Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Процессор персонального компьютера. Назначение, функции, классификация процессора (Процессоры. Назначение, функции, строение)

Содержание:

Введение

Процессоры персональных компьютеров отвечают единому стандарту, который задан фирмой Intel, мировым лидером в производстве процессоров для ПК. В старых компьютерах мы можем найти процессоры типов Pentium4, Pentium core 2 duo, в новейших – Intel core i7. Фирма AMD выпускает процессоры, в общем аналогичные интеловским, но называются они немного иначе: K6 (пентиум второй), К7 или Athlon (пентиум третий). Поэтому AMD приходится предугадывать будущее индустрии, иногда опережая Intel с ее полумиллиардными доходами. Предсказуемо появление новых идей у отстающей компании — для нее это способ выжить. Но неожиданно то, что иногда эти идеи принимает на вооружение и Intel. Речь идет о IBM-совместимых персональных компьютерах. На нашем рынке, как, впрочем, и в мире, их подавляющее большинство. В расчёте именно на этот стандарт пишутся игры, программы и прочее.

В основе любой ПЭВМ лежит использование микропроцессоров. Он является одним из самых важнейших устройств в компьютере, которым привычно характеризуют уровень производительности ПК. Микропроцессор является "мозгом" и "сердцем" компьютера. Он осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и управляет работой остальных устройств компьютера. Когда выбирают себе компьютер, первым делом выбирают себе микропроцессор, который будет соответствовать требованиям, тех или иных людей. От процессора зависит, как быстро будут запускаться программы, и даже насколько быстро будет происходить процесс архивации данных в WinRAR, не говоря уже о создании трёхмерной анимации в 3D MAX Studio.

Из всего выше сказанного, я считаю, что моя тема очень актуальна и значима на сегодняшний день.

Цель моей работы состоит в том, чтобы провести сравнение нескольких самых популярных, на сегодняшний день, процессоров и выявить лидера среди них.

1. Процессоры. Назначение, функции, строение.

Микропроцессор - центральное устройство (или комплекс устройств) ЭВМ (или вычислительной системы), которое выполняет арифметические и логические операции, заданные программой преобразования информации, управляет вычислительным процессом и координирует работу устройств системы (запоминающих, сортировальных, ввода — вывода, подготовки данных и др.). В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называют многопроцессорными. Наличие нескольких процессоров ускоряет выполнение одной большой или нескольких (в том числе взаимосвязанных) программ. Основными характеристиками микропроцессора являются быстродействие и разрядность. Быстродействие - это число выполняемых операций в секунду. Разрядность характеризует объём информации, который микропроцессор обрабатывает за одну операцию: 8-разрядный процессор за одну операцию обрабатывает 8 бит информации, 32-разрядный - 32 бита. Скорость работы микропроцессора во многом определяет быстродействие компьютера. Он выполняет всю обработку данных, поступающих в компьютер и хранящихся в его памяти, под управлением программы, также хранящейся в памяти. Персональные компьютеры оснащают центральными процессорами различных мощностей.

Функции процессора:

  • обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
  • программное управление работой устройств компьютера.

Модели процессоров включают следующие совместно работающие устройства:

Устройство управления (УУ). Осуществляет координацию работы всех остальных устройств, выполняет функции управления устройствами, управляет вычислениями в компьютере.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Так называется устройство для целочисленных операций. Арифметические операции, такие как сложение, умножение и деление, а также логические операции (OR, AND, ASL, ROL и др.) обрабатываются при помощи АЛУ. Эти операции составляют подавляющее большинство программного кода в большинстве программ. Все операции в АЛУ производятся в регистрах - специально отведенных ячейках АЛУ. В процессоре может быть несколько АЛУ. Каждое способно исполнять арифметические или логические операции независимо от других, что позволяет выполнять несколько операций одновременно. Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические действия. Логические операции делятся на две простые операции: "Да" и "Нет" ("1" и "0"). Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

AGU (Address Generation Unit) - устройство генерации адресов. Это устройство не менее важное, чем АЛУ, т.к. оно отвечает за корректную адресацию при загрузке или сохранении данных. Абсолютная адресация в программах используется только в редких исключениях. Как только берутся массивы данных, в программном коде используется косвенная адресация, заставляющая работать AGU.

Математический сопроцессор (FPU). Процессор может содержать несколько математических сопроцессоров. Каждый из них способен выполнять, по меньшей мере, одну операцию с плавающей точкой независимо от того, что делают другие АЛУ. Метод конвейерной обработки данных позволяет одному математическому сопроцессору выполнять несколько операций одновременно. Сопроцессор поддерживает высокоточные вычисления как целочисленные, так и с плавающей точкой и, кроме того, содержит набор полезных констант, ускоряющих вычисления. Сопроцессор работает параллельно с центральным процессором, обеспечивая, таким образом, высокую производительность. Система выполняет команды сопроцессора в том порядке, в котором они появляются в потоке. Математический сопроцессор персонального компьютера IBM PC позволяет ему выполнять скоростные арифметические и логарифмические операции, а также тригонометрические функции с высокой точностью.

Дешифратор инструкций (команд). Анализирует инструкции в целях выделения операндов и адресов, по которым размещаются результаты. Затем следует сообщение другому независимому устройству о том, что необходимо сделать для выполнения инструкции. Дешифратор допускает выполнение нескольких инструкций одновременно для загрузки всех исполняющих устройств.

Кэш-память. Особая высокоскоростная память процессора. Кэш используется в качестве буфера для ускорения обмена данными между процессором и оперативной памятью, а также для хранения копий инструкций и данных, которые недавно использовались процессором. Значения из кэш-памяти извлекаются напрямую, без обращения к основной памяти. При изучении особенностей работы программ было обнаружено, что они обращаются к тем или иным областям памяти с различной частотой, а именно: ячейки памяти, к которым программа обращалась недавно, скорее всего, будут использованы вновь. Предположим, что микропроцессор способен хранить копии этих инструкций в своей локальной памяти. В этом случае процессор сможет каждый раз использовать копию этих инструкций на протяжении всего цикла. Доступ к памяти понадобиться в самом начале. Для хранения этих инструкций необходим совсем небольшой объём памяти. Если инструкции в процессор поступают достаточно быстро, то микропроцессор не будет тратить время на ожидание. Таким образом экономиться время на выполнение инструкций. Но для самых быстродействующих микропроцессоров этого недостаточно. Решение данной проблемы заключается в улучшении организации памяти. Память внутри микропроцессора может работать со скоростью самого процессора.

Кэш первого уровня (L1 cache). Кэш-память, находящаяся внутри процессора. Она быстрее всех остальных типов памяти, но меньше по объёму. Хранит совсем недавно использованную информацию, которая может быть использована при выполнении коротких программных циклов.

Кэш второго уровня (L2 cache). Также находится внутри процессора. Информация, хранящаяся в ней, используется реже, чем информация, хранящаяся в кэш-памяти первого уровня, но зато по объёму памяти он больше.

Кэш третьего уровня (L3 cache). Находиться внутри процессора. По объему больше чем память первого и второго уровней(512Кб-2Мб). Увеличивает пропускную способность памяти.

Основная память. Намного больше по объёму, чем кэш-память, и значительно менее быстродействующая.

Многоуровневая кэш-память позволяет снизить требования наиболее производительных микропроцессоров к быстродействию основной динамической памяти. Так, если сократить время доступа к основной памяти на 30%, то производительность хорошо сконструированной кэш-памяти повыситься только на 10-15%. Кэш-память, как известно, может достаточно сильно влиять на производительность процессора в зависимости от типа исполняемых операций, однако ее увеличение вовсе не обязательно принесет увеличение общей производительности работы процессора. Все зависит от того, насколько приложение оптимизировано под данную структуру и использует кэш, а также от того, помещаются ли различные сегменты программы в кэш целиком или кусками.

Кэш-память не только повышает быстродействие микропроцессора при операции чтения из памяти, но в ней также могут храниться значения, записываемые процессором в основную память; записать эти значения можно будет позже, когда основная память будет не занята. Такая кэш-память называется кэшем с обратной записью (write back cache). Её возможности и принципы работы заметно отличаются от характеристик кэша со сквозной записью (write through cache), который участвует только в операции чтения из памяти.

Шина - это канал пересылки данных, используемый совместно различными блоками системы. Шина может представлять собой набор проводящих линий в печатной плате, провода, припаянные к выводам разъемов, в которые вставляются печатные платы, либо плоский кабель. Информация передается по шине в виде групп битов. В состав шины для каждого бита слова может быть предусмотрена отдельная линия (параллельная шина), или все биты слова могут последовательно во времени использовать одну линию (последовательная шина). К шине может быть подключено много приемных устройств - получателей. Обычно данные на шине предназначаются только для одного из них. Сочетание управляющих и адресных сигналов, определяет для кого именно. Управляющая логика возбуждает специальные стробирующие сигналы, чтобы указать получателю, когда ему следует принимать данные. Получатели и отправители могут быть однонаправленными (т.е. осуществлять только либо передачу, либо прием) и двунаправленными (осуществлять и то и другое). Однако самая быстрая процессорная шина не сильно поможет, если память не сможет доставлять данные с соответствующей скоростью.

Типы шин:

Шина данных. Служит для пересылки данных между процессором и памятью или процессором и устройствами ввода-вывода. Эти данные могут представлять собой как команды микропроцессора, так и информацию, которую он посылает в порты ввода-вывода или принимает оттуда.

Шина адресов. Используется ЦП для выбора требуемой ячейки памяти или устройства ввода-вывода путем установки на шине конкретного адреса, соответствующего одной из ячеек памяти или одного из элементов ввода-вывода, входящих в систему.

Шина управления. По ней передаются управляющие сигналы, предназначенные памяти и устройствам ввода-вывода. Эти сигналы указывают направление передачи данных (в процессор или из него).

BTB (Branch Target Buffer) - буфер целей ветвления. В этой таблице находятся все адреса, куда будет или может быть сделан переход. Процессоры Athlon еще используют таблицу истории ветвлений (BHT - Branch History Table), которая содержит адреса, по которым уже осуществлялись ветвления.

Регистры - это внутренняя память процессора. Представляют собой ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, а также внутренние носители информации микропроцессора. Регистр является устройством временного хранения данных, числа или команды и используется с целью облегчения арифметических, логических и пересылочных операций. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, "вырезать" отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами. Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд). Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления. Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций.

В современных персональных компьютерах разных фирм применяются процессоры двух основных архитектур:

  • Полная система команд переменной длины – Complex Instruction Set Computer (CISC);
  • Сокращенный набор команд фиксированной длины - Reduced Instruction Set Computer (RISC).

Весь ряд процессоров фирмы Intel, устанавливаемых в персональные компьютеры IBM, имеют архитектуру CISC, а процессоры Motorola, используемые фирмой Apple для своих персональных компьютеров, имеют архитектуру RISC. Обе архитектуры имеют свои преимущества и недостатки. Так CISC – процессоры имеют обширный набор команд (до 400), из которых программист может выбрать команду, наиболее подходящую ему данном случае. Недостатком этой архитектуры является то, что большой набор команд усложняет внутреннее устройство управления процессором, увеличивает время исполнения команды микропрограммном уровне. Команды имеют различную длину и время исполнения.

RISC – архитектура имеет ограниченный набор команд и каждая команда выполняется за один такт работы процессора. Небольшое число команд упрощает устройство управления процессора. К недостаткам RISC – архитектуры можно отнести то, что если требуемой команды в наборе нет, программист вынужден реализовать ее с помощью нескольких команд из имеющегося набора, увеличивая размер программного кода.

Упрощенная схема процессора, отражающая основные особенности архитектуры микроуровня, приведена на рис.1. Наиболее сложным функциональным устройством процессора является устройство управления выполнением команд. Оно содержит

Рисунок 1. Схема процессора

  • Буфер команд, который хранит одну или несколько очередных команд программы; читает следующие команды из запоминающего устройства, пока выполняется очередная команда, уменьшая время ее выборки из памяти;
  • Дешифратор команд расшифровывает код операции очередной команды и преобразует его в адрес начала микропрограммы, которая реализует исполнение команды;
  • Управление выборкой очередной микрокоманды представляет собой небольшой процессор, работающий по принципу фон Неймана, имеет свой счетчик микрокоманд, который автоматически выбирает очередную микрокоманду из ПЗУ микрокоманд;
  • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микрокоманд – это запоминающее устройство, в которое информация записывается однократно и затем может только считываться; отличительной особенностью ПЗУ является то, что записанная в него информация сохраняется сколько угодно долго и не требует постоянного питающего напряжения.

Поступивший от дешифратора команд адрес записывается в счетчик микрокоманд устройства выборки, и начинается процесс обработки последовательности микрокоманд. Каждый разряд микрокоманды связан с одним управляющим входом какого- либо функционального устройства. Так, например, управляющие входы регистра хранения «Сброс», «запись», «Чтение» соединены с соответствующими разрядами микрокоманды. Общее число разрядов микрокоманды может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч и равно общему числу управляющих входов всех функциональных устройств процессора. Часть разрядов микрокоманды подается на устройство управления выборкой очередной микрокоманды и используется для организации условных переходов и циклов, так как алгоритмы обработки команд могут быть достаточно сложными.

Выборка очередной микрокоманды осуществляется через определенный интервал времени, который, в свою очередь, зависит от времени выполнения предыдущей микрокоманды. Частота, с которой осуществляется выборка микрокоманд, называется тактовой частотой процессора. Тактовая частота является важной характеристикой процессора, так как определяет скорость выполнения процессором команд, и, в конечном итоге, быстродействие процессора.

2. Основные характеристики и классификация современных процессоров.

Как правило, сборку классического ПК или выбор готового решения начинают именно с центрального процессора, который во многом определяет функциональность и сферу применения компьютера. Сейчас на рынке полупроводниковых чипов с x86-архитектурой доминируют две компании – AMD и Intel. На первый взгляд может показаться, что тут ничего сложного: анализируем продуктовый ряд обеих компаний и выбираем нужную модель согласно кошельку и потребностям. Но некую путаницу вносит присутствие на рынке сразу нескольких разъемов CPU, чипов разных поколений и семейств у каждого из производителей.

Для начала рассмотрим основные параметры, которые помогут быстро оценить возможную вычислительную производительность процессора. Для опытного пользователя это не составит для вас труда. Для всех остальных предлагается рассмотреть наиболее важные критерия при подборе будущего «камня».

1. Техпроцес – указывается в нанометрах (нм или nm). Напрямую не влияет на производительность чипа, но намекает на его технологичность, энергоэффективность и косвенные параметры. Современные кристаллы AMD выпускаются с соблюдением 32-нм и 28-нм техпроцесса, тогда как Intel уже давно освоила 22-нм и 14-нм нормы. Чем тоньше техпроцес, тем лучше. Это позволяет производителю размещать на одной кремниевой подложке больше функциональных элементов, уменьшать энергопотребление и нагрев. То есть освоение новых норм производства позволяет развивать интегральные схемы.

Рисунок 2. Прогресс техпроцесса.

2. Микроархитектура – набор инструкций и свойств, присущих семейству процессоров. С каждым новым поколением инженеры вносят ряд конструкционных изменений, которые увеличивают производительность CPU и улучшают потребительские свойства. Именно от микроархитектуры зависит конечный успех и жизненный цикл готовых продуктов. На данный момент самыми передовыми микроархитектурами являются Intel Skylake и Intel Broadwell, но уже не за горами выход AMD Zen.

3. Тактовая частота – пожалуй, самый известный параметр оценки производительности процессора, который показывает количество производимых действий за единицу времени (указывается в МГц или ГГц). Чем выше, тем лучше. Но напрямую сравнивать можно только процессоры одного поколения, семейства и микроархитектуры. Например, Intel Core i5-6400 имеет базовую тактовую частоту 2700 МГц, а Intel Core i5-6600K функционирует при 3500 МГц. Поэтому последний будет заведомо быстрее. Современные процессоры AMD и Intel поддерживают функцию автоматического разгона (AMD Turbo Core и Intel Turbo Boost), которая может поднимать частоту чипа на несколько ступеней (динамическая или плавающая частота) в зависимости от нагрузки и температурного режима. Если вы знакомы с понятием оверклокинг, то знаете, что большинство современных процессоров так или иначе разгоняются. В продаже даже можно найти специальные модели с разблокированным множителем, что упрощает разгон по максимуму. У Intel они имеют в конце маркировки приставку в виде букв «K» или «X». Но бывают и исключения из правила, например, юбилейный Intel Pentium G3258. У AMD схожая иерархия и все оверклокерские гибридные процессоры имеют приставку «K». А вот во флагманской линейке AMD FX (платформа Socket AM3+) все без исключения модели имеют разблокированный множитель.

4. Количество ядер – современные настольные процессоры имеют от двух до десяти ядер. Понятно, что чем больше ядер, тем лучше. Но важную роль в этом играет программная составляющая. Если софт или игра не умеют распределять нагрузку между ядрами, то они будут попросту простаивать, и никакой пользы от многоядерности не будет. В таком случае на производительность ЦП будут влиять другие параметры (частота, объем кэш-памяти и т.д.). Но как показывает практика, с каждым годом программисты активно работают над этим вопросом, и если вы собираете компьютер не только для офисных задач, то имеет смысл смотреть минимум на 4-ядерные модели. Также стоит знать, что первые 4-ядерные чипы появились в далеком 2006 году, и если их сравнивать с новинками, например, Core 2 Quad Q6600 и Intel Core i7-6700, то разница в производительности буде очень существенной, конечно, не в пользу старичка. Важный момент: процессоры семейств Intel Core i3 и Intel Core i7 имеют определенное количество физических ядер и удвоенное количество потоков благодаря поддержке технологии виртуальной многоядерности Intel Hyper-Threading. Это позволяет значительно поднять их производительность во многопоточных программах и играх. В скором времени обещают появление процессоров на микроархитектуре AMD Zen (платформа Socket AM4), которые получат поддержку схожей технологии.

5. Интегрированная графика – большинство процессоров от AMD и Intel имеют встроенное графическое ядро, которое маркируется как AMD Radeon HD xxxx / Radeon Rx и Intel HD Graphics ххх соответственно, что при необходимости позволяет сэкономить на видеокарте. Чем процессор мощнее, тем производительнее в нем видеоподсистема. По возможности обращайте внимание на количество исполнительных блоков (больше – лучше) и частоту ядра. Например, графика уровня AMD Radeon R7 и Intel HD Graphics 530 вполне позволяет поиграть в популярные сетевые проекты, такие как Counter-Strike: Global Offensive, Dota 2 и World of Tanks на минимальных или средних настройках графики при 1920 x 1080. Вполне можно будет кое-как поиграть в игры уровня Fallout 4 или GTA V, но при уменьшении разрешения до 720p. Заядлым геймерам нужно сразу позаботиться о достойной дискретной видеокарте.

6. Кэш-память – это сверхбыстрая энергозависимая память, применяемая процессором для хранения наиболее часто используемых данных. Размещается она прямиком на кристалле для минимизации времени доступа к ним. Зачастую кэш состоит из двух или трех уровней (L1-L3), но иногда и из четырех (L4), в зависимости от микроархитектуры. Чем больше объем и скорость такой памяти, тем лучше. Но не стоит за этим гнаться. Как показывает практика, процессоры одного поколения с кэш-памятью L3 в 8 или 6 МБ почти не отличаются производительностью при прочих равных (частоте и количестве ядер/потоков).

7. TDP – расчетная тепловая мощность процессора (Вт или W). Она показывает, какая система охлаждения потребуется для работы чипа в номинальном режиме. Например, 84 Вт TDP указывает на необходимость использования СО, которая способна рассеять 84 и больше ватт тепла. В противном случае мы будем наблюдать падение производительности (включается механизм пропуска тактов) или частые перезагрузки. Приблизительно TDP можно прировнять к энергопотреблению процессора для упрощения подбора блока питания. Реальное же энергопотребление может быть ниже TDP, иногда − значительно ниже. На данный момент TDP современных настольных процессоров укладывается в диапазон 25-220 Вт.

Как видите, при оценке производительности процессора нужно учитывать не один параметр, а целый ряд. И конечно, не обойтись без анализа результатов реальных тестов. Далее более детально поговорим о каждом производителе отдельно.

Платформа процессоров AMD

На сегодняшний день у компании AMD присутствуют три актуальных платформы: Socket AM1, Socket FM2+ и Socket AM3+. В скором времени ожидаем появление Socket AM4. Кратко пройдемся по каждой из них.

Socket AM1 – платформа начального уровня, в состав которой входят процессоры семейства AMD Kabini. Они характеризуются небольшим энергопотреблением (TDP 25 Вт), а уровня их производительности достаточно для выполнения повседневных задач, таких как серфинг в интернете, работа с текстовыми документами, просмотр фильмов и т.д. На выбор доступны 2- и 4-ядерные модели с графикой AMD Radeon R3 (128 шейдерных процессоров) под хорошо известными брендами AMD Sempron и AMD Athlon. То есть мы имеем неплохую основу для построения HTPC или домашнего кинотеатра. Положительной стороной данной платформы является возможность покупки процессора и материнской платы отдельно, тогда как раньше эта связка фактически представляла собой одно целое (процессор впаян в плату), и в результате пользователь мог получить платформу, не совсем отвечающую его запросам. С отдельным разъемом эта проблема легко решается.

Socket FM2+ – мейнстрим платформа, в состав которой входят гибридные процессоры или APU AMD A6/A8/A10, которые объединяют в себе процессорную часть и встроенную графику. Младшие модели AMD A4 и A6 имеют в своем составе два процессорных ядра и графику AMD Radeon R5 (256 шейдерных процессоров), а вот AMD A8 и AMD A10 уже могут предложить 4 процессорных ядра и видеоядро AMD Radeon R7 (384 и 512 шейдерных процессоров соответственно). Все они базируются на связке микроархитектур AMD Steamroller и AMD GCN, а также относятся к семействам APU AMD Godavari и AMD Kaveri. Для тех, кому не нужна встроенная графика, предусмотрены чипы AMD Athlon X4. Отдельно напомним, что в Socket FM2+ можно установить старые процессоры AMD Trinity / Richland предназначенные для платформы Socket FM2. Все это позволяет собрать на этой платформе как офисный, так и игровой компьютер начального (без дискретной видеокарты) или среднего уровня с производительной видеокартой.

Socket AM3+ – топовая платформа для построения игровых и высокопроизводительных систем. После ухода со сцены бренда AMD Phenom, его место занял старый-новый AMD FX. В состав платформы входят 4-ядерные (AMD FX 4ххх), 6-ядерные (AMD FX 6ххх) и 8-ядерные (AMD FX 8ххх/9xxx) модели, которые относятся к «древнему» по меркам компьютерной техники семейству AMD Vishera на микроархитектуре AMD Piledriver. Все чипы лишены встроенной графики, поэтому для сборки компьютера понадобится дискретная видеокарта или материнская плата со встроенным видео. Бесспорным преимуществом данной платформы является возможность легкого разгона благодаря разблокированному множителю у всех без исключения представителей AMD FX. Берем младшую модель в линейке AMD FX-8300, и в несколько кликов превращаем ее в топовый AMD FX-9590, хотя стоимость ее почти в два раза ниже. Главное позаботиться о качественной материнской плате и достойной системе охлаждения. При этом рекомендуем смотреть на версии с буквой «E» в названии, что говорит об их пониженном тепловыделении. Например, AMD FX-8320 обладает 125-ваттным TDP, а AMD FX-8320E − 95-ваттным.

Платформа процессоров Intel

В Intel тоже насчитывается три актуальные платформы: Socket LGA1150, Socket LGA1151 и Socket LGA2011-v3. Кратко пройдемся по каждой из них.

Socket LGA1150 – платформа прошлого поколения под процессоры на микроархитектуре Intel Haswell. Модельный ряд имеет широкий выбор и четкую иерархию. В самом низу находятся 2-ядерные чипы Intel Celeron и Intel Pentium с TDP в диапазоне 35-53 Вт и встроенной графикой Intel HD Graphics (10 исполнительных блоков) для построения систем начального уровня. На ступень выше идут модели линейки Intel Core i3 – те же два ядра, но уже 4 потока, встроенная графика Intel HD Graphics 4400 (20 исполнительных модулей) и есть поддержка инструкций AVX и AES. Хороший вариант для игровых машин начального уровня. В самом верху находятся процессоры Intel Core i5 / i7 – основа для средне- и высокопроизводительных игровых и рабочих компьютеров. В своем составе они имеют 4 полноценных ядра, а в последнем случае − и удвоенное количество потоков. За графику отвечает Intel HD Graphics 4600 (20 исполнительных модулей). TDP Intel Core i5 / i7 находится в диапазоне 35-88 Вт. В продаже встречаются модели с пониженным энергопотреблением, о чем свидетельствуют буквы «Т» и «S» в названии. Они малоинтересны рядовому пользователю из-за более высокой цены и пониженных частот, но отлично подходят для построения компактных систем. Особняком стоят представители семейства Intel Broadwell в лице Intel Core i5-5675C и Intel Core i7-5775C, которые могут похвастать самой быстрой на рынке встроенной графикой Intel Iris Pro Graphics 6200 (48 исполнительных модулей), кэшем 4-го уровня и разблокированным множителем.

Socket LGA1151 – пришла на смену Socket LGA1150 и точно будет актуальна ближайшие пару лет. Линейка процессоров включает в себя 14-нм чипы от Intel Celeron до Intel Core i7 на микроархитектуре Intel Skylake. Если коротко, то процессоры стали немного производительней, энергоэффективней и обзавелись более мощной графикой. Большинство чипов оснащены IGP Intel HD Graphics 530 (24 исполнительных модуля), но самые бюджетные Intel Celeron и выбивающееся из правил Intel Pentium G4400 и представители Intel Core iх с буквой «P» в названии довольствуются менее производительной Intel HD Graphics 510 (12 исполнительных модулей). Встроенный контроллер оперативной памяти поддерживает стандарты DDR3L и DDR4. Но, пожалуй, главной особенностью данной платформы является скрытая возможность разгона всех процессоров по шине BCLK, хоть и с рядом ограничений. Отдельного упоминания стоят решения серии Intel Xeon для корпоративного сектора рынка, которые можно использовать и в домашних системах, но со специфическими платами. Также под этот сокет вскоре появятся процессоры линейки Intel Kaby Lake.

Socket LGA2011-v3 – топовая аппаратная платформа, которая пришла на смену Socket LGA2011. В рамках этой платформы впервые был представлен 10-ядерный процессор для настольных систем с удвоенным количеством потоков на микроархитектуре Intel Broadwell. Кроме того, на этой платформе с процессорами Intel Haswell-E дебютировала и оперативная память стандарта DDR4. На данный момент это лучшее решение для построения производительной рабочей станции или бескомпромиссной игровой системы с несколькими видеокартами. В стане AMD попросту для нее нет конкурентов.

Напоследок отметим энергоэффективные платформы Intel Bay Trail-D, Intel Braswell и Intel Apollo Lake для создания ноутбуков, компактных десктопов и моноблоков. Модельный ряд включает в себя 2- и 4-ядерные процессоры, которые обеспечивают достаточную производительность для выполнения повседневных задач (работа с офисными документами, запуск нетребовательных прикладных приложений, поиск информации в интернете и т.д.). А встроенная в CPU Intel Celeron и Intel Pentium серии Intel Braswell графика Intel HD Graphics 405 (12 исполнительных модулей) позволяет даже кое-как поиграть в популярные сетевые проекты и ускорять 4K Ultra HD-видео. У платформы Intel Apollo Lake позиции в этом плане еще лучше благодаря Intel HD Graphics 505 (18 исполнительных блоков), но откровений на игровом фронте ждать не стоит. Также нужно помнить, что эти процессоры поставляются уже распаянными на материнской плате, поэтому нужно выбирать из готовых решений без дальнейшей возможности обновления.

Как небольшой итог. Платформы Intel Bay Trail-D, Intel Braswell и Intel Apollo Lake рассчитаны только на HTPC или медиацентры, тогда как на базе Socket LGA1150 и Socket LGA1151 можно собрать от офисной системы до мощной игровой или рабочей станции. Удел Socket LGA2011-v3 − исключительно высокопроизводительные игровые и рабочие машины.

Заключение

В настоящее время компьютеры превратились в мощные высокопроизводительные устройства. По всем основным показателям они в сотни раз превосходят первоначальную модель, а стоят обычно даже дешевле. Если бы такими же темпами развивалось, скажем, автомобилестроение, то сейчас за несколько тысяч долларов предлагались бы автомобили, передвигающиеся со скоростью космических ракет и вмещающих сотни человек.

В многопроцессорной системе функции центрального процессора распределяются между несколькими обычно идентичными процессорами для повышения общей производительности системы, а один из них назначается главным. Характеристика процессоров, используемых в современных ПК типа IBM PC, процессоры для этих ПК выпускают многие фирмы, но законодателем моды здесь является фирма Intel. Ее последней разработкой является процессор Intel Core, выпуск которого начат в начале 2006 г.

Поскольку это аналитический материал, то в итогах следует сформировать некую картину о возможностях современных процессоров в тех или иных приложениях. Если говорить о компьютерах вплоть до среднеценового диапазона, то наблюдается очень плотная борьба компаний Intel и AMD. В верхнем ценовом диапазоне правят балом чипы Intel, которые демонстрируют заметный отрыв в производительности. Особенно удачной моделью является Intel Core i5-6400, которая благодаря умеренной цене и четырем полноценным ядрам позволяет собрать достаточно мощную систему для работы и развлечений. Приятным бонусом можно считать скрытые возможности разгона. Если вам нужна максимальная производительность за вполне адекватную цену, то ваш выбор Intel Core i7-6700K.

Приобретение платформы Socket LGA2011-v3 является оправданным, если вам требуется максимальная производительность в работе с 3D-пакетами или при кодировании видео. То же самое справедливо при сборке мультимониторных или систем под VR, где будет использоваться связка из более чем двух топовых видеоускорителей. При этом можно не переплачивать за 8-ядерный Intel Core i7-6900K, а ограничиться 6-ядерным Intel Core i7-6850K, который отлично справится с поставленными задачами.

Если говорить о современных играх, то необходимым минимум можно считать модели с 4-потоками и высокой тактовой частотой. Оптимальным вариантом являются представители семейств Intel Core i5 и AMD FX-8хххх. Причем решения Intel имеют заметное преимущество.

Традиционно компания AMD радует очень приятной ценовой политикой. В этом плане сразу хочется выделить AMD FX-8300 – восьмиядерник стоимостью менее $150. Пускай он и проигрывает решениям Intel аналогичной ценовой категории в однопоточных задачах, но вырывается вперед при работе с несколькими потоками данных. То есть при минимуме затрат на его основе вполне можно собрать систему, которая неплохо справится не только с играми, но и с обработкой мультимедийного контента. При этом сразу нужно настроиться на разгон, чтобы использовать потенциал AMD Vishera по максимуму.

Еще одним козырем у AMD выступают гибридные процессоры. При довольно низкой стоимости они совмещают неплохую производительность вычислительных ядер и сравнительно быструю встроенную графику, которая вполне может конкурировать с дискретными видеокартами начального уровня. Флагманские модели семейств APU AMD Godavari и AMD Kaveri позволяют познакомиться со многими современными играми на низких графических настройках при разрешении HD или Full HD. Примечательно, что в арсенале Intel есть еще более быстрое видеоядро Intel Iris Pro Graphics 6200, но оно входит в состав только топовых процессоров линейки Intel Broadwell, которые явно не рассчитаны на экономных пользователей. В этом плане неплохо смотрится Intel HD Graphics 530 в массовых процессорах, но оно несколько уступает AMD Radeon R7 Graphics.

Будущие технологии.

В ближайшие 10-20 лет, скорее всего, изменится материальная часть процессоров ввиду того, что технологический процесс достигнет физических пределов производства. Возможно, это будут:

Оптические компьютеры - Процессоры, в которых вместо электрических сигналов обработке подвергаются потоки света (фотоны, а не электроны).

Квантовые компьютеры - Процессоры, работа которых всецело базируется на квантовых эффектах. В настоящее время ведутся работы над созданием рабочих версий квантовых процессоров.

Молекулярные компьютеры — вычислительные системы, использующие вычислительные возможности молекул (преимущественно, биологических). Молекулярными компьютерами используется идея вычислительных возможностей расположения атомов в пространстве.

Библиографический список

  1. Воройский Ф. С. Информатика. Энциклопедия словарь справочник: введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2016. – 768 с.
  2. Гридина Е. А. Современный русский язык. Словообразование: теория, алгоритмы анализа, тренинг. Учебное пособие/ Т. А. Гридина, Н. И. Коновалова. – 2-е изд. – М.: Наука: Флинта, 2014. – 160 с.
  3. Магилев П. К. Практикум по информатике,-Изд. 2-е,2015
  4. Маккормик Д. Сикреты работы в Windows, Word, Word Excel. Полное руководство для начинающих: Пер. с англ.И. Тимонина. – Харьков: «Книжный клуб“ Клуб семейного доступа”», 2014. – 240 с.:ил.
  5. Макарова, Информатика. Практикум по технологии работы на компьютере.- Под редакцией/ Макаровой,-Изд. 3-е, 2015.
  6. Соболь Б. В. Информатика : учебник / Б. В. Соболь и др.-Изд. 3-е, допол. и перераб. – Ростов н/Д: Феникс, 2013. – 446 с.
  7. Этимологический словарь русского языка для школьников и студентов. Более 1000 слов/ Сост. Е. Грубен. – М.: ЛОКИД – пресс, 2013. – 576 с.
  8. Ягудин Р. М. Русский язык. Грамматика. Орфография. Пунктуация.: Справ. – 4-е издание, стер. – Уфа: Башкортостан, 2013. -280 с.
  9. Леонтьев, П.В. Новейший самоучитель работы на компьютере / П.В. Леонтьев М.: ОЛМА Медиа Групп, 2016. 528 с.
  10. http://www.ixbt.com/cpu/x86-cpu-faq-2006.shtml
  11. http://www.thg.ru/cpu/intel_cpu_history/index.html
  12. http://ru.wikipedia.org/wiki/Pentium
  13. http://rpnyamal.ru/?page_id=3
  14. http://www.compress.ru/article.aspx?id=16962&iid=786
  15. http://ru.wikipedia.org/wiki/
  16. http://yoursputnik.ru/best-computer-processor-test/
  17. http://cyber.kg/
  18. http://www.techspot.com/
  19. http://www.intel.com/
  20. http://www.overclockers.ru/
  21. http://www.computerbase.de/
  22. http://besttor.ru/
  23. https://ru.gecid.com/cpu/vybor_processora_osen_2016/?s=all