Народ, всем привет. На прошлой неделе мы с вами разбирали, из чего же состоит наш компьютер, выделили основные части, и я обещал постепенно рассказывать про каждую составляющую более подробно. И сегодня у нас первая статья на эту тему, и конечно, мы посвятим ее сердцу компьютера, то есть процессору (CPU). Центральный процессор – это основная часть любого компьютера или устройства, которая выполняет команды и обрабатывает данные, информацию и т.д. Он есть в любой компьютерной системе, начиная от персональных компьютеров и серверов до смартфонов и игровых консолей.
Если говорить проще, то процессор является ключевым компонентом, от которого зависит скорость работы компьютера. Однако его производительность зависит не только от характеристик самого процессора, но и от взаимодействия с другими компонентами, такими как оперативная память, видеокарта и накопители. Но все же, мощный процессор обеспечивает высокую частоту кадров и стабильность в играх. Для разработки и тестирования программ процессор с высокой многопоточностью помогает быстрее компилировать код. Рендеринг видео или 3D-графики требует мощного CPU с поддержкой многопоточности.
В общем, при выборе компьютера на процессор нужно обратить особое внимание. Я не буду тут сильно углубляться в технические подробности, большинство все равно ничего не поймет. Важно понять принцип, из чего складывается любой процессор и какие у него бывают характеристики. Так что погнали с самого начала, а именно, что же делает процессор:
- обрабатывает и принимает данные от программ и устройств, интерпретирует их и выполняет заданные операции.
- координирует работу различных компонентов системы, таких как оперативная память, видеокарта, жесткий диск и периферийные устройства.
- программное обеспечение передает инструкции, которые процессор разбивает на команды и обрабатывает с помощью своих вычислительных ресурсов.
Как видите, на его плечи ложится большая работа. Но на самом деле принцип его работы довольно просто и разбит на несколько этапов, которые называют циклом выполнения команды. Вначале процессор получает инструкцию из оперативной памяти (Fetch). Эта инструкция декодируется (Decode), ну или расшифровывается и переводится на машинный язык нулей и единиц, чтобы определить, какие действия нужно выполнить. После чего выполняется вычислительная операция, например сложение, умножение или перемещение данных (Execute). И все, конечный результат сохраняется в памяти или передается другим компонентам системы (Write Back).
Кстати, Вам может быть это интересно:
Если совсем грубо и упрощено, то это работает примерно так: вы открыли калькулятор на своем компьютере, ввели там 1 + 1. Эти данные сразу заносятся в оперативную память, чтобы компьютер не забыл, что вы там «навводили» и сразу отображал вам вашу вводимую информацию на экране. Затем вы нажали «посчитать» или «равно». Ваш пример 1+1 из оперативной памяти улетает в процессор, который его обрабатывает, считает, и выдает результат 2. Он его отправляет обратно в оперативную память, которая «рисует» вам на экране результат 2. Сильно упрощено, но для понимания.
Теперь поговорим о том, из чего же состоит процессор. А состоит он из множества компонентов, каждый из которых играет свою роль в вычислениях, но если перечислить основные, то это:
- Ядра. Это основные вычислительные элементы процессора. Современные процессоры могут иметь несколько ядер (двух-, четырех- и даже 64-ядерные модели), что позволяет выполнять несколько задач одновременно.
- Кэш-память. Небольшая, но быстрая память, встроенная в процессор, где временно хранятся данные и инструкции, к которым часто обращается CPU.
- Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Отвечает за выполнение математических и логических операций.
- Устройство управления. Контролирует порядок выполнения инструкций и координирует взаимодействие между различными частями процессора.
- Шины данных и адресов. Отвечают за транспортировку данных между процессором и остальной частью системы.
Кажется немного сложным и непонятным, но на самом деле при выборе можно обратить внимание лишь на определённые характеристики процессора, самые важные. А все остальное – это уже удел профессионалов. В частности, важно обратить внимание на тактовую частоту. Измеряется в гигагерцах (ГГц) и указывает, сколько операций процессор может выполнять в секунду. А также количество ядер. Больше ядер позволяет процессору одновременно обрабатывать больше задач.
Если вы более продвинутый пользователь, то можно оценить еще и размер кэша, который влияет на скорость доступа к часто используемым данным. Еще есть так называемый техпроцесс, который измеряется в нанометрах (нм) и определяет размер транзисторов. Чем меньше этот показатель, тем более энергоэффективный процессор. Ну и на энергопотребление еще смотрят, которое зависит от архитектуры и технологии производства.
Но мы так сильно углубляться не будем. Все эти показатели, по сути, зависят от категории процессора, различающихся по архитектуре, назначению и производительности. Для нас, как простых пользователей, важны процессоры общего назначения, которые используются в большинстве настольных компьютеров и ноутбуков. Вы все о них слышали, это тот же Intel Core или AMD Ryzen.
Есть еще серверные процессоры. Они уже предназначены для высокопроизводительных вычислений и работы с большим объемом данных, например, Intel Xeon, AMD EPYC. Из рекламы смартфонов вы точно слышали про мобильные процессоры (Qualcomm Snapdragon, Apple A). Они используются в смартфонах и планшетах, и отличаются энергоэффективностью. Ну и есть еще процессоры для встроенных систем, которые устанавливаются в бытовую технику, автомобили и другие устройства.
