Processor eller CPU - alle de oplysninger, du har brug for

Hver computer og spillefan skal kende den interne hardware på deres pc, især processoren. Det centrale element i vores team, uden det kunne vi ikke gøre noget, i denne artikel fortæller vi dig alle de vigtigste koncepter om processoren, så du har en generel idé om dens anvendelse, dele, modeller, historie og vigtige koncepter.

Indholdsindeks

Hvad er en processor

Processoren eller CPU'en (Central Processing Unit) er en elektronisk komponent i form af en siliciumchip, der er inde i en computer, der specifikt er installeret på bundkortet gennem en stik eller stikkontakt.

Processoren er det element, der er ansvarlig for at udføre alle de logiske aritmetiske beregninger, der genereres af programmerne og operativsystemet, der er placeret på harddisken eller centrallageret. CPU'en tager instruktionerne fra RAM-hukommelsen for at behandle dem og sender derefter svaret tilbage til RAM-hukommelsen og skaber således en arbejdsgang, som brugeren kan interagere med.

Den første halvledertransistorbaserede mikroprocessor var Intel 4004 i 1971, som kunne arbejde med 4 bit ad gangen (strenge med 4 nuller og dem) for at tilføje og subtrahere. Denne CPU er langt fra de 64 bit, som nuværende processorer kan håndtere. Men det var, at før dette havde vi kun store værelser fyldt med vakuumrør, der tjente som transistorer, såsom ENIAC.

Sådan fungerer en processor

Processorarkitektur

Et meget vigtigt element, som vi skal vide om en processor, er dens arkitektur og dens fremstillingsproces. Det er koncepter, der er mere orienteret om, hvordan de fysisk fremstilles, men de sætter retningslinjerne for markedet, og det er et andet element i markedsføringen.

Arkitekturen af en processor er dybest set den interne struktur, som dette element har. Vi taler ikke om form og størrelse, men hvordan de forskellige logiske og fysiske enheder, der udgør en processor, er placeret, vi taler om ALU, registre, styreenhed osv. I denne forstand er der i øjeblikket to typer arkitektur: CISC og RISC, to måder at arbejde på baseret på arkitekturen fra Von Neuman, den person, der opfandt den digitale mikroprocessor i 1945.

Selvom det er sandt, at arkitektur ikke kun betyder dette, da producenter i øjeblikket snarere tager konceptet med kommerciel interesse for at definere de forskellige generationer af deres processorer. Men en ting, vi skal huske, er, at alle nuværende desktopprocessorer er baseret på CISC- eller x86-arkitekturen. Hvad der sker, er, at producenter foretager små ændringer til denne arkitektur, der indeholder elementer som flere kerner, hukommelseskontrollere, interne busser, cachehukommelse på forskellige niveauer osv. Det er sådan, vi hører kirkesamfund som Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2 osv. Vi vil se, hvad dette er.

Fremstillingsproces

På den anden side har vi det, der kaldes fremstillingsprocessen, som stort set er størrelsen på transistorer, der udgør processoren. Fra vakuumventilerne på de første computere til nutidens FinFET-transistorer lavet af TSMC og Global Foundries på blot et par nanometer, har udviklingen været forbløffende.

En processor består af transistorer, de mindste enheder findes inde. En transistor er et element, der tillader eller ikke tillader strøm at passere, 0 (ikke-strøm), 1 (strøm). En af disse måler i øjeblikket 14nm eller 7nm (1nm = 0.00000001m). Transistorer skaber logiske porte, og logiske porte skaber integrerede kredsløb, der er i stand til at udføre forskellige funktioner.

Førende producenter af desktop-processor

Dette er de grundlæggende elementer for at forstå, hvordan processorer er blevet udviklet gennem historien indtil i dag. Vi vil gennemgå det vigtigste, og vi må ikke glemme producenterne, som er Intel og AMD, de ubestridte ledere i dagens personlige computere.

Der er selvfølgelig andre producenter som IBM, den vigtigste af alt for at være praktisk talt skaberen af ​​processoren og benchmark inden for teknologi. Andre som Qualcomm har skåret en niche på markedet ved praktisk monopolisering af fremstilling af processorer til Smartphone. Det kan snart gå over til personlige computere, så gør dig klar Intel og AMD, fordi deres processorer bare er vidunderlige.

Evolution af Intel-processorer

Så lad os gennemgå de vigtigste historiske milepæle i Intel Corporation, den blå kæmpe, det største firma, der altid har været førende inden for salg af processorer og andre komponenter til pc.

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

Markedet blev markedsført i 1971 og var den første mikroprocessor bygget på en enkelt chip og til ikke-industriel brug. Denne processor blev monteret på en pakke med 16 pins CERDIP (en kakerlak af alt liv). Det blev bygget med 2.300 10.000 nm transistorer og havde en 4-bit busbredde.

4004 var kun begyndelsen på Intels rejse i personlige computere, som på det tidspunkt blev monopoliseret af IBM. Det var derefter mellem 1972 og 1978, da Intel skiftede filosofi i virksomheden for helt at dedikere sig til konstruktionen af ​​processorer til computere.

Efter 4004 kom 8008, en processor stadig med 18-pin DIP-indkapsling, der hævede sin frekvens til 0, 5 MHz og også transistortællingen til 3.500. Herefter hævede Intel 8080 busbredden til 8 bit og en frekvens på ikke mindre end 2 MHz under 40-pin DIP-indkapsling. Det betragtes som den første virkelig nyttige processor, der er i stand til at behandle grafik på maskiner som Altair 8800m eller IMSAI 8080.

8086 er en benchmark-mikroprocessor for at være den første til at indføre x86-arkitektur og instruktionssæt, der er gældende indtil videre. En 16-bit CPU, ti gange mere kraftfuld end 4004.

Det er på disse modeller, at producenten begyndte at bruge en PGA-stik med en firkantet chip. Og dens gennembrud ligger i at være i stand til at køre kommandolinjeprogrammer. 386 var den første multitasking-processor i historien med en 32-bit bus, som helt sikkert lyder meget mere for dig.

Vi kommer til Intel 486, der blev frigivet i 1989, hvilket også er meget vigtigt for at være en processor, der implementerede en flydende punktenhed og cachehukommelse. Hvad betyder dette? Nå, computere udviklede sig fra kommandolinjen, der skal bruges gennem en grafisk grænseflade.

Endelig kommer vi til Pentiums æra, hvor vi har et par generationer op til Pentium 4 som en version til stationære computere og Pentium M til bærbare computere. Lad os sige, at det var 80586, men Intel ændrede sit navn for at kunne licensere dets patent og for andre producenter som AMD at stoppe med at kopiere sine processorer.

Disse processorer sænkede 1000 nm for første gang i deres fremstillingsproces. De spænder over årene mellem 1993 og 2002, med Itanium 2 som en processor bygget til servere og ved hjælp af en 64-bit bus for første gang. Disse Pentiums var allerede rent desktoporienterede og kunne bruges i multimedie-gengivelse uden problemer med den legendariske Windows 98, ME og XP.

Pentium 4 brugte allerede et sæt instruktioner, der udelukkende var rettet mod multimedia såsom MMX, SSE, SSE2 og SSE3, i sin mikroarkitektur kaldet NetBurst. Ligeledes var det en af ​​de første processorer, der nåede en arbejdsfrekvens, der var større end 1 GHz, specifikt 1, 5 GHz, hvilket er grunden til, at højtydende og store heatsinks optrådte selv på brugerdefinerede modeller.

Og så kommer vi til æraen med multi-core processorer. Nu kunne vi ikke kun udføre en instruktion i hver urcyklus, men to af dem samtidig. Pentium D består dybest set af en chip med to Pentium 4'er placeret i den samme pakke. På denne måde blev konceptet med FSB (Front-Side Bus) også opfundet, hvilket fungerede for CPU'en til at kommunikere med chipset eller nordbroen, der nu også bruges til at kommunikere begge kerner.

Efter de to ankom de 4 kerner i 2006 under LGA 775-stikket, meget mere aktuelle, og som vi endda kan se stadig på nogle computere. Alle af dem har allerede brugt en 64-bit x86-arkitektur til deres fire kerner med en fremstillingsproces, der starter ved 65 nm og derefter 45 nm.

Så kommer vi til vores dage, hvor giganten vedtog en ny nomenklatur for dens multicore og multetrådede processorer. Efter Core 2 Duo og Core 2 Quad blev den nye Nehalem-arkitektur vedtaget i 2008, hvor CPU'erne blev opdelt i i3 (lav ydelse), i5 (mellemtone) og i7 (højtydende processorer).

Herefter og videre brugte kernerne og cachehukommelsen BSB (Back-Side Bus) eller bagbussen til at kommunikere, og også DDR3-hukommelsescontrolleren blev introduceret inde i selve chippen. Den forreste sidebuss udviklede sig også til PCI Express-standarden, der er i stand til at tilvejebringe tovejs dataflow mellem perifere enheder og udvidelseskort og CPU'er.

2. generation af Intel Core vedtog Sandy Bridge-navnet i 2011 med en 32nm fremstillingsproces og et antal på 2, 4 og op til 6 kerner. Disse processorer understøtter HyperThreading multithreading-teknologier og Turbo Boost dynamisk frekvensforstærkning afhængigt af række processorer på markedet. Alle disse processorer har integreret grafik og understøtter 1600 MHz DDR3 RAM.

Kort efter, i 2012, blev den 3. generation kaldet Ivy Bridge præsenteret, hvilket reducerede størrelsen på transistorer til 22 nm. Ikke kun faldt de, men de blev 3D eller Tri-Gate, der reducerede forbruget med op til 50% sammenlignet med de foregående, hvilket gav den samme ydelse. Denne CPU tilbyder support til PCI Express 3.0 og er monteret på LGA 1155-stikkontakter til skrivebordsområdet og 2011 til Workstation-serien.

4. og 5. generation kaldes henholdsvis Haswell og Broadwell, og de var heller ikke nøjagtigt en revolution fra den foregående generation. Haswells delte en fremstillingsproces med Ivy bridge og DDR3 RAM. Ja, Thunderbolt-support blev introduceret, og et nyt cache-design blev lavet . Processorer med op til 8 kerner blev også introduceret. Socket 1150 blev stadig brugt og 2011, selvom disse CPU'er ikke er kompatible med den foregående generation. Hvad angår Broadwells, var de de første processorer, der faldt ved 14 nm, og i dette tilfælde var de kompatible med Haswells LGA 1150-stik.

Vi kommer til slutningen med Intels 6. og 7. generation, der hedder Skylake og Kaby Lake med en 14nm fremstillingsproces og vedtager en ny kompatibel LGA 1151-stik til begge generationer. I disse to arkitekturer blev der allerede tilbudt support til DDR4, DMI 3.0- bus og Thunderbol 3.0. Ligeledes er den integrerede grafik steget i niveau og er kompatibel med DirectX 12 og OpenGL 4.6 og 4K @ 60 Hz opløsning. Kaby Lake ankom i 2017 med forbedringer i processorens urfrekvenser og understøttelse af USB 3.1 Gen2 og HDCP 2.2.

Evolution af AMD-processorer

En anden af ​​de producenter, som vi er forpligtet til at kende, er AMD (Advanced Micro Devices), Intel's evige rival, og som næsten altid har hænget bag den første, indtil Ryzen 3000 er ankommet i dag. Men hej, dette er en anden Vi ser senere, så lad os gennemgå historien om AMD-processorer lidt.

• 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 rejse begynder dybest set med denne processor, som ikke er andet end en kopi af Intels 8080. Faktisk underskrev producenten en kontrakt med Intel for at kunne fremstille processorer med x86-arkitektur ejet af Intel. Det næste spring var AMD 29K, der bød grafiske drev og EPROM-minder til deres kreationer. Men kort efter besluttede AMD at konkurrere direkte med Intel ved at tilbyde kompatible processorer indbyrdes til personlige computere og servere.

Men selvfølgelig begyndte denne aftale om at oprette "kopier" af Intel-processorer at være et problem, så snart AMD blev reel konkurrence fra Intel. Efter adskillige juridiske tvister, som blev vundet af AMD, blev kontrakten brudt med Intel 386, og vi ved allerede grunden til, at Intel blev omdøbt til Pentium, og dermed registrerede patentet.

Herfra havde AMD ikke andet valg end at oprette processorer helt uafhængigt, og at de ikke kun var kopier. Den sjove ting er, at AMDs første selvstændige processor var Am386, som åbenlyst kæmpede med Intels 80386.

Nu ja, AMD begyndte at finde sin egen vej i denne teknologiske krig med processorer fremstillet af sig selv fra bunden. Faktisk var det med K7, da kompatibiliteten mellem begge producenter forsvandt, og AMD skabte derfor sine egne tavler og sin egen sokkel, kaldet Socket A. I den blev den nye AMD Athlon og Athlon XP installeret i 2003.

AMD var den første producent, der implementerede 64-bit-udvidelsen til en desktop-processor, ja, før Intel. Se på destinationen, som nu ville være Intel at vedtage eller kopiere x64-udvidelsen til AMD til dens processorer.

Men dette stoppede ikke her, da AMD også var i stand til at markedsføre en dual-core processor før Intel i 2005. Den blå kæmpe svarede naturligvis ham med Core 2 Duo, som vi har set før, og herfra slutter ledelsen for AMD.

AMD halter bagefter på grund af det dramatiske sprang i ydeevne for multi-core Intel-processorer og prøvede at imødegå det ved at redesigne K8-arkitekturen. Faktisk havde Phenom II, der blev frigivet i 2010, op til 6 kerner, men det ville ikke være nok for en løsladet Intel heller. Denne CPU havde 45 nm transistorer og blev oprindeligt monteret på en AM2 + -stik og senere på en AM3-stik for at tilbyde kompatibilitet med DDR3-hukommelser.

AMD købte ATI, det selskab, der hidtil havde været en direkte rival til Nvidia for 3D-grafikkort. Faktisk udnyttede producenten denne teknologiske fordel til at implementere processorer med integreret GPU meget mere kraftfuld end Intel havde med sin Westmere. AMD Llano var disse processorer, der er baseret på K8L-arkitekturen fra det forrige Phenom og selvfølgelig med de samme begrænsninger.

Af denne grund redesignede AMD sin arkitektur i de nye Bulldozers, selvom resultaterne var ret dårlige sammenlignet med Intel Core. At have mere end 4 kerner var ikke en fordel, da datidens software stadig var meget grøn i sin multithreading-styring. De brugte en 32nm fremstillingsproces med delte L1 og L2 cache ressourcer.

Efter AMD's fiasko med den forrige arkitektur, kom Jim Keller, skaberen af ​​K8-arkitekturen igen til at revolutionere mærket med den såkaldte Zen- eller Summit Ridge-arkitektur. Transistorerne gik ned til 14 nm, ligesom Intel, og de blev meget mere magtfulde og med en højere ICP end de svage bulldozere.

Nogle af de mest identificerende teknologier for disse nye processorer var: AMD Precision Boost, som automatisk øgede CPU'ernes spænding og frekvens. Eller XFR-teknologi, hvor alle Ryzen overklokkes med deres multiplikator låst op. Disse CPU'er begyndte at montere på PGA AM4-stikket, som fortsætter i dag.

Faktisk var udviklingen af ​​denne Zen-arkitektur Zen +, hvor AMD avancerede Intel ved at implementere 12nm transistorer. Disse processorer øgede deres ydelse med højere frekvenser ved lavere forbrug. Takket være en intern Infinity Fabric- bus er latensen mellem CPU- og RAM-transaktioner dramatisk forbedret for at konkurrere næsten head-to-head med Intel.

Nuværende Intel- og AMD-processorer

Vi kommer derefter til i dag for at fokusere på de arkitekturer, som begge producenter arbejder på. Vi siger ikke, at det er obligatorisk at købe en af ​​disse, men de er bestemt nutiden og også nær fremtid for enhver bruger, der ønsker at montere en opdateret spil-pc.

Intel Coffee Lake og indrejse kl

Intel er i øjeblikket i den 9. generation af desktop-, laptop- og workstation- processorer. Både 8. (Coffee Lake) og 9. generation (Coffee Lake Refresh) fortsætter med 14nm transistorer og en LGA 1151-stik, skønt de ikke er kompatible med tidligere generationer.

Denne generation hæver dybest set kernetællingen med 2 for hver familie, idet den nu har en 4-core i3 i stedet for 2, en 6-core i5 og en 8-core i7. PCIe 3.0-banetallet stiger til 24 og understøtter op til 6 3, 1 porte og også 128 GB DDR4 RAM. HyperThreading-teknologi er kun aktiveret på i9-denominerede processorer såsom højtydende 8-kerners, 16-trådede processorer og notebook-processorer.

I denne generation er der også Intel Pentium Gold G5000 orienteret til multimediestationer med 2 kerner og 4 tråde, og Intel Celeron, den mest basale med dobbeltkerner og til MiniPC og multimedia. Alle processorer i denne generation har integreret UHD 630-grafik undtagen F-benævnelsen i deres nomenklatur.

Med hensyn til 10. generation er der få bekræftelser, skønt det forventes, at de nye Ice Lake CPU'er kommer med deres specifikationer for bærbare computere og ikke med dem til desktops. Dataene siger, at KPI pr. Kerne øges med op til 18% sammenlignet med Skylake. Der vil være i alt 6 nye undergrupper af instruktioner, og de vil være kompatible med AI og dyb læringsteknikker. Den integrerede GPU niveauer også op til 11. generation og er i stand til at streame indhold i 4K @ 120Hz. Endelig har vi integreret support med Wi-Fi 6 og RAM-hukommelse på op til 3200 MHz.

AMD Ryzen 3000 og den allerede planlagte Zen 3-arkitektur

AMD har i 2019 lanceret Zen 2- eller Matisse-arkitekturen og har ikke kun avanceret Intel i fremstillingsprocessen, men også i ren ydelse af sine desktopprocessorer. De nye Ryzen er bygget på 7 nm TSMC-transistorer og tæller fra 4 Ryzen 3- kerner til 16 Ryzen 9 9350X-kerner. De implementerer alle AMD SMT multithreading-teknologi og har deres multiplikator låst op. AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS-opdateringen er for nylig blevet frigivet for at rette op på de problemer, som disse processorer har for at nå deres maksimale lagerfrekvens.

Deres innovationer ankommer ikke kun her, da de understøtter den nye PCI Express 4.0 og Wi-Fi 6-standard, der er CPU'er med op til 24 PCIe-baner. Den gennemsnitlige stigning i ICP i forhold til Zen + har været 13% takket være en højere basefrekvens og forbedringer i Infinty Fabric-bussen. Denne arkitektur er baseret på chipletter eller fysiske blokke, hvor der er 8 kerner pr. Enhed, sammen med et andet modul, der altid er til stede for hukommelsescontrolleren. På denne måde deaktiverer eller aktiverer fabrikanten et vist antal kerner for at danne sine forskellige modeller.

I 2020 planlægges en opdatering til Zen 3 i sine Ryzen-processorer, som producenten ønsker at forbedre effektiviteten og ydeevnen af ​​sin AMD Ryzen. Det er blevet hævdet, at designet af dens arkitektur allerede er afsluttet, og det eneste, der er tilbage, er at give grønt lys for at starte produktionsprocessen.

De vil være baseret på 7nm igen, men giver mulighed for op til 20% mere transistortæthed end nuværende chips. EPYC-linjen af WorkStation-processorer ville være den første, der blev arbejdet på, med processorer, der kunne have 64 kerner og 128 behandlingsgange.

Dele, vi skal vide om en processor

Efter denne festfest af information, som vi efterlader som valgfri læsning og som et grundlag for at vide, hvor vi er i dag, er det på tide at gå nærmere ind på de koncepter, vi skal vide om en processor.

Først vil vi forsøge at forklare den vigtigste struktur og elementer i en CPU til brugeren. Dette vil være den daglige for en bruger, der er interesseret i at vide lidt mere om denne hardware.

Kernerne i en processor

Kernerne er enhederne til informationsbehandling. Disse elementer dannet af de grundlæggende elementer i x86-arkitekturen, såsom kontrolenheden (UC), instruktionsdekoder (DI), aritmetisk enhed (ALU), flydepunktenhed (FPU) og instruktionsstakken (PI).

Hver af disse kerner består af nøjagtigt de samme interne komponenter, og hver af dem er i stand til at udføre en operation i hver instruktionscyklus. Denne cyklus måler i frekvens eller Hertz (Hz), jo mere Hz, jo flere instruktioner kan udføres pr. Sekund, og jo flere kerner, jo flere operationer kan udføres på samme tid.

I dag implementerer producenter som AMD disse kerner i siliciumblokke, Chipletter eller CCX på en modulopbygget måde. Med dette system opnås bedre skalerbarhed, når man bygger en processor, da det handler om at placere chipletter, indtil det ønskede antal er nået, med 8 kerner for hvert element. Derudover er det muligt at aktivere eller deaktivere hver kerne for at opnå det ønskede antal. Intel fylder i mellemtiden stadig alle kernerne i en enkelt silicium.

Er det forkert at aktivere alle processorens kerner? Anbefalinger, og hvordan du deaktiverer dem

Turbo Boost og Precision Boost Overdrive

Det er de systemer, der bruger henholdsvis Intel og AMD til at kontrollere spændingen på deres processorer aktivt og intelligent. Dette giver dem mulighed for at øge arbejdsfrekvensen, som om det var en automatisk overklokning, så CPU'en klarer sig bedre, når den står overfor en stor belastning med opgaver.

Dette system hjælper med at forbedre den termiske effektivitet og forbrug af aktuelle processorer eller til at kunne variere deres frekvens, når det er nødvendigt.

Behandler tråde

Men selvfølgelig har vi ikke kun kerner, men der er også bearbejdningstråde. Normalt vil vi se dem repræsenteret i specifikationerne 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.

Udtrykket tråd kommer fra underprocessen, og det er ikke noget, der fysisk er en del af processoren, at dens funktionalitet er rent logisk og udføres gennem instruktionssættet for den pågældende processor.

Det kan defineres som datakontrolstrømmen for et program (et program består af instruktioner eller processer), som gør det muligt at styre en processor's opgaver ved at dele dem op i mindre stykker, der kaldes tråde. Dette er for at optimere ventetiderne for hver instruktion i proceskøen.

Lad os forstå det sådan: der er opgaver vanskeligere end andre, så det vil tage en kerne mere eller mindre tid at gennemføre en opgave. Med tråde er det, der gøres, at opdele denne opgave i noget enklere, så hvert stykke behandles af den første frie kerne, som vi finder. Resultatet er altid konstant at holde kernerne optaget, så der er ingen nedetid.

Hvad er trådene i en processor? Forskelle med kerner

Multithreading teknologier

Hvorfor ser vi i nogle tilfælde, at der er det samme antal kerner, som der er tråde og i andre ikke? Det skyldes de multetrådteknologier, som producenterne har implementeret i deres processorer.

Når en CPU har dobbelt så mange tråde som kerner, implementeres denne teknologi i den. Grundlæggende er det måden at udføre konceptet, som vi har set før, opdele en kerne i to tråde eller "logiske kerner" for at opdele opgaver. Denne opdeling sker altid i to tråde pr. Kerne og ikke mere, lad os sige, det er den aktuelle grænse, som programmerne er i stand til at arbejde med.

Intels teknologi kaldes HyperThreading, mens AMD'er kaldes SMT (Simultaneous Multithreading). Til praktiske formål fungerer begge teknologier ens, og i vores team kan vi se dem som virkelige kerner, for eksempel hvis vi gengiver et foto. En processor med samme hastighed er hurtigere, hvis den har 8 fysiske kerner, end hvis den havde 8 logiske.

Hvad er HyperThreading? Flere detaljer

Er cachen vigtig?

Faktisk er det det næstvigtigste element i en processor. Cachehukommelse er meget hurtigere hukommelse end RAM og er direkte integreret i processoren. Mens en 3600 MHz DDR4 RAM kan nå 50.000 MB / s ved læsning, kan en L3-cache nå 570 GB / s, en L2 ved 790 GB / s og en L1 på 1600 GB / s. Helt sindssyge tal registreret i Ryzen 3000 nevi.

Denne hukommelse er SRAM (statisk RAM) type, hurtig og dyr, mens den der bruges i RAM er DRAM (Dynamisk RAM), langsom og billig, fordi den konstant har brug for et opdateringssignal. I cachen gemmes de data, der skal bruges med det samme af processoren, hvilket eliminerer ventetiden, hvis vi tager dataene fra RAM og optimerer behandlingstiden. På både AMD- og Intel-processorer er der tre niveauer af cachehukommelse:

• L1: Det er tættest på CPU-kernerne, den mindste og den hurtigste. Med latenser på mindre end 1 ns er denne hukommelse i øjeblikket delt i to, L1I (instruktioner) og L1D (data). Både i 9. generation af Intel Core og Ryzen 3000 er de 32 KB i begge tilfælde, og hver kerne har sin egen. L2: L2 er næste, med forsinkelser omkring 3 ns, tildeles den også uafhængigt af hver kerne. Intel CPU'er har 256 KB, mens Ryzen har 512 KB. L3: Dette er den største hukommelse af de tre, og den er tildelt i delt form i kernerne, normalt i grupper på 4 kerner.

Nordbroen nu inde i CPU'erne

Den nordlige bro på en processor eller bundkort har funktionen til at forbinde RAM-hukommelse til CPU'en. I øjeblikket implementerer begge producenter denne hukommelseskontroller eller PCH (Platform Conroller Hub) i selve CPU'en, for eksempel i en separat silicium, som det sker i CPU baseret på chipletter.

Dette er en måde at øge hastigheden af ​​informationstransaktioner betydeligt og forenkle de eksisterende busser på bundkortene, idet der kun forbliver den sydlige bro, der kaldes chipset. Dette chipset er dedikeret til at dirigere data fra harddiske, perifere enheder og nogle PCIe-slots. Avancerede desktop- og laptop-processorer er i stand til at dirigere op til 128 GB dobbeltkanals RAM med en hastighed på 3200MHz native (4800MHz med JEDEC-profiler med XMP aktiveret). Denne bus opdeles i to:

• Datobus: den bærer programmets data og instruktioner Adressebus: adresserne på cellerne, hvor dataene er lagret, cirkulerer gennem den.

Foruden selve hukommelseskontrolleren skal kerne også bruge en anden bus til at kommunikere med hinanden og med cachehukommelsen, der kaldes BSB eller Back-Side Bus. Den, som AMD bruger i sin Zen 2-arkitektur kaldes Infinity Fabric, som er i stand til at arbejde på 5100 MHz, mens Intels kaldes Intel Ring Bus.

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

IGP eller integreret grafik

Et andet element, der oplader ganske vigtigt, ikke så meget i processorer, der er orienteret til spil, men i de mindre magtfulde, er den integrerede grafik. De fleste eksisterende processorer har i dag et antal kerner, der udelukkende skal arbejde med grafik og teksturer. Enten Intel, AMD og andre producenter som Qualcomm med deres Adreno til Smartphone eller Realtek til Smart TV og NAS har sådanne kerner. Vi kalder denne type processorer APU (Accelerated Processor Unit)

Årsagen er enkel, for at adskille dette hårde arbejde fra resten af ​​et programs typiske opgaver, da de er meget tungere og langsommere, hvis en bus med højere kapacitet, f.eks. 128 bit, ikke bruges i APU'erne. Som normale kerner kan de måles i mængde og i den hyppighed, hvorpå de arbejder. Men de har også en anden komponent, såsom skyggeenheder. Og andre mål, såsom TMU'er (tekstureringsenheder) og ROP'er (renderingsenheder). Alle af dem vil hjælpe os med at identificere den grafiske kraft i sættet.

De IGP'er, der i øjeblikket bruges af Intel og AMD, er som følger:

• AMD Radeon RX Vega 11: Det er den mest kraftfulde og anvendte specifikation i 1. og 2. generation af Ryzen 5 2400 og 3400 processorer. De er i alt 11 Raven Ridge-kerner med GNC 5.0-arkitektur, der arbejder på maksimalt 1400 MHz.De har maksimalt 704 shader-enheder, 44 TMU'er og 8 ROP'er. AMD Radeon Vega 8: Det er den lavere specifikation end de foregående, med 8 kerner og arbejder med en frekvens på 1100 MHz med 512 skyggeaggregater, 32 TMU'er og 8 ROP'er. De monteres dem på Ryzen 3 2200 og 3200. Intel Iris Plus 655: denne integrerede grafik er implementeret i 8. generation af Intel Core-processorer i U-serien (lavt forbrug) til bærbare computere og er i stand til at nå 1150 MHz med 384 skyggeenheder, 48 TMU'er og 6 ROP'er. Dens ydeevne svarer til de foregående. Intel UHD Graphic 630/620 - Dette er grafikken indbygget i alle 8. og 9. generation desktop CPU'er, der ikke bærer F i deres navn. Det er lavere grafik end Vega 11, der gengives ved 1200 MHz, med 192 skyggelegeme, 24 TMU'er og 3 ROP'er.

Stikkontakten på en processor

Nu går vi ud af, hvad er komponenterne i en CPU for at se, hvor vi skal forbinde den. Det er klart, at det er stikket, et stort stik placeret på bundkortet og forsynet med hundreder af stifter, der kommer i kontakt med CPU'en for at overføre strøm og data til behandling.

Som sædvanlig har hver producent sine egne stik, og de kan også være af forskellige typer:

• LGA: Land Grid Array, som har stifterne installeret direkte i stikkontakten og CPU'en har kun de flade kontakter. Det tillader højere forbindelsestæthed og bruges af Intel. De nuværende stikkontakter er LGA 1151 til desktop CPU'er og LGA 2066 til Workstation-orienterede CPU'er. Det bruges også af AMD til dets TR4-denominerede gevindskiver. PGA: Pin Grid Array, netop det modsatte, nu er stifterne på selve CPU'en, og stikket har huller. Det bruges stadig af AMD til alle dens desktop Ryzen med navnet BGA: Ball Grid Array, dybest set er det en socket, hvor processoren er direkte loddet. Det bruges i nye generation af bærbare computere, både fra AMD og Intel.

Kølevand og IHS

IHS (Integrated Heat Spreader) er den pakke, der har en processor øverst. Grundlæggende er det en firkantet plade, der er bygget i aluminium, der er limet på CPU'ets underlag eller PCB og derefter til DIE eller internt silicium. Dets funktion er at overføre varme fra disse til kølepladen og også at fungere som et beskyttelsesafdækning. De kan svejses direkte på DIE eller limes med termisk pasta.

Processorer er elementer, der fungerer med meget høj frekvens, så de har brug for en køleplade, der fanger den varme og uddriver den til miljøet ved hjælp af en eller to ventilatorer. De fleste CPU'er leveres med en mere eller mindre dårlig lagerbeholdning, selvom de bedste er fra AMD. Faktisk har vi modeller baseret på CPU-ydelse:

• Wrait Stealth: den mindste, selvom den stadig er større end Intel, for Ryzen 3 og 5 uden pålydende X Intel: det har intet navn, og det er en lille aluminiumskøler med en meget støjende ventilator, der kommer i næsten alle dens processorer undtagen i9. Denne kølelegemet er uændret siden Core 2 Duo. Wraith Spire - Medium, med en højere aluminiumsblok og 85 mm ventilator. Til Ryzen 5 og 7. med X-betegnelse. Wrait Prism: Den overlegne model, der indeholder en to-niveau blok og kobbervarmerør for at øge ydelsen. Det er bragt af Ryzen 7 2700X og 9 3900X og 3950X. Wraith Ripper: Det er et tårnvaske lavet af Cooler Master til gevindskærere.

Processor heatsink: Hvad er de? Tip og anbefalinger

Ud over disse er der mange producenter, der har deres egne tilpassede modeller, der er kompatible med de stikdåser, vi har set. Tilsvarende har vi flydende kølesystemer, der tilbyder overlegen ydelse til tårn heatsinks. For avancerede processorer anbefaler vi at bruge en af ​​disse 240 mm (to ventilatorer) eller 360 mm (tre ventilatorer) systemer.

De vigtigste begreber i en CPU

Lad os nu se andre koncepter, der også er relateret til processoren, der vil være vigtig for brugeren. Det handler ikke om intern struktur, men om teknologier eller procedurer, der udføres i dem for at måle eller forbedre deres ydeevne.

Sådan måles ydeevnen: hvad er et benchmark

Når vi køber en ny processor, kan vi altid se, hvor langt den kan gå og være i stand til at købe den med andre processorer eller endda med andre brugere. Disse test kaldes benchmarks, og det er stresstest, som en processor udsættes for at give en bestemt score baseret på dens ydeevne.

Der er programmer som Cinebench (rendering score), wPrime (tid til at udføre en opgave), Blender designprogrammet (gengivelsestid), 3DMark (spilpræstation) osv., Der er ansvarlige for at udføre disse test, så vi kan sammenligne dem med andre processorer gennem en liste, der er lagt ud på netværket. Næsten alle dem, hvad de giver, er deres egen score beregnet ved hjælp af faktorer, som kun det program har, så vi ikke kunne købe en Cinebench-score med en 3DMark-score.

Temperaturer er altid under kontrol for at undgå termisk gasspjæld

Der er også koncepter relateret til temperaturer, som enhver bruger skal være opmærksom på, især hvis de har en dyre og kraftfuld processor. På Internettet er der mange programmer, der er i stand til at måle temperaturen ikke kun på CPU'en, men også i mange andre komponenter, der er forsynet med sensorer. En stærkt anbefalet en vil være HWiNFO.

Relateret til temperaturen vil være termisk throttling. Det er et automatisk beskyttelsessystem, som CPU'er skal sænke den leverede spænding og strøm, når temperaturerne når deres maksimale tilladte. På denne måde sænker vi arbejdsfrekvensen og også temperaturen og stabiliserer chippen, så den ikke brænder.

Men også producenterne tilbyder selv data om deres processors temperaturer, så vi kan finde nogle af disse:

• TjMax: Dette udtryk henviser til den maksimale temperatur, som en processor er i stand til at modstå i sin matrix, det vil sige inden for dens processorkerner. Når en CPU nærmer sig disse temperaturer, vil den automatisk omgå den ovennævnte beskyttelse, som vil sænke CPU-spændingen og strømmen. Tdie, Tjunction eller Junction-temperatur: Denne temperatur måles i realtid af sensorer placeret inde i kernerne. Det vil aldrig overstige TjMax, da beskyttelsessystemet fungerer hurtigere. TCase: det er temperaturen, der måles i processorens IHS, det vil sige i dens indkapsling, som altid vil være forskellig fra den, der er markeret inde i en CPU- kerne Pakke: det er et gennemsnit af Tunion-temperaturen for alle kerner i CPU'en

Delidding

Afgrænsningen eller afgrænsningen er en praksis, der udføres for at forbedre CPU's temperaturer. Det består i at fjerne IHS fra processoren for at udsætte det forskellige installerede silicium. Og hvis det ikke er muligt at fjerne det, fordi det er svejset, polerer vi dets overflade maksimalt. Dette gøres for at forbedre varmeoverførslen så meget som muligt ved direkte at placere termisk pasta af flydende metal på disse DIE og placere kølepladen på toppen.

Hvad får vi ved at gøre dette? Nå, vi eliminerer eller tager det minimale udtryk for den ekstra tykkelse, som IHS giver os, så varmen overføres direkte til kølepladen uden mellemtrin. Både pastaen og IHS er elementer med modstand mod varme, så ved at eliminere dem og placere flydende metal kunne vi sænke temperaturerne til 20 ⁰C med overklokning. I nogle tilfælde er det ikke en let opgave, da IHS er svejset direkte til DIE, så der er ingen anden mulighed end at slibe den i stedet for at tage den af.

Det næste niveau til dette ville være at placere et flydende nitrogenkølesystem, der kun er forbeholdt laboratorieindstillinger. Selvom vi selvfølgelig altid kan oprette vores system med en køleskabsmotor, der indeholder helium eller derivater.

Overklokning og undervolting på processoren

Nært relateret til ovenstående er overklokning, en teknik, hvor CPU-spændingen øges, og multiplikatoren ændres for at øge dens driftsfrekvens. Men vi taler ikke om frekvenser, der leveres i specifikationerne, såsom turbo-tilstand, men registre, der overstiger dem, der er fastlagt af producenten. Det tabes ikke for nogen, at det er en risiko for processorens stabilitet og integritet.

For at overklokke har vi først brug for en CPU med multiplikatoren ulåst og derefter et chipset bundkort, der muliggør denne type handling. Alle AMD Ryzen er modtagelige for at blive overklokket, ligesom K-denominerede Intel-processorer. Tilsvarende understøtter AMD B450, X470 og X570 chipsæt denne praksis, ligesom Intel X og Z-serien også.

Overklokkning kan også udføres ved at øge frekvensen af ​​basisuret eller BCLK. Det er hoveduret på bundkortet, der kontrollerer praktisk talt alle komponenter, såsom CPU, RAM, PCIe og Chipset. Hvis vi øger dette ur, øger vi hyppigheden af ​​andre komponenter, der endda har multiplikatoren låst, selvom det bærer endnu større risici og er en meget ustabil metode.

Undervolving er derimod netop det modsatte og sænker spændingen for at forhindre en processor i at udføre termisk throttling. Det er en praksis, der bruges på bærbare computere eller grafikkort med ineffektive kølesystemer.

De bedste processorer til desktop, gaming og Workstation

En henvisning til vores guide med de bedste processorer på markedet kunne ikke mangle i denne artikel . I det placerer vi de Intel- og AMD-modeller, som vi vurderer bedst i de forskellige eksisterende intervaller. Ikke kun spil, men også multimedieudstyr og endda Workstation. Vi holder det altid opdateret og med direkte købslinks.

Konklusion om processoren

Du kan ikke klage over, at denne artikel ikke lærer noget, da vi har gennemgået de to største fabrikanters historie og deres arkitekturer ganske fuldstændigt. Derudover har vi gennemgået de forskellige dele af en CPU, som er vigtige for at kende dem udefra og inde, sammen med nogle vigtige koncepter og ofte brugt af samfundet.

Vi inviterer dig til at kommentere andre vigtige begreber, som vi har overset, og som du ser vigtige for denne artikel. Vi forsøger altid at forbedre så meget som muligt disse artikler af særlig betydning for det samfund, der bliver startet.