Vrste in hitrosti procesorjev

Mikroprocesor je sestavni del osebnega računalnika, ki izvaja dejansko obdelavo podatkov. To je centralna procesna enota (CPU), ki se prilega mikročipu in ima zelo zapleteno stikalno vezje, ki zelo hitro izvede preprosta navodila.

Paket z integriranim vezjem mikroprocesorja vsebuje silikonski čip, ki vsebuje milijone tranzistorjev in drugih komponent iz tega materiala. Ker je čipov tranzistorjev zelo malo, lahko že majhna količina visokonapetostnega toka (na primer statična elektrika) uniči čip.

Zaradi tega je treba z vsemi obsežnimi integriranimi vezji ravnati na način, ki zmanjšuje možnost statičnega električnega udara.

S toliko vezji, shranjenimi na tako majhnem območju, mikročipi proizvajajo veliko toplote in potrebujejo hladilne sisteme, da se čip prepreči pregretja. Na matičnih ploščah računalnika je čip CPU-ja pokrit z velikim, rebrastim kovinskim hladilnikom, ki omogoča pretok zraka iz hladilnih ventilatorjev, da odnese toploto.

Na splošno lahko rečemo, da je mikroprocesor procesor, integriran v majhen silikonski čip, ki je sestavljen iz tisoč manjših komponent, kot so diode, tranzistorji in upori, ki delujejo skupaj.

Vrste procesorjev

Tako Intel kot AMD izdelujeta procesorje za različne sisteme. Intel izdeluje družine procesorjev Core, Pentium, Atom in Celeron za namizne računalnike, na drugi strani pa med drugim najdemo procesorje AMD Athlon, Sempron in Ryzen.

Vsak procesor, ki ga izdeluje Intel ali AMD, ima posebne funkcije in oskrbuje posebne sisteme, kot so osebni računalniki ali delovne postaje v pisarni. Vsak procesor se prilagodi določenemu računalniku, naj bo sestavljen, zgrajen iz nič ali posodobljen.

CPU, ki se najpogosteje uporablja v osebnih računalnikih, izdeluje Intel. Ker je IBM za originalni računalnik IBM izbral čip Intel 8088, je večina klonov osebnih računalnikov uporabljala katerega koli od procesorjev serije Intel.

Apple-jeva serija računalnikov Macintosh je prvotno uporabljala mikroprocesorje serije Motorola 68000. Toda Motorola-jevi CPU-ji uporabljajo drugačen nabor navodil kot Intel-jevi procesorji, zato ni enostavno zagnati računalniške programske opreme na Macu in obratno (vendar prenos podatkovnih datotek ni problem.)

Spodaj so razložene različne vrste mikroprocesorjev.

8085 mikroprocesor

Slika prek Wikipedije

Mikroprocesor 8085 je Intel zasnoval leta 1977 s pomočjo NMOS tehnologije.

Konfiguracije tega mikroprocesorja so 8-bitna podatkovna vodila, 16-bitna naslovna vodila, ki lahko naslovijo do 64 kb, 16-bitni števec in kazalec zlaganja (SP). Šest-bitni registri so razporejeni v paru BC, DE in HL. Mikroprocesor 8085 zahteva napajanje 5 voltov.

8086 mikroprocesor

Slika prek wikipedije

Ta mikroprocesor je zasnoval tudi Intel. Gre za 16-bitni procesor z 20 naslovnimi vodili in 16 podatkovnih linij z 1MB pomnilnika. Mikroprocesor 8086 je sestavljen iz močnega nabora navodil, ki omogoča enostavno izvajanje operacij, kot sta množenje in deljenje.

Mikroprocesor 8086 ima dva načina delovanja, ki sta maksimalni in minimalni način delovanja. Največji način delovanja se uporablja za sistem, ki ima več procesorjev. Najmanjši način delovanja se uporablja za sistem, ki ima en sam procesor. Spodaj so razložene značilnosti tega mikroprocesorja.

Značilnosti mikroprocesorja 8086

Najpomembnejše lastnosti mikroprocesorja so:

Za izboljšanje zmogljivosti tega mikroprocesorja obstajata dva procesa v ceveh, ki sta v fazi pridobivanja in izvajanja navodil. Ciklus prenosa lahko prenese podatke v 6 bajtih navodil in jih shrani v eno vrstico. Mikroprocesor 8086 je sestavljen iz 2900 tranzistorjev in ima 256 vektorskih prekinitev.

Hitrost ure v mikroprocesorju

Ura se meri v enotah ciklov na sekundo, kar imenujemo Hertz (Hz). Računalniške plošče in procesorji delujejo s hitrostmi milijonov in milijard hertzov, megahercev (MHz) in gigahercev (GHz).

Intel in AMD procesorji uporabljajo različne notranje zasnove, zato primerjava na primer 2, 4 GHz AMD procesorja s 3, 0 GHz AMD procesorjem kaže, da 3, 0 GHz AMD procesor deluje hitreje; Toda primerjava dveh procesorjev 2, 4 GHz, ki sta jih naredila AMD in Intel, ne določa, kateri deluje hitreje.

Da bi deloval, procesor nalogo razdeli na več stopenj. Intelovski procesorji običajno izvajajo več stopenj, zato opravijo več dela in trajajo dlje kot procesorji AMD za dokončanje nalog.

Digitalni čipi na matični plošči se med seboj sinhronizirajo s pomočjo taktnega signala (zaporedja impulzov) na matični plošči.

Lahko si predstavljate kot "srčni utrip" računalnika. Hitreje kot tika ura, hitreje bo tekel računalnik; vendar ura ne more teči hitreje od hitrosti čipov, ker v tem primeru ne bodo uspeli.

Ko se je tehnologija čipov izboljšala, se je hitrost, s katero se lahko čipi začnejo, pospešila. CPU deluje hitreje kot preostala matična plošča (ki se sinhronizira z delom hitrosti CPU-ja).

Hitrost povečanja

Vendar pa, ko iščete trg za procesor, obstaja seznam stvari, ki jih je treba upoštevati. Tradicionalno je edino, kar večina potrošnikov vidi, njegova polna moč Gigahertz.

Mnogi med njimi najbrž niti ne vedo, kaj to pomeni (to je število ciklov ur, ki jih procesor opravi v sekundi, v milijardah), vendar je to enostavno primerjati.

Zadnja leta so prinesla še eno funkcijo: hitrost povečanja. Večina grafičnih in procesnih enot ima zdaj takt in "povečanje hitrosti". Intel to imenuje Turbo Boost; AMD ga imenuje Boost Clock.

Ta nova mikroprocesorska tehnologija samodejno izboljša zmogljivosti, poveča hitrost jeder in s tem doseže boljšo učinkovitost.

Klasifikacija mikroprocesorjev

V osnovi je sprejetih 5 klasifikacij mikroprocesorjev:

CISC

Naročila lahko izvršite skupaj z drugimi dejavnostmi na nizki ravni. V glavnem opravlja nalaganje, prenos in obnavljanje podatkov na pomnilniško kartico in z nje. Razen tega izvaja tudi zapletene matematične izračune znotraj enega ukaza.

Ta procesor je zasnovan tako, da zmanjša število navodil na program in zanemari število ciklov na navodila. Prevajalnik se uporablja za prevajanje jezika na visoki ravni v jezik ravni montaže, ker je dolžina kode razmeroma kratka, za shranjevanje navodil pa se uporablja dodatni RAM.

CISC arhitektura procesorja

Zasnovan je za znižanje stroškov pomnilnika, saj je v večjih programih potrebno več prostora za shranjevanje, kar ima za posledico večje stroške pomnilnika. Če presežete to število navodil na program, lahko zmanjšate število navodil tako, da operacije vključite v en sam ukaz.

Značilnosti procesorja CISC

Ta procesor je sestavljen iz različnih načinov naslavljanja:

Ima veliko število navodil. Za izvajanje navodil je potrebnih več ciklov Logika kodiranja navodil je zapletena Več načinov naslavljanja, ko je potrebno navodilo

RISC

RISC je skrajšan za računalnik z omejenimi nastavitvami in je zasnovan tako, da skrajša čas izvajanja s poenostavitvijo nabora računalnika.

Te vrste čipov so izdelane na podlagi funkcije, pri kateri lahko mikroprocesor izvaja majhne naloge v določenem ukazu. Na ta način dokončajte več ukazov s hitrejšo hitrostjo.

V mikroprocesorju vsak sklop navodil zahteva le en cikel takt za izvajanje rezultata v enakomernem času izvajanja. Zato zmanjšuje učinkovitost več vrstic kode, zato za shranjevanje navodil potrebuje dodaten RAM. Prevajalnik se uporablja za pretvorbo nastavitev jezika na visoki ravni v računalniški jezik.

Arhitektura procesorjev RISC

Ta vrsta procesorjev se uporablja za zelo optimiziran nabor navodil, RISC procesorske aplikacije pa za prenosne naprave zaradi svoje energetske učinkovitosti. Spodaj so razložene značilnosti tega procesorja.

Značilnosti procesorja RISC

Nekatere glavne in pomembne značilnosti procesorja RISC so naslednje:

V procesorju RISC so preprosta navodila Sestavljena je od števila registrov in manj tranzistorjev Za dostop do pomnilniškega mesta uporabite navodila za nalaganje in shranjevanje Ta procesor ima čas izvajanja cikla

Superskalar

To je procesor, ki strojno opremo kopira v mikroprocesor za izvajanje več opravil hkrati. Uporabljajo se lahko za aritmetiko in kot množitelje. Imajo več operacijskih enot in zato izvajajo več kot en ukaz, pri čemer nenehno izdajajo veliko navodil odvečnim operacijskim enotam znotraj procesorja.

ASIC

Uporablja se za posebne namene in ne za splošne namene. V začetku so ASIC uporabili matrično tehnologijo vrat. Sodobni ASIC-i imajo pogosto 32-bitne procesorje, Flash, RAM bloke, ROM, EEPROM in druge vrste modulov.

DSP (digitalni signalni procesor)

Uporabljajo se za kodiranje in dekodiranje videov ali pretvorbo digitalnih videov v analogne in analogne v digitalne. Potrebujejo mikroprocesor, ki je odličen pri matematičnih izračunih. Čipi v tem procesorju se uporabljajo v sonarjih, radarjih, avdio opremi za domači kino, mobilnih telefonih in televizorjih.

Priporočamo, da preberete Kako izbrati procesor hitro in enostavno

Komponente, ki so potrebne za ta procesor, so programirani pomnilnik, pomnilnik podatkov, vhod / izhod in računalniški motor. Ta procesor je zasnovan za digitalno obdelavo analognega signala. Ta postopek poteka v rednih intervalih in pretvori napetost v digitalno obliko.

Aplikacije tega procesorja so proizvodnja zvoka in glasbe, obdelava video signalov in pospeševanje 2D in 3D grafike. Primer tega procesorja je TMS320C40.

Posebni procesorji

Posebni procesorji so zasnovani za nekatere posebne procesorje, nekateri pa so razloženi spodaj.

Koprocesor

Praktično funkcijo lahko prenese velikokrat hitreje kot običajni mikroprocesorji. Primer koprocesorja je matematični koprocesor, nekaj pa jih je 8087, ki se uporablja z 8086; 80287, ki se uporablja z 80286; in 80387, ki se uporablja z 80386.

Vhodno / izhodni procesor

Ta procesor bo imel svoj lokalni pomnilnik. Uporablja se za krmiljenje V / I naprav s sodelovanjem CPU-ja. Primeri vhodno / izhodnega procesorja so krmiljenje DMA, nadzor tipkovnice in miške, nadzor grafičnega prikaza in nadzor SCSI vrat.

Prenosnik

Ta procesor ima tudi lasten lokalni pomnilnik in ima tudi povezave za povezavo enega računalnika z drugim za komunikacijo med procesorji.

Prenosnik se uporablja za enoprocesorski sistem ali ga je mogoče povezati z zunanjimi povezavami, da zmanjša stroške gradnje in poveča zmogljivost. Nekaj primerov tega procesorja so procesorji s plavajočo vejico, kot so T800, T805 in T9000.

Ali je hitrost pomembna?

Vsak dejavnik je pomemben in hitrost ne bo naredila manj. Vendar ne moremo primerjati hitrosti (GHz ali MHz) med različnimi arhitekturami. Napaka je, če enačimo Pentium 4 na 2, 8 GHz s Pentiumom zadnjih let na isti frekvenci. Evolucijski preskok v IPC (navodila na cikel) je nenavaden.

Najbolj pravilno bi bilo razvrstiti vsakega procesorja po svoji kategoriji. Prav tako lahko najdemo primere, ki zaradi »tesnega proračuna« vaš računalnik opremijo s procesorjem nižjega cenovnega razreda in ga še naprej vlečete, dokler ne nadgradite na višjega.

Intel Pentium & Celeron / AMD Ryzen 3 / APU

Procesorji s to hitrostjo so idealni za osnovne vsakodnevne dejavnosti, na primer: e-pošto, brskanje po spletu, pisarniški paket in celo odlične zmogljivosti kot mediji / HTPC centri. V primeru Pentiumov lahko Ryzen 3 in APU dosežeta odlično predstavo v ločljivosti 720p ali 1080, če je opremljena s spodobno grafično kartico.

Intel Core i3 / AMD Ryzen 5 Quad Core

Ta razpon hitrosti je popolnoma primeren za brskanje po spletu, delo z e-poštnimi sporočili, vodenje poslovnih programov, kot so sistemi za upravljanje bolnikov, in večopravilnost na splošno. Ta kategorija deluje dobro za povprečnega pisarniškega računalnika ali uporabnikov, ki ne želijo porabiti veliko denarja za svoj igralni računalnik, vendar želijo svoj računalnik v prihodnosti nadgraditi.

Trenutno osma generacija Intel Core i3 ima 4 jedra, kar nam daje dodaten učinek (v primerjavi s sedmo generacijo) in nam lahko z Nvidia GTX 1050 Ti ali GTX 1060 s 3 ali 6 GB prinese veliko veselja. Zanimiv je tudi štirijedrni AMD Ryzen 5 1400, ki zelo dobro deluje kot 4 × 4 procesor. Medtem ko je AMD Ryzen 5 1600 / 1600X kot nalašč za igranje in pretakanje, saj jih pri 3.9 ali 4 GHz ni težko preteči.

Intel Core i5 / Intel Core i7 in AMD Ryzen 7

Znotraj glavne platforme so vrh ponudbe. Če potrebujete izredno zmogljiv računalnik, idealen za igranje na najvišje zahteve, delo z zelo zmogljivimi bazami podatkov in urejanje večpredstavnosti, potem boste morali imeti visoko zmogljiv računalnik. Osebno 8. generacija serije Intel Core i7 in AMD Ryzen 7 (s 3, 8 ali 4 GHz overklokom) dajeta brutalne zmogljivosti za igranje in delo.

Brez dvoma so odlična možnost za navdušeno platformo, kot sta Intel Core i9 ali AMD Threadripper s precej večjo količino. S tem zaključujemo naš članek o vseh podrobnostih, ki bi jih morali vedeti o procesorjih. Med njimi vrste, ki obstajajo, in hitrosti?