Если вы только начинаете знакомиться с миром компьютеров и электроники, терминологий, используемые для обозначения различных компонентов формулировки, могут сбить с толку. Пожалуй, самый частый термин, с которым вы столкнётесь – это CPU (центральный процессор). Так что такое CPU?
CPU — центральный процессор
Процессоры находятся практически во всех устройствах, будь то смарт-часы, компьютеры или термостаты. Они отвечают за обработку и выполнение инструкций и являются «мозгом» ваших устройств. В этой статье я объясню, как процессоры (CPU) взаимодействуют с другими компонентами устройств и что делает их неотъемлемой частью вычислительного процесса.
Что делает CPU?
CPU (Центральный процессор) – это основной компонент, отвечающий за вычислительную работу устройства, и хотя он имеет огромное значение, может функционировать только вместе с другими компонентами.
Кремниевый чип находится в специальном гнезде, расположенном на главной печатной плате (материнской или основной) внутри устройства. Он находится отдельно от памяти, в которой временно хранится информация и также отделён от видеокарты или графического чипа, который отвечает за воспроизведение видео и 3D-графики, отображаемой на экране.
CPU против GPU: как они влияют на видео игры?
CPU создаются путём размещения миллиардов микроскопических транзисторов на одном чипе. Эти транзисторы позволяют процессору производить вычисления, необходимые для выполнения работы программ, хранящихся в памяти системы.
По сути, они представляют собой мгновенные переключатели, которые включают и выключают подачу питания, передавая единицы и нули (0 – нет тока, 1 –ток проходит). И так как любое машинное действие состоит из 0 и 1, процесс преобразуется во всё, что вы делаете с устройством, будь то просмотр видео или отправка электронного письма.
Одним из наиболее распространённых достижений процессорной технологии является уменьшение размеров транзисторов. Это привело к повышению скорости работы на протяжении десятилетий улучшений, что часто называют законом Мура.
Известные многим нанометры по сути, являются технологиями уменьшения пропускного канала этих самых транзисторов. Чем меньше число (5-нм) тем больше транзисторов умещается на чипе, следовательно, увеличивается производительность (хотя не только).
В контексте современных устройств, настольный компьютер или ноутбук имеет выделенный центральный процессор (CPU), который выполняет множество функций обработки данных для системы. В мобильных устройствах и некоторых планшетах вместо этого используется система на кристалле (SoC), которая представляет собой микросхему, объединяющую центральный процессор с другими компонентами.
К примеру, Intel и AMD предлагают процессоры с графическими чипами и памятью, хранящимися на них, это означает, что они могут выполнять не только стандартные функции процессора.
Что на самом деле делает CPU?
По сути, CPU получает инструкции от программы или приложения и выполняет вычисления. Этот процесс состоит из трёх ключевых этапов: выборка, декодирование и выполнение.
Что такое CPU [Центральный Процессор, ЦП] — Быстро и Понятно!
CPU получает инструкцию из оперативной памяти, декодирует её, а затем выполняет с помощью соответствующих частей процессора. Выполненная инструкция, или вычисление, может включать в себя основные арифметические действия, сравнение чисел, выполнение функции или перемещение чисел в памяти.
Поскольку всё в вычислительном устройстве представлено числами, можно представить, что центральный процессор – это калькулятор, который работает невероятно быстро. Результирующая рабочая нагрузка может привести к запуску Windows, показу видео на YouTube или расчёту сложных процентов в электронной таблице.
В современных системах CPU выступает в роли «жонглёра», передающего данные специализированному оборудованию по мере необходимости. Например, процессору необходимо дать команду видеокарте показать взрыв в игре, потому что вы выстрелили в бочку с топливом, или дать команду твердотельному накопителю перенести документ Office в оперативную память системы для более быстрого доступа.
Ядра, тактовые частоты и стоимость
Первоначально центральные процессоры имели одно вычислительное ядро. Современные CPU состоят из нескольких ядер, которые позволяют ему выполнять несколько инструкций одновременно, эффективно распределяя несколько процессоров на одном кристалле.
Большинство продаваемых сегодня чипсетов имеют два или четыре ядра. Шесть ядер считаются общепринятыми, в то время как более дорогие чипы имеют от восьми до 64 ядер. Многие процессоры также используют технологию, называемую многопоточностью.
Представьте себе одно физическое ядро процессора, которое может одновременно выполнять две последовательности операций (потоки), тем самым отображаясь как два «логических» ядра на стороне операционной системы.
Эти виртуальные ядра не такие мощны, как физические, поскольку используют одни и те же ресурсы, но в целом они могут значительно повысить производительность процессора в многозадачном режиме при запуске совместимого программного обеспечения.
Тактовая частота тоже часто упоминается, когда вы посмотрите на процессоры. Это цифра выражена в гигагерцах (ГГц), и обозначает количество инструкций, выполняемых процессором в секунду, хотя это неполная «картина» производительности.
Тактовая частота CPU
Тактовая частота в основном играет большую роль при сравнении процессоров одного семейства или поколения. При прочих равных условиях более высокая тактовая частота ядер означает, что это более быстрый процессор. Однако процессор с тактовой частотой 3 ГГц, выпущенный в 2010 году, будет выполнять меньше задач за единицу времени, чем процессор с тактовой частотой 2 ГГц, выпущенный в 2021 году.
Итак, сколько должны стоит процессоры? В общих чертах, если вы не хардкорный геймер или не занимаетесь монтажом видео, вам не стоит тратить больше 15–20 тыс. р. на CPU. Стоимость можно снизить, отказавшись от новейшего оборудования и остановившись на процессоре последнего поколения.
Для процессоров Intel это чипы 8-го, 9-го или 10-го поколения. Определить поколение можно по названию. Например, Core i7-6820HK – это более старый CPU 6-го поколения, а Core i5-10210U – более новый 10-го поколения.
У AMD тоже есть нечто подобное в процессорах Ryzen, пример: Ryzen 5 2500X – чип 2-го поколения, основанный на новом дизайне ядер «Zen+», или Ryzen 9 3950X – процессор 3-го поколения. Ryzen 4000 была выпущена как линейка чипов для ноутбуков в форме CPU с очень ограниченной доступностью.
Учитывая это, можно спорить, является ли Ryzen 5000 четвёртым или пятым поколением процессоров AMD Ryzen, но оно последнее, и совсем недавно AMD объединила свои платформы для ноутбуков, CPU и настольных ПК под знаменем Ryzen 5000.
Насколько важен CPU?
В наши дни центральный процессор не так важен для общей производительности системы, как раньше, но он по-прежнему играет важную роль в отклике и скорости работы вашего вычислительного устройства.
Геймеры обычно получают преимущество от более высоких тактовых частот, в то время как более серьёзная работа в CAD или редактирование видео, улучшится от большего количества ядер процессора.
Следует помнить, процессор является частью системы, поэтому необходимо убедиться, что у вас достаточно оперативной памяти, а также быстрое хранилище, способное передавать данные процессору. Возможно, самый большой знак вопроса будет стоять на видеокарте, так как требуется определённый баланс для хорошего ПК как с точки зрения производительности, так и стоимости.
Теперь, когда вы понимаете роль CPU, у вас есть возможность сделать более грамотный выбор компьютерного оборудования. Или нет?
Хотите первыми узнавать всё о Hi-Tech новинках – ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА КАНАЛ
А также читайте самые свежие обзоры на нашем сайте – TehnObzor.RU
Источник: dzen.ru
Что такое CPU и для чего он нужен
С амой важной частью Вашего компьютера, если бы Вам пришлось выбирать только одну, был бы центральный процессор (CPU). Это «мозг», который обрабатывает инструкции, поступающие от программ, операционной системы и других компонентов Вашего ПК.
1 и 0
ЦП (CPU) — это чудо инженерной мысли, но в своей основе он по-прежнему опирается на базовую концепцию интерпретации двоичных сигналов (единицы и нули). Разница в том, что вместо чтения перфокарт или инструкций по обработке с помощью наборов электронных ламп современные процессоры используют крошечные транзисторы для создания видеороликов TikTok или заполнения чисел в электронной таблице.
Основы CPU
Производство процессоров — сложный процесс. Важным моментом является то, что в каждом ЦП есть кремний (один или несколько), на котором размещены миллиарды микроскопических транзисторов.
Как мы упоминали ранее, эти транзисторы используют серию электрических сигналов для представления двоичного кода машины, состоящего из единиц и нулей. Поскольку этих транзисторов очень много, процессоры могут выполнять все более сложные задачи с большей скоростью, чем раньше.
Количество транзисторов не обязательно означает, что процессор будет быстрее. Тем не менее, это все еще основная причина, по которой телефон, который Вы носите в кармане, обладает огромной вычислительной мощностью.
Давайте поговорим о том, как ЦП выполняет инструкции на основе машинного кода, называемого «набором команд». Процессоры разных компаний могут иметь разные наборы инструкций, но не всегда.
Например, большинство ПК с Windows и современные процессоры Mac используют набор инструкций x86-64, независимо от того, процессор от Intel или AMD. Однако компьютеры Mac, дебютирующие в конце 2020 года, будут иметь процессоры на базе ARM, которые используют другой набор инструкций. Также существует небольшое количество ПК с Windows 10, использующих процессоры ARM.
Ядра, кеши и графика
Приведенная выше диаграмма взята из опубликованного в 2014 году официального документа Intel об архитектуре процессора Core i7-4770S. Это просто пример того, как выглядит один процессор — другие процессоры имеют разную компоновку.
Что такое процессор (CPU)
В этой статье мы рассмотрим, что такое процессор CPU, какие у него функции и из чего он состоит.
В каждом вычислительном устройстве (ПК, смартфон, фотоаппарат) есть центр, который отвечает за правильную работу машины ― процессор.
В широком смысле процессор ― это устройство, которое выполняет вычислительные и логические операции с данными. Чаще всего этот термин используется для обозначения центрального процессора устройства. Расшифровка CPU ― Central Processing Unit (центральное обрабатывающее устройство). Это самая важная часть компьютера. Его мозг. Он выглядит как квадрат размером приблизительно 5×5 см:
С обратной стороны CPU находятся ножки, с помощью которых он крепится к материнской плате:
От мощности центрального процессора зависит скорость обработки команд и продуктивность работы других составляющих компьютера. Например, можно купить современную видеокарту, но она не сможет показать свои возможности, если управляется слабым CPU.
Функции CPU
Какие функции выполняет центральный процессор CPU? Главная функция ― управление всеми операциями компьютера: от простейших сложений чисел на калькуляторе до запуска компьютерных игр. Если рассматривать основные функции центрального процессора подробнее, CPU:
- получает данные из оперативной памяти, выполняет с ними арифметические и логические операции, передаёт их на внешние устройства,
- формирует сигналы, необходимые для работы внутренних узлов и внешних устройств,
- временно хранит результаты выполненных операций, переданных сигналов и других данных,
- принимает запросы от внешних устройств и обрабатывает их.
Из чего состоит CPU
Центральный процессор состоит из 3-х частей:
- Ядро процессора, которое выполняет основную работу. Оно позволяет читать, расшифровывать, выполнять и отправлять инструкции. Ядро состоит из следующих частей:
- Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Выполняет основные математические и логические операции. Все вычисления производятся в двоичной системе.
- Устройство управления (УУ). Управляет работой CPU с помощью электрических сигналов. От него зависит согласованность работы всех частей процессора и его связь с внешними устройствами.
Каждое ядро может выполнять только одну задачу, хоть и за долю секунды. Одноядерный процессор выполняет каждую задачу последовательно. Для современного объёма операций этого мало, поэтому ценятся CPU с более чем одним ядром, чтобы выполнять несколько задач одновременно. Например, двухъядерный выполняет две задачи одновременно, трехъядерный ― три и т. д.
- Запоминающее устройство. Это небольшая внутренняя память центрального процессора. Она состоит из регистров и кеш-памяти. В регистрах хранятся текущие команды, данные, промежуточные результаты операции. В кеш-память загружаются часто используемые команды и данные из оперативной памяти. Обратиться в кеш быстрее, чем в оперативную память, поэтому объём кеш-памяти влияет на скорость выполнения запросов.
- Шины ― это каналы, по которым передаётся информация. Они как рельсы для перевозки данных.
Главной характеристикой процессора является производительность. Она зависит от двух параметров: тактовая частота и разрядность.
Тактовая частота ― число выполненных операций в секунду. Измеряется в мегагерцах (МГц — миллион тактов в секунду ) и гигагерцах (ГГц — миллиард тактов в секунду). Чем больше тактовая частота, тем быстрее работает машина.
Разрядность ― количество информации (байт), которое можно передать за такт. Разрядность процессора бывает 8, 16, 32, 64 бита. Современные процессоры 32-х и 64-битные.
Производители CPU
На рынке есть два основных производителя центральных процессоров ― Intel и AMD.
Продукты Intel — дорогие, но имеют высокую производительность. Потребляют меньше энергии, следовательно меньше перегреваются. Имеют хорошую связь с оперативной памятью.
Продукты AMD значительно отстают от Intel, однако стоят дешевле. Они требуют много энергии и хуже взаимодействуют с оперативной памятью по сравнению с процессорами от Intel.
Подписывайтесь на рассылку нашего блога — впереди много полезных статей!
Источник: www.reg.ru