закрити ×
Комп'ютер
Windows
Програми
Мережа
ukr
Комп'ютерПроцесор → Будова та основні характеристики центрального процесора

Будова та основні характеристики
центрального процесора







, 20.01.2013 р.

Нижче викладено інформацію про процесор комп'ютера, його значення, технологію виготовлення, а також про характеристики, які необхідно враховувати при його придбанні.




Що таке процесор і як він влаштований


Центральний процесор (мікропроцесор, центральний процесорний пристрій, CPU, розм. - "проц", "камінь") - складна мікросхема, що є головною складовою частиною будь-якого комп'ютера. Саме цей пристрій здійснює обробку інформації, виконує команди користувача і керує іншими частинами комп'ютера.

Вже багато років основними виробниками процесорів є американські компанії Intel і AMD (Advanced Micro Devices). Є, звичайно, й інші гідні виробники, але до рівня вказаних лідерів їм далеко.

Intel і AMD постійно боряться за першість у виготовленні все продуктивніших і доступніших процесорів, вкладаючи в розробки величезні кошти і багато сил. Їх конкуренція - важливий чинник, що сприяє швидкому розвитку цієї галузі. Як виглядає процесор комп'ютера

Зовні центральний процесор не є чимось видатним - маленька плата (приблизно 7 х 7 см) з великою кількістю контактів з одного боку і плоскою металевою коробочкою з іншою. Але насправді усередині цієї коробочки міститься надскладна мікроструктура з мільйонів транзисторів.

Як виготовляють процесори. Що таке техпроцес

Основним матеріалом при виробництві процесорів є звичайнісінький пісок, а точніше сказати кремній, якого у складі земної кори близько 30%. З очищеного кремнію спочатку виготовляють великий монокристал циліндричної форми, який розрізають на "млинці" завтовшки близько 1 мм.

Потім з використанням технології фотолітографії в них створюються напівпровідникові структури майбутніх процесорів.

Фотолітографія чимось нагадує процес друку фотографій з плівки, коли світло, проходячи через негатив, діє на поверхню фотопаперу і проектує на ньому зображення.

При виготовленні процесорів своєрідним фотопапером виступають згадані вище кремнієві "млинці". Роль світла відіграють іони бору, розігнані до величезної швидкості високовольтним прискорювачем. Вони пропускаються через спеціальні "трафарети" - системи високоточних лінз і дзеркал, вкроплюються в кремній і створюють в ньому мікроскопічну структуру із безлічі транзисторів.

Сьогоднішні технології дозволяють створювати транзистори розміром всього 22 нанометри (товщина людської волосини - близько 50000 нм). З часом техпроцес виготовлення процесорів стане ще досконалішим. За прогнозами, їх транзистори зменшаться як мінімум до 14 нм.

Чим тонший техпроцес - тим більше транзисторів можна помістити в один процесор, тим він буде продуктивнішим і енергоефективнішим.

Створена таким чином напівпровідникова структура вирізається з кварцового "млинця" і поміщається на текстоліт. На зворотну його сторону виводяться контакти для забезпечення підключення до материнської плати. Зверху кристал захищається від пошкодження металевою кришкою (див. зображення. вище).

Поняття архітектури, ядра, ревізії процесора

Процесори пройшли складну еволюцію і зараз продовжують розвиватися. Виробники удосконалюють не лише технологію виготовлення, але й внутрішню структуру процесорів. Кожне нове їх покоління відрізняється від попереднього будовою, кількістю і характеристиками елементів, що входять до їх складу.

Процесори, в яких використовуються однакові базові принципи будови, називають процесорами однієї архітектури, а ці принципи - архітектурою (мікроархітектурою) процесора.

В межах однієї архітектури процесори можуть істотно відрізнятися - частотами системної шини, техпроцесом виготовлення, розміром і структурою внутрішньої пам'яті та деякими іншими особливостями. Про такі процесори говорять, що вони мають різні ядра.

У рамках доопрацювання одного ядра виробники можуть робити невеликі зміни з метою усунення дрібних недоліків. Такі удосконалення, які "не тягнуть" на звання самостійних ядер, називають ревізіями.

Архітектурам і ядрам присвоюються певні імена, а їх ревізіям - спеціальні позначення. Наприклад, усі моделі Intel Core 2 Duo є процесорами мікроархітектури Intel Core і виготовлялися з ядрами Allendale, Conroe, Merom, Kentsfield, Wolfdale, Yorkfield. У кожного з цих ядер були ще і різні ревізії.



Основні характеристики процесора

Кількість обчислювальних ядер.

Багатоядерні процесори - це процесори, що містять на одному процесорному кристалі або в одному корпусі два і більше обчислювальних ядер.

Багатоядерність, як спосіб підвищення продуктивності процесорів, використовується з відносно недавнього часу, але визнана найперспективнішим напрямом їх розвитку. Для домашніх комп'ютерів вже існують процесори з 8 ядрами. Для серверів на ринку є 12-ядерні пропозиції (Opteron 6100). Розроблені прототипи процесорів, що містять близько 100 ядер.

Ефективність обчислювальних ядер різних моделей процесорів відрізняється. Але у будь-якому випадку, чим їх (ядер) більше, тим процесор продуктивніший.

Кількість потоків.

Чим більше потоків - тим краще. Кількість потоків не завжди співпадає з кількістю ядер процесора. Так, завдяки технології Hyper-Threading, 4-ядерний процесор Intel Core i7 - 3820 працює у 8 потоків і багато в чому випереджає 6-тиядерних конкурентів.

Розмір кеша 2 і 3 рівнів.

Кеш - це дуже швидка внутрішня пам'ять процесора, яка використовується ним як буфер для тимчасового зберігання інформації, що обробляється в конкретний момент часу. Чим кеш більший - тим краще.

Структура не усіх сучасних процесорів передбачає наявність кеша 3 рівня, хоча це не є критичним моментом. Так, за результатами багатьох тестів продуктивність процесорів Intel Core 2 Quadro, що випускалися з 2007 р. по 2011 р. і не мають кеша 3 рівня, навіть зараз виглядає гідно. Правда, кеш 2 рівня у них досить великий.

Частота процесора.

Тут усе просто - чим вища частота процесора, тим він продуктивніший.

Швидкість шини процесора (FSB, HyperTransport або QPI).

Через цю шину центральний процесор взаємодіє з материнською платою. Її швидкість (частота) вимірюється в мегагерцах і чим вона вища - тим краще.

Техпроцес.

Поняття техпроцесу розглядалося в попередньому пункті цієї статті. Чим тонший використано техпроцес, тим більше процесор містить транзисторів, менше споживає електроенергії і менше гріється. Від техпроцесу багато в чому залежить ще одна важлива характеристика процесора - TDP.

TDP.

Termal Design Point - показник, що відображає енергоспоживання процесора, а також кількість тепла, що виділяється ним в процесі роботи. Одиниці виміру - Вати (Вт). TDP залежить від багатьох чинників, серед яких головними є кількість ядер, техпроцес виготовлення і частота роботи процесора.

Окрім інших переваг, "холодні" процесори (з TDP до 100 Вт) краще піддаються розгону, коли користувач змінює деякі налаштування системи, внаслідок чого збільшується частота процесора. Розгон дозволяє без додаткових фінансових вкладень збільшити продуктивність процесора на 15 - 25 %, але це вже окрема тема.

В той же час, проблему з високим TDP завжди можна вирішити придбанням ефективної системи охолодження (див. останній пункт цієї статті).

Наявність і продуктивність відеоядра.

Останні технічні досягнення дозволили виробникам, окрім обчислювальних ядер, включати до складу процесорів ще і ядра графічні. Такі процесори, окрім вирішення своїх основних завдань, можуть виконувати роль відеокарти. Можливостей деяких з них цілком вистачає для гри в комп'ютерні ігри, не кажучи вже про перегляд фільмів, роботу з текстом і вирішення інших завдань.

Якщо відеоігри - не головне призначення комп'ютера, процесор з вбудованим графічним ядром дозволить заощадити на придбанні окремого графічного адаптера.

Тип і максимальна швидкість підтримуваної оперативної пам'яті.

Ці характеристики процесора необхідно враховувати при виборі оперативної пам'яті, з якою він буде використовуватися. Немає сенсу переплачувати за швидкісні модулі ОЗУ, якщо процесор не зможе реалізувати усі їх переваги.



Що таке сокет


Важливим моментом, який треба враховувати при виборі процесора, є те, для установки в сокет якого типу він призначений.

Сокет (socket, роз'єм центрального процесора) - це щілинний або гніздовий роз'єм на материнській платі, у який встановлюється процесор.

Кожен процесор можна встановити лише на материнську плату з підходящим роз'ємом, що має відповідні розміри, необхідну кількість і структуру контактних елементів.

Кожен новий сокет розробляється виробниками процесорів, коли можливості старих роз'ємів вже не можуть забезпечити нормальну роботу нових виробів.

Для процесорів Intel тривалий час використовувався (і зараз ще використовується) сокет LGA775 (процесори Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Pentium EE, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon серії 3000, Core 2 Quad). З початком виробництва лінійки нових процесорів були введені сокети LGA1366, LGA1156, LGA1155 (процесори i7, i5, i3) та ін.

Роз'єми для процесорів від AMD за останні роки також змінилися - AM2, AM2+, AM3 і так далі. Про більше ранні сокети, думаю, сенсу згадувати немає, оскільки комп'ютери на їх основі - вже раритет.

Якщо ви задумали модернізувати старий комп'ютер шляхом придбання продуктивнішого процесора, переконайтеся, що по сокету він підійде до вашої старої материнської плати. Інакше однозначно доведеться замінювати і її.

Встановлювати центральний процесор в сокет системної плати треба обережно, щоб не пошкодити контакти.



Система охолодження процесора


Який вигляд має кулер процесора

Процесор потребує належного охолодження, інакше він може вийти з ладу.

Як відомо, поверхня процесора вкрита металевою коробкою, що виконує, крім захисних, ще й тепловідвідні функції. Поверх процесора на материнській платі встановлюється система охолодження. Її тепловідвідні елементи повинні щільно притискатися до поверхні процесора.

Для поліпшення передачі тепла з процесора на радіатор системи охолодження, між ними прокладається шар термопасти - спеціальної пастоподібної речовини з високою теплопровідністю.

При підборі системи охолодження процесора треба враховувати його TDP (розглядалося вище в пункті про характеристики процесора).

Процесори зазвичай продаються в так званому боксовом варіанті постачання, коли в комплект входить штатна система охолодження - боксовий кулер. Але іноді ефективність такого кулера є недостатньою (наприклад, якщо проведено розгон і частота процесора, а відповідно і його TDP, зросла).

Нормальна температура роботи процесора - до 50 градусів Цельсія (при пікових навантаженнях можливо трохи більше). Засоби вимірювання температури вбудовані в центральний процесор. За допомогою спеціальних програм температуру можна відстежувати в режимі реального часу (наприклад, програмою SpeedFan).

• CPU-Z:

Офіційна сторінка завантаження

Завантажити копію для Windows 32-bit (2,6 MB)

Завантажити копію для Windows 64-bit (3 MB)

Сучасний процесор влаштований так, що при досягненні ним критичної температури він вимикається і не вмикається, доки не охолоне. Це дозволяє попередити його ушкодження під впливом високої температури.

Перегрівання можливе внаслідок низької ефективності системи охолодження, виходу її з ладу, засмічення пилом, пересихання термопасти та ін.





СХОЖІ МАТЕРІАЛИ

Материнська плата: будова, основні роз'єми. Чіпсет: північний і південний мости.

Відеокарта: будова, принципи роботи, основні параметри, які впливають на продуктивність. Як вибрати відеокарту.

Оперативна пам'ять: принципи роботи, типи пам'яті, параметри, що визначають її продуктивність.

Сучасні запам'ятовуючі пристрої: жорсткі диски і SSD. Будова, принципи роботи, основні переваги та недоліки.

chaynikam.info © 2009 - 2016