# факты | Как работает процессор компьютера?
Вы читаете эти строки со смартфона, планшета или компьютера. Любое из этих устройств основано на микропроцессоре. Микропроцессор является «сердцем» любого компьютерного устройства. Существует много типов микропроцессоров, но все они решают одни и те же задачи. Сегодня мы поговорим о том, как процессор работает и какие задачи он выполняет. На первый взгляд все это представляется очевидным. Но очень многим пользователям было бы интересно углубить свои знания о важнейшем компоненте, обеспечивающем работу компьютера. Мы узнаем о том, как технология, основанная на простой цифровой логике, позволяет вашему компьютеру не только решать математические задачи, но и быть развлекательным центром. Как всего две цифры — единица и ноль — преобразуются в красочные игры и фильмы? Этот вопрос многие неоднократно задавали себе и будут рады получить на него ответ. Ведь даже в основе недавно рассмотренного нами процессора AMD Jaguar, на котором базируются новейшие игровые приставки, лежит та же древняя логика.
В англоязычной литературе микропроцессор часто называют CPU (central processing unit, [единым] модулем центрального процессора). Причина такого названия кроется в том, что современный процессор представляет собою единый чип. Первый микропроцессор в истории человечества был создан корпорацией Intel в далеком 1971 году.
Процессор — что это
Процессор называют мозгом компьютера. И не зря, ведь он обеспечивает беспрерывную работу всего механизма. Процессор можно сравнить с сердцем в человеческом организме: пока он функционирует, работать будут другие составляющие системного блока и подключенные к нему внешние устройства.
С его помощью обрабатывается программный код, работает операционная система и устанавливаемые приложения. Чем выше скорость процессора, тем быстрее работает компьютер.
Википедия гласит, что процессор — это главная часть аппаратного обеспечения ПК, которое отвечает за исполнение кода программ, обрабатывает поток данных, регулирует работу частей системы.
Внешне он выглядит как небольшая пластинка квадратной формы и имеет толщину в несколько миллиметров. Настольные версии устройств прикрываются металлической крышкой, а в нижней части процессора находится много контактов.
Кроме привычного термина «процессор», встречаются также такие варианты, как микропроцессор, центральный процессор (ЦП) и центральное процессорное устройство (ЦПУ).
Часто можно встретить обозначение CPU, что расшифровывается как «central processing unit» и переводится с английского как «центральное обрабатывающее устройство».
Характеристики и мощность ЦП
Основными характеристиками ЦП являются:
- Тактовая частота
То есть это количество выполняемых операций в секунду. Сейчас этот параметр уже измеряется в миллиардах. К примеру, если наблюдали технические данные о каком-либо процессоре, то могли видеть у него значение 2,5 ГГц – это значит 2,5 миллиарда операций в секунду (но это всё равно очень мало по сравнению с человеческим мозгом, производительность которого, в тысячи раз больше).
Достаточно много. Самые мощные сейчас процессоры могут иметь тактовую частоту в 4 или 4,5 ГГц, что обычно требуется для мощных компьютерных игр и программ, для повседневной работы это лишнее.
Ещё каких-то лет 10 назад почти никто и не помышлял о появлении двух и более ядерных ЦП. Фирмы производители наращивали тактовую частоту, пока не столкнулись с пределом это процесса. Тогда и появилось новое направление – создание двух и более ядер в чипе.
С одной стороны это очень хорошо. Поскольку даёт возможность процессору работать в два раза быстрее. Но с другой, без соответствующей программного сопровождения это реализовать нельзя. Всё дело в том, что любые детали компьютера не работают сами по себе.
Они способны функционировать только, если под это написаны специальные программные инструкции. Если таковых не будет, то толку от какой-либо новой технологии вообще не будет. Так и здесь, если на двухъядерном ЦП запустить выполняться программы, которые разработаны для одноядерных, то они и будут работать только под одно ядро, то есть увеличение скорости не произойдёт, второе ядро будет просто не задействовано.
Вот так примерно обстоят дела с появлением многочиповых ЦП. Хотя сейчас эта проблема уже решена. Почти все выходящие программы оптимизированы под работу на многоядерных процессорах (там, где это нужно). Само собой это игры, обработка видео, изображение, моделирование, разработка и так далее.
- Энергопотребление
Важно понимать, что с повышением мощности растут и затраты на требуемую для функционирования энергию. Это очень важно, потому, что большое энергопотребление ведёт только к денежным тратам, увеличенному тепловыделению. Поэтому разработчики постоянно ведут работу по снижению энергопотребления.
Если коротко то — это поддержка процессором той или иной архитектуры работы. Обычно это 32-х или 64-х битная. В 64-х битной кроются большие возможности, сейчас она повсеместно входит в обиход. Все современные ЦП поддерживают 64 бита, поэтому это вопрос однозначный и ошибиться в нём нельзя. Более подробно разобраться в этом вопросе можно в статье, какая разница между 32-х и 64-х битной разрядностью операционной системы.
Производители CPU
На рынке есть два основных производителя центральных процессоров ― Intel и AMD.
Продукты Intel — дорогие, но имеют высокую производительность. Потребляют меньше энергии, следовательно меньше перегреваются. Имеют хорошую связь с оперативной памятью.
Продукты AMD значительно отстают от Intel, однако стоят дешевле. Они требуют много энергии и хуже взаимодействуют с оперативной памятью по сравнению с процессорами от Intel.
Количество ядер
В современном процессоре несколько ядер. В решениях для потребительских компьютеров их количество варьируется от 2 до 32. Многоядерный процессор делит нагрузку между несколькими «вычислительными центрами», поэтому производительность компьютера растет. Он решает несколько задач одновременно и не тормозит, не зависает, когда сталкивается с особенно сложной задачей.
Но это в теории. На практике все несколько сложнее. Многое зависит от тактовой частоты CPU, его архитектуры, а также от того, используете ли вы программное обеспечение, которое поддерживает многопоточность обработки данных. Поэтому в реальности двухъядерный процессор может продемонстрировать более высокие результаты, чем четырехъядерный.
При выборе ЦП можно ориентироваться на следующие принципы:
2 ядра
Для решения несложных задач дома и в офисе: можно работать с текстами, таблицами и презентациями, выходить в интернет, смотреть видео и слушать музыку, пользоваться базами данных.
4-6 ядер
Для решения ресурсоемких задач, в том числе для игр и для работы с графикой на профессиональном уровне.
8 и более ядер
Для создания наиболее мощных игровых компьютеров, а также для решения сложных рабочих задач, связанных с обработкой видео и звука.
1 и 0
ЦП (CPU) — это чудо инженерной мысли, но в своей основе он по-прежнему опирается на базовую концепцию интерпретации двоичных сигналов (единицы и нули). Разница в том, что вместо чтения перфокарт или инструкций по обработке с помощью наборов электронных ламп современные процессоры используют крошечные транзисторы для создания видеороликов TikTok или заполнения чисел в электронной таблице.
Производство процессоров — сложный процесс. Важным моментом является то, что в каждом ЦП есть кремний (один или несколько), на котором размещены миллиарды микроскопических транзисторов.
Как мы упоминали ранее, эти транзисторы используют серию электрических сигналов для представления двоичного кода машины, состоящего из единиц и нулей. Поскольку этих транзисторов очень много, процессоры могут выполнять все более сложные задачи с большей скоростью, чем раньше.
Количество транзисторов не обязательно означает, что процессор будет быстрее. Тем не менее, это все еще основная причина, по которой телефон, который Вы носите в кармане, обладает огромной вычислительной мощностью.
Давайте поговорим о том, как ЦП выполняет инструкции на основе машинного кода, называемого «набором команд». Процессоры разных компаний могут иметь разные наборы инструкций, но не всегда.
Например, большинство ПК с Windows и современные процессоры Mac используют набор инструкций x86-64, независимо от того, процессор от Intel или AMD. Однако компьютеры Mac, дебютирующие в конце 2020 года, будут иметь процессоры на базе ARM, которые используют другой набор инструкций. Также существует небольшое количество ПК с Windows 10, использующих процессоры ARM.
Выбор процессора
Теперь, когда мы узнали все основы и четко понимаем, что такое тактовая частота и техпроцесс или почему количество ядер не стоит путать с количеством потоков, нам осталось выбрать подходящий центральный процессора для нашего компьютера.
К сожалению, здесь тоже всё не так просто.
Вот небольшой пример — если Intel Core i3-8100 будет идеальным решением для офиса (работа в Microsoft Office, 1С, почтовыми программами и т. д.), то он едва ли сможет обеспечить стабильный FPS в современных и требовательных играх.
Как не запутаться в таком обилии и разнообразии различных центральных процессоров и выбрать подходящий процессор именно вам? В этом сложном вопросе вам поможет наша статья «Как выбрать процессор для компьютера? Какой процессор лучше: AMD или Intel?», в которой мы постарались доходчиво разобрать все основные моменты, связанные с выбором центрального процессора.
