Процессор
В подавляющем большинстве персональных компьютеров используются процессоры, совместимые с процессорами семейства х86 компании Intel. Модели 8086, 286. 386 и 486 были популярны в 1980-х годах, но сегодня представляют лишь
исторический интерес. Дальнейшим развитием семейства х86 стал появившийся в 1993 году процессор Intel Pentium, затем модели Pentium II/III/IV. С 2006 года компания Intel выпускает процессоры, основанные на архитектуре Intel Core 2, которые являются наиболее популярными на момент выхода сайт. Для установки в недорогие компьютеры выпускается процессор Celeron, который являет собой упрощенный вариант соответствующей модели Pentium II/III/IV или Core 2.
В 1980-х годах компания Intel была безоговорочным монополистом на рынке процессоров, но постепенно она утрачивала этот статус в конкурентной борьбе с компанией AMD, а к 2005 году процессоры от AMD даже превосходили по производительности процессоры Intel. С выходом процессоров семейства Core 2 компания Intel вернула себе статус лидера, но процессоры AMD сохранили свою долю в бюджетном сегменте рынка.
Компания AMD начинала с выпуска процессоров, полностью совместимых с Intel 386,486 и Pentium и устанавливаемых в те же разъемы. Позже AMD разработала собственные процессоры Athlon и Duron, а на момент выхода сайт основными моделями процессоров AMD являлись Athlon 64/X2 и новый многоядерный процессор Phenom. Для дешевых компьютеров компания AMD выпускает процессор Sempron.
Современный процессор - это микросхема с несколькими сотнями выводов, которая устанавливается в специальный разъем на системной плате; сверху на нем закрепляется радиатор с вентилятором для охлаждения (его также называют кулером). На рис. 1.2 показан фрагмент системной платы с процессором и кулером, а на рис. 1.3 те же устройства, но в разобранном состоянии. Установка процессора в разъем требует особой осторожности и аккуратности и обычно подробно описана в инструкции к системной плате.
Работа процессора заключается в последовательном выполнении команд из оперативной памяти, и чем больше команд успевает выполнить процессор за секунду, тем выше производительность компьютера в целом. Скорость работы процессора зависит от нескольких параметров: тактовой частоты, количества ядер, объема кэш-памяти и некоторых других. Рассмотрим все параметры процессоров более подробно,
Частота FSB. Для обмена данными с другими устройствами процессор использует шину FSB (Front Side Bus). Во всех современных системах используются технологии, умножающие скорость обмена данными по системной шине, и частота FSB может указываться уже с учетом умножения. Например, для процессора Intel Core 2 Duo E6600 реальная частота FSB составляет 266,6 МГц, а поскольку в большинстве процессоров семейства Intel Core 2 используется четырехкратное умножение частоты FSB, то эффективное значение будет равно 266,6 х 4 = 1066 МГц. Именно такое значение вы можете встретить в технических характеристиках процессоров и прайс-листах компьютерных магазинов.
Рис. 1.2. Процессор с закрепленным на нем кулером
Рис. 1.3. Системная плата, процессор и кулер
Для большинства процессоров AMD Athlon 64/X2 и AMD Phenom частота FSB
составляет 200 МГц. а для обмена данными с чипсетом используется шипа НТ (Hyper Transport), которая работает на частотах, в несколько раз превышающих частоту FSB.
Множитель, или коэффициент умножения. Ядро центрального процессора работает на тактовой частоте, являющейся произведением частоты FSB на коэффициент умножения. Например,ДЛЯ уже упомянутого процессора Intel Core 2 Duo E6600 частота FSB - 266,6 МГц, множитель - 9, в результате тактовая частота будет равна 2400 МГц.
Тактовая частота. Параметр, показывающий реальную частоту работы ядра процессора, которая для современных процессоров может находиться в диапазоне 1,5-4 ГГц. Тактовая частота определяется умножением частоты внешней шипы процессора (FSB) на коэффициент умножения.
Поскольку тактовая частота процессора зависит от шины FSB, есть возможность заставить его работать с большей скоростью, изменив частоту FSB. Эта операция называется разгоном и будет подробно рассмотрена в гл. 17.
Количество ядер. Поскольку тактовые частоты современных процессоров
приблизились к физическому пределу, для повышения их производительности
применяется объединение нескольких процессорных ядер в одном корпусе.
На момент написания сайт процессоры с одним ядром (одноядерные) уста
навливались только в самые дешевые компьютеры, в большинстве новых ком
пьютеров использовались двуядерные процессоры, а наиболее производитель
ные системы собирались па основе четырехъядерных процессоров.
Тин ядра и степпннг. Современные процессоры умеют выполнять за один такт сразу несколько команд, и этот показатель постоянно увеличивается. При одинаковых значениях тактовой частоты и количестве ядер процессоры с более современной архитектурой будут работать быстрее. Например, процессор Celeron 420 с тактовой частотой 1600 МГц работает приблизительно в два раза быстрее старых моделей Celeron с частотами 1700-2000 МГц.
Конструкция процессоров и технология их производства постоянно совершенствуются, и одна модель может иметь несколько версий исполнения. Для обозначения внутренней архитектуры процессора разработчики придумывают их ядрам кодовые названия. Например, процессор AMD Sempron 2500+ раньше выпускался на ядре с кодовым названием Thoroughbrcd-B и имел следующие параметры: частота FSB - 166 МГц. множитель - 10,5, реальная частота - 1750 М Гц. Позже эта же модель процессора выпускалась на ядре Palermo, и его характеристики несколько изменились: частота FSB - 200 МГц, множитель -7, реальная частота - 1400 МГц. Процессоры на более новых ядрах, как правило. обладают лучшими характеристиками, но они и более дорогие.
Одна и та же версия ядра может претерпеть несколько модификаций, связанных с небольшими усовершенствованиями и исправлением ошибок. Модификации
одного и того же ядра называют степттгамщ процессор с более высоким стен-иингом обычно работает стабильнее своих предшественников и меньше греется.
Объем кэш-памяти. Процессор работает значительно быстрее» чем оперативная
память, и при обращении к ней ему приходится некоторое время ожидать ре
зультата. Чтобы уменьшить время ожидания, непосредственно па кристалле
процессора устанавливается небольшой объем очень быстрой памяти, назы
ваемой кэш-памятью. Она содержит данные, наиболее часто используемые
процессором, и обычно работает на его тактовой частоте. Специальные алго
ритмы для кэш-памяти позволяют своевременно подгружать нужные процес
сору данные из оперативной памяти, что увеличивает производительность
системы.
Современные процессоры имеют двухуровневую организацию интегрированной КЭШ-памяти. У кэш-памяти первого уровня (L1) наивысшая скорость и небольшой объем (обычно 16-64 Кбайт). Кэш-память второго уровня (L2) обладает несколько меньшим быстродействием, а ее объем может составлять от 128 Кбайт до нескольких мегабайт в зависимости от модели процессора. В некоторых процессорах также встречается кэш-память третьего уровня (L3) объемом от 1 Мбайт.
Название и номер модели (рейтинг). При маркировке современных процес
соров обычно указывают название модели, но которому можно определить
принадлежность процессора к определенному семейству, количество ядер
и числовой рейтинг производительности, который позволяет сравнить ско
рость работы процессоров. Например, маркировка AMD Athlon 64 Х2 4800 обо
значает процессор фирмы AMD семейства Athlon 64, который является лву-
ядерным (Х2) н имеет рейтинг производительности 4800. При маркировке
процессоров могут указываться и дополнительные параметры, например тип
разъема для установки, частота FSB, объем кэш-памяти L2 и др.
Компании Intel и AMD используют различные подходы при присвоении номеров моделям, и по этому показателю их сравнивать нельзя. Обозначения процессоров Intel вообще весьма условны, и они не всегда точно отражают реальную производительность.