Каковы основные характеристики процессора в чем их особенности
Процессор, CPU: характеристики центрального процессорного устройства
Процессор, CPU — центральное процессорное устройство, «мозг» персонального компьютера, отвечает за обработку информации на основе организации вычислительных процессов согласно набору предустановленных команд.
Основные характеристики центрального процессора
На производительность (быстродействие) центрального процессора влияет широкий ряд параметров. Мы рассмотрим основные характеристики CPU, что касается остальных свойств продукта – они имеют глубокий технический подтекст.
Тактовая частота
Тактовая частота процессора измеряется в мега-, гигагерцах (МГц, ГГц) и подразумевает под собой количество тактов (вычислений) в секунду. Как правило, тактовая частота процессора, пропорциональна частоте шины (FSB). Чем выше тактовая частота процессора, тем выше его производительность. 1 МГц равен 1 миллиону тактов в секунду и соответственно 1 миллиард операций в секунду для 1 ГГц.
Частота шины
Тактовая частота (в МГц), с которой происходит обмен данными между процессором и системной шиной материнской платы (например, для загрузки/выгрузки данных из/в оперативную память).
Множитель
Коэффициент умножения, на основании которого производится расчет конечной тактовой частоты процессора, методом умножения частоты шины (FSB) на коэффициент (множитель). Например, частота шины (FSB) составляет 200 МГц, а множитель равен 20, получаем тактовую частоту процессора: 200 * 20 = 4 ГГц. Путем изменения множителя, можно изменять рабочую частоту процессора. Для этого материнская плата должна поддерживать разгон системы (overclocking), а процессор иметь разблокированный множитель (линейка Black Edition).
Разрядность
Разрядность (32/64 bit) — максимальное количество бит информации, которые процессор может обрабатывать и передавать одновременно. Процессоры с поддержкой 64-bit способны адресовать свыше 4 Гб оперативной памяти, чего не могут 32-bit процессоры. Но не стоит забывать о том, что для использования преимуществ 64-bit процессоров необходимо, чтобы операционная система «умела» работать с данным типом процессоров.
Кэш-память
Кэш-память первого уровня, L1 — это блок высокоскоростной памяти, который расположен на ядре процессора, в него помещаются данные из оперативной памяти. Сохранение основных команд в кэше L1 повышает быстродействие процессора, так как обработка данных из кэша происходит быстрее, чем при непосредственном взаимодействии с ОЗУ.
Кэш-память второго уровня, L2 — это блок высокоскоростной памяти, выполняющий те же функции, что и кэш L1, однако имеющий более низкую скорость и больший объем.
Интегрированная кэш-память L3 в сочетании с быстрой системной шиной формирует высокоскоростной канал обмена данными с ОЗУ. Кэш-память третьего уровня обычно присутствует в серверных процессорах или специальных линейках для настольных ПК.
Определяет большинство параметров центрального процессора: тип сокета, диапазон рабочих частот и частоту работы FSB. Ядро процессора характеризуется следующими параметрами: техпроцесс, объем кэша L1 и L2, напряжение на ядре и тепловыделение. В рамках одной линейки могут существовать процессоры с разными ядрами.
Техпроцесс
Масштаб технологии (мкм), которая определяет размеры полупроводниковых элементов, составляющих основу внутренних цепей процессора. Совершенствование технологии и пропорциональное уменьшение размеров элементов способствуют улучшению характеристик процессоров. Для сравнения, у ядра Willamette, выполненного по техпроцессу 0.18 мкм — 42 миллиона элементов, а у ядра Prescott, техпроцесс 0.09 мкм — 125 миллионов.
Напряжение
Этот параметр указывает напряжение (В), которое необходимо процессору для работы и характеризует энергопотребление. Параметр особенно важен при выборе процессора для мобильной, нестационарной системы.
Тепловыделение
Мощность (Вт), которую должна отводить система охлаждения, чтобы обеспечить нормальную работу процессора. Чем больше значение этого параметра, тем сильнее греется процессор при работе. Процессор с низким тепловыделением легче охлаждать, и, соответственно, его можно сильнее «разогнать».
Тип сокета
Разъём для установки процессора на материнской плате. Как правило, тип сокета характеризуется разным количеством ножек и зависит от производителя процессора. К примеру, современные процессоры Intel используют сокет LGA1156 и LGA1366, процессоры AMD — сокеты AM3, AM4 и FM2+.
P.S. При выборе процессора не стоит полагаться на его тактовую частоту. Производительность процессора зависит от ряда приведенных показателей.
Advanced Micro Devices, Inc. (AMD) — американский производитель интегрированной электроники, второй по величине производитель x86 и x64-совместимых процессоров, а также крупнейший поставщик графических процессоров, чипсетов для материнских плат и флеш-памяти.
Intel Corporation — американская корпорация, производящая широкий спектр электронных устройств и компьютерных компонентов, включая полупроводники, микропроцессоры, наборы системной логики (чипсеты) и др.
Как выбрать процессор для ПК?
Немногие компоненты компьютера важны настолько же, насколько важен его центральный процессор (CPU). Он постоянно обрабатывает огромные объемы данных и отвечает за большую часть математических расчетов, которые проводятся где-то в недрах системы. В общем, к выбору CPU нужно подходить, вооружившись всеми необходимыми знаниями по теме.
Процесс покупки процессора может сбить с толку поначалу — количество характеристик, в которых нужно разобраться, велико, и не все они так просты, какими кажутся. В этой статье мы расскажем обо всем, что действительно важно, а затем предложим вашему вниманию несколько моделей от AMD и Intel, которые можно быстро и удобно заказать у одного из магазинов нашего каталога.
AMD или Intel?
Производителей процессоров для обычных домашних и рабочих ПК на всю планету всего два — это AMD и Intel. Примерно до 2017 года лучшим выбором практически во всех случаях были модели Intel, но к этому моменту AMD догнала и во много обогнала своего конкурента. И «красная», и «синяя» команды сегодня практически не имеют недостатков.
Разница между AMD Ryzen / Threadripper и Intel Core все еще сохраняется, но теперь она далеко не такая существенная, какой была еще несколько лет назад. Так, топовые (т.е. самые дорогие) Intel в целом слегка лучше показывают себя в играх, зато Ryzen считаются лучшим выбором для рендеринга видео или какой-то другой профессиональной деятельности, да и в играх ненамного хуже.
В любом случае, если вы собираете новый компьютер, очень важно подобрать подходящие друг к другу компоненты; в этом случае речь идет о процессоре и материнской плате. Кстати, традиционно материнские платы с чипсетами Intel заметно дороже, чем материнские платы на чипсетах AMD.
Маркировка моделей и поколений
Очень многое о любом процессоре можно узнать, если просто внимательно посмотреть на его название. AMD и Intel маркируют свои CPU по-разному, но разобраться в их схемах достаточно просто.
Начнем с AMD. Самая свежая линейка ее процессоров — Ryzen 5000. Первая цифра обозначает поколение, вторая (и иногда третья) — расположение модели в рамках этого поколения. Так, 5600X и 5800X принадлежат к одному и тому же поколению, но 5800X значительно быстрее. 3800X — аналог 5800X, но более старый.
Также у разных Ryzen в названиях есть одна из четырех цифр — 3, 5, 7 или 9 (Ryzen 3 3200G, Ryzen 5 5600X и так далее). Они в целом обозначают сегмент производительности — от самого низкого к самому высокому.
Схема Intel похожа — первые пару цифр обозначают поколение, а остальные — позиционирование процессора в рамках этого поколения. Например, Core i9-10900K — CPU 10 поколения, который заметно быстрее, чем Core i5-10600K того же поколения. Обозначения «i3», «i5», «i7» и «i9» — примерно то же самое, что и отдельные цифры в названиях Ryzen.
К этой схеме у Intel добавляются суффиксы, которые обозначают наличие или отсутствие какой-то функции или части чипа. Вот их список:
G1-G7: обозначает скорость графической подсистемы;
E: Embedded-процессоры для IoT-устройств;
F: не имеет видеочипа;
G: имеет графический чип;
H: высокое энергопотребление, для ноутбуков;
HK: высокое энергопотребление, возможность разгона, для ноутбуков;
HQ: высокое энергопотребление, четыре ядра, для ноутбуков;
K: возможность разгона;
S: особое издание;
T: низкое энергопотребление;
U: низкое энергопотребление, для ноутбуков;
Y: очень низкое энергопотребление, для ноутбуков.
К счастью, в случае с CPU для настольных ПК запоминать все эти суффиксы не нужно — достаточно держать в уме «F» и «K».
Ядра и потоки
Важнейший параметр любого современного процессора — количество ядер. Каждое из них занимается собственными расчетами, а современные приложения и игры умеют распараллеливать вычисления так, что повышение количества ядер приводит к серьезному увеличению производительности.
Потоки — это, если не вдаваться в технические подробности, «виртуальные ядра». Благодаря технологиям Hyper-threading у Intel и SMT у AMD (поддерживаются практически всеми более-менее дорогими моделями CPU) каждое ядро их процессоров отвечает за два вычислительных потока.
Если вам нужен самый бюджетный ПК для серфинга в сети и работы с простыми документами, хватит и двухядерного процессора (лучше — с HT или SMT). Во всех остальных случаях разумный минимум — 4 ядра и 8 вычислительных потоков.
К этому моменту в продаже появились довольно доступные бюджетные 6-ядерные процессоры — и от Intel, и от AMD. По нашему мнению, это оптимальный вариант — 4 ядра могут стать проблемой уже очень скоро (и будут проблемой в некоторых задачах и многих играх уже сейчас).
8 и более ядер — это пока что территория профессионалов и стримеров, которым от CPU нужна либо работа в по-настоящему «тяжелых» приложениях, либо одновременная работа с игрой и ПО для стриминга. Здесь ограничений уже нет — если бюджет позволяет, можно выбрать и 10-ядерный, и 12-ядерный, и 16-ядерный процессор — например, Ryzen 9 5950X. А еще есть 64-ядерные (!) AMD Threadripper!
Тактовая частота и IPC
Гонки тактовой частоты процессоров давно закончились. Или нет? На самом поверхностном уровне более высокая частота действительно обозначает большую скорость расчетов. Чем больше у CPU гигагерц, тем лучше он будет справляться со своими задачами.
Но тут в дело вступает показатель IPC — по сути, он обозначает производительность на каждый герц частоты. И этот показатель отличается в зависимости от архитектуры, на основе которой построен процессор — таким образом, прямое сравнение частот, скажем, Ryzen 5 5600X на архитектуре Zen 3 и Core i5-11600K на архитектуре Cypress Cove будет бесполезным занятием.
Сравнивать тактовую частоту стоит только в рамках одной линейки CPU на одной архитектуре, что делает сам этот процесс не слишком важным — производители именуют свои процессоры так, что их расположение на воображаемой линейке скорости работы в рамках поколения становится очевидным. А еще не стоит забывать о количестве ядер — 8-ядерный CPU с базовой тактовой частотой в 3.7 ГГц в большинстве задач будет значительно быстрее 4-ядерного с частотой 4 ГГц и той же архитектурой.
В общем и целом, если вы столкнулись с проблемой выбора из двух-трех моделей, и хотите четко понять то, как они отличаются в скорости работы, просто поищите в интернете результаты их тестирования. Лучше — из независимых и авторитетных источников. Из названия и характеристик процессора эту информацию получить сложно.
Встроенный графический чип
Некоторые процессоры могут использовать собственный графический чип, который позволит компьютеру успешно работать без дискретной (и дорогой!) видеокарты в слоте PCIe. У Intel графическая подсистема есть очень у многих CPU, а у AMD — лишь у бюджетных моделей (если мы говорим о моделях для настольных ПК).
Естественно, ожидать высокой скорости работы от этих видеочипов не стоит, но их вполне хватит для работы с документами, серфинга в сети и даже нетребовательных игр вроде Rocket League или Counter-Strike: Global Offensive.
Покупка CPU с таким видеочипом в качестве основы бюджетного компьютера — вполне разумный шаг. В будущем в корпус всегда можно будет добавить традиционную видеокарту!
Энергопотребление и тепловыделение
Тут все зависит от системы охлаждения и того, насколько тихим вы хотите сделать ваш ПК. И, конечно же, сколько денег вы хотите на него потратить — всегда можно купить очень дорогую систему водяного охлаждения, которая справится даже с флагманскими CPU и будет практически бесшумной.
В характеристиках своих процессоров AMD и Intel указывают параметр TDP, который измеряется в ваттах. Это примерный (именно примерный!) уровень энергопотребления CPU при максимальной загрузке — соответственно, благодаря закону сохранения энергии примерно столько же ватт нужно будет рассеять в воздухе вокруг кулеру.
TDP бюджетных CPU обычно ограничивается рамками 45-65 Вт, более быстрых — 65, 95 и даже 125 Вт. К счастью, производители кулеров также указывают TDP, с которым должны справиться их продукты, так что подобрать подходящий (по крайней мере, когда речь идет о мощности) кулер обычно довольно просто.
Кстати говоря, довольно часто современные процессоры (если это не топовые модели) поставляют с кулерами в комплекте. Если вы не слишком волнуетесь о разгоне (о котором можно написать много других статей) и шуме, просто используйте их.
Топ-10 процессоров
AMD Ryzen 5 5600X
Один из лучших CPU на рынке в данный момент. Заплатить за него придется довольно ощутимую сумму, но за нее вы получите чип, который еще очень долго будет актуальным и уже сейчас легко побеждает в своем классе всех конкурентов — и в играх, и в профессиональных приложениях. В сравнении с Ryzen 5 3600X предыдущего поколения он стал заметно быстрее, но если ваш бюджет ограничен, то 5 3600X тоже будет хорошим выбором.
Особенности:
AMD Athlon 3000G
Ультрабюджетный процессор AMD, который при желании можно даже разгонать. Да, тут всего два ядра, но зато на борту есть видеочип Vega 3. Невероятно выгодное предложение для тех, кому высокая производительность не нужна.
Особенности:
AMD Ryzen 3 3200G
Более дорогая бюджетная модель, которая тоже оснащена видеочипом (чуть более быстрым), но использует четыре ядра. В связке с быстрой видеокартой Ryzen 3 3200G хорошо себя покажет даже в требовательных играх — настолько хорошо отладили и оптимизировали свою архитектуру инженеры AMD.
Особенности:
AMD Ryzen 9 5900X
Топовый Ryzen, к которому очень сложно придраться. Стоит 5900X очень дорого, но и предлагает невероятно высокую скорость работы. При этом тепловыделение этого чипа не так уже высоко, а 12 ядер делают его выбором для тех, кто хочет собрать ПК сейчас и не беспокоиться о его начинке на протяжении как минимум лет пяти.
Особенности:
AMD Ryzen 9 5950X
Вариант для тех, кто экономить ни на чем не намерен. 16 ядер в процессоре для обычного настольного ПК! Еще не так давно это предложение повергло бы в шок любого эксперта. При этом максимальная частота 5950X без разгона может достигать 4.9 ГГц — это просто невероятно быстрый CPU. С невероятно высокой ценой и соответствующими требованиями к охлаждению.
Особенности:
Intel Core i5-10600K
Intel уже успела выпустить свои процессоры 11 поколения, но ее процессоры 10 поколения все еще остаются весьма привлекательными (в основном потому, что изменения в новом поколении не так уж и заметны). Core i5-10600K — очень даже «крепкий середнячок», который часто успешно конкурирует с Ryzen, а при использовании мощной системы охлаждения еще и хорошо разгоняется.
Особенности:
Intel Core i5-11600K
11 поколение Core не назовешь идеальным, но в этом случае прирост производительности и правда заметен. Как и прирост цены. 11600K прослужит немного дольше, чем 10600K, а еще оснащен более быстрым видеочипом. Но это очень, очень горячий процессор — для Core i5 потребление 200 Вт (!) под нагрузкой при заявленном TDP в 125 Вт — это что-то возмутительное. Выбирайте эту модель, если собираетесь уделить внимание охлаждению и корпусу, внутри которого будет хорошо проходить воздух.
Особенности:
Intel Core i5-10400F
Хоть это и Core i5, 10400F — один из самых доступных процессоров Intel за последнее время. За сравнительно небольшие деньги вы получаете 6 ядер и 12 вычислительных потоков на не самой стыдной тактовой частоте. Отличный выбор для не слишком дорогих, но сердитых ПК! ПК с дискретной видеокартой — своего видеочипа у 10400F нет.
Особенности:
Intel Core i7-10700K
Самый быстрый чип Intel из тех, которые мы бы назвали «разумной покупкой». 8 ядер, 16 вычислительных потоков, тактовая частота аж до 5.1 ГГц и возможность разгона — все как надо! Только приготовьте лучше какой-нибудь мощный AiO-кулер.
Особенности:
Intel Core i9-10900K
Один из флагманских CPU Intel прошлого поколения, который, что удивительно, заметно быстрее Core i9 11 поколения (у него 8 ядер, а не 10). Если вы считаете себя фанатом «синей команды» и имеете достаточный бюджет, 10900K — это то, что вам нужно, и прослужит он еще несколько лет без всяких оговорок.
Что такое центральный процессор?
Персональный компьютер состоит из множества компонентов, соединенных в единую систему. Взаимодействие и контроль между ними осуществляется благодаря центральному процессору, выполняет роль электронного мозга ПК. Без него любая техника, будь то ноутбук, планшет или системный блок – груда железок. Давайте подробнее разберемся, как работает центральный процессор компьютера и какова его структура.
Виды процессоров
Прежде чем переходить к рассмотрению ключевых характеристик ЦП, необходимо разобраться каких видов он бывает. Центральных процессоров или CPU, как их называют заграницей много, и они разделяются по следующим критериям.
По способу применения:
По фирме производителю:
Обратите внимание! Помимо Интеловских и Амдэшных ЦП существуют продукты, выпускаемые под брендами других компаний, но они мало востребованы, составляя малую часть об общего объема товаров на рынке компьютерного железа.
Многие пользователи ошибочно полагают, что продукция компании Intel отличается от AMD только названием, но это далеко не так. Структура каждого центрального процессора, произведенного под торговой маркой данных компаний, существенно отличается от конкурентов. Благодаря этому, они обладают своими достоинствами и недостатками. Например, продукция компании Intel наделена следующими положительными характеристиками, выгодно отличающими их центральные процессоры от AMD:
Товары от AMD также имеют ряд характеристик, позволяющих им активно конкурировать на рынке компьютерного железа:
Описание центрального процессора
Итак, с видами ЦП и их отличительными особенностями мы разобрались, пора переходить к описанию самого изделия и разобраться в том, что это такое. Для простоты понимания разобьём его на несколько пунктов, выделяя в них ключевые особенности изделия:
С их помощью мы разберемся как работает процессор и как он устроен.
Назначение
Главная задача любого центрального процессора – выполнение вычислительных процессов, с помощью которых устройствам передается набор команд, необходимых для выполнения. Команды находятся в ОЗУ ПК и считываются CPU оттуда напрямую. Соответственно, чем выше вычислительные мощности процессора, тем большим быстродействием обладает вся система.
Структура
Общая структура любого центрального процессора состоит из следующих блоков:
Блок интерфейса содержит следующие компоненты:
В операционный блок входят:
Обратите внимание! Операционный блок и блок интерфейса работают в параллельном режиме, но интерфейсная часть находится на шаг впереди, записывая в блок регистров команды, которые в дальнейшем выполняются операционной частью.
Системная шина служит для передачи сигналов от центрального процессора к другим компонентам устройства. С каждым новым поколением структура процессора немного меняется и последние разработки сильно отличаются от первых процессоров, используемых на заре становления компьютерных технологий.
Характеристики
Характеристики любого центрального процессора оказывают большое влияние на быстродействие как отдельных элементов системы, так и всего комплекса устройств в целом. Среди основных характеристик, влияющих на параметры производительности, выделяют:
Из побочных характеристик, напрямую не относящихся от технологии производства, выделяют тепловыделение и количество потребляемой во время работы энергии. Мощные устройства выделяют много тепла и требуют большую энергетическую подпитку во время работы. Для их полноценной работы применяются вспомогательные системы охлаждения.
Основные характеристики процессора
Существующие в настоящее время центральные процессоры (ЦП) могут различаться по множеству параметров. Существуют различные характеристики процессора, набор которых для каждой модели ЦП уникален. Абсолютно одинаковых микросхем, имеющих полностью совпадающие параметры, практически не существует.
Основные характеристики процессоров
Характеристик у ЦП достаточно много, однако, главной является его набор команд или система команд. В настоящее время все ЦП для компьютеров используют систему команд, совместимую с 8086 (так называемое семейство х86). Для ЦП с 64-х битной архитектурой эта система команд расширяется дополнительным набором команд, но при этом, совместимость с х86 остаётся.
Следующей важной характеристикой ЦП является его разрядность или битность. Это число показывающее, со сколькими единичными разрядами ЦП может работать за 1 машинный цикл. Современные ЦП имеют разрядность 32 или 64 бита.
Помимо перечисленных, основными характеристиками ЦП являются:
Рассмотрим их более детально.
Сокет
Сокет материнской платы – это разъём, в который ЦП устанавливается. Он определят число выводов ЦП, подключённых к материнской плате. В зависимости от типа сокета их число, как и их тип (ножки или контактные площадки) могут быть различными.
Количество ядер центрального процессора
В настоящее время одноядерных ЦП практически не выпускается. Хотя, до сих пор эксплуатируются устаревшие модели Pentium и Celeron, имеющие только одно ядро. Большинство современных ЦП имеет их, как минимум 4. Максимальное их количество составляет 28 у ЦП Xeon от фирмы Intel и 32 у Threadripper от AMD.
Это число является важным параметром, поскольку именно оно определяет производительность ЦП в работе под многозадачной операционной системой.
Важно! В настоящее время существует дополнительная косвенная характеристика, относящаяся к числу ядер и называемая количество потоков. Поток – это минимально существующая часть кода, предназначенная для непрерывного выполнения одиночным ЦП. В большинстве случаев количество потоков в два раза больше числа ядер.
Тактовая частота процессора
Тактовая частота определяет быстродействие ЦП, то есть частоту с которой он может обрабатывать команды. Она выражается в герцах; 1 герц – это тактовый импульс в секунду. У современных ЦП её значение составляет тысячи мегагерц или гигагерцы (миллиарды герц).
Кэш память центрального процессора
К основным характеристикам относится также объём кэш-памяти ЦП, то есть памяти, расположенной внутри него и работающей на той же частоте, что и сам ЦП. Быстродействие такой памяти существенно превышает быстродействие любой другой памяти, к которой относится, например, оперативная. Именно в кэш-память загружаются наиболее часто исполняемые последовательности кодов, а также в ней происходит временное хранение данных для разных потоков.
Объём кэш-памяти очень критичен для серверных задач, а также для задач, связанных с перебором большого количества данных (например, сложные математические расчёты, запросы к базам данных, хеширование при составлении блокчейнов и т.д.)
Это один из важнейших параметров ЦП серверной системы. ЦП, которые имеют большой объём кэша, иногда в 5-10 раз превосходят по производительности ЦП с большей частотой и большим количеством потоков.
Внимание! Разница в объёме кэш-памяти может быть достаточно большой. Минимальные объёмы ограничены 512 килобайтами, максимальные могут составлять десятки мегабайт.
Графическое ядро процессора
Эту характеристику можно назвать основной условно, однако, в последнее время её уделяется всё большее внимание. Дело в том, что идея интегрированной графики не в чипсет, а в ЦП имеет массу преимуществ: