Доброго времени суток. На связи CompHub. Сегодня я хочу вам рассказать о том, для чего нужен процессор в компьютере? Что такое процессор? Это интегральные микросхемы, сделанные в основном из кремния, химического элемента, который после кислорода является самым распространенным элементом на Земле. Кремний также идеально подходит в качестве вещества для изготовления процессоров, так как является полупроводником, что позволяет подстраивать его для обеспечения как высокого, так и низкого электрического сопротивления.
Более формально процессор называют центральным процессором (ЦП) или микропроцессором, чтобы отличить его от других типов процессоров, например, графических процессоров. Но под общим термином «процессор» клиенты обычно имеют в виду ЦП, который выполняет функции «мозга» компьютера. Давайте узнаем для чего нужен процессор:
Где находится процессор? Разобрав компьютер, внутри вы найдете много маленьких квадратных кусочков кремния со встроенными микросхемами. Одна из этих микросхем процессор компьютера, который расположен на основной печатной плате, называемой системной платой.
На системной плате находятся: Контроллер ввода/вывода (I/O) для таких устройств, как мышь и клавиатура Схема межкомпонентных соединений Модули памяти DDR для DRAM ЦП, или процессор Разъемы SATA и слоты расширения PCIe, позволяющие добавлять такие компоненты, как твердотельные накопители (SSD) и видеокарты Интегральная схема, которая является базовой системой ввода/вывода данных (BIOS)
Что находится внутри процессора?
В процессоре находятся два компонента, которые оказывают большое влияние на производительность: транзисторы и логические элементы. Транзисторы действуют как переключатели, предотвращая или разрешая прохождение электрического тока. Логические элементы включают и выключают транзисторы.
В 1975 г. соучредитель Intel Гордон Мур (Gordon Moore) предсказал, что количество транзисторов на интегральных схемах будет удваиваться каждые два года. Закон Мура почти подтвердился, что важно, потому что чем больше транзисторов на микросхеме, тем обычно выше скорость выполнения операций.
Например, процессор Intel 4004, выпущенный в 1971 году, содержал 2300 транзисторов на одном чипе (модуле ЦП) и имел тактовую частоту 740 килогерц (кГц). Сравните эти значения с современными процессорами Intel Core, которые содержат миллиарды транзисторов и тактовая частота которых может быть значительно выше 4,0 ГГц. Это 4 миллиона кГц!
Чтобы на процессоре можно было разместить больше транзисторов, размер транзисторов был существенно уменьшен. Толщина транзисторов в процессоре Intel 4004 составляла 10 000 нанометров (нм). На сегодняшний день толщина транзисторов в процессоре Intel составляет всего 14 нм. Для сравнения средняя толщина человеческого волоса 100 000 нм.
1971 г.: 10 000 нм
2007 г.: 45 нм
2009 г.: 32 нм
2011-12 гг.: 22 нм
2014 г.: 14 нм
Транзисторы становятся все меньше благодаря инновациям Intel, включая разработку транзисторов Intel® 3-D Tri-Gate первых в мире 3D-транзисторов. Самые последние транзисторы Intel 3-D Tri-Gate толщиной 14 нм обеспечивают беспрецедентную комбинацию высокой производительности и сверхнизкой потребляемой мощности в процессорах Intel Core 7-го поколения
Для чего нужен процессор и что он делает?
Процессор выполняет четыре основных задачи: Получает инструкции для запуска программ Декодирует инструкции Выполняет инструкции Записывает выводной поток в память компьютера
При выполнении этих задач процессор фактически действует как «мозг» компьютера, анализируя операции по мере их поступления и определяя, какие требуется обработать сразу, а какие поставить в очередь.
Количество операций, которые процессор может обработать сразу, зависит от числа ядер (основных вычислительных модулей) и числа потоков (последовательности запрограммированных инструкций) в процессоре. Более подробно мы рассмотрим это немного позднее. Скорость процессора, или скорость обработки операций, измеряется в гигагерцах (ГГц).
Вот что все это означает для клиентов: играют ли они в игры, создают ли презентации, редактируют фотографии, просматривают веб-сайты или смотрят любимую телепередачу в режиме потоковой трансляции, процессор это компонент, обеспечивающий выполнение этих задач и в основном определяющий качество и скорость каждого процесса. Вот почему для клиентов настолько важно найти правильный процессор, который будет соответствовать их потребностям!
Каким образом несколько ядер и многопоточность способствуют повышению производительности процессора? В самых первых процессорах было одно ядро, которое обрабатывало одну задачу за раз, и один канал, или поток, для ввода инструкций. Современные процессоры могут обработать больше данных за меньшее время, потому что в каждом чипе больше ядер, и в большинстве случаев они также имеют несколько потоков, работающих параллельно. Многоядерные процессоры
С добавлением ядер в каждый кристалл процессора одновременно может обрабатываться больше инструкций. Вот почему в современных процессорах несколько ядер. В многоядерных процессорах в один кристалл встроены дополнительные блоки обработки данных. Таким образом, в двухъядерном процессоре имеется два ядра, в четырехъядерном процессоре четыре ядра, а в новейшем процессоре Intel Core Extreme Edition 10 ядер! Многопоточность
Чтобы еще больше увеличить производительность, во многих современных процессорах Intel® также используется технология Intel Hyper-Threading (Intel HT), которая позволяет на каждом ядре одновременно запускать больше потоков.
Технология Hyper-Threading повышает вычислительную мощность процессора, позволяя нескольким потокам работать параллельно на каждом ядре процессора. Это похоже на переход с однополосной магистрали на двухполосную, где каждое ядро способно выполнить больше операций одновременно. В результате может повышаться общая производительность, особенно когда клиенты запускают одновременно несколько ресурсоемких приложений.
Почему процессоры настолько важны?
Но почему они важны потребителям? Одна из причин заключается в том, что немногие потребители будут удовлетворены устройством, которое медленно загружает приложения, зависает, когда они пытаются выполнить несколько задач одновременно, или не обеспечивает бесперебойную потоковую трансляцию видео. Потребители хотели бы получить быстродействующее устройство. И чем лучше процессор выполняет несколько операций одновременно с высокой тактовой частотой, тем быстрее и лучше работает устройство.
