Загальні відомості про центральний процесор

Центральний процесор – це основний компонент сучасного комп’ютера, призначений для керування всіма його пристроями та виконання арифметичних і логічних операцій над ними. Центральний процесор — це мікросхема, призначена для виконання програмного коду (рис.1.1).

Рисунок 1.1. Сучасний центральний процесор

Найбільш відомими сучасними центральними процесорами є процесори компаній AMD (рис. 1.2) та Intel (рис. 1.3).

Рисунок 1.2. Сучасний центральний процесор компанії AMD

Рисунок 1.3. Сучасний центральний процесор компанії Intel

Основні функції центрального процесора:

v обробка даних по заданій програмі шляхом виконання арифметичних і логічних операцій;

v програмне управління роботою пристроїв комп'ютера.

Продуктивність центрального процесора залежить від декількох складових:

· Тактова частота – основна одиниця виміру частоти тактів у синхронних колах, що визначає кількість елементарних операцій (тактів), що виконуються системою за одиницю часу. Тактова частота передових процесорів коливається від двох до чотирьох гігагерц. Вона визначається множенням частоти шини процесора на певний коефіцієнт.

Наприклад, процесор Intel Core i7 використовує множник х20 і має частоту шини, рівну 133 МГц, в результаті чого тактова частота процесора складе 2660 МГц.

· Кількість ядер. На сьогоднішній день, основні виробники процесорів – Intel і AMD, визнали подальше збільшення числа ядер процесорів як один з пріоритетних напрямів збільшення продуктивності.

· Кількість та швидкість кеш-пам'яті.

Кеш-пам'ять – це високошвидкісна пам'ять довільного доступу, використовувана процесором комп'ютера для тимчасового зберігання інформації. Вона збільшує продуктивність, оскільки зберігає найбільш часто використовувані дані і команди «ближче» до процесора, звідки їх можна швидше отримати. Кеш-пам'ять безпосередньо впливає на швидкість обчислень і допомагає процесору працювати з більш рівномірним завантаженням.

Основні параметри центрального процесора:

· Багатоядерність процесора.

Вже давно минула ера одноядерних процесорів, тому зараз варто вибирати багатоядерні процесори (одноядерні ще треба постаратися знайти). Відповідно, кількість ядер потрібно підбирати, під конкретні завдання.

Наприклад, для простеньких завдань у вигляді офісних додатків і серфінгу в Інтернеті, двоядерного процесора вистачить більш ніж повністю. А от для таких завдань як професійна робота з графікою, знадобиться процесор з 4 або 8 ядрами – багато що вирішує конкретна модель процесора і специфіка завдань.

Еволюція кількості ядер в процесі виробництва компанії Intel впродовж 2006 – 2011 років наведена нижче (рис. 1.4).

Рисунок 1.4. Еволюція кількості ядер в процесі виробництва компанії Intel

· Техпроцес процесора.

Техпроцес – це розмір транзисторів. Основа продуктивності процесора полягає саме в транзисторах. Відповідно, чим розмір транзисторів менший, тим їх більше можна розмістити на кристалі процесора.

Процес переходу на нові технологічні норми дозволяє шляхом застосування нових матеріалів і нових схематичних рішень домогтися додаткового зростання продуктивності при одночасному зниженні енергоспоживання.

Нові процесори Intel виконані по техпроцесу 22 нм.

Нанометр (нм) - це 10 в -9 ступеня метра, що є однією мільярдної частиною метра. Щоб ви краще змогли уявити наскільки це мініатюрні транзистори, наведу один цікавий науковий факт: «На площі зрізу людського волоса, за допомогою зусиль сучасної техніки, можна розмістити 2000 транзисторних затворів!»

Розвиток технологічного процесу на доріжній карті Intel згідно з стратегією «Тік-Так» зображений нижче (рис. 1.5).

Рисунок 1.5. Розвиток технологічного процесу на доріжній карті Intel

· Тактова частота процесора – найбільш відома характеристика процесорів. Частотою процесора визначається кількість вироблених обчислень в одиницю часу і від неї безпосередньо залежить продуктивність процесора.

· Об'єм кеш-пам'яті

Кеш – це надшвидка енергозалежна пам'ять, яка дозволяє процесору швидко отримати доступ до певних даних, які часто використовуються.

Розрізняють кеш-пам'ять кількох рівнів. Кеш першого рівня є найшвидшим, але при цьому його розмір дуже обмежений. Кеш другого рівня трохи повільніший, але при цьому трохи більший за обсягом. Кеш-пам'ять третього рівня трохи повільніша за кеш першого і другого рівня, але все одно значно швидша за оперативну пам'ять. Зараз розмір кеш-пам'яті третього рівня досягає 12-16 Мбайт і більше. Обмеженість обсягу кеш-пам'яті проявляється в її дорожнечі через складний процес виробництва.