====== Процессоры ====== {{ workroom:pc:fdfdfsjpg.jpg?200:295|}} **Микропроцессор CPU** (Central Processing Unit) выполняет все основные вычисления и обработку данных. Во всех PC-совместимых компьютерах используются процесссоры совместимые с архитектурой Intel х86, но выпускаются и проектируются они как самой Intel, так и сторонними компаниями AMD, Cyrix, IDT, Rise Technologies. ==== стандартные характеристики процессоров: ==== * **архитектура** * **разрядность** * **тип и колличество ядер** * **кэш память** * **тип и частота процессорной шины** * **быстродействие процессора** == архитектура == ---- Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретённого Джоном фон Нейманом.{{ workroom:pc:fonneyman.gif?200|}} С точки зрения программистов, под архитектурой процессора подразумевается его способность исполнять определенный набор машинных кодов. Большинство современных десктопных CPU относятся к семейству x86, или Intel-совместимых процессоров архитектуры IA32 (архитектура 32-битных процессоров Intel). Ее основа была заложена компанией Intel в процессоре i80386, однако в последующих поколениях процессоров она была дополнена и расширена как самой Intel (введены новые наборы команд MMX, SSE, SSE2 и SSE3), так и сторонними производителями (наборы команд EMMX, 3DNow! и Extended 3DNow!, разработанные компанией AMD). С точки зрения разработчиков компьютерного железа понятие "архитектура процессора" имеет несколько иной смысл. С их точки зрения, архитектура процессора отражает основные принципы внутренней организации конкретных семейств процессоров, способных выполнять определенные наборы команд: SSE, SSE2, SSE3, 3DNow, Enhanced 3DNow и т. д.). Основные типы общих архитектур: CISC, RISC, NetBurst, K7, K8, MultiRISC и их последующие модификации. == разрядность == ---- Количество битов информации, которые может обработать процессор за один такт, характеризуется разрядностью внутренних регистров (ячеек памяти внутри процессора). Под разрядностью регистров понимается колличество паралельно соединенных между собой триггеров, из которых и состоят регистры. Чем больше это колличество, тем выше разрядность каждого отдельного регистра. Современные процессоры имеют разрядность 32 и 64 бита, реже 128 (в основном серверные варианты). == тип и колличество ядер == ---- В рамках одной и той же архитектуры различные процессоры могут достаточно сильно отличаться друг от друга. И различия эти воплощаются в разнообразных процессорных ядрах, обладающих определенным набором строго обусловленных характеристик. Чаще всего эти отличия воплощаются в различных частотах системной шины (FSB), размерах кэша второго уровня, поддержке тех или иных новых систем команд или технологических процессах, по которым изготавливаются процессоры. Нередко смена ядра в одном и том же семействе процессоров влечет за собой замену процессорного разъема, из чего вытекают вопросы дальнейшей совместимости материнских плат. Однако в процессе совершенствования ядра, производителям приходится вносить в него незначительные изменения, которые не могут претендовать на "имя собственное". Такие изменения называются ревизиями ядра и, чаще всего, обозначаются цифробуквенными комбинациями. Однако в новых ревизиях одного и того же ядра могут встречаться достаточно заметные нововведения. Так, компания Intel ввела поддержку 64-битной архитектуры EM64T в отдельные процессоры семейства Pentium 4 именно в процессе изменения ревизии. ---- == кэш память == ---- Во всех современных процессорах имеется кэш (по-английски - cache) - массив сверхскоростной оперативной памяти, являющейся буфером между контроллером сравнительно медленной системной памяти и процессором. В этом буфере хранятся блоки данных, с которыми CPU работает в текущий момент, благодаря чему существенно уменьшается количество обращений процессора к чрезвычайно медленной (по сравнению со скоростью работы процессора) системной памяти. Тем самым заметно увеличивается общая производительность процессора. При этом в современных процессорах кэш давно не является единым массивом памяти, как раньше, а разделен на несколько уровней. Наиболее быстрый, но относительно небольшой по объему кэш первого уровня (обозначаемый как L1), с которым работает ядро процессора, чаще всего делится на две половины - кэш инструкций и кэш данных. С кэшем L1 взаимодействует кэш второго уровня - L2, который, как правило, гораздо больше по объему и является смешанным, без разделения на кэш команд и кэш данных. Некоторые десктопные процессоры, по примеру серверных процессоров, также порой обзаводятся кэшем третьего уровня L3. Кэш L3 обычно еще больше по размеру, хотя и несколько медленнее, чем L2 (за счет того, что шина между L2 и L3 более узкая, чем шина между L1 и L2), однако его скорость, в любом случае, несоизмеримо выше, чем скорость системной памяти. Кэш бывает двух типов: эксклюзивный и не эксклюзивный кэш. В первом случае информация в кэшах всех уровней четко разграничена - в каждом из них содержится исключительно оригинальная, тогда как в случае не эксклюзивного кэша информация может дублироваться на всех уровнях кэширования. Сегодня трудно сказать, какая из этих двух схем более правильная - и в той, и в другой имеются как минусы, так и плюсы. Эксклюзивная схема кэширования используется в процессорах AMD, тогда как не эксклюзивная - в процессорах Intel. ---- == тип и частота процессорной шины == ---- Процессорная (иначе - системная) шина, которую чаще всего называют FSB (Front Side Bus), представляет собой совокупность сигнальных линий, объединенных по своему назначению (данные, адреса, управление), которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Таким образом, FSB выступает в качестве магистрального канала между процессором (или процессорами) и всеми остальными устройствами в компьютере: памятью, видеокартой, жестким диском и так далее. Непосредственно к системной шине подключен только CPU, остальные устройства подсоединяются к ней через специальные контроллеры, сосредоточенные в основном в северном мосте набора системной логики (чипсета) материнской платы. Хотя могут быть и исключения - так, в процессорах AMD семейства К8 контроллер памяти интегрирован непосредственно в процессор, обеспечивая, тем самым, гораздо более эффективный интерфейс память-CPU, чем решения от Intel, сохраняющие верность классическим канонам организации внешнего интерфейса процессора. Основные параметры FSB некоторых процессоров приведены в табл.1: **Таблица 1** ^Процессор^частота FSB, МГц^Тип FSB^Теоретическая пропускная способность FSB, Мб/с| |Intel Pentium III|100/133|AGTL+|800/1066| |Intel Pentium 4|100/133/200|QPB|3200/4266/6400| |Intel Pentium D|133/200|QPB|4266/6400| |Intel Pentium 4 EE|200/266|QPB|6400/8533| |Intel Core|133/166|QPB|4266/5333| |Intel Core 2|200/266|QPB|6400/8533| |AMD Athlon|100/133|EV6|1600/2133| |AMD Athlon XP|133/166/200|EV6|2133/2666/3200| |AMD Sempron|800|HyperTransport|6400| |AMD Athlon 64|800/1000|HyperTransport|6400/8000| Процессоры компании Intel используют системную шину QPB (Quad Pumped Bus), передающую данные четыре раза за такт, тогда как системная шина EV6 процессоров AMD Athlon и Athlon XP передает данные два раза за такт (Double Data Rate). В архитектуре AMD64, используемой компанией AMD в процессорах линеек Athlon 64/FX/Opteron, применен новый подход к организации интерфейса CPU - здесь вместо процессорной шины FSB и для сообщения с другими процессорами используются: высокоскоростная последовательная (пакетная) шина HyperTransport, построенная по схеме Peer-to-Peer (точка-точка), обеспечивающая высокую скорость обмена данными. ---- ==быстродействие процессора== ---- Быстродействие процессора характеризуется его тактовой частотой, обычно измеряемой в мегагерцах (МГц). Она определяется параметрами кварцевого резонатора, представляющего собой кристалл кварца, заключенный в небольшой оловянный контейнер. Под воздействием электрического напряжения в кристалле кварца возникают колебания электрического тока, с частотой, определяемой формой и размером кристалла. Частота этого переменного тока и называется тактовой частотой. Микросхемы обычного компьютера работают на частоте нескольких миллионов герц. (герц - одно колебание в сек.). Быстродействие измеряется в мегагерцах, т.е. в миллионах циклов секунду. Наименьшей единицей измерения времени (квантом) для процессора является период тактовой частоты, или просто такт. На каждую операцию затрачивается минимум один такт. Например обмен данными с памятью процессор Pentium II выполняет за три такта плюс несколько циклов ожидания. ---- Cледует также особо отметить, что все современные процессоры поддрживают очень важную технологию суперскалярности, позволяющую паралельно выполнять независящие друг от друга потоки команд, а также, по возможности, менять очередность их выполнения для улучшения производительности. ---- Исторически сложилось, что на рынке десктоптых процессоров доминирующие позиции занимают две компании {{workroom:pc:intel-logo.png?150:102 }} {{ workroom:pc:amdlogo2.jpg| }} Обе компании начиная в 2005 году перешли к массовому выпуску на рынок двуядерных процессоров. К этому времени классические одноядерные CPU практически полностью исчерпали резервы роста производительности за счет повышения рабочей частоты. Камнем преткновения стало не только слишком высокое тепловыделение процессоров, работающих на высоких частотах, но и проблемы с их стабильностью. Так что экстенсивный путь развития процессоров на ближайшие годы был заказан, и их производителям волей-неволей пришлось осваивать новый, интенсивный путь повышения производительности продукции. В настоящее время выделяются две ведущие архитектуры десктопных процессоров: **Intel Core**, **AMD 64(K8)**. ---- * [[Архитектура Intel Core]] * [[Архитектура AMD 64(K8)]] * [[Серверные процессоры]] * [[Процессоры некоторых других компаний]] * [[Ссылки]]