Общие сведения о процессорах

Содержание:

Введение

Процессор компьютера выполняет ту же роль для компьютера, что и мозг для человека. Фактически в каждом компьютере присутствует процессор – он отвечает за вычисления и обработку данных. Каждая операция, выполняемая с компьютером, обрабатывается в ЦП. Производительность компьютера основана на простых математических операциях, а процессор – это то устройство, которое и выполняет данную функцию: он оперирует множеством операций.

В современном мире можно найти различные типы процессоров – от этого будут разниться и их функционал. Вытекающее разнообразие – результат долгих и интересных с точки зрения науки экспериментов. На аднном этапе развития процессор в базовом плане оперирует только бинарными отношениями – то есть он может воспринимать только нули и единицы, ложь и правду, включения и выключения напряжения. Однако есть доказательства, что проводились попытки разработать и внедрить на рынок процессор, который бы оперировал тремя состояниями. Безусловно, тут следует понимать, что сделать это сложнее, но и скорость и разнообразие вычисление процессора увеличится. Данная затея не нашла своего развития, не выйдя за рамки прототипа, но тем не менее это свидетельствует и показывает возможности для микропроцессорной техники, ее эволюцию и рост.

Элементы процессора размером меньше ногтя человека – это демонстрирует высокое качество точность и уникальность процессоров.

Мобильные системы (телефоны, планшеты, ноутбуки) и большинство персональных компьютеров имеют один процессор. Рабочие станции и сервера иногда могут похвастаться двумя или больше процессорами на одной материнской плате.

Поддержка нескольких центральных процессоров в одной системе требует многочисленных изменений в её дизайне. Как минимум, необходимо обеспечить их физическое подключение (предусмотреть несколько разъемов на материнской плате), решить вопросы идентификации процессоров, согласования доступов к памяти и доставки прерываний (контроллер прерываний должен уметь маршрутизировать прерывания на несколько процессоров) и, конечно же, поддержки со стороны операционной системы. Sequent Computer Systems поставляла многопроцессорные системы уже в 1987 году, используя процессоры Intel 80386[2].

Если процессоров несколько, то каждый из них имеет собственный разъём на плате. Многопроцессорность можно эмулировать, используя только один физический носитель. У каждого из процессоров при этом имеются полные независимые копии всех ресурсов, таких как регистры, исполняющие устройства, кэши. Делят они общую память — RAM. Память может подключаться к ним различными и довольно нетривиальными способами. Важно то, что при любом раскладе для исполняемых программ должна создаваться иллюзия однородной общей памяти, доступной со всех входящих в систему процессоров.

Общие сведения о процессорах

Процессор обычно называют CPU (Central Processing Unit) – в английском варианте, или же в русском варианте ЦП (центральный процессор).

Центральный процессор (CPU) – это компьютерный компонент, который отвечает за интерпретацию и выполнение большинства команд программного обеспечения компьютера.

Все устройства используют процессор, включая настольные, портативные и планшетные компьютеры, смартфоны. Любая достаточно сложная в техническом плане машина будет использовать процессор для синхронизации и выполнения поступающих команд.

Intel и AMD являются двумя наиболее популярными производителями процессоров для настольных компьютеров, ноутбуков и серверов, в то время как Apple, NVIDIA и Qualcomm являются крупными производителями смартфонов и планшетов.

Компьютерные мониторы или жесткие диски иногда очень неправильно упоминаются как CPU, но эти части аппаратного обеспечения выполняют совершенно разные цели и никоим образом не такие же, как у CPU.

Современный процессор обычно маленький и квадратный, с множеством коротких, округлых металлических разъемов на нижней стороне. Некоторые старые процессоры имеют контакты вместо металлических разъемов.

CPU подключается непосредственно к процессорному "гнезду" (или иногда "слоту") на материнской плате. CPU вставляется в гнездо pin-side-down, а небольшой рычаг помогает закрепить процессор.

После запуска даже на короткое время современные процессоры могут сильно перегреться. Чтобы помочь рассеять это тепло, почти всегда необходимо прикрепляется радиатор и вентилятор непосредственно поверх процессора. Как правило, они поставляются в комплекте с покупкой процессора.

Другие более предпочтительные варианты охлаждения включают в себя наборы водяного охлаждения.

Допустим, мы используем калькулятор для добавления двух чисел. Вводим цифры с помощью клавиатуры. Контроллер клавиатуры превращает всю эту информацию в двоичный код. Двоичный код состоит из последовательности 0 и 1. Эта информация отправляется в реестр, а затем передается на центральный процессор. ЦП имеет интегрированный ALU (арифметический логический блок). ALU отвечает за все математические и логические операции.

Ваш запрос на добавление двух чисел приходит к процессору и передается в ALU. ALU добавляет двоичные числа и возвращает ответ ЦП, который передает ответ на устройство вывода.

Добавление двух чисел-очень простой пример, но он иллюстрирует основные функции процессора. Каждый шаг, который вы выполняете на своем компьютере, так или иначе связан с этим центральным устройством, поэтому очень важно поддерживать ваш процессор в хорошей форме. Перегрев, особенно, может привести к сбою процессора.

Возможность запуска 32-разрядной или 64-разрядной операционной системы зависит от размера блоков данных, которые может обрабатывать ЦП. С 64-разрядным процессором можно получить доступ сразу к большему количеству памяти, чем с 32-разрядным, поэтому 64-разрядные операционные системы и приложения не могут работать на 32-разрядном процессоре.

Функции центрального процессора

Процессор имеет две основные задачи: обработку данных и выполнение инструкций. Процессор содержит особые внутренние часы, которые равномерно посылают крошечные импульсы электричества. Каждый раз, когда часы тикают, процессор может обрабатывать одну часть данных или выполнять одну инструкцию. Хотя может показаться, что процессор может выполнять сразу несколько задач, он может обрабатывать только одну команду за раз в том случае, если у него отсутствует многопоточность или многоядерность. Тем не менее даже с одним ядром он обрабатывает инструкции так быстро, что кажется, что это многозадачность. Например, процессор с тактовой частотой 3 ГГц может обрабатывать три тысячи миллионов инструкций в секунду.

Процессор обрабатывает инструкции, которые он получает в процессе декодирования данных. При обработке этих данных, процессор выполняет четыре основных шага:

Выборка. Каждая команда сохраняется в памяти и имеет свой собственный адрес. Процессор запоминает этот адрес из программного счетчика, который отвечает за отслеживание того, какую инструкцию ЦП должен выполнить следующей.

Расшифровка. Все программы, которые должны быть выполнены, будут переведены на язык Ассемблер. Код Ассемблера выполнен в бинарных инструкциях, которые понятны процессору. Этот шаг называется декодированием.

Выполнение. При выполнении инструкции, процессор может сделать одно из трех действий: передать инструкцию в АЛУ(арифметико-логическое устройство), переместить данные из одного места памяти в другое, или перейти к другому адресу.

Исполнение. Процессор должен передать результаты после выполнения инструкции, эти выходные данные записываются в память.

ЦП обрабатывает инструкции, которые он получает в процессе анализа данных. При обработке этих данных ЦП выполняет вышобозначенные четыре основных шага.

Выборки каждой инструкции хранится в памяти и имеет свой адрес. Обработчик принимает этот номер адреса от счетчика программы, который ответствен отслеживать заданные инструкции.

Расшифровка – все выполняемые программы преобразуются в инструкции по сборке. Код сборки должен быть декодирован в двоичные инструкции, которые понятны процессору. Этот шаг называется декодированием.

Во время выполнения инструкций ЦП может выполнять одну из трех задач: выполнять вычисления с помощью ALU, перемещать данные из одного места памяти в другое или переходить на другой адрес.

После выполнения инструкции выходные данные записываются в память.

Количество операций, которые может выполнять процессор, зависит от его скорости, которая измеряется в Герцах. Один герц – это скорость, при которой одна операция выполняется за одну секунду. Обычно скорость компьютера измеряется в гига-герцах. 1 ГГц – это скорость, с которой процессор выполняет миллион простых задач. "Простая задача" включает в себя наименьшие шаги, которые может выполнить процессор.

Обычно процессор понимает и выполняет инструкции по сборке, которые длятся четыре цикла. Чем быстрее ваш процессор, тем больше инструкций он может выполнить за одну секунду. Скорость ЦП – не единственный показатель, влияющий на производительность компьютера. Есть много других факторов, таких как архитектура процессора, размер кэша и скорость шины, которые должны быть оценены, чтобы получить независимые результаты.

Классификация процессоров

Классифицировать процессоры на сегодняшнем этапе можно по типу компании, которая их производит, так как это будет являться наиболее корректным разграничением. Помимо этого, процессоры также можно характеризовать по их архитектуре, к формату поддерживаемых команд, практически все современные процессоры ПК-класса используют Гарвардскую внутреннюю архитектуру, где разделение потоков команд и данных реализуется с помощью отдельных блоков кэш-памяти. В большинстве случаев они имеют суперскалярную структуру с несколькими исполнительными конвейерами (до 10 в современных моделях), которые содержат до 20 ступеней [4].

Разработчики оборудования изобретают многочисленные технологии и инструменты для реализации желаемой архитектуры для удовлетворения этих потребностей. Архитектура аппаратного обеспечения может быть реализована как по конкретному оборудованию, так и по программному обеспечению, но в соответствии с приложением оба используются в требуемом количестве. Что касается аппаратного обеспечения процессора, существуют два типа концепций для реализации аппаратной архитектуры процессора. Первый - это RISC, а другой - CISC.

Существует два основных производителя компьютерных микропроцессоров. Intel и Advanced Micro Devices (AMD) ведут рынок с точки зрения скорости и качества. Настольные процессоры Intel включают Celeron, Pentium и Core. Настольные процессоры AMD включают Sempron, Athlon и Phenom. Intel выпускает процессоры Celeron M, Pentium M и Core для ноутбуков. AMD выпускает мобильные версии своего Sempron и Athlon, а также мобильный процессор Turion, который поставляется в версиях Ultra и Dual-Core. Обе компании производят как одноядерные, так и многоядерные процессоры.

Производитель Intel

С 1970-х годов Intel предлагает несколько семейств все более сложных процессоров для бизнес-вычислений. Каждый процессор формирует сердцевую систему компьютера, выполняет арифметические и логические операции и обеспечивает доступ к памяти цифровой памяти со скоростью до миллиардов операций в секунду. С конца 1990-х годов Intel обратилась к процессорам с несколькими ядрами для обработки больших рабочих нагрузок и более сложного программного обеспечения.

Атом

Intel разработала семейство процессоров Atom для нетбуков и других мобильных устройств; его скромное энергопотребление экономит время автономной работы. Процессор продолжает традицию Intel по совместимости с более ранними процессорами типа x86, такими как Pentium 4 и Core Duo, позволяя Atom запускать такое же программное обеспечение, как Microsoft Windows и Linux. Различные модели Atom работают со скоростью от 600 МГц до 2 ГГц и потребляют от 1,3 до 10 Вт мощности.

Itanium

Itanium представляет собой редкий отход от совместимости с другими процессорами Intel. Разработанная совместно с Hewlett-Packard в 1990-х годах и предназначенная как технология «следующего поколения» для требовательных приложений, сложность чипа оказалась бременем для разработчиков программного обеспечения. Intel неуклонно улучшает дизайн и выпускает текущую версию «Itanium 2», которую HP использует только на своих высокопроизводительных серверах. Чип имеет пару кеш-памяти уровня 1 КБК уровня 1 Мбайт уровня 2 и 6 Мбайт кэша уровня 3. В кэше хранятся недавно использованные данные в иерархии областей хранения на кристалле, что максимизирует эффективность процессора.

Xeon

Высокопроизводительные рабочие станции и серверы используют процессор Intel Xeon. Как и большинство микропроцессоров Intel, Xeon совместим с набором инструкций x86, поддерживая основное программное обеспечение, такое как Microsoft Windows и менеджер баз данных Oracle. Дизайн Xeon включает в себя актуальные новинки, такие как несколько ядер и Hyper-threading, чтобы одновременно поддерживать несколько процессов. Чип имеет другие улучшения производительности, в том числе пару 64 КБ кэш-памяти для данных и инструкций.

Core I3, I5 и I7

Микропроцессоры Core i3, i5 и i7 обеспечивают функциональные возможности стандартных настольных компьютеров для дома и бизнеса. Как и в случае с процессором Xeon, большая часть серии имеет несколько ядер и включает в себя Hyper-threading от Intel для запуска до двух процессов на каждом ядре. Чипы имеют часы от 1,2 ГГц до 3,6 ГГц, причем процессоры i7 имеют самые быстрые скорости. Все три типа - это 64-битные конструкции, которые включают технологию виртуализации VT-x, позволяющую одновременно запускать несколько операционных систем на процессоре.

Производитель AMD

Steamroller

В 2014 году AMD снова обновила линейку APU с новой архитектурой Steamroller. AMD перешла на новую 28-нм литографию. Чтобы обеспечить большую совместимость с графической технологией, предпочтение отдавалась плотности кристалла, а не тактовым частотам. По сравнению с предшественником, ЦП демонстрировал неплохое увеличение IPC, частично благодаря большему кэшу L1 и дополнительным внутренним регистрам. Однако новинка уступала Richland в тактовой частоте, так что общий уровень производительности увеличился незначительно.

Однако, благодаря переходу на новый техпроцесс, увеличению числа шейдеров и графической архитектуре AMD GCN, заметно улучшился графический блок APU. APU получили ряд других улучшений, включая совместимость с HSA (впервые среди APU), внедрение технологии цифровой обработки сигнала AMD TrueAudio и поддержку PCIe 3.0.

Первые APU Steamroller были представлены в чипах Kaveri. Позже линейка APU была обновлена до чипов Godavari, основным преимуществом которых была повышенная тактовая частота.

Jaguar

В 2014 году AMD представила на замену устаревающему ядру Bobcat свою новую архитектуру Jaguar. В Jaguar число ядер ЦП выросло до четырёх и появился более быстрый графический процессор на базе GCN с 128 шейдерами. Наряду с повышением частоты, примерно на 15 процентов поднялся показатель IPC. Jaguar значительно обгонял Bobcat по всем параметрам.

Архитектура Jaguar также применяется в консолях Xbox One и Playstation 4. Однако модели APU в этих игровых приставках имеют значительно больше ядер ЦП и iGPU, и другие устройств на базе Jaguar работают заметно медленнее.

Excavator

Последняя архитектура AMD на базе Bulldozer известна как Excavator, она используется в APU Carrizo. Carrizo имеет заметно большую транзисторную плотность (чем предшествующие процессоры Bulldozer), это помогло уменьшить площадь кристалла и сократить энергопотребление. Изменения коснулись и кэш-памяти.

По сравнению с Steamroller у новых процессоров меньше кэша L2, но вдвое больше кэша L1. Поскольку кэш первого уровня в несколько раз быстрее кэша второго уровня, показатель IPC вырос. Целевой буфер предсказания ветвлений был увеличен на 50 процентов до 768 Кбайт, это также положительно сказалось на производительности. Графический процессор получил 512 Кбайт выделенного кэша L2 для повышения скорости обработки графики. Реорганизация системы кэш-памяти в APU также помогла понизить потребляемую мощность, поскольку кэш-память считается довольно энергоёмким компонентом, а у новой конфигурации её совокупной объём на кристалле меньше.

Архитектура CISC

Подход CISC пытается минимизировать количество инструкций для каждой программы, жертвуя количеством циклов на инструкцию. Компьютеры, основанные на архитектуре CISC, предназначены для снижения стоимости памяти. Потому что большие программы нуждаются в большем количестве памяти, что увеличивает стоимость памяти, а большая память становится дороже. Чтобы решить эти проблемы, количество инструкций для каждой программы можно уменьшить, введя количество операций в одну команду, тем самым делая инструкции более сложными.

Архитектура RISC

RISC (компьютер с сокращенным набором инструкций) используется в портативных устройствах из-за его энергоэффективности. Например, Apple iPod и Nintendo DS. RISC - это тип микропроцессорной архитектуры, в которой используется высоко оптимизированный набор инструкций. RISC делает наоборот, уменьшая количество циклов на инструкцию за счет количества инструкций для каждой программы. Конвейеризация - одна из уникальных особенностей RISC. Это выполняется путем перекрытия выполнения нескольких инструкций в конвейере. Он имеет преимущество по сравнению с CISC.

Состав и взаимозависимые компоненты

Типичный процессор имеет несколько компонентов. Первый – это арифметическая логическая единица (ALU), которая выполняет простые арифметические и логические операции. Второй – блок управления (CU), который управляет различными компонентами компьютера. Он считывает и интерпретирует инструкции из памяти и преобразует их в ряд сигналов для активации других частей компьютера. Блок управления вызывает блок арифметической логики для выполнения необходимых вычислений.

Также у процессора есть кэш, который служит в качестве высокоскоростной памяти, где инструкции могут быть скопированы и извлечены. Ранние процессоры состояли из множества отдельных компонентов, но с 1970-х годов они были построены как единый интегрированный блок, называемый микропроцессором [3]. Отдельные компоненты процессора стали настолько интегрированными, что без специализированных приборов их будет достаточно трудно распознать извне. Типичный процессор имеет размер около двух дюймов на два дюйма.

Итак, процессор состоит из трех основных блоков:

• арифметически-логического;
• блока регистров (кэш);
• устройства управления.

Арифметически-логическое устройство (АЛУ) – выполняет все арифметические и логические преобразования данных.

Устройство управления – электронный блок компьютера, включающий в работу устройства, блоки, электронные элементы и цепи в зависимости от содержания текущей команды.

Регистр – ячейка памяти в виде совокупности триггеров, предназначенных для хранения одного данного в двоичном коде.

Количество разрядов в регистре определяется разрядностью микропроцессора.

Регистры общего назначения - образуют сверхоперативную и служат для хранения операндов, участвующих в вычислениях, а также результатов вычислений.

Операндом называются исходные данные, над которыми производятся различные действия в арифметическом устройстве.

Регистр команд служит для хранения команды, выполняемой в текущий момент времени.

Счетчик команд – регистр, указывающий адрес ячейки памяти, где хранится следующая команда.

Стек (стековая память) – совокупность связанных между собой регистров для хранения упорядоченных данных. Первый выбирается из стека данное попавшее туда последним, и наоборот.

Рисунок 1 – состав процессора и принципы взаимодействия

Кэш

Важнейшим компонентом ЦП является кэш. Кэш CPU – это временное место для хранения часто используемых данных. Вместо того, чтобы вызывать оперативную память (RAM) для этих элементов, ЦП определяет, какие данные могут продолжать использоваться, предполагает, что пользователь хочет, чтобы продолжать использовать данные, и сохраняет его в кэше. Кэш быстрее, чем использование оперативной памяти, потому что это физическая часть процессора; больше кэша означает больше места для хранения такой информации.

Кэш процессора вырос с одного уровня до трех уровней на современном процессоре. Более низкие уровни кэша быстрее и содержат меньше памяти, чем более высокие уровни кеша. Уровни кэша называются L1 для первого уровня, L2 для второго уровня и так далее. L1 напрямую работает с компьютерным ЦП. Несколько уровней взаимодействуют друг с другом, чтобы улучшить производительность системы.

APIC ID

Local APIC (advanced programmable interrupt controller) — это устройство (ныне входящее в состав процессора), отвечающее за работу с прерываниями, приходящими к конкретному логическому процессору [2]. Свой собственный APIC есть у каждого логического процессора. И каждый из них в системе должен иметь уникальное значение APIC ID. Это число используется контроллерами прерываний для адресации при доставке сообщений, а всеми остальными (например, операционной системой) — для идентификации логических процессоров. Спецификация на этот контроллер прерываний эволюционировала, пройдя от микросхемы Intel 8259 PIC через Dual PIC, APIC и xAPIC к x2APIC.

В настоящий момент ширина числа, хранящегося в APIC ID, достигла полных 32 бит, хотя в прошлом оно было ограничено 16, а ещё раньше — только 8 битами.

ALU

Арифметический логический блок (ALU) – это субъединица в центральном процессоре компьютера. ALU – арифметический логический блок, который берет данные из регистров памяти; ALU содержит логическую схему для выполнения математических операций, таких как вычитание, сложение, умножение, деление, логические операции и логические сдвиги на значениях, хранящихся в регистрах процессоров или его аккумуляторе.

Это размер слова, которым может управлять ALU, который больше, чем любая другая мера, определяет размер слова процессора: 32-битный процессор - это один с 32-битным ALU.

Простейший тип ALU выполняет только добавление, логическую логику (включая операцию NOT или комплемента) и сдвигает слово на один бит вправо или влево, все остальные арифметические операции синтезируются из последовательностей этих примитивных операций. Например, вычитание выполняется как дополнение к дополнению умножением на мощность двух путем смещения, деление на повторное вычитание. Тем не менее, в современных процессорах возрастает тенденция к внедрению дополнительных арифметических функций в аппаратных средствах, таких как выделенные множители или делители.

ALU мог бы когда-то считаться самой основной частью компьютера в том смысле, что он сам на самом деле выполнял вычисления. Однако в современных архитектурах процессоров SUPERSCALAR это уже не так, поскольку в каждом из нескольких отдельных целых чисел и единиц с плавающей запятой обычно существует несколько разных ALU. ALU может потребоваться выполнять не только те вычисления, которые требуются для пользовательской программы, но также и многие внутренние вычисления, требуемые самим процессором, например, для получения адресов для инструкций, которые используют разные режимы адресации, например, добавив смещение к базовому адресу. Однако, опять же, в современных архитектурах существует тенденция выгружать эту работу в отдельный блок загрузки / хранения.

Три основных атрибута ALU – это его операнды и результаты, функциональная организация и алгоритмы.

Многоядерность и многопоточность

На заре своего развития процессор имел только одно ядро. Это означало, что процессор был ограничен только одним набором задач. Это одна из причин того, что вычисления часто были относительно медленными и трудоемкими, но сменяющими друг друга поочередно.

Некоторые современные устройства имеют одноядерный процессор, в то время как другие могут иметь двухъядерный (или четырехъядерный, и т. д.) процессор. Как уже может быть очевидно, наличие двух процессоров, работающих бок о бок, означает, что процессор может одновременно управлять дважды инструкциями каждую секунду, резко повышая производительность.

Некоторые процессоры могут виртуализировать два ядра для каждого доступного физического ядра, известного как Hyper-Threading. Виртуализация означает, что ЦП с четырьмя ядрами может функционировать так, как если бы он имел восемь, с дополнительными виртуальными ядрами ЦП, называемыми отдельными потоками.

Hyper-threading

Hyper-threading была первой попыткой Intel принести параллельные вычисления на потребительские ПК. В 2002 году он дебютировал на настольных процессорах с Pentium 4. В Pentium 4 того дня было всего лишь одно процессорное ядро, поэтому он мог выполнять только одну задачу за раз, даже если бы он мог бы быстро переключаться между задачами. Hyper-Threading попыталась компенсировать это.

Современные процессоры Intel теперь имеют как несколько ядер, так и технологию гиперпотоков. Двухъядерный процессор с Hyper-Threading выглядит как четыре ядра для операционной системы, в то время как четырехъядерный процессор с Hyper-Threading выглядит как восемь ядер. Hyper-Threading не заменяет дополнительные ядра, но двухъядерный процессор с Hyper-Threading должен работать лучше, чем двухъядерный процессор без Hyper-Threading.

Одно физическое ядро ​​центрального процессора с Hyper-Threading представляется в качестве двух логических процессоров для операционной системы. Хотя операционная система видит два процессора для каждого ядра, фактическое процессорное оборудование имеет только один набор ресурсов выполнения для каждого ядра. CPU делает вид, что он имеет больше ядер, чем есть, и использует свою собственную логику для ускорения выполнения программы. Другими словами, операционная система обманывается в виде двух процессоров для каждого реального ядра процессора.

Hyper-Threading позволяет двум логическим ядрам ядра совместно использовать ресурсы физического исполнения. Это может ускорить процесс - если один виртуальный процессор застопорился и ждет, другой виртуальный процессор может заимствовать ресурсы его выполнения. Гиперпоточность может помочь ускорить работу вашей системы, но она нигде не близка к наличию реальных дополнительных ядер.

Многопоточность

Любое приложение и все что внутри него обернуто в потоки, которые переключает сама операционная система. С одной стороны, довольно-таки медленно происходит переключение, но с другой – для пользователя это почти незаметно.

Если позволяет процессор, некоторые приложения могут использовать так называемую многопоточность. Если поток понимается как одна часть компьютерного процесса, то использование нескольких потоков в одном ядре ЦП означает, что можно понять и обработать сразу несколько инструкций. Некоторые программы могут использовать эту функцию более чем на одном процессорном ядре, что означает, что еще больше инструкций может быть обработано одновременно.

Многоядерность

Многоядерный процессор – это процессор, который имеет два или более независимых ядер. Ядра похожи на обычные процессоры. Они выполняют инструкции программы. Главное преимущество многоядерного процессора в том, что он может выполнять несколько команд одновременно. Эта функция значительно увеличивает скорость работы. Все программы с функциями параллельных вычислений могут работать на многоядерных процессорах.

Первоначально процессоры имели одно ядро. Это означало, что на физическом процессоре на нем был один центральный процессор. Для повышения производительности производители добавляют дополнительные «ядра» или центральные процессоры. Двухъядерный процессор имеет два центральных процессора, поэтому он представляется операционной системе в виде двух процессоров. Например, центральный процессор с двумя ядрами может запускать два разных процесса одновременно. Это ускоряет работу всей системы, потому что компьютер может делать сразу несколько действий.

В отличие от Hyper-Threading, здесь нет “обмана”: двухъядерный процессор буквально имеет два центральных процессора на чипе CPU. Четырехъядерный процессор имеет четыре центральных процессора, процессор с октановым сердечником имеет восемь центральных процессоров и так далее.

Это позволяет значительно повысить производительность, сохраняя при этом физический процессорный блок небольшим, чтобы он входил в один разъем. Там должен быть только один процессорный сокет с единым блоком CPU, вставленным в него, а не четыре разных гнезда процессора с четырьмя различными процессорами, каждый из которых нуждается в собственной мощности, охлаждении и другом оборудовании. Есть меньше латентности, потому что ядра могут общаться быстрее, поскольку все они находятся на одном чипе.

Заключение

Современные процессоры для персонального компьютера – высокотехнологичные и ресурсоемкие устройства, призванные служить главным вычислительным устройством для пользовательской машины. Важно определить, что же будет важнейшим для процессора – как в пользовательском, так и в технологичном плане.

Ни тактовая частота, ни просто количество ядер процессора, не является единственным фактором, определяющим, является ли один процессор "лучше", чем другой. Это часто зависит больше всего от типа программного обеспечения, которое работает на компьютере – другими словами, приложения, которые будут использовать процессор.

Один процессор может иметь низкую тактовую частоту, но является четырехъядерным процессором, в то время как другой имеет высокую тактовую частоту, но является только двухъядерным процессором. Решение о том, какой процессор будет превосходить другой, опять же, полностью зависит от того, для чего используется процессор.

Например, требовательная к процессору программа для редактирования видео, которая лучше всего работает на нескольких ядрах процессора, будет лучше работать на многоядерном процессоре с низкой тактовой частотой, чем на одноядерном процессоре с высокой тактовой частотой. Не все программное обеспечение, игры и т. д. могут даже воспользоваться более чем одним или двумя ядрами, что делает более доступные ядра процессора довольно бесполезными.

Список литературы

1. Процессоры, ядра и потоки. Топология систем // Хабрахабр URL: https://habrahabr.ru/company/intel/blog/243385/ (дата обращения: 06.04.2018).
2. Многопроцессорность // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Многопроцессорность (дата обращения: 06.04.2018).
3. Центральный процессор // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Центральный_процессор (дата обращения: 06.04.2018).
4. Классификация процессоров // сайт методических пособий и литературы для учащихся вузов. URL: http://3ys.ru/vychislitelnaya-tekhnika-i-seti/klassifikatsiya-protsessorov.html (дата обращения: 06.04.2018).
5. Сергеева О. В. Персональный компьютер в повседневных практиках (опыт эмпирического исследования) 1 // Вестник ВолГУ. Серия 7: Философия. Социология и социальные технологии. 2010. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/personalnyy-kompyuter-v-povsednevnyh-praktikah-opyt-empiricheskogo-issledovaniya-1 (дата обращения: 06.04.2018).
6. Пособие для начинающих: Центральный процессор и его характеристики // Компьютерный ликбез URL: http://www.compbegin.ru/articles/view/_69 (дата обращения: 06.04.2018).
7. Лекция: Архитектура и процессоры персональных компьютеров // Интуит. Национальный открытый университет. URL: http://www.compbegin.ru/articles/view/_69 (дата обращения: 06.04.2018).
8. Акулов О. А., Медведьев Н. В. Информатика: базовый курс. М.: Омега-Л, 2006.
9. Богумирский В.С. Руководство пользователя ПК. В 2-х ч. - СПб: Ассоциация OILCO, 1992. – 88 c.
10. Дорот В. А., Новиков Ф. Н. Толковый словарь современной компьютерной лексики. 2-е изд. СПб.: BHV, 2001.
11. Информатика: Учебник. Под ред. Макаровой Н. В. М.: Финансы и статистика, 2000.
12. Лесничая И.Г. Информатика и информационные технологии. Учебное пособие. М.: Издательство Эксмо, 2007
13. Макарова Н.В., Николайчук Г.С., Титова Ю.Ф. Компьютерное делопроизводство. - СПб.: Издательский дом «Питер», 2002.