Как работает процессор?

Получение сведений о компьютере в CPU-Z

После запуска утилиты, производится сканирование для сбора информации об аппаратной части компьютера, а затем открывается окно программы CPU-Z.


Во вкладке CPU (Центральный процессор) отображается общая информация о центральном процессоре, установленном на данном компьютере.

В разделе «Processor» (Процессор) показана следующая информация (на примере моего компьютера): модель процессора (Intel Core i3 4170), кодовое имя (Haswell), используемая модель сокета (Socket 1150 LGA), технологический процесс (22 nm), напряжение ядра (1.175 V), спецификация (Intel(R) Core(TM) i3-4170 CPU @ 3.70GHz),  другая информация о семействе, модели, ревизии ядра, версии процессора, о наборе поддерживаемых инструкций.

В разделе «Clocks» (Частота) указана частота процессора, множитель процессора, внешняя частота.

Раздел «Cache» (кэш) отображает сведения о кэш-памяти всех уровней центрального процессора.

В нижней части  окна программы находится информация о количество ядер (Cores) и количестве логических процессоров (Threads).

Вкладка «Caches» (Кэш) утилита показывает сведения об объеме памяти кэша центрального процессора, информацию о кэш-памяти всех уровней.

Во вкладке «Mainboard» (Материнская плата) приведена общая информация о материнской плате, установленной на данном компьютере.

В разделе «Mainboard» вы увидите данные о производителе (Gigabyte), модели (B85M-DS3H), сведения о чипсете, южном мосте, чипе мультиввода-вывода.

Информацию о производителе (AMI) и версии BIOS, можно посмотреть в разделе «BIOS».

Раздел «Graphic Interface» (Графический интерфейс) выдает данные о версии шины, текущем режиме и максимально поддерживаемом режиме.

Во вкладке «Memory» (Память) собраны данные об оперативной памяти, используемой на компьютере.

В разделе «General» (Общие) приведены характеристики памяти: тип оперативной памяти (DDR3), объем памяти (8 GBytes), число каналов (Dual), частота контроллера.

В разделе «Timings» (Тайминги) вы увидите информацию о таймингах (временной задержке сигнала) оперативной памяти.

Вкладка «SPD» (Serial Preference Detect) предназначена для определения наличия и характеристик планок памяти. Здесь можно получить информацию о слотах оперативной памяти.

Если на материнской плате имеется несколько планок оперативной памяти, то после выбора соответствующего слота (пункт «Slot #») можно узнать детальную информацию о каждом модуле памяти, установленном на компьютере.

Вкладка «Graphics» (Графика) выводит сведения об устройствах отображения графики (видеосистеме).

В разделе «Display Device Selection» (Выбор устройства отображения) нужно выбрать устройства, если на компьютере применяется более одного графического ускорителя.


На моем компьютере установлена встроенная графика (Intel(R) HD Graphics 4400) и видеокарта (NVIDIA GeForce GTX 750 Ti). В окне утилиты CPU-Z можно увидеть подробные характеристиках каждого графического устройства.

Во вкладке «Bench» (Тест) можно провести тест центрального процессора в однопроцессорном или многопроцессорном потоках, а затем сравнить его с другими процессорами.

Во вкладке «About» (О программе) показаны сведения о программе, о версии Windows и DirectX.

Вам также может быть интересно:

  • GPU-Z для получения информации о видеокарте
  • AIDA64 — диагностика, тестирование, сбор системной информации
  • Speccy — информация об аппаратных компонентах компьютера

Все технические характеристики оборудования, приведенные в окнах программы CPU-Z, можно сохранить на свой компьютер.

Для сохранения отчета, нажмите на кнопку «Save Report (.TXT)» (данные сохранятся в формате «TXT») или на кнопку «Save Report (.HTML)» (данные сохранятся в формате «HTML»).

С помощью кнопки «Validate» (Валидация) можно выложить в интернет информацию о своей системе для сравнения с другими компьютерами.

Мышь

Мышь предназначена для перемещения системного указателя по объектам операционной системы – окнам. Обычно мышь имеет две кнопки и колесо прокрутки. Технически мыши могут быть оптическими и лазерными. Последние имеют более высокую точность и качество работы.

Мышь

Дополнительные периферийные устройства персонального компьютера выполняют роль помощников и предназначены для расширения возможностей персонального компьютера. Аудиоколонки (динамики) предназначены для воспроизведения звука, принтер – для получения бумажной копии любого электронного документа или изображения, сканер – позволяет создать электронный образ с бумажного носителя и т.д. К компьютеру можно подключить и другие периферийные специализированные и диагностические устройства, которые практически безгранично расширяют область его применения.

Персональный компьютер, несмотря на кажущуюся, на первый взгляд свою сложность достаточно прост в работе и требует лишь немного терпения и упорства пользователя в его изучении. Помните, что компьютер был создан для облегчения нашей с вами работы и повышения производительности труда, поэтому не стоит сомневаться в его способностях выполнить ту или иную задачу.

Архитектура фон Неймана

Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретённого Джоном фон Нейманом. Д. фон Нейман придумал схему постройки компьютера в 1946 году. В различных архитектурах и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов. Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти.

Этапы цикла выполнения:

  1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения;
  2. Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности;
  3. Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её;
  4. Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды;
  5. Снова выполняется п. 1.

Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).

Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм полезной работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды останова или переключение в режим обработки аппаратного прерывания.

Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы. Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.

Серверные процессоры

От сервера требуется надежность и стабильная работа в режиме 24/7, и поэтому серверные процессоры тщательно тестируют на устойчивость к стрессовым условиям: высоким вычислительным и температурным нагрузкам.

Из-за требований надежности у процессора для сервера отсутствует возможность его разгона (повышения тактовой частоты), из-за которого существует риск преждевременного выхода ЦПУ из строя.

Важной особенностью серверного процессора является поддержка ECC-памяти (англ. error-correcting code — выявление и исправление ошибок)

Ошибки памяти, накапливающиеся в круглосуточно работающих серверах, могут отрицательно влиять на стабильность работы. Технология коррекции «на лету» применяется в основном в серверных, а не десктопных процессорах.

Подытожим на примере

Чтобы подвести итоги, кратко рассмотрим архитектуру процессора Intel Core 2. Это было еще в 2006 году, поэтому некоторые детали могут быть устаревшими, но информации о новых разработках отсутствуют в публичном доступе. 

На самом верху располагается кэш команд и буфер ассоциативной трансляции. Буфер помогает процессору определить, где в памяти располагаются необходимые команды. Эти инструкции хранятся в кэше команд первого уровня, а после этого отправляются в предекодер, так как из-за сложностей архитектуры x86 декодирование происходит во множество этапов. Сразу же за ними идет предсказатель переходов и предвыборщик кода, которые снижают вероятность возникновения потенциальных проблем со следующими командами. 

Далее команды отправляются в очередь команд. Вспомните, как внеочередное исполнение позволяет процессору выбрать именно ту команду, которую практичнее всего выполнить в конкретный момент из очереди текущих инструкций. После того, как процессор определил нужную команду, та декодируется во множество микроопераций. В то время как команда может содержать сложную для ЦП задачу, микрооперации представляют собой детализированные задачи, которые процессору легче интерпретировать.

Затем эти инструкции попадают в таблицу псевдонимов регистров, переупорядочивающий буфер и станцию резервации. Подробно расписать их принцип работы в одном абзаце, увы, не получится, так как это — информация, которую обычно подают на последних курсах технических вузов. Если в двух словах, то все они используются в процессе внеочередного исполнения для управления зависимостями между командами. 

На самом деле, у каждого ядра процессора множество арифметическо-логических устройств и портов памяти. Команды отправляются в станцию резервации, пока не освободится устройство или порт. Затем команда обрабатывается с помощью кэша данных первого уровня, а полученный результат сохраняется для дальнейшего использования, после чего процессор может приступать к следующей задаче. На этом все!

Пусть эта статья и не предназначалась для того, чтобы служить исчерпывающим руководством по тому, как работает каждый из процессоров,  она должна дать вам базовое представление об их внутренней работе и сложности. К сожалению, о том, как действительно работают современные процессоры, знают лишь работники Intel и AMD, поэтому информация, описанная в этой статье — лишь вершина айсберга, ведь каждый пункт, описанный в тексте — это результат огромного количества исследований и разработок.

Функции процессора

Чтобы лучше понять назначение процессора, обратимся к его устройству. Обязательные составляющие: ядро процессора, состоящее из арифметико-логического устройства, внутренней памяти (регистров) и быстрой памяти (кэш), а также шины — устройства управления всеми операциями и внешними компонентами. Через шины в ЦПУ попадает информация, которую затем обрабатывает ядро.

Таким образом, в основные функции процессора входит:

  1. обработка информации с помощью арифметических и логических операций;
  2. управление работой всего аппаратного обеспечения компьютера.

Производительность оборудования зависит от характеристик процессора, о которых речь пойдет дальше.

Структура

Общая структура любого центрального процессора состоит из следующих блоков:

  1. Блока интерфейса;
  2. Операционного блока;

Блок интерфейса содержит следующие компоненты:

  • Адресные регистры;
  • Регистры памяти, в которых осуществляется хранение кодов передаваемых команд, выполнение которых планируется в ближайшее время;
  • Устройства управления – с его помощью формируются управляющие команды, которые в дальнейшем выполняются ЦП;
  • Схемы управления, отвечающие за работу портов и системных шин;

В операционный блок входят:

  1. Микропроцессорная память. Состоит из: сегментных регистров, регистров признаков, регистров общего назначения и регистров подсчитывающих количество команд;
  2. Арифметико-логическое устройство. С его помощью информация интерпретируется в набор логических, или арифметических операций;

Системная шина служит для передачи сигналов от центрального процессора к другим компонентам устройства. С каждым новым поколением структура процессора немного меняется и последние разработки сильно отличаются от первых процессоров, используемых на заре становления компьютерных технологий.

Виды процессоров и основные их производители

Существует множество видов процессоров от слабых одноядерных, до мощных многоядерных. От игровых и рабочих до средних по всем параметрам. Но, есть два основных лагеря ЦП – AMD и знаменитые Intel. Это две компании, производящие самые востребованные и популярные микропроцессоры на рынке. Основное различие между продукцией AMD и Intel – не количество ядер, а архитектура – внутреннее строение. Каждый из конкурентов предлагает свое строение «внутренностей», свой вид процессора, кардинально отличающуюся от конкурента.

У продуктов каждой из сторон есть свои плюсы и минусы, предлагаю кратко ознакомиться с ними поближе.

Плюсы процессоров Intel:

  • Обладает более низким потреблением энергии;
  • Разработчики больше ориентируются на Интел, чем на АМД;
  • Лучше производительность в играх;
  • Связь процессоров Интел с ОЗУ реализована лучше, нежели у АМД;
  • Операции, осуществляемые в рамках только одной программы (на пример разархивирование) идут лучше, АМД в этом плане поигрывает.

Минусы процессоров Intel:

  • Самый большой минус – цена. ЦП от данного производителя зачастую на порядок выше чем у их главного конкурента;
  • Производительность снижается при использовании двух и более «тяжелых» программ;
  • Интегрированные графические ядра уступают АМД;

Плюсы процессоров AMD:

  • Самый большой плюс — самый большой минус Intel – цена. Вы можете купить хороший середнячок от AMD, который будет на твердую 4, а может даже и 5 тянуть современные игры, при этом стоить он будет намного ниже чем аналогичный по производительности процессор от конкурента;
  • Адекватное соотношение качества и цены;
  • Обеспечивают качественную работу системы;
  • Возможность разгона процессора, повышая тем самым его мощность на 10-20%;
  • Интегрированные графические ядра превосходят Интел.

Минусы процессоров AMD:

  • Процессоры от АМД хуже взаимодействуют с ОЗУ;
  • Энергопотребление больше, чем у Интел;
  • Работа буферной памяти на втором и третьем уровне идёт на более низкой частоте;
  • Производительность в играх отстает от показателей конкурента;

Но, несмотря на приведенные достоинства и недостатки, каждая из компаний продолжает развиваться, их процессоры с каждым поколением становятся мощнее, а ошибки предыдущей линейки учитываются и исправляются.

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.

Физическая оболочка процессора

Несмотря на то, что большая часть этой статьи была посвящена сложным механизмам работы архитектуры процессора, не стоит забывать и о том, что все это должно быть создано и работать в виде реального, физического объекта.

Для того, чтобы синхронизировать работу всех компонентов процессора, используется тактовый сигнал. Современные процессоры обычно работают на частотах от 3.0 ГГц до 5.0 ГГц, и за последнее десятилетие ситуация особо не изменилась. При каждом цикле внутри чипа включаются и выключаются миллиарды транзисторов. 

Такты важны для того, чтобы обеспечить идеальную работу каждой стадии вычислительного конвейера. Количество команд, обрабатываемых процессором за каждую секунду, зависит именно от них. Частоту можно увеличить путем разгона, сделав чип быстрее, но это в свою очередь повысит энергопотребление и тепловыделение.

Фото: Michael Dziedzic

Тепловыделение — главный враг процессоров. Когда цифровая электроника нагревается, может начаться разрушение микроскопических транзисторов. Это в свою очередь может привести к повреждению чипа, если тепло не отвести. Чтобы этого не произошло, каждый процессор оборудован термораспределителями. Сам кристалл может занимать всего 20% площади процессора, ведь увеличение площади позволяет более равномерно распределять тепло по радиатору. Кроме того, дополнительно увеличивается количество имеющихся ножек процессора (контактов), предназначенных для взаимодействия с другими компонентами компьютера.    

На современных процессорах может располагаться свыше тысячи входных и выходных контактов на задней панели. Мобильный чип может быть оснащен всего несколькими сотнями, поскольку большинство вычислительных элементов расположены уже внутри чипа. Независимо от дизайна, около половины из них предназначены для распределения питания, а остальные — для передачи данных с оперативной памяти, чипсета, накопителей, устройств PCIe и др. Высокопроизводительным процессорам, потребляющим сто и более ампер при полной нагрузке, нужны сотни ножек для равномерного распределения тока. Обычно они покрываются золотом для улучшения проводимости. Стоит отметить, что разные производители располагают ножки по-разному во всей своей многочисленной продукции.

Intel Core i9 Coffee Lake для игрового компьютера

  • восьмиядерный CPU;
  • поддержка 128 ГБ ОЗУ;
  • Turbo Boost до 5 гигагерц;
  • L3 16 мегабайт.

Именно этот ЦП лучше выбрать для мощного игрового компьютера. Он имеет в своем активе восемь производительных ядер. Частота при Turbo Boost может достигать 5000 МГц. ЦП поддерживает 128 гигабайт оперативки стандарта DDR4 с пропускной способностью 41.6 ГБ/с. В нормальном режиме работы частота равна 3600 МГц. Камень выполнен с использованием техпроцесса 14 нм.

Для производительных персональных компьютеров это оптимальных вариант. CPU оснащен кэшем L3 в объеме 16 МБ. Под нагрузкой ЦП выделяет 95 Ватт тепла, а его максимальная рабочая температура может достигать 100 градусов. Относится к семейству Coffee Lake-S и поддерживает два канала ОЗУ.

Самое главное, что отмечается в отзывах, – невероятная производительность. Однако для получения полноценных 5 ГГц придется поиграть с настройками, предварительно установив крутую систему охлаждения. Из недостатков – только очень большой ценник.

Основные характеристики центрального процессора

Основными считаются следующие характеристики:

— тип архитектуры или серия (CISC, Intel х86, RISC);

— система поддерживаемых команд (х86, IA-32, IA 64);

— расширения системы команд (ММХ, SSE, SSE2, 3Dnow!);

— конструктивное исполнение (Slot I, Slot 2, Socket 340, Socket 478, Slot A, Socket A);

— тактовая частота (МГц, ГГц);

— частота системной шины.

Компьютеры, содержащие процессоры, поддерживающие систему команд Intel x86 (фирм Intel, AMD, Cyrix, Transmeta), на которых может исполняться операционная система Microsoft Windows, называются Wmtel-компыотерами (от Windows и Intel). Тип архитектуры, как правило, определяется фирмой-производителем оборудования. Все крупнейшие фирмы, производящие электронное оборудование для Wintel-совместимых компьютеров и выпускающие свои типы центральных процессоров, вносят изменения в базовую архитектуру процессоров серии Intel x86 или разрабатывают свою. С типом архитектуры тесно связан набор поддерживаемых команд или инструкций и их расширений. Эти два параметра, в основном, определяют качественный уровень возможностей персонального компьютера и в большой степени — уровень его производительное

Все современные процессоры имеют специальные системы команд, дополняющие набор инструкций Intel x86. Они рассчитаны на обработку графической и видеоинформации. Они рассчитаны на обработку графической и видеоинформации. Набор ММХ (MultiMedia extension) поддерживается всеми х86-совместимь:ми процессорами. SSE появился в процессорах Pentium !!!, a SSE2 — в процессорах Pentium 4. 3Dnow! — фирменная технология фирмы AMD, используется в ее процессорах.

В настоящем время процессоры конструктивно изготовляют в виде квадратной микросхемы в корпусе PPGA (Plastic Pin Grid Array), со множеством ножек в нижней части (конструктив Socket). Для процессоров Pentium II был разработан Slot 1 — щелевой разъем с 242 контактами, впоследствии переименованный в SC242. В этот же слот устанавливались и некоторые процессоры Celeron и Pentium !!!.

Тактовая частота процессора определяет минимальный квант времени, за который процессор выполняет некоторую условную элементарную операцию. Тактовые частоты измеряются в мегагерцах и определяют количественные характеристики производительности компьютерных систем в целом. Чем больше (выше) тактовая частота, тем быстрее работает центральный процессор. В настоящее время технология производства центральных процессоров с высокой производительностью предусматривает их работу на очень высоких тактовых частотах (до 3 ГГц), вследствие чего устройства необходимо принудительно охлаждать. Для принудительного охлаждения процессоров используются пассивные системы — в виде радиаторов и активные системы — в виде радиаторов с вентиляторами. Процессоры оснащаются внутренними схемами умножения базовой тактовой частоты материнской платы и умножают исходную тактовую частоту в несколько раз. Однако все остальные устройства работают на базовой тактовой частоте. Тактирующий генератор расположен на материнской плате, а тактовая частота центрального процессора определяет его максимальные возможности работать на соответствующей частоте.

Таким образом, тактовая частота процессора — это еще не все. Существует тактовая частота системной шины, которая отвечает за передачу информации от одного устройства к другому. Естественно, что чем выше тактовая частота системной шины, тем быстрее будет передаваться информация между устройствами. К устройствам также относится и процессор. В настоящее время процессорами поддерживаются частоты внешней шины 66 МГц, 100 МГц и 133 МГц, а для процессоров Pentium 4 — 400 и 533 МГц.

Большое значение в общей технологии производства компьютерных систем имеет вопрос согласования возможностей и внутренних интерфейсов центрального процессора и набора интегральных микросхем — чипа, на базе которого построена материнская плата. Правильное их сочетание может резко повысить общую производительность, и наоборот. Поэтому рекомендуется устанавливать на материнские платы процессоры, указанные в руководстве фирмы-производителя платы.

Технологии производства центральных процессоров постоянно совершенствуются.

Какие показатели важны при выборе игрового процессора

Выбор процессора для игр (особенно современных) осуществить непросто. Ведь такой продукт можно отнести к особому классу. Он должен выдерживать внушительное напряжение всех его составляющих, причем постоянно. Конечно, все перечисленное выше справедливо и для таких ЦП. Но есть исключительно классовые особенности.


Рассмотрим, по каким характеристикам выбирать игровой процессор:

  • Разблокированный множитель. Эта опция позволяет разогнать ЦП безопасным способом. Так называемый разгон в стоке. Повышенные значения частот достигаются при помощи нормального увеличения множителя. Это никак не влияет на напряжение или стабильность. Потому функция является наиболее безопасной. Геймер может в любой момент повысить производительность своей машины, не прибегая к специальным алгоритмам и используя штатное охлаждение.
  • Наличие режима турбо. Очень полезная опция, которая существенно повышает штатную частоту при запуске ресурсоемких игр или приложений. Соответственно, повышается производительность процессора. Иногда это необходимо.
  • Кэш. Речь идет о кэше третьего уровня. Его еще называют L3. Это своеобразный буфер, в который записываются сведения о часто производимых операциях. Если требуется их выполнить, данные считываются именно оттуда. И кэш работает быстро, что положительно влияет на производительность. Чем больше объем этого буфера, тем мощнее CPU. В современных устройствах чаще всего можно встретить значения 16, 32 и 64 МБ. Лучше выбирать продукты с большим показателем. ЦП будет производительнее и дольше не потеряет своей актуальности.
  • Раскрытие видеокарты. Среди специалистов бытует мнение, что CPU предыдущих генераций не могут полностью раскрыть новые графические адаптеры. Соответственно, показатели в игрушках будут не такими, как хотелось бы. Вообще, рекомендуется с новой графикой использовать новые процессоры. А точная таблица совместимости ЦП и графики есть на специализированных ресурсах.
  • Разгон. Необходимый атрибут геймерского процессора. Выбранный вами вариант должен легко поддаваться разгону (пусть даже через повышения вольтажа ядра). Ведь так можно существенно увеличить производительность. Но потребуется материнская плата, поддерживающая такую возможность. К тому же, на повышенных частотах камень изнашивается сильнее. Подумайте перед тем, как разгонять сердце своего компьютера.

Решая, какой игровой процессор выбрать, имейте в виду, что он, главным образом, должен соответствует индивидуальным требованиям. Если у вас графический адаптер устаревшей разновидности, то не стоит покупать дорогой Intel Core i9. Его использование будет бессмысленным. Подбор должен осуществляться в соответствии с другими компонентами компьютера.

Как работает процессор

В предыдущем пункте было разобрано, что такое процессор и для чего он нужен. Самое время посмотреть на то, как это работает.

Деятельность ЦП можно представить последовательностью следующих событий:

  • Из ОЗУ, куда загрузилась определенная программа (допустим текстовый редактор), управляющий блок процессора извлекает необходимые сведения, а также набор команд, которые обязательно нужно выполнить. Все это отправляется в буферную память (кэш) ЦП;
  • Выходящая из кэш-памяти информация разделяется на два вида: инструкции и значения, которые отправляются в регистры (это такие ячейки памяти в процессоре). Первые идут в регистры команд, а вторые в регистры данных;
  • Информацию из регистров обрабатывает арифметико-логическое устройство (часть ЦПУ, которая выполняет арифметические и логические преобразования поступающих данных), которое из них считывает информацию, а за тем исполняет необходимые команды над получившимися в итоге числами;
  • Получившиеся результаты, разделяющиеся на законченные и незаконченные, идут в регистры, откуда первая группа отправляется в кэш-память ЦП;
  • Этот пункт начнем с того, что есть два основных уровня кэша: верхний и нижний. Последние полученные команды и данные, нужные для выполнения расчетов, поступают в кэш верхнего уровня, а неиспользуемые отправляются в кэш нижнего уровня. Этот процесс идёт следующим образом — вся информация идёт с третьего уровня кэша на второй, а потом попадает на первый, с не нужными на текущий момент данными и их отправкой на нижний уровень все обстоит наоборот;
  • По окончанию вычислительного цикла, конечный итог будет записан в оперативной памяти системы, для освобождения места кэш-памяти ЦП для новых операций. Но может произойти так, что буферная память будет переполнена, тогда неэксплуатируемые данные пойдут в оперативную память, или на нижний уровень кэша.

Поэтапные шаги вышеприведенных действий являются операционным потоком процессора и ответом на вопрос – как работает процессор.

Характеристики процессора

При выборе ЦП стоит обратить внимание на следующие параметры, именно они влияют на общую производительность процессора: частота, кэш, количество ядер. Чем выше эти показатели, тем выше мощность ЦПУ

Частота процессора

Частота CPU измеряется в ГГц (GHz). Этот показатель отвечает за скорость обработки поставленных задач. Соответственно, чем выше цифра частоты, тем быстрее процессор справляется с заданными командами.

Современные процессоры, в отличии от старых, заточены не только на производительности, но и на энергосбережении. Именно поэтому в нынешних ЦП можно часто встретить заниженную частоту по умолчанию, но с поддержкой Turbo Boost. То есть эта технология позволяет не потреблять лишний раз ресурсы процессора и повышает тактовую частоту, лишь в случае нагрузок. К примеру, Intel Core i5 9400F по умолчанию работает на частоте 2.9 ГГц, а в случае загруженности переключается в режим Turbo до 4.1 ГГц.

Кэш процессора

Кэш CPU – это буфер, который позволяет через себя прогнать больший объем информации, не привлекая при этом оперативную память. Маленький кэш заставляет обращаться к озу, а это снижает скорость обработки. Вывод, чем больше кэш, тем быстрее процессор выполняет работу.

По сегодняшним меркам небольшим объемом кэша можно считать 1-3 Мб. На примере того же Intel Core i5 9400F кэш L3 составляет 9Мб. У процессоров AMD кэш L3 отсутствует, поэтому смотреть нужно на показатель L2.

Количество ядер процессора

Количество ядер процессора влияет на скорость обработки задач. Чтобы было понятно, объясню на примере более детально, одно ядро Core i5 9400F в обычном режиме работает на частоте 2.9 ГГц и обрабатывает N-количество данных. В данный ЦП встроено 6 ядер, то есть скорость обработки увеличивается до 6 раз, так как N-количество обрабатываемых данных умножается на 6 ядер. Когда эти ядра сильно нагружены, открывается режим Turbo Boost и скорость обработки еще увеличивается до частоты 4.1 ГГц.

И еще один момент, некоторые процессоры могут иметь, к примеру, 4 ядра, но работать в 8 потоков. То есть, если вы откроете в диспетчере устройств “Процессоры”, то можете увидеть 8 ядер, но это не ядра, а потоки. То есть, у вас может быть 8 ядер в 8 потоков, а может быть 4 ядра в 8 потоков. Думаю, суть уловили. Чем больше ядер и потоков, тем быстрее ЦПУ обрабатывает задачи.

А вот кэш, это общий показатель, и он никак не связан с количеством ядер или потоков ЦП.

Блок управления и исполнительный тракт

Элементы процессора можно разделить на два основных: блок управления (он же — управляющий автомат) и исполнительный тракт (он же — операционный автомат). Говоря простым языком, процессор — это поезд, в котором машинист (управляющий автомат) управляет различными элементами двигателя (операционного автомата). 

Исполнительный тракт подобен двигателю и, как следует из названия, это путь, по которому данные передаются при их обработке. Он получает входные данные, обрабатывает их  и отправляет в нужное место после завершения операции. Блок управления, в свою очередь, направляет этот поток данных. В зависимости от инструкции, исполнительный тракт будет направлять сигналы к различным компонентам процессора, включать и выключать различные части пути, а также отслеживать состояние всего процессора.

Блок-схема работы базового процессора. Черными линиями отображен поток данных, а красными — поток команд.

Тестирование в синтетике: Cinebench R20, CPU Queen, CPU PhotoWorxx

Перед тем, как мы перейдем непосредственно к играм, предлагаю ознакомиться со сводным тестированием процессоров в популярной синтетике.

Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.

Как мы можем наблюдать, процессоры очень близки по своей производительности в синтетических тестах. Но у процессора с низкой частотой и шестью ядрами закономерный отрыв в Cinebench R20 и небольшое превосходство в CPU PhotoWorxx. По результатам «общей синтетики» трудно выявить явного фаворита, процессоры очень близки, но за счет чисто «математического превосходства», 6 ядер с частотой в 3 GHz становятся более предпочтительными.


С этим читают