať skôr. TCase: je to teplota, ktorá sa meria v IHS procesora, to znamená v jeho enkapsulácii, ktorá sa vždy bude líšiť od teploty, ktorá je vyznačená vo vnútri jadra procesora. Je to priemerná teplota v tunóne všetkých CPU

Delidding

Delid alebo delidding je prax, ktorá sa vykonáva na zlepšenie teploty CPU. Pozostáva z odstránenia IHS z procesora, aby sa odhalil rôzny nainštalovaný kremík. A ak nie je možné ho odstrániť, pretože je zváraný, jeho povrch vyleštíme na maximum. Toto sa robí, aby sa čo najviac zlepšil prenos tepla priamym umiestnením tekutej kovovej tepelnej pasty na tieto DIE a umiestnením chladiča na vrch.

Čo tým získame? Dobre eliminujeme alebo berieme do svojho minimálneho vyjadrenia extra hrúbku, ktorú nám IHS dáva, takže teplo prechádza priamo do chladiča bez medzistupňov. Pasta aj IHS sú prvky odolné voči teplu, takže ich odstránením a umiestnením tekutého kovu by sme mohli pri pretaktovaní znížiť teploty na 20 ° C. V niektorých prípadoch to nie je ľahká úloha, pretože IHS je priamo privarený k DIE, takže nie je iná možnosť, ako brúsiť ho, namiesto jeho odstránenia.

Ďalšou úrovňou by bolo umiestnenie chladiaceho systému na kvapalný dusík, ktorý by bol vyhradený iba pre laboratórne nastavenia. Náš systém však samozrejme môžeme vždy vytvoriť s motorom chladničky, ktorý obsahuje hélium alebo deriváty.

Pretaktovanie a podvrhnutie procesora

S tým úzko súvisí pretaktovanie, čo je technika, pri ktorej sa zvyšuje CPU napätie a multiplikátor sa upravuje tak, aby sa zvýšila jeho pracovná frekvencia. Nehovoríme však o frekvenciách, ktoré prichádzajú do špecifikácií, ako je napríklad režim turbo, ale registre, ktoré presahujú tie, ktoré stanovil výrobca. Nikomu sa nestráca, že predstavuje riziko pre stabilitu a integritu procesora.

Na pretaktovanie najskôr potrebujeme procesor s odomknutým multiplikátorom a potom základnú dosku čipovej sady, ktorá umožňuje tento typ akcie. Všetci AMD Ryzen sú náchylní na pretaktovanie, rovnako ako procesory Intel s označením K. Podobne túto prax podporujú čipové sady AMD B450, X470 a X570, ako aj série Intel X a Z.

Pretaktovanie sa môže vykonať aj zvýšením frekvencie základných hodín alebo BCLK. Je to hlavné hodiny základnej dosky, ktorá ovláda prakticky všetky komponenty, ako napríklad CPU, RAM, PCIe a Chipset. Ak tieto hodiny zvýšime, zvyšujeme frekvenciu ďalších komponentov, ktoré majú multiplikátor uzamknutý, hoci to prináša ešte väčšie riziká a je to veľmi nestabilná metóda.

Na druhej strane je podčiarknutie práve naopak, zníženie napätia, aby sa zabránilo procesoru v tepelnom škrtení. Je to prax používaná na prenosných počítačoch alebo grafických kartách s neúčinnými chladiacimi systémami.

Najlepšie procesory pre stolné počítače, hry a pracovné stanice

V tomto článku nemohol chýbať odkaz na nášho sprievodcu najlepšími spracovateľmi na trhu. V nej umiestňujeme modely Intel a AMD, ktoré považujeme za najlepšie v rôznych existujúcich rozsahoch. Nielen herné, ale aj multimediálne vybavenie a dokonca aj pracovná stanica. Neustále ho aktualizujeme as priamymi odkazmi na nákup.

Záver o spracovateľovi

Nemôžete sa sťažovať, že sa tento článok nič nenaučil, pretože sme úplne preskúmali históriu dvoch hlavných výrobcov a ich architektúr. Okrem toho sme preskúmali rôzne časti procesora, ktoré sú nevyhnutné na ich poznanie zvonka a zvnútra, spolu s niektorými dôležitými koncepciami a bežne používanými komunitou.

Pozývame vás, aby ste v komentároch uviedli ďalšie dôležité pojmy, ktoré sme prehliadli a ktoré považujete za dôležité pre tento článok. Tieto články, ktoré majú osobitný význam pre začínajúcu komunitu, sa vždy snažíme čo najviac vylepšovať.