Для чего служит процессор в компьютере. За что отвечает процессор в компьютере
У начинающих компьютерных специалистов часто возникает вопрос: «Что такое ЦП и как он выглядит?» За этой аббревиатурой скрывается словосочетание «центральный процессор». Некоторые по ошибке считают, что это системный блок. На самом деле под данным термином подразумевается главная микросхема компьютера. Она устанавливается в разъем материнской платы и отвечает за выполнение вычислений.
Для начала разберемся с тем, что такое ЦП, и как он выглядит. Как было сказано ранее, это главная микросхема в компьютере. С одной стороны на ней установлен металлический кожух. Он обеспечивает ее защиту и отвод тепла. Также на нее нанесена маркировка процессора и его модель. С другой располагаются ножки, которыми она устанавливается в разъем материнской платы. Еще один важный момент — вставить чип можно только одним способом. Во всех остальных случаях он просто не войдет в сокет.
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.
Использование микропроцессоров
Такое устройство как процессор интегрируется практически в любой электронной техники, что говорить о таких устройствах как телевизор и видеоплейер, даже в игрушках, а смартфоны сами по себе уже являются компьютерами, хоть и отличающимися по конструкции.
Так и в персональном компьютере, да и всей компьютерной системе центральный процессор не является единственным. Видеоплата является ярким представителем устройства имеющего свой собственный микрочип процессора GPU (Graphics Processing Unit) – графический процессор.
Такое устройство как МФУ также имеет управляющий микрочип. Отличие таких устройств в том, что они занимаются управлением определённой функции, это является одним из их отличий от центрального процессора.
Основные характеристики процессоров
Хорошо. Теперь, когда мы знаем, что такое процессор и его краткую историю появления, нам нужно расставить все точки над i и разобрать еще одну не менее важную составляющую процессоров — характеристики и за что они вообще отвечают.
Производитель
На текущий момент на рынке процессоров существует только два крупных игрока, которые постоянно конкурируют друг с другом как в плане технологий, так и за деньги в вашем кармане — AMD (Advanced Micro Devices) и Intel.
Мы не берём в расчет производителей, которые выпускают мобильные или другие узконаправленные процессоры, но в целях этичности их стоит упомянуть — МЦСТ (Эльбрус), Qualcomm, VIA Technologies, Samsung, Huawei и т. д.
Очень трудно говорить, кто лучше или процессор какого производителя вам стоит выбрать. Всё зависит от конкретных потребностей и ряда задач, которые будут выполняться на данном процессоре. Внести немного ясности в процесс выбора как производителя, так и процессора должна наша статья «Какой процессор лучше: AMD или Intel?»
Сокет (Socket)
Сокет — это разъем подключения (программный интерфейс) для установки центрального процессора на материнскую плату. На английском языке он называется Socket. Сокет — это первый параметр, на который вам нужно обратить внимание при выборе центрального процессора. Существует большое количество сокетов и их модификаций. Например, если у вас есть материнская плата с сокетом LGA 1151, то и процессор должен быть с сокетом LGA 1151, так как процессор с другим сокетом попросту невозможно установить в сокет материнской платы LGA 1151.
Тактовая частота
Такт — это промежуток времени между началом подачи текущего импульса ГТЧ (Генератор технической частоты) и началом подачи следующего.
Исторически сложилась, что тактовая частота измеряется в мегагерцах (для тысячных исчислений используются гигагерцы). Под тактовой частотой следует понимать количество тактов или вычислений в секунду. Следовательно, чем выше тактовая частота процессора, тем больше тактов (операций) в секунду может выполнить центральный процессор.
В качестве примера: центральный процессор с тактовой частотой 1 МГц обрабатывает 1 миллион тактов (операций) в секунду.
У процессоров существует параметр как базовой частоты, так и турбочастоты.
Базовая частота подразумевает частоту, с которой центральный процессор готов обрабатывать операций в стандартном режиме или при отсутствии интенсивной нагрузки. Если базовой частоты становиться недостаточно, автоматически включается интерсивный (турборежим) режим работы, в котором за счет повышения напряжения, центральный процессор поднимает свою тактовую частоту до заявленных, максимальных значений, что позволяет увеличить общую производительности и скорость обработки команд (тактов).
Количество ядер
Ядро — является самой главной частью процессора. Это своеобразный «мозг», который обрабатывает все поступающие команды. Ядро может обрабатывать только один поток команд, следовательно, если в процессоре есть два ядра, ОС может распараллелить поток команд, и ядра будут обрабатывать отдельные потоки команд, что увеличивает общую производительность. Стоит отметить, чтобы процессор мог обрабатывать команды в нескольких потоках и на разных ядрах, сам код программы должен поддерживать многоядерность и многопоточность, в противном случае будет работать только одно ядро, и разницы в производительности вы попросту не увидите. К счастью, большинство современных приложений поддерживают и то, и другое.
Число потоков
Число потоков — это параметр, который отвечает за то, сколько потоков информации может обрабатывать одно ядро процессора.
В качестве примера: процессор Intel Core i3-4170 имеет 2 реальных физических ядра, каждое ядро способно обрабатывать команды в два потока, что при должной оптимизации со стороны программного обеспечения позволяет получить бюджетный аналог четырехъядерного процессора при наличии только двух физических ядер. К сожалению, не все модели процессоров имеют дополнительные потоки.
Кэш (L1, L2, L3)
Кэш-память не менее важный параметр при выборе процессора, чем все остальные. Кэш-память это область энергозависимого ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), в котором хранится информация, с которой центральный процессор работает в текущий момент или собирается работать в ближайшем будущем (или, возможно, уже отработал, но ему еще потребуется эта информация).
Использование кэш-памяти позволяет получить доступ к хранимой информации или командам мгновенно без участия в данном процессе оперативной памяти и связующей шины. Следовательно, чем больше кэш-памяти на различных уровнях имеет процессор, тем лучше.
Техпроцесс
Под словом «техпроцесс» следует понимать технологию, которая используется при производстве полупроводниковых элементов процессора. С уменьшением цифры техпроцесса уменьшается размер и толщина транзисторов, которые размещены в процессоре.
В качестве примера: AMD Ryzen 5 1600 имеет техпроцесс 12 нм, что, в свою очередь, означает, что размер используемых в нём транзисторов равен 12 нанометрам.
Тепловыделение (TDP)
В процессе работы процессор выделяет различное количество тепла. Чтобы исключить возможность перегрева, конструкторами был добавлен уникальный для каждого процессора параметр «тепловыделение (TDP)», с помощью которого можно рассчитать необходимое охлаждение для стабильной работы процессора.
Параметр «тепловыделение (TDP)» процессора означает, сколько ватт тепловой мощности выделяется при максимальной нагрузке на процессор. Например, заявленное тепловыделение AMD Ryzen 7 PRO 1700X равно 95 Вт, что означает, что вам потребуется охлаждение, которое сможет рассеять с поверхности процессора 95 Вт тепла.
Хоть многие и игнорируют этот параметр, но как минимум на него стоит обратить внимание и при выборе «горячего» процессора заложить в его стоимость соответствующий кулер, который сможет обеспечить должное охлаждение и поможет избежать чрезмерного нагрева и последующий переход в состояние троттлинга.
Троттлинг (от англ. throttling — удушение) — это естественный механизм защиты процессора, когда при интенсивной нагрузке он умышленно занижает свои рабочие параметры, чтобы избежать потенциального перегрева и, как следствие, выхода из строя.
Разрядность процессора
Под определением разрядности следует понимать количество бит информации, которые центральный процессор может обрабатывать за один такт. Если размер данных за один цикл равен 1 байту, то процессор является восьмиразрядным (8 bit). В случае если размер данных составляет 2 байта, такой процессор будет считаться шестнадцатиразрядным (16 bit). Для тридцатидвухразрядного (32 bit) и шестидесяти четырех разрядного (64 bit) процессоров размер данных будет равен 4 и 8 байтам, соответственно.
Тогда почему все тридцатидвухразрядные процессоры обозначаются как x86? Давайте попробуем прояснить ситуацию — аббревиатура или набор инструкций x86 получен в наследство от процессора Intel i8086 и ряда последующих моделей процессоров, в именовании которых использовалось значение 86.
Хотелось бы добавить, что тридцатидвухразрядные процессоры (32 bit) и операционные системы (Windows x86) не поддерживают более 4 Гб оперативной памяти. В то время как шестидесяти четырех разрядный процессор (64 bit) и ОС могут использовать до 16 Тб оперативной памяти.
Интегрированное графическое ядро
Конструкторы и разработчики процессоров научились умещать под защитной крышкой маленького процессора не только саму архитектуру процессора, но и отдельное графическое ядро, которое способно на аппаратном уровне имитировать внешнюю видеокарту.
И пусть интегрированное графическое ядро значительно уступает в производительности своим старшим братьям, внешним видеокартам, его производительности хватает, чтобы работать с большинством современных программ, к тому же такие интегрированные видеокарты вполне справляются с простыми и нетребовательными видеоиграми по типу Minecraft или Dota 2.
Стоит отметить, что не все модели процессоров имеют интегрированное графическое ядро, и если в ваш бюджет для сборки компьютера не входит покупка отдельной видеокарты, вам стоит обратить внимание на процессоры, которые имеют отдельное интегрированное графическое ядро, например AMD Athlon 3000G или Intel Celeron G5900.
Что такое центральный процессор ЦП
Процессор (центральные процессорное устройство, ЦП, ЦПУ) — это электронная схема, которая обрабатывает и выполняет машинный код программного обеспечения на определенном устройстве. Осуществляет выполнение всех операций ввода и вывода, которые посылает ему программа.
Чаще всего центральный процессор вы можете увидеть в компьютерах, ноутбуках и мобильных устройствах. Но, они есть и в другой технике, например, в телевизорах.
Современные ЦП чаще всего представляют собой одну микросхему, размещенную на плате/чипе. Существует их множество разных видов, сейчас популярны и востребованы многоядерные модели, это когда на одном чипе находится сразу несколько процессоров.
Основные компоненты:
- АЛУ — Арифметико-логическое устройство. Осуществляет выполнение всех арифметических и логических данных, регистров, которые попадают сюда от операндов.
- Регистры. В них хранится текущая операция, промежуточные и финальные результаты вычислений АЛУ.
- Блок управления. Занимается координацией работы всех узлов ЦП, управляет его работой.
- Кэши данных и команд. В них хранятся часто используемые команды.
Термин «Процессор» использовался еще в 1 995 году, применяли его для обозначения вычислительных машин, которые выполняли сложные компьютерные программы. Первые ЦП делали для решения специфических задач, они были узкоспециализированными, но затем начали делать многоцелевые процессоры, которыми мы сейчас и пользуемся.
Как работает процессор
Центральный процессор выполняет команды, которые указывает ему программа, находящаяся в оперативной памяти. Обработка данных происходит так:
1. Оперативная память отправляет команды ЦП — в его КЭШ, откуда они уходят в блок управления.
2. Эти данные делятся на два вида и отправляются в регистры — значения в регистры данных и инструкции в регистры команд.
3. АЛУ обрабатывает данные из этих регистров и, затем также разделяет их на два вида — законченные и незаконченные, они идут обратно в регистры.
4. В кэше происходит их обработка, незаконченные и неиспользованные попадают в нижний регистр, а после обработки в верхний. Оттуда все отправляется в ОЗУ компьютера.
Все это кратко, как это выглядит графически, смотрите на скриншоте выше.
Как выглядит и где находится CPU
Сам процессор выглядит как небольшая пластинка квадратной формы толщиной в пару миллиметров. Чаще всего он покрыт металлической крышкой. С обратной стороны находится много контактов ― ножек.
Все части компьютера крепятся на материнскую плату. Она связывает всю систему в единое целое. В материнской плате есть разъём для CPU ― сокет. Он работает как переходник между контактами материнской платы и ножками процессора:
Назначение и характеристика процессора
Основные характеристики процессоров для ПК
- Количество вычислительных ядер. Количество вычислительных ядер определяет количество задач, которые процессор может выполнять параллельно. В настоящее время для настольных компьютеров используются процессоры с 1, 2, 4, 6 и 8 ядрами. При выборе процессора количество ядер нужно подбирать под конкретные задачи, которые будут выполняться на компьютере. Например, для работы с простенькими приложениями или пользования интернетом вполне достаточно 2-ядерного процессора, а для использования профессиональных графических программ или запуска требовательных игр понадобится 4- или 6-ядерный. Кроме этого, некоторые процессоры от Intel могут создавать по 2 виртуальных ядра на каждое реально существующее вычислительное ядро (технология Hyper-threading). Благодаря этому трюку удается более эффективно загружать ядро работой, а значит повысить производительность вычислительных ядер.
- Тактовая частота. Это количество операций, выполняемых за одну секунду. Данная величина измеряется в мегагерцах (МГц). Чем выше тактовая частота тем выше производительность каждого отдельно взятого вычислительного ядра.
- Разрядность. Этот параметр влияет на возможность исполнения процессором 32- либо 64-битных программ. Также разрядность влияет на доступный объем оперативной памяти, которая ограничена 4 Гб в 32-битных системах и 16 Гб – в 64-битных.
- Объём кэш–памяти. Кэш-память используется процессором для хранения данных, которые он регулярно использует. Благодаря кэш-памяти процессору нужно реже обращаться к оперативной памяти, которая работает значительно медленней.
- Технологический процесс. Техпроцесс это размер транзисторов в процессоре. Чем меньше техпроцесс, тем ниже энергопотребление процессора, а также его тепловыделение. Кроме этого уменьшение техпроцесса позволяет уместить больше транзисторов на той же площади кристалла, а значит повысить производительность процессора.
- Тепловыделение процессора (TDP). Данный параметр показывает, какое количество тепла система охлаждения должна отводить от процессора.
- Встроенный графический процессор. Обычно интегрируется в материнскую плату компьютера или в CPU. Благодаря встроенной графике можно собрать компьютер без отдельных плат видеоадаптеров, значительно сократив стоимость и энергопотребление системы.
- Сокет (Socket). Это специальный разъём на материнской плате, в который устанавливается процессор. Если сокет процессора и материнской платы не совпадает, то установить процессор не получится.
Процессор AMD FX с передней и тыльной стороны:
Что такое центральный процессор
В данном случае, речь идет о центральном процессоре. Ведь в компьютере есть и другие, например, видеопроцессор.
Центральный процессор – это основная часть компьютера, которая представляет собой электронный блок или интегральную схему. Он выполняет машинные инструкции, или же код программы, и является основой аппаратного обеспечения устройства.
Говоря проще, это сердце и мозг компьютера. Именно благодаря ему работает все остальное, он обрабатывает потоки данных и управляет работой всех частей общей системы.
Если смотреть на процессор физически, он представляет собой небольшую тонкую квадратную плату. Он имеет небольшие размеры и сверху покрывается металлической крышкой.
Нижнюю часть чипа занимают контакты, через которые чипсет и осуществляет взаимодействие с остальной системой. Открыв крышку системного блока своего компьютера, вы легко сможете найти процессор, если только он не закрыт системой охлаждения.
Пока ЦП не отдаст соответствующую команду, компьютер не сможет осуществить даже самую простую операцию, например, сложить два числа. Что бы вы ни хотели осуществить на своем ПК, любое действие предполагает обращение к процессору. Именно поэтому он и является такой важной составляющей компьютера.
Современные центральные процессоры способны не только справляться со своими основными задачами, но и могут частично заменять видеокарту. Новые чипы выпускаются с отдельно отведенным местом для выполнения функций видеоконтроллера.
Этот видеоконтроллер осуществляет все базовые необходимые действия, которые нужны от видеокарты. В качестве видеопамяти, при этом, используется оперативка. Но не стоит заблуждаться, что мощный современный процессор может полностью заменить видеокарту.
Даже средний класс видеокарт оставляет видеоконтроллер процессоров далеко позади. Так что, вариант компьютера без видеокарты подходит разве что для офисных устройств, которые не предполагают выполнения каких-либо сложных задач, связанных с графикой.
В таких случаях действительно есть возможность сэкономить. Ведь можно просто чипсет процессор с хорошим видеоконтроллером и не тратиться на видеокарту.
Поток инструкций
Современные процессоры могут обрабатывать несколько инструкций параллельно. Пока инструкция находится в стадии декодирования, процессор может успеть принять другую инструкцию.
Однако это решение подходит только для тех инструкций, которые не зависят друг от друга.
Если процессор многоядерный, это означает, что он на самом деле имеет несколько отдельных процессоров с некоторыми общими ресурсами, такими как кеш.
Небольшой анонс! Мы уже публиковали статью о программах, которые являются аналогом Time Machine в macOS, скоро опубликуем статью для Windows, в том числе и о программе Mozy.
