Typy a rýchlosti procesorov

Mikroprocesor je súčasť osobného počítača, ktorá vykonáva skutočné spracovanie údajov. Je to centrálna procesorová jednotka (CPU), ktorá sa zmestí do mikročipu a má veľmi komplexný prepínací obvod, ktorý veľmi rýchlo vykonáva jednoduché pokyny.

Balík integrovaných obvodov mikroprocesora obsahuje kremíkový čip, ktorý obsahuje milióny tranzistorov a ďalších komponentov vyrobených z tohto materiálu. Pretože tranzistory čipu sú veľmi malé, aj malé množstvo vysokonapäťového prúdu (napríklad statická elektrina) by mohlo čip zničiť.

Z tohto dôvodu sa so všetkými integrovanými obvodmi veľkého rozsahu musí zaobchádzať takým spôsobom, ktorý minimalizuje možnosť statického elektrického šoku.

S toľkými okruhmi uloženými v tak malom priestore mikročipy produkujú veľa tepla a vyžadujú chladiace systémy, aby zabránili prehriatiu čipu. Na základných doskách počítača je procesorový čip zakrytý veľkým, chladiacim kovovým chladičom, ktorý umožňuje prúdenie vzduchu z chladiacich ventilátorov odvádzať teplo.

Všeobecne možno povedať, že mikroprocesor je procesor integrovaný do malého kremíkového čipu, ktorý pozostáva z tisícov malých komponentov, ako sú diódy, tranzistory a rezistory, ktoré spolupracujú.

Typy procesorov

Procesory Intel aj AMD vyrábajú procesory pre rôzne systémy. Spoločnosť Intel vyrába rodiny procesorov Core, Pentium, Atom a Celeron pre stolové počítače, zatiaľ čo na druhej strane nájdeme okrem iného procesory AMD Athlon, Sempron a Ryzen.

Každý procesor vyrobený spoločnosťou Intel alebo AMD má špecifické funkcie a dodáva špecifické systémy, napríklad počítače alebo pracovné stanice v kancelárii. Každý procesor sa prispôsobuje konkrétnemu počítaču, či už je zostavený, postavený od nuly alebo aktualizovaný.

CPU, ktoré sa najčastejšie používajú v počítačoch, vyrába spoločnosť Intel. Pretože IBM si vybrala čip Intel 8088 pre originálne počítače IBM, väčšina počítačových klonov používa niektorý z procesorov Intel.

Počítače Macintosh od spoločnosti Apple pôvodne používali mikroprocesory Motorola 68000. Procesory Motorola však používajú inú sadu pokynov ako procesory Intel, takže nie je ľahké spúšťať softvér PC na počítačoch Mac a naopak (ale prenos dátových súborov nie je problém.)

Ďalej sú vysvetlené rôzne typy mikroprocesorov.

8085 mikroprocesor

Obrázok cez Wikipedia

Mikroprocesor 8085 bol navrhnutý spoločnosťou Intel v roku 1977 pomocou technológie NMOS.

Konfigurácie tohto mikroprocesora sú 8-bitová dátová zbernica, 16-bitová zbernica adries, ktorá môže adresovať až 64 kb, 16-bitové počítadlo a ukazovateľ zásobníka (SP). Šesť-bitové registre sú usporiadané v pároch BC, DE a HL. Mikroprocesor 8085 vyžaduje napájanie 5 voltov.

8086 mikroprocesor

Obrázok cez wikipedia

Tento mikroprocesor bol tiež navrhnutý spoločnosťou Intel. Je to 16-bitový procesor s 20 linkami adresovej zbernice a 16 dátovými linkami s úložiskom 1 MB. Mikroprocesor 8086 sa skladá z výkonného súboru pokynov, ktoré umožňujú jednoduché vykonávanie operácií, ako je množenie a delenie.

Mikroprocesor 8086 má dva režimy prevádzky, ktoré sú maximálnym a minimálnym režimom prevádzky. Maximálny prevádzkový režim sa používa pre systém, ktorý má viac procesorov. Minimálny prevádzkový režim sa používa pre systém, ktorý má jeden procesor. Charakteristiky tohto mikroprocesora sú vysvetlené nižšie.

Funkcie mikroprocesora 8086

Najdôležitejšie vlastnosti mikroprocesora sú tieto:

Aby sa zlepšil výkon tohto mikroprocesora, existujú dva procesy v potrubiach, ktoré sú vo fáze získavania a vykonávania pokynov. Cyklus načítania môže prenášať dáta v 6 bajtoch pokynov a ukladať ich do jedného riadka. Mikroprocesor 8086 sa skladá z 2900 tranzistorov a má 256 vektorových prerušení.

Rýchlosť hodín v mikroprocesore

Hodinová rýchlosť sa meria v jednotkách cyklov za sekundu, ktorá sa nazýva Hertz (Hz). Počítačové dosky a procesory pracujú pri rýchlostiach miliónov a miliárd hertzov, megahertzov (MHz) a gigahertzov (GHz).

Procesory Intel a AMD používajú rôzne interné konštrukcie, takže napríklad porovnanie procesora AMD s frekvenciou 2, 4 GHz s procesorom AMD s frekvenciou 3, 0 GHz naznačuje, že procesor AMD s frekvenciou 3, 0 GHz beží rýchlejšie; Pri porovnaní dvoch procesorov 2, 4 GHz od spoločností AMD a Intel však nie je možné určiť, ktorý z nich pracuje rýchlejšie.

Aby fungoval, procesor rozdeľuje úlohu na niekoľko fáz. Procesory Intel zvyčajne pracujú vo viacerých fázach, a preto robia viac práce a trvajú dlhšie ako procesory AMD, aby dokončili úlohy.

Digitálne čipy na základnej doske sú navzájom synchronizované hodinovým signálom (sledom impulzov) na základnej doske.

Môžete to považovať za „srdcový rytmus“ počítača. Čím rýchlejšie budú hodiny blikať, tým rýchlejšie bude počítač bežať; ale hodiny nemôžu bežať rýchlejšie ako rýchlosť čipov, pretože v tomto prípade zlyhajú.

Pretože sa čipová technológia zlepšila, zrýchlila sa rýchlosť, ktorou môžu čipy bežať. CPU beží rýchlejšie ako zvyšok základnej dosky (ktorá sa synchronizuje za zlomok rýchlosti CPU).

Zvýšte rýchlosť

Pri hľadaní procesora na trhu však existuje zoznam vecí, ktoré je potrebné zvážiť. Jedinou vecou, ktorú väčšina spotrebiteľov vidí, je tradične jej plná sila Gigahertzov.

Mnoho z týchto ľudí pravdepodobne ani nevie, čo to znamená (je to počet hodinových cyklov, ktoré procesor dokončí za sekundu, v miliardách), ale je to ľahké porovnávať.

Posledných pár rokov prinieslo ďalšiu funkciu: rýchlosť zvýšenia. Väčšina grafických a spracovateľských jednotiek má teraz rýchlosť hodín a rýchlosť zvýšenia. Intel to nazýva Turbo Boost; AMD to nazýva Boost Clock.

Táto nová mikroprocesorová technológia automaticky zvyšuje výkonnosť, zvyšuje rýchlosť jadier a tým dosahuje lepšiu účinnosť.

Klasifikácia mikroprocesorov

V zásade je akceptovaných 5 klasifikácií mikroprocesorov:

CISC

Objednávky sa môžu vykonávať v spojení s inými činnosťami na nízkej úrovni. Vykonáva hlavne úlohu nahrávania, sťahovania a obnovy údajov na a z pamäťovej karty. Okrem toho robí aj zložité matematické výpočty v rámci jedného príkazu.

Tento procesor je navrhnutý tak, aby minimalizoval počet inštrukcií na program a ignoroval počet cyklov na jednu inštrukciu. Kompilátor sa používa na preklad jazyka na vysokej úrovni do jazyka na úrovni zostavy, pretože dĺžka kódu je pomerne krátka a na ukladanie pokynov sa používa dodatočná RAM.

Architektúra procesorov CISC

Je navrhnutý tak, aby znížil náklady na pamäť, pretože vo veľkých programoch je potrebné viac ukladacieho priestoru, čo má za následok vyššie náklady na pamäť. Ak chcete prekročiť tento počet inštrukcií na program, môžete znížiť počet inštrukcií integráciou operácií do jednej inštrukcie.

Funkcie procesora CISC

Tento procesor sa skladá z rôznych režimov adresovania:

Má veľký počet inštrukcií Vykonanie inštrukcie trvá niekoľko cyklov. Logika kódovania inštrukcií je zložitá. Režimy viacerých adries, keď sa vyžaduje inštrukcia

RISC

RISC je skratka pre počítač so zníženou inštrukciou a je navrhnutý tak, aby skrátil čas vykonávania zjednodušením inštrukčnej sady počítača.

Tieto typy čipov sa vyrábajú na základe funkcie, v ktorej mikroprocesor môže vykonávať malé úlohy v rámci konkrétneho príkazu. Týmto spôsobom môžete dokončiť viac príkazov rýchlejšie.

V mikroprocesore si každá sada inštrukcií vyžaduje iba jeden hodinový cyklus, aby sa výsledok implementoval do rovnomerného runtime modulu. Preto znižuje účinnosť pre viac riadkov kódu, takže na ukladanie pokynov je potrebná ďalšia RAM. Kompilátor sa používa na prevod sady inštrukcií jazyka na vysokej úrovni do počítačového jazyka.

Architektúra procesorov RISC

Tento typ procesora sa používa pre vysoko optimalizovanú inštrukčnú sadu a procesorové aplikácie RISC sú kvôli svojej energetickej účinnosti pre prenosné zariadenia. Charakteristiky tohto procesora sú vysvetlené nižšie.

Funkcie procesora RISC

Niektoré z hlavných a dôležitých vlastností procesora RISC sú nasledujúce:

V procesore RISC sú jednoduché pokyny. Pozostáva z počtu registrov a menej tranzistorov. Na prístup k pamäťovému miestu sa používajú inštrukcie Load & Store. Tento procesor má runtime cyklu

superskalární

Toto je procesor, ktorý skopíruje hardvér do mikroprocesora, aby vykonal viacero úloh naraz. Môžu byť použité na aritmetiku a ako multiplikátory. Majú viac operačných jednotiek, a preto vykonávajú viac ako jeden príkaz, neustále vydávajú mnoho pokynov pre nadbytočné operačné jednotky v procesore.

ASIC

Používa sa skôr na špecifické účely ako na všeobecné účely. Na začiatku používali ASIC technológiu dverových matíc. Moderné ASIC majú často 32-bitové procesory, Flash, RAM bloky, ROM, EEPROM, ako aj ďalšie typy modulov.

DSP (Digital Signal Processor)

Používajú sa na kódovanie a dekódovanie videa alebo na konverziu digitálneho videa na analógové a analógové na digitálne. Potrebujú mikroprocesor, ktorý je vynikajúci v matematických výpočtoch. Čipy v tomto procesore sa používajú v sonaroch, radaroch, zvukových zariadeniach domáceho kina, mobilných telefónoch a televízoroch.

Odporúčame prečítať si Ako rýchlo a ľahko zvoliť procesor

Komponenty potrebné pre tento procesor sú programovaná pamäť, dátová pamäť, vstup / výstup a počítačový motor. Tento procesor je určený na digitálne spracovanie analógového signálu. Tento proces sa vykonáva v pravidelných intervaloch a prevádza napätie do digitálnej podoby.

Aplikáciami tohto procesora sú výroba zvuku a hudby, spracovanie video signálov a zrýchlenie 2D a 3D grafiky. Príkladom tohto procesora je TMS320C40.

Špeciálne procesory

Špeciálne procesory sú navrhnuté pre niektoré špeciálne procesory a niektoré z nich sú vysvetlené nižšie.

koprocesor

Praktickú funkciu zvládne mnohokrát rýchlejšie ako bežné mikroprocesory. Príkladom koprocesora je matematický koprocesor a niektoré z nich sú 8087, ktoré sa používajú s 8086; 80287, ktorý sa používa s 80286; a 80387, ktorý sa používa s 80386.

Vstupný / výstupný procesor

Tento procesor bude mať svoju vlastnú lokálnu pamäť. Používa sa na riadenie vstupno-výstupných zariadení s účasťou procesora. Príkladmi vstupného / výstupného procesora sú ovládanie DMA, ovládanie klávesnice a myši, ovládanie grafického displeja a ovládanie portu SCSI.

transputerová

Tento procesor má tiež svoju vlastnú miestnu pamäť a má tiež prepojenia na pripojenie jedného transpondéra k druhému na komunikáciu medzi procesormi.

Transpondér sa používa pre systém s jedným procesorom alebo sa dá pripojiť k externým linkám, aby sa znížili náklady na výstavbu a zvýšil sa výkon. Niektoré príklady tohto procesora sú procesory s pohyblivou rádovou čiarkou, ako T800, T805 a T9000.

Je rýchlosť dôležitá?

Každý faktor je dôležitý a rýchlosť sa nebude zmenšovať. Nemôžeme však porovnávať rýchlosť (GHz alebo MHz) medzi rôznymi architektúrami. Je chybou porovnávať Pentium 4 pri 2, 8 GHz s Pentiom posledných rokov na rovnakej frekvencii. Evolučný skok v IPC (pokyny na cyklus) je priepastný.

Najsprávnejšou vecou by bolo klasifikovať každého procesora podľa jeho kategórie. Môžeme tiež nájsť prípady, že váš počítač má „obmedzený rozpočet“ a vybavte ho procesorom nižšej úrovne a stále ho ťahajte, kým nevykonáte inováciu na procesor vyššej triedy.

Intel Pentium a Celeron / AMD Ryzen 3 / APU

Procesory s takouto rýchlosťou sú ideálne pre základné každodenné činnosti, napríklad: e-mail, prehľadávanie webu, kancelársky balík a dokonca aj vynikajúci výkon ako mediálne / HTPC centrá. V prípade Pentium môžu Ryzen 3 a APU poskytnúť vynikajúci výkon pri hraní v rozlíšení 720p alebo 1080, ak sú vybavené slušnou grafickou kartou.

Intel Core i3 / AMD Ryzen 5 Quad Core

Tento rozsah rýchlostí sa dokonale hodí na prehliadanie webových stránok, prácu s e-mailovými správami, prevádzkovanie obchodných programov, ako sú systémy na správu pacientov, a multitasking všeobecne. Táto kategória funguje dobre pre priemerný kancelársky počítač alebo pre používateľov, ktorí nechcú minúť veľa peňazí na svojom hernom počítači, ale chcú v budúcnosti upgradovať svoj počítač.

V súčasnosti má Intel Core i3 ôsmej generácie 4 jadrá, ktoré nám dávajú plus výkonu (v porovnaní so siedmou generáciou) a môžu nám dať radosť s 3 alebo 6 GB Nvidia GTX 1050 Ti alebo GTX 1060. Zaujímavý je tiež štvorjadrový procesor AMD Ryzen 5 1400, ktorý funguje veľmi dobre ako procesor 4 × 4. Kým AMD Ryzen 5 1600 / 1600X je ideálny na hranie hier a streamovanie, pretože nie je príliš ťažké ich pretaktovať pri 3, 9 alebo 4 GHz.

Intel Core i5 / Intel Core i7 a AMD Ryzen 7

V rámci hlavnej platformy sú špičkové produkty. Ak potrebujete super výkonný počítač, ktorý je ideálny pre hranie na tých najvyšších nárokoch, prácu so super výkonnými databázami a úpravu multimédií, budete musieť mať vysoko výkonný počítač. Osobne série Intel Core i7 a AMD Ryzen 7 8. generácie (s pretaktovaním 3, 8 alebo 4 GHz) poskytujú brutálny výkon pre hry a prácu.

Nepochybne sú vynikajúcou voľbou pre nadšenú platformu, ako je Intel Core i9 alebo AMD Threadripper s oveľa vyšším množstvom. Týmto končíme náš článok o všetkých podrobnostiach, ktoré by ste mali vedieť o procesoroch. Medzi nimi typy, ktoré existujú a rýchlosti?