Prosessor eller CPU - all informasjonen du trenger å vite

Hver datamaskin og spillvifte må kjenne den interne maskinvaren til PC-en, spesielt prosessoren. Det sentrale elementet i teamet vårt, uten det kunne vi ikke gjøre noe, i denne artikkelen forteller vi deg alle de viktigste konseptene om prosessoren, slik at du har en generell ide om bruken, deler, modeller, historie og viktige konsepter.

Innholdsindeks

Hva er en prosessor

Prosessoren eller CPU (Central Processing Unit) er en elektronisk komponent i form av en silisiumbrikke som er inne i en datamaskin, spesielt installert på hovedkortet gjennom en stikkontakt eller stikkontakt.

Prosessoren er det ansvarlige elementet for å utføre alle de logiske aritmetiske beregningene som genereres av programmene og operativsystemet som er plassert på harddisken eller sentrallageret. CPU tar instruksjonene fra RAM-minnet for å behandle dem og deretter sende svaret tilbake til RAM-minnet, og dermed skape en arbeidsflyt som brukeren kan samhandle med.

Den første halvledertransistorbaserte mikroprosessoren var Intel 4004, i 1971, som kunne arbeide med 4 biter om gangen (strenger med 4 nuller og en) for å legge til og trekke fra. Denne prosessoren er langt fra de 64 bitene som nåværende prosessorer kan håndtere. Men det er at før dette hadde vi bare store rom fulle av vakuumrør som fungerte som transistorer, for eksempel ENIAC.

Hvordan en prosessor fungerer

Prosessorarkitektur

Et veldig viktig element som vi må vite om en prosessor er arkitekturen og produksjonsprosessen. De er konsepter som er mer orientert om hvordan de er fysisk produsert, men de setter retningslinjene for markedet, og det er et annet element i markedsføringen.

Arkitekturen til en prosessor er i utgangspunktet den interne strukturen som dette elementet har. Vi snakker ikke om form og størrelse, men hvordan de forskjellige logiske og fysiske enhetene som utgjør en prosessor er lokalisert, vi snakker om ALU, registre, kontrollenhet, etc. Slik sett er det for tiden to typer arkitektur: CISC og RISC, to måter å jobbe på basert på arkitekturen til Von Neuman, personen som oppfant den digitale mikroprosessoren i 1945.

Selv om det er sant at arkitektur ikke bare betyr dette, siden produsenter for tiden heller tar konseptet med kommersiell interesse, for å definere de forskjellige generasjonene til deres prosessorer. Men en ting vi må huske på, er at alle nåværende desktop-prosessorer er basert på CISC- eller x86-arkitekturen. Det som skjer er at produsentene gjør små endringer i denne arkitekturen som inneholder elementer som flere kjerner, minnekontrollere, interne busser, hurtigminnet på forskjellige nivåer, etc. Slik hører vi kirkesamfunn som Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2, etc. Vi får se hva dette er.

Produksjonsprosess

På den annen side har vi det som kalles produksjonsprosessen, som i utgangspunktet er størrelsen på transistorene som utgjør prosessoren. Fra vakuumventilene til de første datamaskinene til dagens FinFET-transistorer laget av TSMC og Global Foundries på bare noen få nanometre, har utviklingen vært utenom.

En prosessor består av transistorer, de minste enhetene som finnes inne. En transistor er et element som lar eller ikke lar strøm passere, 0 (ikke-strøm), 1 (strøm). En av disse måler for tiden 14nm eller 7nm (1nm = 0.00000001m). Transistorer lager logiske porter, og logiske porter lager integrerte kretsløp som er i stand til å utføre forskjellige funksjoner.

Ledende stasjonære prosessorprodusenter

Dette er de grunnleggende elementene for å forstå hvordan prosessorer har blitt utviklet gjennom historien fram til i dag. Vi vil gå gjennom det viktigste, og vi må ikke glemme produsentene, som er Intel og AMD, de ubestridte lederne for dagens personlige datamaskiner.

Selvfølgelig er det andre produsenter som IBM, den viktigste av alt for å være praktisk talt skaperen av prosessoren og standard i teknologien. Andre som Qualcomm har skåret en nisje i markedet ved å praktisk monopolisere produksjonen av prosessorer for Smartphone. Det kan snart gå over til personlige datamaskiner, så gjør deg klar Intel og AMD fordi prosessorene deres bare er fantastiske.

Evolusjon av Intel-prosessorer

Så la oss gjennomgå de viktigste historiske milepælene til Intel Corporation, den blå giganten, det største selskapet som alltid har vært ledende innen salg av prosessorer og andre komponenter til PC.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 og 8086 Intel 286, 386 og 486 Intel Pentium Multi-core eraen: Pentium D og Core 2 Quad Epoken av Core iX

Det ble markedsført i 1971 og var den første mikroprosessoren bygget på en enkelt brikke og for ikke-industriell bruk. Denne prosessoren ble montert på en pakke med 16 pins CERDIP (en kakerlakk med alt liv). Den ble bygget med 2300 10.000 nm transistorer og hadde en 4-bits bussbredde.

4004 var bare begynnelsen på Intels reise i personlige datamaskiner, som den gang ble monopolisert av IBM. Det var da mellom 1972 og 1978 da Intel gjorde en filosofisk endring i selskapet for å dedikere seg helt til bygging av prosessorer for datamaskiner.

Etter 4004 kom 8008, en prosessor fremdeles med 18-pinners DIP-innkapsling som hevet frekvensen til 0, 5 MHz og også transistortellingen til 3500. Etter dette løftet Intel 8080 bussbredden til 8 biter og en frekvens på ikke mindre enn 2 MHz under 40-pinners DIP-innkapsling. Det regnes som den første virkelig nyttige prosessoren som er i stand til å behandle grafikk på maskiner som Altair 8800m eller IMSAI 8080.

8086 er en benchmark-mikroprosessor for å være den første til å ta i bruk x86-arkitekturen og instruksjonssettet, som er gjeldende til dags dato. En 16-bits CPU, ti ganger kraftigere enn 4004.

Det er på disse modellene produsenten begynte å bruke en PGA-stikkontakt med en firkantet brikke. Og dets gjennombrudd ligger i å kunne kjøre kommandolinjeprogrammer. 386 var den første multitasking-prosessoren i historien, med en 32-bits buss, som sikkert høres mye mer ut for deg.

Vi kommer til Intel 486 som ble utgitt i 1989, som også er veldig viktig for å være en prosessor som implementerte en flytende punktenhet og hurtigbufferminne. Hva betyr dette? Nå har datamaskiner utviklet seg fra kommandolinjen som skal brukes gjennom et grafisk grensesnitt.

Til slutt kommer vi til epoken fra Pentiums, der vi har noen generasjoner opp til Pentium 4 som versjon for stasjonære datamaskiner, og Pentium M for bærbare datamaskiner. La oss si at det var 80586, men Intel skiftet navn for å kunne lisensiere patentet og for andre produsenter som AMD å slutte å kopiere prosessorene sine.

Disse prosessorene senket 1000 nm for første gang i produksjonsprosessen. De spant over årene mellom 1993 og 2002, med Itanium 2 som en prosessor bygget for servere og bruker en 64-biters buss for første gang. Disse Pentiums var allerede rent skrivebordsorienterte, og kunne brukes uten multimedia-gjengivelse med den legendariske Windows 98, ME og XP.

Pentium 4 brukte allerede et sett med instruksjoner rettet helt mot multimedia som MMX, SSE, SSE2 og SSE3, i sin mikroarkitektur kalt NetBurst. På samme måte var det en av de første prosessorene som nådde en arbeidsfrekvens større enn 1 GHz, nærmere bestemt 1, 5 GHz, og det er grunnen til at høye ytelser og store kjølelegemer gjorde utseende selv på tilpassede modeller.

Og så kommer vi til tiden med flerkjerneprosessorer. Nå kunne vi ikke bare utføre en instruksjon i hver klokkesyklus, men to av dem samtidig. Pentium D består i utgangspunktet av en brikke med to Pentium 4s plassert i samme pakke. På denne måten ble konseptet med FSB (Front-Side Bus) også funnet opp på nytt, som tjente for at CPUen skulle kommunisere med brikkesettet eller nordbroen, nå også brukt til å kommunisere begge kjernene.

Etter de to kom de 4 kjernene i 2006 under LGA 775-kontakten, mye mer strøm og som vi til og med kan se fremdeles på noen datamaskiner. Alle av dem har allerede tatt i bruk en 64-biters x86-arkitektur for sine fire kjerner med en produksjonsprosess som starter på 65 nm og deretter 45 nm.

Så kommer vi til våre dager, der giganten vedtok en ny nomenklatur for sine flerkjernede og multetrådede prosessorer. Etter Core 2 Duo og Core 2 Quad ble den nye Nehalem-arkitekturen tatt i bruk i 2008, der CPU-ene ble delt inn i i3 (lav ytelse), i5 (mellomtone) og i7 (prosessorer med høy ytelse).

Herfra og ut brukte kjernene og hurtigminnet BSB (Back-Side Bus) eller bakbussen for å kommunisere, og også DDR3-minnekontrolleren ble introdusert inne i selve brikken. Frontsidebussen utviklet seg også til PCI Express-standarden som er i stand til å gi toveis dataflyt mellom periferiutstyr og utvidelseskort og CPUer.

2. generasjon Intel Core tok i bruk Sandy Bridge-navnet i 2011 med en produksjonsprosess på 32 nm og en telling på 2, 4 og opp til 6 kjerner. Disse prosessorene støtter HyperThreading multithreading-teknologier og Turbo Boost dynamisk frekvensøkning avhengig av rekke prosessorer på markedet. Alle disse prosessorene har integrert grafikk og støtter 1600 MHz DDR3 RAM.

Like etter, i 2012, ble 3. generasjon kalt Ivy Bridge presentert, noe som reduserte størrelsen på transistorene til 22 nm. Ikke bare reduserte de, men de ble 3D eller Tri-Gate som reduserte forbruket med opptil 50% sammenlignet med de tidligere, og ga samme ytelse. Denne CPU tilbyr støtte for PCI Express 3.0 og er montert på LGA 1155-uttak for skrivebordsområdet og 2011 for Workstation-serien.

Fjerde og femte generasjon heter henholdsvis Haswell og Broadwell, og de var heller ikke akkurat en revolusjon fra forrige generasjon. Haswells delte en produksjonsprosess med Ivy bridge og DDR3 RAM. Ja, Thunderbolt-støtte ble introdusert, og en ny cache-design ble laget . Prosessorer med opptil 8 kjerner ble også introdusert. Socket 1150 fortsatte å bli brukt, og 2011, selv om disse prosessorene ikke er kompatible med forrige generasjon. Når det gjelder Broadwells, var de de første prosessorene som droppet ved 14 nm, og i dette tilfellet var de kompatible med Haswells LGA 1150-kontakt.

Vi kommer til slutten med Intels 6. og 7. generasjon, kalt Skylake og Kaby Lake med en 14nm produksjonsprosess, og tar i bruk en ny kompatibel LGA 1151-kontakt for begge generasjoner. I disse to arkitekturene ble det allerede tilbudt støtte for DDR4, DMI 3.0- bussen og Thunderbol 3.0. På samme måte har den integrerte grafikken steget i nivå og er kompatibel med DirectX 12 og OpenGL 4.6 og 4K @ 60 Hz. Kaby Lake ankom i 2017 med forbedringer i klokkefrekvensene til prosessorene, og støtte for USB 3.1 Gen2 og HDCP 2.2.

Evolusjon av AMD-prosessorer

En annen av produsentene som vi er forpliktet til å kjenne er AMD (Advanced Micro Devices), den evige rivalen til Intel, og som nesten alltid har halet bak den første til Ryzen 3000 har ankommet i dag. Men hei, dette er en annen Vi får se senere, så la oss gå gjennom historien til AMD-prosessorer litt.

• AMD 9080 og AMD 386 AMD K5, K6 og K7 AMD K8 og Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano og Bulldozer AMD Ryzen ankom

AMDs reise begynner i utgangspunktet med denne prosessoren, som ikke er noe mer enn en kopi av Intels 8080. Faktisk signerte produsenten en kontrakt med Intel for å kunne produsere prosessorer med x86-arkitektur eid av Intel. Neste hopp var AMD 29K som tilbød grafiske stasjoner og EPROM-minner for deres kreasjoner. Men like etter bestemte AMD seg for å konkurrere direkte med Intel ved å tilby kompatible prosessorer seg imellom for personlige datamaskiner og servere.

Men selvfølgelig begynte denne avtalen om å lage "kopier" av Intel-prosessorer å være et problem så snart AMD ble virkelig konkurranse fra Intel. Etter flere juridiske tvister, vunnet av AMD, ble kontrakten brutt med Intel 386, og vi vet allerede grunnen til at Intel ble omdøpt til Pentium, og dermed registrerte patentet.

Herfra hadde AMD ikke noe annet valg enn å lage prosessorer helt uavhengig og at de ikke bare var kopier. Det morsomme er at AMDs første frittstående prosessor var Am386 som åpenbart slet med Intels 80386.

Nå ja, AMD begynte å finne sin egen vei i denne teknologiske krigen med prosessorer produsert av seg selv fra bunnen av. Det var faktisk med K7 da kompatibiliteten mellom begge produsentene forsvant og følgelig AMD opprettet egne tavler og sin egen sokkel, kalt Socket A. I den ble den nye AMD Athlon og Athlon XP installert i 2003.

AMD var den første produsenten som implementerte 64-bits utvidelsen til en stasjonær prosessor, ja, før Intel. Se på destinasjonen, som nå vil være Intel å ta i bruk eller kopiere x64-utvidelsen til AMD for prosessorene sine.

Men dette stoppet ikke her, siden AMD også kunne markedsføre en dual-core prosessor før Intel i 2005. Den blå giganten svarte ham selvfølgelig med Core 2 Duo som vi har sett før, og herfra slutter ledelsen til AMD.

AMD halte bak på grunn av det dramatiske spranget i ytelsen til flerkjernede Intel-prosessorer, og prøvde å motvirke det ved å gjøre om arkitekturen til K8. Faktisk hadde Phenom II som ble utgitt i 2010 opptil 6 kjerner, men det ville ikke være nok for et løsløst Intel heller. Denne CPU hadde 45 nm transistorer og ble først montert på en AM2 + -kontakt, og senere på en AM3-kontakt for å tilby kompatibilitet med DDR3-minner.

AMD kjøpte ATI, selskapet som til dags dato hadde vært en direkte rival til Nvidia for 3D-grafikkort. Faktisk utnyttet produsenten denne teknologiske fordelen til å implementere prosessorer med integrert GPU som var mye kraftigere enn Intel hadde med Westmere. AMD Llano var disse prosessorene, basert på K8L-arkitekturen fra forrige fenomen og selvfølgelig med de samme begrensningene.

Av denne grunn AMD redesignet sin arkitektur i de nye Bulldozers, selv om resultatene var ganske dårlige sammenlignet med Intel Core. Å ha mer enn 4 kjerner var ikke en fordel, siden datidens programvare fortsatt var veldig grønn i multithreading-ledelsen. De brukte en 32nm produksjonsprosess med delte L1 og L2 cache-ressurser.

Etter AMDs fiasko med den forrige arkitekturen, kom Jim Keller, skaperen av K8-arkitekturen for å revolusjonere merkevaren igjen med den såkalte Zen- eller Summit Ridge-arkitekturen. Transistorene gikk ned til 14 nm, akkurat som Intel, og de ble mye kraftigere og med en høyere ICP enn de svake bulldoserne.

Noen av de mest identifiserende teknologiene til disse nye prosessorene var: AMD Precision Boost, som automatisk økte spenningen og frekvensen til CPUene. Eller XFR-teknologi, der alle Ryzen overklokkes med multiplikatoren ulåst. Disse CPU-ene begynte å montere på PGA AM4-kontakten, som fortsetter i dag.

Faktisk var utviklingen av denne Zen-arkitekturen Zen +, der AMD avanserte Intel ved å implementere 12nm transistorer. Disse prosessorene økte ytelsen med høyere frekvenser ved lavere forbruk. Takket være en intern Infinity Fabric- buss er latensen mellom CPU- og RAM-transaksjoner dramatisk forbedret for å konkurrere nesten head-to-head med Intel.

Nåværende Intel- og AMD-prosessorer

Vi kommer så til i dag for å fokusere på arkitekturene som begge produsentene jobber med. Vi sier ikke at det er obligatorisk å kjøpe en av disse, men de er absolutt nåtiden og også nær fremtid for enhver bruker som ønsker å montere en oppdatert spill-PC.

Intel Coffee Lake og oppføring på 10nm

Intel er for tiden i den 9. generasjonen skrivebords-, bærbare og arbeidsstasjonsprosessorer. Både 8. (Coffee Lake) og 9. generasjon (Coffee Lake Refresh) fortsetter med 14nm transistorer og en LGA 1151-kontakt, selv om de ikke er kompatible med tidligere generasjoner.

Denne generasjonen øker i utgangspunktet kjernetallet med 2 for hver familie, og har nå en 4-kjerne i3 i stedet for 2, en 6-kjerne i5 og en 8-kjerne i7. PCIe 3.0-feltantallet stiger til 24, og støtter opptil 6 3.1 porter og også 128 GB DDR4 RAM. HyperThreading-teknologien er bare aktivert på i9-denominerte prosessorer, for eksempel høyytelses 8-kjerne, 16-tråds prosessorer og bærbare prosessorer.

I denne generasjonen er det også Intel Pentium Gold G5000 orientert mot multimediestasjoner med 2 kjerner og 4 tråder, og Intel Celeron, den mest basale med doble kjerner og for MiniPC og multimedia. Alle prosessorene i denne generasjonen har integrert UHD 630-grafikk med unntak av F-valør i deres nomenklatur.

Når det gjelder den tiende generasjonen, er det få bekreftelser, selv om det forventes at de nye Ice Lake-CPUene kommer med spesifikasjonene for bærbare datamaskiner, og ikke med de for stasjonære maskiner. Dataene sier at KPI per kjerne vil bli økt med opptil 18% sammenlignet med Skylake. Det vil komme totalt 6 nye undergrupper av instruksjoner, og de vil være kompatible med AI og dyp læringsteknikker. Den integrerte GPU-en nivåer også opp til 11. generasjon og er i stand til å streame innhold i 4K @ 120Hz. Endelig har vi integrert støtte med Wi-Fi 6 og RAM-minne på opptil 3200 MHz.

AMD Ryzen 3000 og den allerede planlagte Zen 3-arkitekturen

AMD har lansert denne 2019 Zen 2- eller Matisse-arkitekturen og har ikke bare avansert Intel i produksjonsprosessen, men også i ren ytelse av sine stasjonære prosessorer. De nye Ryzen er bygget på 7nm TSMC-transistorer og teller fra 4 Ryzen 3- kjerner til 16 Ryzen 9 9350X-kjerner. De implementerer alle AMD SMT multithreading-teknologi og har multiplikatoren ulåst. AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS-oppdateringen er nylig utgitt for å rette opp problemene som disse prosessorene har for å nå sin maksimale lagerfrekvens.

Innovasjonene deres kommer ikke bare hit, siden de støtter den nye PCI Express 4.0 og Wi-Fi 6-standarden, og er CPUer med opptil 24 PCIe-baner. Den gjennomsnittlige økningen i ICP over Zen + har vært 13% takket være en høyere basefrekvens og forbedringer i Infinty Fabric-bussen. Denne arkitekturen er basert på chipletter eller fysiske blokker der det er 8 kjerner per enhet, sammen med en annen modul som alltid er til stede for minnekontrolleren. På denne måten deaktiverer eller aktiverer produsenten et visst antall kjerner for å danne sine forskjellige modeller.

I 2020 planlegges en oppdatering til Zen 3 i sine Ryzen-prosessorer som produsenten ønsker å forbedre effektiviteten og ytelsen til sin AMD Ryzen. Det har blitt hevdet at utformingen av arkitekturen allerede er fullført, og det gjenstår bare å gi grønt lys for å starte produksjonsprosessen.

De vil være basert på 7nm igjen, men tillater opptil 20% mer transistortetthet enn strømspon. EPYC-linjen av WorkStation-prosessorer ville være den første som ble jobbet med, med prosessorer som kan ha 64 kjerner og 128 prosesseringstråder.

Deler vi bør vite om en prosessor

Etter denne informasjonsfesten som vi legger igjen som valgfri lesning og som grunnlag for å vite hvor vi er i dag, er det på tide å gå nærmere inn på konseptene som vi bør vite om en prosessor.

Først vil vi prøve å forklare den viktigste strukturen og elementene i en CPU til brukeren. Dette vil være den daglige for en bruker som er interessert i å vite litt mer om denne maskinvaren.

Kjernene til en prosessor

Kjernene er enhetene for informasjonsbehandling. Disse elementene dannet av grunnelementene i x86-arkitekturen, for eksempel kontrollenhet (UC), instruksjonsdekoder (DI), aritmetisk enhet (ALU), flytende punkt enhet (FPU) og instruksjonsstabelen (PI).

Hver av disse kjernene består av nøyaktig de samme indre komponentene, og hver og en av dem er i stand til å utføre en operasjon i hver instruksjonssyklus. Denne syklusen måler i frekvens eller Hertz (Hz), jo mer Hz, jo flere instruksjoner kan gjøres per sekund, og jo flere kjerner, jo flere operasjoner kan gjøres på samme tid.

I dag implementerer produsenter som AMD disse kjernene i silisiumblokker, Chiplets eller CCX på en modulær måte. Med dette systemet oppnås bedre skalerbarhet når du bygger en prosessor, siden det handler om å plassere chipletter til ønsket antall er nådd, med 8 kjerner for hvert element. Videre er det mulig å aktivere eller deaktivere hver kjerne for å oppnå ønsket telling. Intel, i mellomtiden, fyller fortsatt alle kjernene i et enkelt silisium.

Er det galt å aktivere alle prosessorkjernene? Anbefalinger og hvordan du deaktiverer dem

Turbo Boost og Precision Boost Overdrive

Det er systemene som bruker henholdsvis Intel og AMD for å kontrollere spenningen til prosessorene sine aktivt og intelligent. Dette gjør at de kan øke arbeidsfrekvensen når, som om det er en automatisk overklokking, slik at CPU-en klarer seg bedre når den står overfor en stor mengde oppgaver.

Dette systemet hjelper til med å forbedre termisk effektivitet og forbruk av nåværende prosessorer eller å kunne variere frekvensen deres når det er nødvendig.

Behandler tråder

Men selvfølgelig har vi ikke bare kjerner, det er også prosesseringstråder. Normalt vil vi se dem representert i spesifikasjonene som X Cores / X Threads, eller direkte XC / X T. For eksempel har en Intel Core i9-9900K 8C / 16T, mens en i5 9400 har 6C / 6T.

Begrepet tråd kommer fra underprosess, og det er ikke noe som fysisk er en del av prosessoren, at funksjonaliteten er rent logisk og gjøres gjennom instruksjonssettet til prosessoren det gjelder.

Det kan defineres som datakontrollstrømmen til et program (et program består av instruksjoner eller prosesser), som gjør det mulig å administrere oppgavene til en prosessor ved å dele dem opp i mindre deler som kalles tråder. Dette er for å optimalisere ventetidene for hver instruksjon i prosesskøen.

La oss forstå det slik: det er oppgaver som er vanskeligere enn andre, så det vil ta en kjerne mer eller mindre tid å fullføre en oppgave. Med tråder er det som gjøres å dele denne oppgaven inn i noe enklere, slik at hvert stykke blir behandlet av den første gratis kjernen som vi finner. Resultatet er alltid å holde kjernene opptatt, så det er ingen driftsstans.

Hva er trådene til en prosessor? Forskjeller med kjerner

Multithreading teknologier

Hvorfor ser vi i noen tilfeller at det er like mange kjerner som det er tråder og i andre ikke? Vel, dette skyldes multetrådteknologiene som produsentene har implementert i prosessorene sine.

Når en CPU har dobbelt så mange tråder som kjerner, implementeres denne teknologien i den. I utgangspunktet er det måten å utføre konseptet som vi har sett før, dele en kjerne i to tråder eller "logiske kjerner" for å dele oppgaver. Denne inndelingen gjøres alltid i to tråder per kjerne og ikke mer, la oss si at det er den gjeldende grensen programmene kan arbeide med.

Intels teknologi kalles HyperThreading, mens AMD-er kalles SMT (Simultaneous Multithreading). For praktiske formål fungerer begge teknologiene på samme måte, og i teamet vårt kan vi se dem som virkelige kjerner, for eksempel hvis vi gjengir et bilde. En prosessor med samme hastighet er raskere hvis den har 8 fysiske kjerner enn hvis den hadde 8 logiske.

Hva er HyperThreading? Flere detaljer

Er hurtigbufferen viktig?

Faktisk er det det nest viktigste elementet i en prosessor. Cache-minne er mye raskere minne enn RAM og er direkte integrert i prosessoren. Mens en 3600 MHz DDR4 RAM kan nå 50.000 MB / s ved lesing, kan en L3-cache nå 570 GB / s, en L2 ved 790 GB / s og en L1 på 1600 GB / s. Helt sinnssyke tall registrert i Ryzen 3000 nevi.

Dette minnet er SRAM (statisk RAM) type, raskt og dyrt, mens det som brukes i RAM er DRAM (Dynamic RAM), tregt og billig fordi det hele tiden trenger et oppdateringssignal. I cachen lagres dataene som skal brukes umiddelbart av prosessoren, og eliminerer dermed ventetiden hvis vi tar dataene fra RAM og optimaliserer behandlingstiden. På både AMD- og Intel-prosessorer er det tre nivåer av hurtigminne:

• L1: Det er nærmest CPU-kjernene, de minste og raskeste. Med latenser på mindre enn 1 ns er dette minnet foreløpig delt i to, L1I (instruksjoner) og L1D (data). Både i 9. generasjon Intel Core og Ryzen 3000 er de 32 KB i hvert tilfelle, og hver kjerne har sin egen. L2: L2 er neste, med forsinkelser rundt 3 ns, tildeles den også uavhengig av hver kjerne. Intel CPUer har 256 KB, mens Ryzen har 512 KB. L3: Dette er det største minnet av de tre, og det er tildelt i delt form i kjernene, normalt i grupper på 4 kjerner.

Nordbroen nå inne i CPU-ene

Den nordlige broen til en prosessor eller hovedkort har funksjonen til å koble RAM-minne til CPU. For øyeblikket implementerer begge produsentene denne minnekontrolleren eller PCH (Platform Conroller Hub) i selve CPU-en, for eksempel i et eget silisium som det skjer i CPU basert på chipletter.

Dette er en måte å øke hastigheten på informasjonstransaksjoner betydelig og forenkle de eksisterende bussene på hovedkortene, og gjenstår bare med sørbroen som kalles brikkesettet. Dette brikkesettet er dedikert til å dirigere data fra harddisker, periferiutstyr og noen PCIe-spor. Avanserte skrivebords- og bærbare prosessorer er i stand til å dirigere opptil 128 GB dobbelkanal RAM med en hastighet på 3200MHz native (4800MHz med JEDEC-profiler med XMP aktivert). Denne bussen deler seg i to:

• Datobuss: den inneholder dataene og instruksjonene fra programmene. Adressebuss: adressene til cellene der dataene er lagret, sirkulerer gjennom den.

I tillegg til selve minnekontrolleren , trenger kjernene også å bruke en annen buss for å kommunisere med hverandre og med hurtigbufferminnet, som kalles BSB eller Back-Side Bus. Den som AMD bruker i sin Zen 2-arkitektur kalles Infinity Fabric, som er i stand til å jobbe på 5100 MHz, mens Intels heter Intel Ring Bus.

Hva er L1, L2 og L3 cache, og hvordan fungerer det?

IGP eller integrert grafikk

Et annet element som lader ganske viktig, ikke så mye i prosessorene som er orientert for spill, men i de mindre kraftige, er den integrerte grafikken. De fleste eksisterende prosessorer i dag har et antall kjerner som er ment å utelukkende arbeide med grafikk og teksturer. Enten Intel, AMD og andre produsenter som Qualcomm med Adreno for Smartphone, eller Realtek for Smart TV og NAS har slike kjerner. Vi kaller denne typen prosessorer APU (Accelerated Processor Unit)

Årsaken er enkel, for å skille dette harde arbeidet fra resten av de typiske oppgavene til et program, siden de er mye tyngre og tregere hvis en buss med høyere kapasitet, for eksempel 128 biter, ikke brukes i APU-ene. Som normale kjerner kan de måles i mengde og i hvor ofte de fungerer. Men de har også en annen komponent som skyggeleggingsenhetene. Og andre tiltak som TMUer (tekstureringsenheter) og ROPer (gjengivende enheter). Alle av dem vil hjelpe oss med å identifisere den grafiske kraften til settet.

IGP-ene som for øyeblikket brukes av Intel og AMD er som følger:

• AMD Radeon RX Vega 11: Det er den kraftigste og mest brukte spesifikasjonen i 1. og 2. generasjon Ryzen 5 2400 og 3400 prosessorer. De er totalt 11 Raven Ridge-kjerner med GNC 5.0-arkitektur som fungerer på maksimalt 1400 MHz. De har maksimalt 704 shader-enheter, 44 TMU-er og 8 ROP-er. AMD Radeon Vega 8: Det er den lavere spesifikasjonen enn de forrige, med 8 kjerner og arbeider med en frekvens på 1100 MHz med 512 skyggeleggerenheter, 32 TMUer og 8 ROPer. De monterer dem på Ryzen 3 2200 og 3200. Intel Iris Plus 655: denne integrerte grafikken er implementert i 8. generasjons Intel Core-prosessorer i U-serien (lavt forbruk) for bærbare datamaskiner, og er i stand til å nå 1150 MHz, med 384 skyggeleggenheter, 48 TMU-er og 6 ROP-er. Ytelsen er lik de forrige. Intel UHD Graphic 630/620 - Dette er grafikken som er innebygd i alle 8. og 9. generasjons stasjonære CPU-er som ikke har F i navnet sitt. De er lavere grafikk enn Vega 11 som gjengir ved 1200 MHz, med 192 skyggeleggerenheter, 24 TMU-er og 3 ROP-er.

Stikkontakten til en prosessor

Nå flytter vi ut fra hva som er komponentene i en CPU for å se hvor vi skal koble den til. Det er klart det er stikkontakten, en stor kontakt som ligger på hovedkortet og utstyrt med hundrevis av pinner som vil ta kontakt med CPU for å overføre strøm og data til prosessering.

Som vanlig har hver produsent sine egne stikkontakter, og de kan også være av forskjellige typer:

• LGA: Land Grid Array, som har pinnene installert direkte i kontakten på brettet og CPU-en har bare de flate kontaktene. Den tillater høyere tilkoblingstetthet og brukes av Intel. De nåværende stikkontaktene er LGA 1151 for stasjonære CPUer og LGA 2066 for arbeidsstasjonsorienterte CPUer. Det brukes også av AMD for sine TR4-denominerte trådtrekkere. PGA: Pin Grid Array, akkurat motsatt, nå er pinnene på selve CPU-en og kontakten har hull. Det brukes fortsatt av AMD for alle sine desktop Ryzen med navnet BGA: Ball Grid Array, i utgangspunktet er det en sokkel der prosessoren er direkte loddet. Den brukes i nye generasjons bærbare datamaskiner, både fra AMD og Intel.

Kjølevann og IHS

IHS (Integrated Heat Spreader) er pakken som har en prosessor øverst. I utgangspunktet er det en firkantet plate bygget i aluminium som er limt på underlaget eller PCBen til CPU og i sin tur til DIE eller internt silisium. Dens funksjon er å overføre varme fra disse til kjøleribben, og også å fungere som et beskyttelsesdeksel. De kan sveises direkte på DIE eller limes med termisk pasta.

Prosessorer er elementer som fungerer med veldig høy frekvens, så de vil trenge en kjølevæske som fanger opp varmen og utvider den til miljøet ved hjelp av en eller to vifter. De fleste CPU-er har en mer eller mindre dårlig lageroppsamling, selv om de beste er fra AMD. Vi har faktisk modeller basert på CPU-ytelse:

• Wrait Stealth: den minste, selv om den fremdeles er større enn Intel, for Ryzen 3 og 5 uten valør X Intel: den har ikke noe navn, og det er en liten aluminiums-kjølerør med en veldig støyende vifte som kommer i nesten alle prosessorer bortsett i9. Denne heatsink har holdt seg uendret siden Core 2 Duo. Wraith Spire - Medium, med en større aluminiumsblokk og 85 mm vifte. For Ryzen 5 og 7. med X-betegnelse. Wrait Prism: Den overlegne modellen, som inneholder en to-nivå blokkering og kobbervarmerør for å øke ytelsen. Den er brakt av Ryzen 7 2700X og 9 3900X og 3950X. Wraith Ripper: Det er en tårnvaske laget av Cooler Master for trådtrekkere.

Prosessor heatsink: Hva er de? Tips og anbefalinger

I tillegg til disse er det mange produsenter som har egne tilpassede modeller kompatible med stikkontaktene som vi har sett. Tilsvarende har vi flytende kjølesystemer som tilbyr overlegen ytelse til tårnvarmen. For avanserte prosessorer anbefaler vi å bruke en av disse 240 mm (to viftene) eller 360 mm (tre viftene).

De viktigste konseptene for en CPU

La oss nå se andre konsepter også relatert til prosessoren som vil være viktig for brukeren. Det handler ikke om intern struktur, men om teknologier eller prosedyrer som blir utført i dem for å måle eller forbedre ytelsen.

Hvordan måle ytelse: hva er en målestokk

Når vi kjøper en ny prosessor, vil vi alltid se hvor langt den kan gå og kunne kjøpe den med andre prosessorer eller til og med andre brukere. Disse testene kalles benchmarks, og det er stresstester som en prosessor blir utsatt for å gi en viss poengsum basert på ytelsen.

Det er programmer som Cinebench (rendering score), wPrime (tid til å utføre en oppgave), Blender designprogram (renderingstid), 3DMark (spillytelse), etc. som er ansvarlige for å utføre disse testene slik at vi kan sammenligne dem med andre prosessorer gjennom en liste som er lagt ut på nettverket. Nesten alt det de gir er deres egen poengsum beregnet ved hjelp av faktorer som bare det programmet har, slik at vi ikke kunne kjøpe en Cinebench-score med en 3DMark-poengsum.

Temperaturer er alltid under kontroll for å unngå termisk gasspådrag

Det er også konsepter relatert til temperaturer som alle brukere bør være klar over, spesielt hvis de har en dyr og kraftig prosessor. På internett er det mange programmer som kan måle temperaturen ikke bare på CPU, men på mange andre komponenter som er utstyrt med sensorer. En sterkt anbefalt en vil være HWiNFO.

Relatert til temperaturen vil være Thermal Throttling. Det er et automatisk beskyttelsessystem som CPUer må redusere spenningen og strømmen som leveres når temperaturene når det maksimale tillatte. På denne måten senker vi arbeidsfrekvensen og også temperaturen, og stabiliserer brikken slik at den ikke brenner.

Men også produsentene tilbyr data om temperaturen til prosessorene sine, slik at vi kan finne noen av disse:

• TjMax: Dette uttrykket refererer til den maksimale temperaturen som en prosessor er i stand til å motstå i sin matrise, det vil si innenfor prosesseringskjernene. Når en CPU nærmer seg disse temperaturene vil den automatisk omgå den ovennevnte beskyttelsen som vil senke CPU-spenningen og effekten. Tdie, Tjunction eller Junction-temperatur: Denne temperaturen måles i sanntid av sensorer plassert inne i kjernene. Det vil aldri overstige TjMax, da beskyttelsessystemet vil virke raskere. TCase: det er temperaturen som måles i prosessorens IHS, det vil si i innkapslingen, som alltid vil være forskjellig fra den som er merket i en CPU- kjerne- pakke: det er et gjennomsnitt av Tunion-temperaturen for alle cpu

Delidding

Avgrensningen eller delidingen er en praksis som blir utført for å forbedre temperaturen på CPU. Den består av å fjerne IHS fra prosessoren for å eksponere forskjellige silisium som er installert. Og hvis det ikke er mulig å fjerne det fordi det er sveiset, polerer vi overflaten til det maksimale. Dette gjøres for å forbedre varmeoverføringen så mye som mulig ved direkte å plassere flytende metall termisk pasta på disse DIE-ene og plassere kjølebenken på toppen.

Hva får vi ved å gjøre dette? Vel, vi eliminerer eller tar til det minste uttrykk for den ekstra tykkelsen som IHS gir oss, slik at varmen overføres direkte til kjølen uten mellomtrinn. Både pastaen og IHS er elementer med motstand mot varme, så ved å eliminere dem og plassere flytende metall kan vi senke temperaturene til 20 ⁰C med overklokking. I noen tilfeller er det ikke en lett oppgave, siden IHS er direkte sveiset til DIE, så det er ikke noe annet alternativ enn å slipe den i stedet for å ta den av.

Det neste nivået med dette ville være å plassere et flytende nitrogenkjølingssystem, bare forbeholdt laboratorieinnstillinger. Selv om vi selvfølgelig alltid kan lage systemet vårt med en kjøleskapsmotor som inneholder helium eller derivater.

Overklokking og undervolting på prosessoren

Nært beslektet med det ovennevnte er overklokking, en teknikk der CPU-spenningen økes og multiplikatoren modifiseres for å øke driftsfrekvensen. Men vi snakker ikke om frekvenser som kommer i spesifikasjonene som turbomodus, men registre som overstiger de som er produsert. Det går ikke tapt for noen at det er en risiko for prosessorens stabilitet og integritet.

For å overklokke, trenger vi først en CPU med multiplikatoren ulåst, og deretter et brikkesettkort som muliggjør denne typen handling. Alle AMD Ryzen er mottakelige for å bli overklokket, i tillegg til K-denominerte Intel-prosessorer. Tilsvarende støtter AMD B450, X470 og X570 brikkesett denne fremgangsmåten, og også Intel X og Z-seriene.

Overklokking kan også gjøres ved å øke frekvensen til baseklokken eller BCLK. Det er hovedklokken på hovedkortet som kontrollerer praktisk talt alle komponentene, for eksempel CPU, RAM, PCIe og Chipset. Hvis vi øker denne klokken, øker vi frekvensen for andre komponenter som til og med har multiplikatoren låst, selv om den har enda større risiko og er en veldig ustabil metode.

Undervolting er derimot akkurat det motsatte, og senker spenningen for å forhindre at en prosessor gjør termisk gasspådrag. Det er en praksis som brukes på bærbare datamaskiner eller grafikkort med ineffektive kjølesystemer.

De beste prosessorene for desktop, gaming og Workstation

En henvisning til vår guide med de beste prosessorene på markedet kunne ikke mangle i denne artikkelen . I den plasserer vi de Intel- og AMD-modellene som vi anser som best i de forskjellige eksisterende sortimentene. Ikke bare spill, men også multimedieutstyr, og til og med Workstation. Vi holder den alltid oppdatert, og med koblinger med direkte kjøp.

Konklusjon om prosessoren

Du kan ikke klage på at denne artikkelen ikke lærer noe, siden vi har gjennomgått historien til de to hovedprodusentene og deres arkitekturer ganske fullstendig. I tillegg har vi gjennomgått de forskjellige delene av en CPU som er viktige for å kjenne dem ute og inne, sammen med noen viktige konsepter og ofte brukt av samfunnet.

Vi inviterer deg til å legge inn kommentarene til andre viktige konsepter som vi har oversett, og som du ser viktige for denne artikkelen. Vi prøver alltid å forbedre så mye som mulig disse artiklene av spesiell betydning for samfunnet som blir startet.