Файл: Процессор персонального компьютера. Назначение, функции, классификация процессора (Назначение и основные функции процессора).pdf

Современные производительные и энергоэффективные процессоры, также в своем арсенале имеют различные поддерживаемые технологии. Так, различные современные процессоры Intel поддерживают такие новшества, как технология виртуализации Intel VT - Intel Virtualization Technology, технология защиты от вредоносного ПО и вирусов Execute Disable Bit, технология 64-разрядных вычислений Intel EM64T - Intel Extended Memory 64 Technology, технология защиты от перегрева Intel Thermal Monitor 2, технологии энергосбережения Enhanced Intel SpeedStep и Enhanced Halt State (C1E).

Не отстают и процессоры AMD. В них также присутствуют аналогичные технологии, но реализованы они иначе и имеют другое название. Различные модели процессоров AMD имеют на своем борту технологию AMD 64 (технология 64-разрядных вычислений), AMD Virtualization (технология виртуализации), AMD Cool ‘n’ Quiet (технология энергосбережения).

4.4 Производительность.

Обычно скорость выполнения процессором определенной задачи в приложении, называют производительностью. Очевидно, то что чем быстрее процессор выполняет ту или иную задачу, то тем выше его производительность. Но такое определение производительности не совсем корректно, и вот почему. Разберем простой пример. Имеется процессор А и процессор Б, и приложения А, Б. Процессор А показывает более высокую производительность в приложении А, а процессор Б — в приложении Б. Сразу появляется вопрос: какой же из этих двух процессоров более производителен? Здесь ответ не тривиален, и реальная ситуация такова, что определенные процессоры показывают более высокую производительность на одном сегменте приложений, а какие-то - на другом. И поэтому наиболее правильней говорить не о некой абсолютной производительности процессора, а о производительности на сегменте определенных приложений.

Ключевые факторы, влияющие на производительность процессора, это его тактовая частота, микроархитектура, количество ядер, размер кэша. В настоящее время уже практически не существует одноядерных процессоров, мир заполонили двух-, четырёх-, восьми ядерные процессоры. Никто уже не задумывается об наращивании тактовой частоты процессорам, теперь современный тренд в развитии центральных процессоров это многоядерность. Очевидна и причина перехода к ней. Ведь увеличении тактовой частоты приводит к гигантскому увеличению потребляемой мощности процессором. Сегодня тактовая частота уже достигла своего пика, дальше ее наращивать не имеет смысла и не представляется возможным, процессор просто нечем охлаждать. И это с подвигло весь компьютерный мир, искать новый способы увеличения производительности, и один из них – революционный переход от одноядерных процессоров, к многоядерным.

Но многоядерность требует не только изменение архитектуры процессоров, но и также изменения программного обеспечения, да и всей инфраструктуры в целом. Получить реальную прибавку к производительности своего ПК, можно только в том случае если используется асинхронная операционная система и приложения, то есть все процессы работаю в разных потоках, на разных ядрах. Но если программный код написан в один поток, то есть подразумевается только последовательное выполнение команд, то в этом случае многоядерность процессора не покажет никакой прибавки к производительности.

5. Модельный ряд процессоров 2018 года.

5.1 Модельный ряд процессоров Intel.

Процессоры от компании Intel богаты разнообразными моделями, и включают в себя семейства:

Intel Core i3, i5, i7;
Intel Core 2 Duo и Intel Core 2 Extreme;
Intel Pentium Processor Extreme Edition;
Intel Pentium D;
Intel Pentium 4;

Флагманским семейством процессоров Intel является Intel Core i7.

Но ПК планируется использовать в качестве офисного, или бюджетного, то вполне хватит и семейства Intel Core i3.

5.1.1 Семейство двухъядерных процессоров Intel Core 2 Extreme и Intel Core 2 Duo.

В истории процессоров компании Intel, можно проследить такую тенденцию, что все вновь создаваемые модели на базе новой процессорной архитектуре, либо уступали по производительности процессорам предыдущего поколения, либо как-то приблизительно соответствовали им. Можно заметить, что внедрение новой архитектуры в процессоры никогда не сопровождалась скачком их производительности. Так произошло при вводе новой микроархитектуры Intel NetBurst. На основе этой архитектуры были процессоры Intel Pentium 4, и они уступали по производительности процессорам предыдущего семейства Intel Pentium III. Это происходило, потому что новая архитектура рассматривается только в качестве потенциала для будущего роста производительности. Ведь данный потенциал уже был израсходован на архитектуре предыдущего поколения, но в момент перехода с устаревшей микроархитектуры на новую, никогда не наблюдался рост производительности.

Но с пришедшей на смену Intel NetBurst, новой микроархитектуры Intel Core, все пошло по другому пути. Введение этой новой архитектуры, стало не только толчком для будущего роста производительности процессоров, но и произвела существенный скачок в ней. На это было несколько причин, компания потеряла долю рынка, всегда присутствовали негативные отзывы об их процессорах, и поэтому у Intel не было другого выхода как произвести революцию. Производительность даже первых процессоров Intel Core оказалась на порядок выше, чем предыдущего поколения, а также моделей от компании-конкурента AMD. Первое кодовое название процессоров на этой архитектуре было Conroe, но как только произошел официальный анонс семейство получило название Intel Core 2 Duo.

Семейство Intel Core 2 Duo для настольных ПК включало в себя несколько модификаций, они отличались друг от друга тактовой частотой и размером L2-кэша. Так же компания представил серию Extreme Edition, топовой моделью в ней был процессор Intel Core 2 Extreme X6800.

Буквенное обозначение в названии модели микропроцессора, обозначает TDP – класс его энергоэффективности. Например, буква «E» соответствует энергопотреблению 65 Вт. Отсюда можно сделать вывод, что почти все процессоры семейства Intel Core 2 Duo имеют энергопотребление равное 65 Вт. Только модель X6800 семейства Extreme Edition, обладало максимальным значением энергопотребления равным 75 Вт.

Все модели семейства двухъядерных процессоров поддерживают технологии, которые использовались ранее - Intel EM64T (Intel Extended Memory 64 Technology), Execute Disable Bit, Intel Virtualization Technology. Так же компания представила новые технологии - Intel Thermal Monitor 2 и Enhanced Halt State. Но флагманская модель всего семейства Intel Core 2 Extreme X6800, отсутствовала в розничной сети, поэтому я не указываю его стоимость. Так же следует понимать, что цена на процессор зависит от типа поставки – BOX – когда вместе с ним продается и кулер, OEM – поставка беб кулера.

5.1.2 Семейство процессоров Intel Pentium Processor Extreme Edition.

В современном семействе Extreme Edition у процессоров Intel имеются три модели: Intel Pentium Processor Extreme Edition 965, 955 и 840 — каждый из них является двухъядерным, a также каждое ядро процессора основано на микроархитектуре NetBurst. Но сейчас не имеет никого смысла ориентироваться на Extreme Edition, даже несмотря на то, что он является флагманским. Первая причина — эти процессоры имеют в основе совершенно устаревшую микроархитектуру NetBurst. Вторая — потребляют эти процессоры энергию в 130 Вт, поэтому чтобы их охладить, необходим кулер с большой мощностью. Третья — эти процессоры во многом уступают топовым моделям семейства Intel Core 2 Duo главным образом по производительности и конечно же по энергоэффективности. Четвертая — их практически нет сейчас в доступности, чтобы купить, да и стоимость их составляет более 1000 долларов. Именно поэтому мы их изучили только в качестве расширения кругозора.

Процессор Intel Pentium Processor 965 Extreme Edition (Pentium 965 EE) (кодовое название Presler) выполняется по 65-нм технологическому процессу и имеет архитектуру, состоящую из двух ядер. Каждое его ядро имеет в основании микроархитектуру NetBurst. Однако здесь использована технология помещения в одной упаковке двух раздельных ядер. Каждое ядро оснащено собственным кэшем второго уровня (L2) объемом 2 Мбайт, соответственно в целом общий объем L2-кэша составляет 4 Мбайт. Процессор Pentium 965 EE имеет в поддержке технологию Hyper-Threading, как и все процессоры Extreme Edition, благодаря чему есть возможность одновременно обрабатывать до четырех потоков. Также в этом процессоре создана технология Intel Extended Memory 64 Technology, Execute Disable Bit (XD), технология виртуализации Intel Virtualization Technology (VT), а также технологии тепловой защиты Thermal Monitor и Thermal Monitor 2. Тактовая частота процессора равна 3,73 ГГц (частота системной шины 266 МГц, коэффициент внутреннего умножения х14). Тепловой пакет (TDP) у нового процессора составляет 130 Вт, а вот диапазон рабочих напряжений — от 1,2 до 1,375 В. Температура корпуса процессора даже при самом большом тепловыделении не должна быть выше 68,6 °C.

Модель Pentium 955 EE (Intel Pentium Processor 955 Extreme Edition) отличается от модели Pentium 965 EE, тактовой частотой она равна 3,46 ГГц, частотой системной шины – 266 МГц, и коэффициентом внутреннего умножения – x13

Размер кристалла процессора Pentium 840 EE (Процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition 840) составляет 206мм2, а количество транзисторов равно 230 млн, таких результатов компания добилась, внедрив в производство 90-нм технологический процесс. В процессоре Pentium 840 EE, в отличие от процессоров Pentium 950 EE и 960 EE, два ядра выполнены на одном кристалле, в то время как в предыдущих моделях двухъядерная архитектура была организована двумя отдельными процессорами в одном блоке. Каждое ядро процессора Pentium 840 EE имеет свой собственный кэш второго уровня размером 1Мбайт, а общий кэш составляет 2 Мбайт. Данный процессор определяется операционной системой как четыре логических. Это позволяет производить одновременную обработку 4 потоков. В этих моментах и заключается плюсы поддержки процессором технологии Hyper-Threading. Так же данная модель поддерживает технологии тепловой защиты Thermal Monitor и Thermal Monitor 2, работает на микроархитектурах Intel Extended Memory 64 Technology, Execute Disable Bit. Тактовая частота равна 3,2 ГГц.

5.1.3 Семейство процессоров Intel Pentium D.

Еще одно семейство процессоров, каждое ядро которого работает на микроархитектуре Intel NetBurst это Intel Pentium D. В него входит серия: Intel Pentium D 8хх (Smithfield), она выполняется по 90-нм технологическому процессору, и серия Intel Pentium D 9хх (Presler) в свою очередь выполняемая по 65-нм техпроцессу.

Процессоры серии Intel Pentium D 8хх практически ничем не отличаются от процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition 840, за одним исключением - они не поддерживают технологию Hyper-Threading (возможность ее использования заблокирована на аппаратном уровне), а также технологию энергосбережения Enhanced Intel SpeepStep (кроме процессора Intel Pentium D 820). Во всем остальном (кроме тактовых частот) процессоры Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 и Intel Pentium D 8хх идентичны друг другу — более того, кристаллы этих процессоров нарезаются из одних и тех же пластин.

Модели серии Intel Pentium D 8хх отличаются от модели Intel Pentium Processor Extreme Edition 840, лишь отсутствием поддержки технологии Hyper-Threading, и функцию энергосбережения Enhanced Intel SpeepStep (за исключением Intel Pentium D 820). Даже кристаллы этих процессоров изготавливаются из одних и тех же пластин. Разница между этими моделями только в тактовой частоте. У Intel Pentium D 840 частота равна 3,2 ГГц, Intel Pentium D 830 соответствует 3,0 ГГц, а у процессора Intel Pentium D 820 — 2,8 ГГц.

Если рассмотреть тепловую рассеиваемую мощность и температуру процессора, то для Intel Pentium D 840 и 830, то их значения будут равны 130 Вт и 69,8 °C, а для модели Intel Pentium D 820 — 95 Вт и 64,1 °C.

Но из-за политики компании не все модели семейства Intel Pentium были представлены на рынке. Процессоры Pentium D 960 и Pentium D 940 так и не поступили в продажу. Не все модели и серии 8xx оказались доступными, это вполне объяснимо, так как их активно заменяют процессоры серии 9xx.

5.1.4 Семейство процессоров Intel Core i5 и Intel Core i7.

На 2018 год наиболее встречаемыми процессорами стали Intel Core i5 и Intel Core i7, а также в бюджетных моделях Intel Core i3, а в сверхмощных игровых ПК Intel Core i9. Разница между i5 и i7 может показаться не понятной, особенно если учесть во внимание их практически равную стоимость. Ниже я рассмотрю различия между ними.

Полностью оборудованные ПК с процессором i5 стоят дешевле, чем аналогичные, но с i7. По сути, процессоры Core i7 имеют больше возможностей, чем процессоры Core i5. Они будут лучше для многозадачности, мультимедийных задач, игр высокого класса и научной работы. Процессоры Core i7, безусловно, нацелены на людей, которые жалуются, что их текущая система «слишком медленная». К примеру, ноутбук Lenovo ThinkPad T480 с Core i5 будет стоить примерно на 100 долларов дешевле, чем аналогичный, но с Core i7. По большей части, чем больше ядер в процессоре, тем быстрее он будет работать. Большинство процессоров предыдущего поколения Core i7 и i5 - это четырехъядерные процессоры, а мобильные версии обоих процессоров предыдущих поколений двухъядерные. Новейшие мобильные и настольные процессоры Core i7 третьего поколения и настольные процессоры Core i5 имеют шесть ядер, за исключением четырехъядерного ядра Core i7-8559U. Тем не менее, последние мобильные процессоры Core i5, в основном, имеют четыре ядра.