Что такое центральный процессор, и для чего он нужен

ТОП-25 лучших процессоров для компьютера – Рейтинг 2022 года

Пытаетесь определить лучший процессор для обновления ПК или сборки нового компьютера своими руками? Какой из двух крупных производителей чипов AMD или Intel стоит выбрать? Не существует универсального процессора, который будет самым лучшим для всех пользователей, если стоимость играет важную роль.

Можно купить процессор AMD Ryzen Threadripper 2990WX или Intel Core i9-9980XE Extreme Edition и потратить более 120 тыс. рублей, но лучше подходить к выбору с умом. Стоит задуматься об энергопотребление, типах задач и стоимости модели перед заказом компьютерных деталей или ноутбука в интернет-магазине с бесплатной доставкой по России.

В начале 2022 года Intel представила на рынке несколько поколений своих основных процессоров Celeron, Pentium и Core i3 / i5 / i7 / i9. Все они используют сокет ЦП материнской платы под названием Socket 1151. Основными процессорами от AMD является линейка Ryzen 3 / 5 / 7 / 9, Threadripper – это отличный выбор для новичков и опытных геймеров.

Как выглядит процессор и где он находится?

Современный процессор обычно маленький и квадратный, с множеством коротких, закругленных металлических разъемов на нижней стороне. У некоторых старых CPU вместо металлических разъемов есть контакты.

Процессор подключается непосредственно к «сокету» процессора (или иногда к «слоту») на материнской плате. Процессор вставляется в гнездо штырьком вниз, а небольшой рычаг помогает закрепить процессор.

Даже через некоторое время современные процессоры могут сильно нагреваться. Чтобы рассеивать это тепло, почти всегда необходимо прикреплять радиатор и вентилятор непосредственно к верхней части CPU. Как правило, они идут в комплекте с покупкой процессора.

Также доступны другие более продвинутые варианты охлаждения, в том числе комплекты «>водяного, воздушного охлаждения и устройства с фазовым переходом.

Не все процессоры имеют контакты на их нижней стороне, но в тех, которые имеют, контакты легко сгибаются. Соблюдайте осторожность при обращении, особенно при установке их на материнскую плату.

Из чего состоит CPU

Центральный процессор состоит из 3-х частей:

1. Ядро процессора, которое выполняет основную работу. Оно позволяет читать, расшифровывать, выполнять и отправлять инструкции. Ядро состоит из следующих частей:

• Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Выполняет основные математические и логические операции. Все вычисления производятся в двоичной системе.
• Устройство управления (УУ). Управляет работой CPU с помощью электрических сигналов. От него зависит согласованность работы всех частей процессора и его связь с внешними устройствами.

Каждое ядро может выполнять только одну задачу, хоть и за долю секунды. Одноядерный процессор выполняет каждую задачу последовательно. Для современного объёма операций этого мало, поэтому ценятся CPU с более чем одним ядром, чтобы выполнять несколько задач одновременно. Например, двухъядерный выполняет две задачи одновременно, трехъядерный ― три и т. д.

1. Запоминающее устройство. Это небольшая внутренняя память центрального процессора. Она состоит из регистров и кеш-памяти. В регистрах хранятся текущие команды, данные, промежуточные результаты операции. В кеш-память загружаются часто используемые команды и данные из оперативной памяти. Обратиться в кеш быстрее, чем в оперативную память, поэтому объём кеш-памяти влияет на скорость выполнения запросов.
2. Шины ― это каналы, по которым передаётся информация. Они как рельсы для перевозки данных.

Главной характеристикой процессора является производительность. Она зависит от двух параметров: тактовая частота и разрядность.

Тактовая частота ― число выполненных операций в секунду. Измеряется в мегагерцах (МГц — миллион тактов в секунду ) и гигагерцах (ГГц — миллиард тактов в секунду). Чем больше тактовая частота, тем быстрее работает машина.

Разрядность ― количество информации (байт), которое можно передать за такт. Разрядность процессора бывает 8, 16, 32, 64 бита. Современные процессоры 32-х и 64-битные.

Кристалл и подложка

Кристаллы — это такие твёрдые тела, в которых атомы и молекулы вещества находятся в строгом порядке. Проще говоря, атомы в кристалле расположены предсказуемым образом в любой точке. Это позволяет точно понимать, как будет вести себя это вещество при любом воздействии на него. Именно это свойство кристаллической решётки используют на производстве процессоров.

Самые распространённые кристаллы — соль, драгоценные камни, лёд и графит в карандаше.

Большой кристалл можно получить, если кремний расплавить, а затем опустить туда заранее подготовленный маленький кристалл. Он сформирует вокруг себя новый слой кристаллической решётки, получившийся слой сделает то же самое, и в результате мы получим один большой кристалл. На производстве он весит под сотню килограмм, но при этом очень хрупкий.

Готовый кристалл кремния.

После того, как кристалл готов, его нарезают специальной пилой на диски толщиной в миллиметр. При этом диаметр такого диска получается около 30 сантиметров — на нём будет создаваться сразу несколько десятков процессоров.

Каждую такую пластинку тщательно шлифуют, чтобы поверхность получилась идеально ровной. Если будут зазубрины или шероховатости, то на следующих этапах диск забракуют.

Готовые отполированные пластины кремния.

Тактовая частота и IPC

Гонки тактовой частоты процессоров давно закончились. Или нет? На самом поверхностном уровне более высокая частота действительно обозначает большую скорость расчетов. Чем больше у CPU гигагерц, тем лучше он будет справляться со своими задачами.

Но тут в дело вступает показатель IPC — по сути, он обозначает производительность на каждый герц частоты. И этот показатель отличается в зависимости от архитектуры, на основе которой построен процессор — таким образом, прямое сравнение частот, скажем, Ryzen 5 5600X на архитектуре Zen 3 и Core i5-11600K на архитектуре Cypress Cove будет бесполезным занятием.

Сравнивать тактовую частоту стоит только в рамках одной линейки CPU на одной архитектуре, что делает сам этот процесс не слишком важным — производители именуют свои процессоры так, что их расположение на воображаемой линейке скорости работы в рамках поколения становится очевидным. А еще не стоит забывать о количестве ядер — 8-ядерный CPU с базовой тактовой частотой в 3.7 ГГц в большинстве задач будет значительно быстрее 4-ядерного с частотой 4 ГГц и той же архитектурой.

В общем и целом, если вы столкнулись с проблемой выбора из двух-трех моделей, и хотите четко понять то, как они отличаются в скорости работы, просто поищите в интернете результаты их тестирования. Лучше — из независимых и авторитетных источников. Из названия и характеристик процессора эту информацию получить сложно.

Что такое процессор компьютера

Вся суть в том, что центральный процессор (его полное название) – как говорят, самое настоящее сердце и одновременно мозг компьютера. Пока он работает, работают и все остальные составляющие системного блока и подключенная к нему периферия. Он отвечает за обработку потоков различных данных, а также регулирует работу частей системы.

Более техническое определение можно найти в Википеди:

Центральный процессор — электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера.

В жизни ЦПУ имеет вид небольшой квадратной платы размером со спичечный коробок толщиной в несколько миллиметров, верхняя часть которого как, как правило, прикрыта металлической крышкой (в настольных версиях), а на нижней расположено множество контактов. Собственно, дабы не распинаться, посмотрите следующие фотографии:

Без команды, отданной процессором, не может быть произведена даже такая простая операция, как сложение двух чисел, или запись одного мегабайта информации. Все это требует немедленного обращения к ЦП. Что уж до более сложных задач, таких как запуск игры, или обработка видео.

К словам выше стоит добавить, что процессоры могут выполнять и функции видеокарты. Дело в том, что в современных чипах отведено место для видеоконтроллера, который выполняет все необходимые от нее функции, а как видеопамять использует ОЗУ. Не стоит думать, что встроенные графические ядра способны конкурировать с видеокартами хотя бы среднего класса, это больше вариант для офисных машин, где мощная графика не нужна, но все же потянуть что-то слабое им по зубам. Главным же достоинством интегрированной графики является цена – все же отдельную видеокарту покупать не нужно, а это существенная экономия.

Intel 8086 и 8088

В 1978 году компания Intel выпустила первый 16-битный микропроцессор 8086. Его разработка велась более двух лет. Процессор производился по 3-мкм техпроцессу, содержал 29 000 транзисторов. Объем памяти достигал 1 Мб. Тактовая частота составляла 4 МГц — 10 МГц, разрядность регистров и шины данных была 16 бит, а разрядность шины адреса — 20 бит. Intel 8086 отличался скоростью работы.

В процессоре 8086 насчитывалось четырнадцать 16-разрядных регистров: 4 общего назначения (AX, BX, CX, DX), 2 индексных регистра (SI, DI), 2 указательных (BP, SP), 4 сегментных регистра (CS, SS, DS, ES), программный счётчик или указатель команды (IP) и регистр флагов (FLAGS, включает в себя 9 флагов).

Для увеличения продаж 8086 Intel выпустила процессор 8088, который во многом соответствовал предшественнику. Только уменьшилась ширина шины, с 16 бит до 8 бит. Подобное изменение позволило процессору работать с 8-разрядными микросхемами поддержки. Также несколько изменилась архитектура. В микропроцессоре Intel 8088 использовалась очередь упреждающей выборки длиной 4-байта, а не 6-байт.

Процессор использовался в первой модели линейки IBM РС 5150 (1981 год). Многие крупные компании, вроде AMD, Siemens, NEC и других, клонировали 8088.

Команды и иерархия памяти

Чтобы лучше понять принцип работы команд, связанных с памятью, стоит обратить внимание на концепцию иерархии памяти — связь между кэшем, оперативной памятью и главным запоминающим устройством. Когда процессор работает с командой памяти, данных о которой у него еще нет в регистре, он будет продвигаться по иерархии памяти, пока не найдет нужную информацию. Большинство современных процессоров имеют три уровня кэша: первый, второй и третий. Сначала процессор проверит наличие необходимых команд в кэше первого уровня — самом маленьком и быстром из всех. Зачастую этот кэш разделен на две части: первая отведена под данные, а вторая — под команды. Помните, команды извлекаются процессором из памяти так же, как и любые другие данные.

Типичный кэш первого уровня может состоять из нескольких сотен килобайт. Если процессор не найдет в нем то, что нужно, то перейдет к проверке кэша второго уровня (размером в несколько мегабайт), а затем — третьего (уже занимающего десятки мегабайт). В случае, если необходимых данных не будет и в кэше третьего уровня, то поиск будет производиться в оперативной памяти, а затем в накопителях. С каждым подобным «шагом», увеличивается не только объем доступных данных, но и задержка.

После того, как процессор нашел необходимые данные, он отправляет их вверх по иерархии памяти для сокращения время поиска, на случай, если они понадобятся в дальнейшем. Для справки: процессор может считывать данные во внутреннем регистре всего за один-два цикла, в кэше первого уровня понадобится немногим больше, в кэше второго уровня уже около десяти, а третьего — несколько десятков циклов. Если приходится задействовать память или накопители, то процессору может понадобятся десятки тысяч, а то и миллионы циклов. В зависимости от системы, у каждого ядра процессора может быть собственный кэш первого уровня, общий с другим ядром кэш второго уровня и кэш третьего уровня у группы из четырех или более ядер. Более подробно речь о многоядерных процессорах пойдет позже.

Топовые модели CPU

На сегодняшний день лучшими процессорами можно назвать AMD Athlon 3000G, OEM, Intel Core i3-9100F, OEM, Intel Pentium Gold G5420, OEM. Эти двухъядерные и четырёхъядерные процессоры хороши для офисной работы или для быта с досугом по ту сторону от видеоигр. Такая покупка не разорит вас, а процессор будет надёжным и быстрым.

Ну а для полного погружения в мир видеоигр вам понадобится что-то вроде Intel Core i5-9400F, OEM, AMD Ryzen 7 5800X или AMD Ryzen 5 5600X. Эти модели CPU для игровых компьютеров имеют шесть-восемь ядер, поддержку последних версий оперативной памяти, двухпоточное решение для каждого ядра. Вы можете смело покупать любую игру и выставлять в графических настройках отметку Ultra.

Процессор AMD Athlon 3000G AM4 Box

Процессор AMD Ryzen 7 5800X

Что ж, если вы собрались выбрать хороший процессор, подойдите к вопросу с умом. Приобретение правильного чипа — залог долгой и стабильной работы вашего ПК.

Посмотреть все процессоры и выбрать свой

*Информация о товарах, размещенная на «Эльдоблоге», не является публичной офертой. Цена товаров приведена справочно. С актуальными ценами на товары в соответствующем регионе вы можете ознакомиться на сайте eldorado.ru

Любите делиться своим мнением о технике? Тогда напишите обзор на товар в «Эльдоблоге» и получите до 1000 бонусов на новые покупки!