Procesor nebo procesor - všechny informace, které potřebujete znát

Každý počítač a herní fanoušek musí znát interní hardware svého počítače, zejména procesor. Ústředním prvkem našeho týmu, bez něhož bychom nemohli nic udělat, v tomto článku vám povíme všechny nejdůležitější pojmy o procesoru, abyste měli obecnou představu o jeho použití, součástkách, modelech, historii a důležitých pojmech.

Index obsahu

Co je procesor

Procesor nebo procesor (centrální procesorová jednotka) je elektronická součást ve formě křemíkového čipu, který je uvnitř počítače, konkrétně nainstalovaný na základní desce prostřednictvím zásuvky nebo patice.

Procesor je prvkem zodpovědným za provádění všech logických aritmetických výpočtů generovaných programy a operačním systémem uloženým na pevném disku nebo v centrálním úložišti. CPU vezme instrukce z paměti RAM, aby je zpracovaly a poté odešly odpověď zpět do paměti RAM, čímž vytvoří pracovní postup, se kterým může uživatel interagovat.

První polovodičový tranzistorový mikroprocesor byl Intel 4004, v roce 1971, který mohl pracovat se 4 bity najednou (řetězce 4 nul a jedna) pro sčítání a odčítání. Tento procesor je daleko od 64 bitů, které mohou zpracovat aktuální procesory. Ale je to tak, že předtím jsme měli jen obrovské místnosti plné vakuových trubic, které sloužily jako tranzistory, jako je ENIAC.

Jak procesor pracuje

Architektura procesoru

Velmi důležitým prvkem, který musíme vědět o procesoru, je jeho architektura a výrobní proces. Jedná se o koncepty, které jsou více orientovány na to, jak jsou fyzicky vyráběny, ale stanoví pokyny pro trh a je to další prvek marketingu.

Architektura procesoru je v podstatě vnitřní struktura, kterou má tento prvek. Nemluvíme o tvaru a velikosti, ale o tom, jak jsou umístěny různé logické a fyzické jednotky tvořící procesor, mluvíme o ALU, registrech, řídicí jednotce atd. V tomto smyslu existují v současné době dva typy architektury: CISC a RISC, dva způsoby práce založené na architektuře Von Neumana, osoby, která vynalezla digitální mikroprocesor v roce 1945.

I když je pravda, že architektura to neznamená jen proto, že v současné době výrobci spíše berou koncept s obchodním zájmem, definovat různé generace svých procesorů. Ale musíme si uvědomit, že všechny současné stolní procesory jsou založeny na architektuře CISC nebo x86. Stává se, že výrobci provedou malé úpravy této architektury a zahrnují prvky, jako jsou více jader, řadiče paměti, interní sběrnice, mezipaměť různých úrovní atd. Takto slyšíme označení jako Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2 atd. Uvidíme, co to je.

Výrobní proces

Na druhé straně máme tzv. Výrobní proces, což je v podstatě velikost tranzistorů, které tvoří procesor. Od vakuových ventilů prvních počítačů po dnešní tranzistory FinFET vyráběné TSMC a Global Foundries jen pár nanometrů, evoluce byla ohromující.

Procesor se skládá z tranzistorů, nejmenších jednotek uvnitř. Tranzistor je prvek, který umožňuje nebo neumožňuje průchod proudu, 0 (bez proudu), 1 (proud). Jeden z nich v současné době měří 14 nm nebo 7 nm (1 nm = 0, 00000001 m). Tranzistory vytvářejí logické brány a logické brány vytvářejí integrované obvody schopné provádět různé funkce.

Přední výrobci stolních procesorů

To jsou základní prvky k pochopení toho, jak byly procesory vyvíjeny v celé historii až do současnosti. Projdeme nejdůležitější a nesmíme zapomenout na výrobce, kteří jsou Intel a AMD, nesporní vůdcové dnešních osobních počítačů.

Samozřejmě existují i ​​další výrobci, jako je IBM, nejdůležitější ze všeho, protože jsou prakticky tvůrcem procesoru a měřítkem v technologii. Jiní, jako je Qualcomm, si na trhu vyřezali mezeru tím, že prakticky monopolizovali výrobu procesorů pro Smartphone. Brzy by mohlo dojít k přechodu na osobní počítače, takže se připravte na Intel a AMD, protože jejich procesory jsou prostě úžasné.

Vývoj procesorů Intel

Podívejme se tedy na hlavní historické milníky společnosti Intel Corporation, modrého obra, největší společnosti, která byla vždy v čele v prodeji procesorů a dalších komponent pro PC.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 a 8086 Intel 286, 386 a 486 Intel Pentium Vícejádrová éra: Pentium D a Core 2 Quad éra Core iX

Byl uveden na trh v roce 1971 a byl prvním mikroprocesorem postaveným na jediném čipu a pro neprůmyslové použití. Tento procesor byl namontován na balíčku 16 pinů CERDIP (šváb celého života). Byl postaven s 2 300 000 000 tranzistory a měl 4bitovou šířku sběrnice.

4004 byl pouze začátkem cesty Intelu v osobních počítačích, které v té době společnost IBM monopolizovala. Teprve v letech 1972 až 1978 Intel provedl ve společnosti změnu filozofie, aby se plně věnoval konstrukci procesorů pro počítače.

Po 4004 přišlo 8008, procesor s 18-pinovým zapouzdřením DIP, který zvýšil jeho frekvenci na 0, 5 MHz a také počet tranzistorů na 3 500. Poté Intel 8080 rozšířil šířku sběrnice na 8 bitů a kmitočet ne méně než 2 MHz při 40-pinovém zapouzdření DIP. Je považován za první skutečně užitečný procesor schopný zpracovávat grafiku na strojích jako Altair 8800m nebo IMSAI 8080.

8086 je srovnávací mikroprocesor, který jako první přijal sadu architektury a instrukcí x86, platnou doposud. 16bitový procesor, desetkrát výkonnější než 4004.

Právě u těchto modelů začal výrobce používat zásuvku PGA se čtvercovým čipem. A jeho průlom spočívá v možnosti spouštět programy příkazového řádku. 386 byl prvním multitaskingovým procesorem v historii, s 32bitovou sběrnicí, která vám jistě zní mnohem víc.

Přicházíme k Intelu 486 vydanému v roce 1989, což je také velmi důležité, protože jsme procesorem, který implementoval jednotku s plovoucí desetinnou čárkou a paměť cache. Co to znamená? Nyní se počítače vyvinuly z příkazové řádky, aby mohly být použity prostřednictvím grafického rozhraní.

Nakonec se dostáváme do éry Pentium, kde máme několik generací až po Pentium 4 jako verzi pro stolní počítače a Pentium M pro přenosné počítače. Řekněme, že to bylo 80586, ale Intel změnil svůj název, aby mohl licencovat svůj patent a aby ostatní výrobci, jako je AMD, přestali kopírovat své procesory.

Tito procesoři poprvé ve svém výrobním procesu snížili 1000 nm. Trvaly roky mezi roky 1993 a 2002, s Itanium 2 jako procesorem postaveným pro servery a využívajícím 64bitovou sběrnici poprvé. Tyto Pentium byly již čistě orientovány na stolní počítače a mohly být bez problémů použity v multimediálním vykreslování s legendárními systémy Windows 98, ME a XP.

Pentium 4 již ve své mikroarchitektuře NetBurst používala řadu pokynů zaměřených výhradně na multimédia, jako jsou MMX, SSE, SSE2 a SSE3. Podobně to byl jeden z prvních procesorů, který dosáhl pracovní frekvence vyšší než 1 GHz, konkrétně 1, 5 GHz, což je důvod, proč se vysoce výkonné a velké chladiče objevily i na vlastních modelech.

A pak se dostáváme do éry vícejádrových procesorů. Nyní jsme nemohli provést pouze jednu instrukci v každém hodinovém cyklu, ale dvě z nich současně. Pentium D v podstatě sestává z čipu se dvěma Pentium 4s umístěnými ve stejném balení. Tímto způsobem byl také znovuobjeven koncept FSB (Front-Side Bus), který sloužil pro komunikaci CPU s čipovou sadou nebo severním mostem, nyní také používaným pro komunikaci obou jader.

Po dvou, 4 jádrach dorazila v roce 2006 pod soket LGA 775, mnohem aktuálnější a na některých počítačích můžeme dokonce vidět. Všichni již přijali 64bitovou architekturu x86 pro čtyři jádra s výrobním procesem začínajícím při 65 nm a poté 45 nm.

Pak přicházíme do našich dnů, kdy obří přijalo novou nomenklaturu pro své vícejádrové a vícevláknové procesory. Po Core 2 Duo a Core 2 Quad byla v roce 2008 přijata nová architektura Nehalem, kde byly CPU rozděleny na i3 (nízký výkon), i5 (střední rozsah) a i7 (vysoce výkonné procesory).

Od této chvíle jádra a vyrovnávací paměť používaly ke komunikaci BSB (Back-Side Bus) nebo back bus, a také samotný čip DDR3 byl zaveden do samotného čipu. Přední strana sběrnice se také vyvinula na standard PCI Express, který je schopen poskytovat obousměrný tok dat mezi periferiemi a rozšiřujícími kartami a procesory.

Druhá generace Intel Core přijala jméno Sandy Bridge v roce 2011 s výrobním procesem 32nm a počtem 2, 4 a až 6 jader. Tyto procesory podporují technologie vícevláknového zpracování HyperThreading a dynamické zvyšování frekvence Turbo Boost v závislosti na řadě procesorů na trhu. Všechny tyto procesory mají integrovanou grafiku a podporují 1600 MHz DDR3 RAM.

Krátce poté, v roce 2012, byla představena 3. generace s názvem Ivy Bridge, což zmenšilo velikost tranzistorů na 22 nm. Nejenže se snížily, ale také se staly 3D nebo Tri-Gate, které snížily spotřebu až o 50% ve srovnání s předchozími, čímž dosáhly stejného výkonu. Tento procesor nabízí podporu pro PCI Express 3.0 a je namontován na soketech LGA 1155 pro řadu stolních počítačů a 2011 pro řadu pracovních stanic.

Čtvrtá a pátá generace se nazývají Haswell a Broadwell, a nebyli to ani revoluce z předchozí generace. Haswells sdílel výrobní proces s Ivy mostem a DDR3 RAM. Ano, byla zavedena podpora Thunderboltu a byl vytvořen nový návrh mezipaměti. Byly také představeny procesory s až 8 jádry. Socket 1150 byl nadále používán a 2011, ačkoli tyto procesory nejsou kompatibilní s předchozí generací. Pokud jde o Broadwells, byli prvními procesory, které poklesly při 14 nm, a v tomto případě byly kompatibilní s paticí LGA 1150 Haswell.

Skončili jsme s 6. a 7. generací Intelu, pojmenovanou Skylake a Kaby Lake s výrobním procesem 14nm, a přijali jsme nový kompatibilní soket LGA 1151 pro obě generace. V těchto dvou architekturách již byla nabídnuta podpora pro DDR4, sběrnici DMI 3.0 a Thunderbol 3.0. Integrovaná grafika také stoupla na úroveň kompatibilní s DirectX 12 a OpenGL 4, 6 a 4K při 60 Hz. Kaby Lake mezitím dorazil v roce 2017 se zlepšením taktovacích frekvencí procesorů a podporou USB 3.1 Gen2 a HDCP 2.2.

Vývoj procesorů AMD

Dalším výrobcem, kterého jsme povinni znát, je AMD (Advanced Micro Devices), věčný soupeř Intelu a který téměř vždy zaostával za prvním, dokud nepřijde Ryzen 3000. Ale hej, to je další Uvidíme se později, pojďme se tedy trochu podívat na historii procesorů AMD.

• AMD 9080 a AMD 386 AMD K5, K6 a K7 AMD K8 a Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano a buldozer AMD Ryzen

AMD cesta v podstatě začíná tímto procesorem, který není ničím jiným než kopií Intel 8080. Ve skutečnosti výrobce podepsal smlouvu s Intelem, aby mohl vyrábět procesory s architekturou x86, kterou vlastní Intel. Další skok byl AMD 29K, který nabízel grafické výtvory a paměti EPROM pro své výtvory. Ale brzy poté se společnost AMD rozhodla přímo konkurovat společnosti Intel tím, že mezi sebou nabízí kompatibilní procesory pro osobní počítače a servery.

Tato dohoda o vytvoření „kopií“ procesorů Intel však začala být problémem, jakmile se AMD stala skutečnou konkurencí společnosti Intel. Po několika právních sporech, které získala společnost AMD, byla smlouva přerušena s procesorem Intel 386 a my již známe důvod, proč byl Intel přejmenován na Pentium, čímž se patent registroval.

Odtud neměla AMD jinou možnost, než vytvořit procesory zcela nezávisle a že to nebyly jen kopie. Legrační je, že prvním samostatným procesorem AMD byl Am386, který očividně zápasil s Intelem 80386.

Nyní ano, AMD začala najít svou vlastní cestu v této technologické válce s procesory, které vyrobil sám od nuly. Ve skutečnosti to bylo s K7, když kompatibilita mezi oběma výrobci zmizela a následně AMD vytvořila vlastní desky a vlastní zásuvku nazvanou Socket A. V ní byly v roce 2003 nainstalovány nové AMD Athlon a Athlon XP.

Společnost AMD byla prvním výrobcem, který implementoval 64bitové rozšíření do stolního procesoru, ano, před společností Intel. Podívejte se na cíl, kterým by nyní bylo Intel, aby pro své procesory převzal nebo zkopíroval rozšíření x64 do AMD.

To se však nezastavilo, protože společnost AMD byla v roce 2005 schopna uvést na trh i dvoujádrový procesor před společností Intel. Modrý gigant mu samozřejmě odpověděl s Core 2 Duo, které jsme už viděli, a odtud končí vedení AMD.

AMD zaostal kvůli dramatickému skoku ve výkonu vícejádrových procesorů Intel a pokusil se tomu čelit přepracováním architektury K8. Ve skutečnosti, Phenom II vydaný v roce 2010 měl až 6 jader, ale to by nestačilo ani pro uvolněný Intel. Tento procesor měl tranzistory 45 nm a původně byly namontovány na soket AM2 + a později na soket AM3, aby nabízely kompatibilitu s pamětí DDR3.

AMD koupila společnost ATI, společnost, která byla dosud přímým soupeřem společnosti Nvidia o 3D grafické karty. Ve skutečnosti výrobce využil této technologické výhody k implementaci procesorů s integrovanou GPU mnohem výkonnější než Intel s Westmere. AMD Llano byly tyto procesory založené na architektuře K8L předchozího jevu a samozřejmě se stejnými omezeními.

Z tohoto důvodu AMD přepracovala svoji architekturu v nových buldozerech, i když výsledky byly ve srovnání s Intel Core docela slabé. Mít více než 4 jádra nebyla výhoda, protože software té doby byl ve správě multithreadingů stále velmi zelený. Použili 32nm výrobní proces se sdílenými prostředky L1 a L2 cache.

Po neúspěchu AMD s předchozí architekturou přišel Jim Keller, tvůrce architektury K8, znovu revoluci značky pomocí tzv. Architektury Zen nebo Summit Ridge. Tranzistory klesly na 14nm, stejně jako Intel, a byly mnohem výkonnější as vyšším ICP než slabé buldozery.

Některé z nejvíce identifikujících technologií těchto nových procesorů byly: AMD Precision Boost, který automaticky zvýšil napětí a frekvenci CPU. Nebo technologie XFR, díky níž jsou všichni Ryzen přetaktováni s odemčeným multiplikátorem. Tyto CPU se začaly připojovat k PGA AM4 soketu, který pokračuje dodnes.

Ve skutečnosti, vývoj této architektury Zen byl Zen +, ve kterém AMD pokročilý Intel implementací 12nm tranzistorů. Tyto procesory zvýšily svůj výkon s vyššími frekvencemi při nižší spotřebě. Díky interní sběrnici Infinity Fabric se latence mezi transakcemi CPU a RAM dramaticky zlepšila, aby konkurovala Intelu téměř hlava-hlava.

Současné procesory Intel a AMD

Poté se dostaneme do současnosti, abychom se zaměřili na architektury, na kterých oba výrobci pracují. Neříkáme, že je nutné si některý z nich koupit, ale určitě jsou přítomností a také blízkou budoucností každého uživatele, který chce připojit aktualizovaný herní počítač.

Intel Coffee Lake a vstup na 10nm

Intel je v současné době v 9. generaci stolních, přenosných a pracovních procesorů. Jak 8. (Coffee Lake), tak 9. generace (Coffee Lake Refresh) pokračují se 14nm tranzistory a zásuvkou LGA 1151, i když nejsou kompatibilní s předchozími generacemi.

Tato generace v podstatě zvyšuje počet jader o 2 pro každou rodinu, nyní má 4jádrové i3 místo 2, 6jádrové i5 a 8jádrové i7. Počet jízdních pruhů PCIe 3.0 se zvyšuje na 24 a podporuje až 6 3, 1 portů a také 128 GB paměti DDR4 RAM. Technologie HyperThreading byla povolena pouze u procesorů i9, jako jsou vysoce výkonné 8jádrové, 16-vláknové procesory a notebookové procesory.

V této generaci jsou také Intel Pentium Gold G5000 zaměřené na multimediální stanice se 2 jádry a 4 vlákny a Intel Celeron, nejzákladnější s duálními jádry a pro MiniPC a multimédia. Všechny procesory této generace mají integrovanou grafiku UHD 630 s výjimkou F-názvu ve své nomenklatuře.

Pokud jde o desátou generaci, existuje jen málo potvrzení, i když se očekává, že nové procesory Ice Lake přijdou se svými specifikacemi pro notebooky, a nikoli se specifikacemi pro stolní počítače. Údaje uvádějí, že CPI na jádro se ve srovnání s Skylake zvýší až o 18%. Celkem bude k dispozici 6 nových podskupin instrukcí a budou kompatibilní s technikami umělé inteligence a hlubokého učení. Integrovaná GPU se také zvyšuje až na jedenáctou generaci a je schopna streamovat obsah v rozlišení 4 K @ 120 Hz. Nakonec budeme mít integrovanou podporu s Wi-Fi 6 a pamětí RAM až 3200 MHz.

AMD Ryzen 3000 a již plánovaná architektura Zen 3

AMD zahájila tuto architekturu Zen 2 nebo Matisse v roce 2019 a nejenom pokročila ve výrobním procesu Intel, ale také v čistém výkonu stolních procesorů. Nové Ryzen jsou postaveny na 7nm tranzistorech TSMC a počítají od 4 jader Ryzen 3 do 16 jader Ryzen 9 9350X. Všichni implementují multithreadingovou technologii AMD SMT a jejich multiplikátor je odemčen. Aktualizace AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS byla nedávno vydána za účelem nápravy problémů, které tyto procesory musí dosáhnout své maximální skladové frekvence.

Jejich inovace nepřicházejí jen sem, protože podporují nový standard PCI Express 4.0 a Wi-Fi 6, protože jsou procesory s až 24 pruhy PCIe. Průměrné zvýšení ICP oproti Zen + bylo 13% díky vyšší základní frekvenci a vylepšením sběrnice Infinty Fabric. Tato architektura je založena na chipletech nebo fyzických blocích, ve kterých je 8 jader na jednotku, spolu s dalším modulem vždy přítomným pro řadič paměti. Tímto způsobem výrobce deaktivuje nebo aktivuje určitý počet jader, aby vytvořil své různé modely.

V roce 2020 je plánována aktualizace u Zen 3 u jeho procesorů v Ryzenu, se kterými chce výrobce zlepšit účinnost a výkonnost svého AMD Ryzen. Tvrdí se, že návrh její architektury je již kompletní a zbývá pouze dát zelené světlo k zahájení výrobního procesu.

Budou opět založeny na 7nm, ale umožní až o 20% větší hustotu tranzistoru než současné čipy. Řada procesorů WorkStation EPYC by byla první, na které by se pracovalo, s procesory, které by mohly mít 64 jader a 128 zpracovávacích vláken.

Části, které bychom měli vědět o procesoru

Po tomto svátku informací, které necháváme jako nepovinné čtení a jako základ, abychom věděli, kde jsme dnes, je čas jít podrobněji o pojmech, které bychom měli vědět o procesoru.

Nejprve se pokusíme vysvětlit uživateli nejdůležitější strukturu a prvky CPU. To bude každodenní pro uživatele, který má zájem dozvědět se něco více o tomto hardwaru.

Jádra procesoru

Jádra jsou entity zpracovávající informace. Ty prvky tvořené základními prvky architektury x86, jako je řídicí jednotka (UC), instrukční dekodér (DI), aritmetická jednotka (ALU), jednotka s pohyblivou řádovou čárkou (FPU) a soubor instrukcí (PI).

Každé z těchto jader je tvořeno přesně stejnými vnitřními komponentami a každé z nich je schopné provádět operaci v každém instrukčním cyklu. Tento cyklus měří frekvenci nebo Hertz (Hz), čím více Hz, tím více pokynů lze provádět za sekundu, a čím více jader, tím více operací lze provádět současně.

Dnes výrobci jako AMD implementují tato jádra v křemíkových blocích, Chiplets nebo CCX modulárním způsobem. S tímto systémem je dosaženo lepší škálovatelnosti při vytváření procesoru, protože jde o umísťování chipletů, dokud není dosaženo požadovaného počtu, s 8 jádry pro každý prvek. Dále je možné aktivovat nebo deaktivovat každé jádro pro dosažení požadovaného počtu. Intel mezitím stále míchá všechna jádra do jediného křemíku.

Je špatné aktivovat všechna jádra procesorů? Doporučení a jak je deaktivovat

Turbo Boost a Precision Boost Overdrive

Jsou to systémy, které používají Intel a AMD pro aktivní a inteligentní řízení napětí svých procesorů. To jim umožňuje zvýšit frekvenci práce, jako by se jednalo o automatické přetaktování, takže CPU pracuje lépe, když čelí velkému množství úkolů.

Tento systém pomáhá zlepšit tepelnou účinnost a spotřebu současných procesorů nebo v případě potřeby změnit jejich frekvenci.

Zpracování vláken

Ale samozřejmě nemáme jen jádra, jsou zde také vlákna na zpracování. Normálně je uvidíme ve specifikacích zastoupeny jako X Cores / X Threads, nebo přímo XC / X T. Například, Intel Core i9-9900K má 8C / 16T, zatímco i5 9400 má 6C / 6T.

Termín vlákno pochází z dílčího procesu a není to něco, co je fyzicky součástí procesoru, jeho funkčnost je čistě logická a je prováděna prostřednictvím instrukční sady daného procesoru.

Lze ji definovat jako tok datového řízení programu (program se skládá z instrukcí nebo procesů), který umožňuje správu úkolů procesoru jejich rozdělením na menší části nazývané vlákna. Tím je optimalizována čekací doba pro každou instrukci ve frontě procesů.

Rozumíme tomu takto: existují úkoly obtížnější než jiné, takže dokončení úkolu bude vyžadovat více či méně jádra. U vláken se děje to, že se tento úkol rozdělí na něco jednoduššího, takže každý kus je zpracován prvním volným jádrem, které najdeme. Výsledkem je neustálé udržování jader v provozu, takže nedochází k prostojům.

Co jsou vlákna procesoru? Rozdíly s jádry

Vícevláknové technologie

Proč v některých případech vidíme, že existuje stejný počet jader jako vlákna a v jiných ne? To je způsobeno multithreadingovými technologiemi, které výrobci implementovali do svých procesorů.

Pokud má CPU dvakrát tolik vláken než jádra, je tato technologie v něm implementována. V zásadě je to způsob provedení konceptu, který jsme již viděli, rozdělení jádra na dvě vlákna nebo „logická jádra“ pro rozdělení úkolů. Toto dělení se vždy provádí ve dvou vláknech na jádro a nic víc, řekněme, že jde o aktuální limit, se kterým jsou programy schopny pracovat.

Technologie společnosti Intel se nazývá HyperThreading, zatímco technologie AMD se nazývá SMT (Simultaneous Multithreading). Z praktických důvodů obě technologie pracují stejně a v našem týmu je můžeme vidět jako skutečná jádra, například pokud vykreslíme fotografii. Procesor se stejnou rychlostí je rychlejší, pokud má 8 fyzických jader, než kdyby měl 8 logických jader.

Co je to HyperThreading? Více informací

Je mezipaměť důležitá?

Ve skutečnosti je to druhý nejdůležitější prvek procesoru. Paměť cache je mnohem rychlejší než RAM a je přímo integrována do procesoru. Zatímco 3600 MHz DDR4 RAM může dosáhnout 50 000 MB / s při čtení, L3 cache může dosáhnout 570 GB / s, L2 při 790 GB / sa L1 při 1600 GB / s. Zcela šílené postavy zaznamenané v Ryzen 3000 nevi.

Tato paměť je typu SRAM (Statická RAM), rychlá a drahá, zatímco v RAM je DRAM (Dynamic RAM), pomalá a levná, protože neustále potřebuje obnovovací signál. V mezipaměti jsou uložena data, která budou procesorem okamžitě použita, čímž se eliminuje čekání, pokud vezmeme data z RAM a optimalizujeme dobu zpracování. Na procesorech AMD i Intel existují tři úrovně mezipaměti:

• L1: Je nejblíže k jádrům CPU, nejmenší a nejrychlejší. S latencemi kratšími než 1 ns je tato paměť aktuálně rozdělena na dvě, L1I (instrukce) a L1D (data). V procesorech Intel Core i Ryzen 3000 9. generace jsou v každém případě 32 KB a každé jádro má své vlastní. L2: L2 je další, s latencí kolem 3 ns, je také přiřazena nezávisle na každém jádru. Procesory Intel mají 256 KB, zatímco Ryzen mají 512 KB. L3: Toto je největší paměť ze tří a je přidělena ve sdílené formě v jádrech, obvykle ve skupinách po 4 jádrech.

Severní most nyní uvnitř CPU

Severní most procesoru nebo základní desky má funkci připojení paměti RAM k CPU. V současné době oba výrobci implementují tento paměťový řadič nebo PCH (Platform Conroller Hub) do samotného CPU, například do samostatného křemíku, jak se to děje v CPU založeném na chipletech.

Toto je způsob, jak výrazně zvýšit rychlost informačních transakcí a zjednodušit stávající autobusy na základních deskách, přičemž zbývá pouze jižní most, který se nazývá čipová sada. Tato čipová sada je určena pro směrování dat z pevných disků, periferií a některých slotů PCIe. Nejmodernější stolní a notebookové procesory jsou schopné směrovat až 128 GB dvoukanálové RAM s nativní rychlostí 3 200 MHz (4800 MHz s profily JEDEC s povoleným XMP). Tento autobus se dělí na dva:

• Datová sběrnice: přenáší data a pokyny programů Adresová sběrnice: prostřednictvím ní cirkulují adresy buněk, ve kterých jsou uložena data.

Kromě samotného řadiče paměti musí jádra také použít další sběrnici pro komunikaci mezi sebou as vyrovnávací pamětí, která se nazývá BSB nebo Back-Side Bus. Ten, který AMD používá ve své architektuře Zen 2, se nazývá Infinity Fabric, který je schopen pracovat na 5100 MHz, zatímco Intel se nazývá Intel Ring Bus.

Co je mezipaměť L1, L2 a L3 a jak to funguje?

IGP nebo integrovaná grafika

Dalším prvkem, který si účtuje docela důležité, ne tolik u procesorů zaměřených na hraní her, ale u méně výkonných, je integrovaná grafika. Většina stávajících procesorů má dnes několik jader určených pro práci výhradně s grafikou a texturami. Jádra Intel, AMD a další výrobci, jako je Qualcomm se svým Adreno pro Smartphone, nebo Realtek pro Smart TV a NAS. Tento typ procesorů nazýváme APU (Accelerated Processor Unit)

Důvod je jednoduchý, oddělit tuto tvrdou práci od ostatních typických úkolů programu, protože jsou mnohem těžší a pomalejší, pokud se v APU nepoužívá například sběrnice s vyšší kapacitou, například 128 bitů. Stejně jako normální jádra mohou být měřena v množství a frekvenci, při které pracují. Mají však také další složku, jako jsou stínící jednotky. A další opatření, jako jsou TMU (texturovací jednotky) a ROP (renderovací jednotky). Všechny nám pomohou identifikovat grafickou sílu sady.

IGP, které v současnosti používají Intel a AMD, jsou následující:

• AMD Radeon RX Vega 11: Jedná se o nejvýkonnější a nejpoužívanější specifikaci v procesorech Ryzen 5 2400 a 3400 1. a 2. generace. Jedná se o celkem 11 jader Raven Ridge s architekturou GNC 5.0, pracující na maximu 1400 MHz, mají maximálně 704 shaderových jednotek, 44 TMU a 8 ROP. AMD Radeon Vega 8: Je to nižší specifikace než předchozí, s 8 jádry a pracující na frekvenci 1100 MHz s 512 stínovacími jednotkami, 32 TMU a 8 ROP. Namontují je na Ryzen 3 2200 a 3200. Intel Iris Plus 655: tato integrovaná grafika je implementována v procesorech Intel Core 8. generace řady U (nízká spotřeba) pro notebooky a je schopna dosáhnout 1150 MHz s 384 stínovací jednotky, 48 TMU a 6 ROP. Jeho výkon je podobný předchozím. Intel UHD Graphic 630/620 - Jedná se o grafiku zabudovanou do všech stolních procesorů 8. a 9. generace, které ve svém názvu nenesou F. Jedná se o nižší grafiku než Vega 11, která se vykresluje při 1200 MHz, se 192 stínovacími jednotkami, 24 TMU a 3 ROP.

Patice procesoru

Nyní se přesuneme z toho, co jsou komponenty CPU, abychom zjistili, kam bychom ho měli připojit. Je zřejmé, že se jedná o soket, velký konektor umístěný na základní desce a opatřený stovkami kolíků, který bude kontaktovat CPU pro přenos energie a dat ke zpracování.

Jako obvykle má každý výrobce své vlastní zásuvky a mohou být také různých typů:

• LGA: Land Grid Array, který má kolíky nainstalované přímo v patici desky a procesor má pouze ploché kontakty. Umožňuje vyšší hustotu připojení a je používán společností Intel. Současné sokety jsou LGA 1151 pro stolní procesory a LGA 2066 pro procesory orientované na pracovní stanici. To je také používáno AMD pro jeho Threadrippery označené TR4. PGA: Pin Grid Array, právě naopak, kolíky jsou nyní na CPU samotném a patice má otvory. AMD je stále používán pro všechny své stolní počítače Ryzen s názvem BGA: Ball Grid Array, v podstatě jde o soket, do kterého je procesor přímo pájen. Používá se v notebookech nové generace, jak od AMD, tak od Intelu.

Chladiče a IHS

IHS (Integrated Heat Spreader) je balíček, který má procesor nahoře. V zásadě jde o čtvercovou desku z hliníku, která je přilepena k substrátu nebo PCB CPU a následně k DIE nebo vnitřnímu křemíku. Jeho funkcí je předávat teplo z nich do chladiče a také působit jako ochranný kryt. Mohou být přivařeny přímo k DIE nebo slepeny tepelnou pastou.

Procesory jsou prvky, které pracují na velmi vysoké frekvenci, takže budou potřebovat chladič, který zachycuje teplo a vypuzuje ho do okolí pomocí jednoho nebo dvou fanoušků. Většina procesorů přichází s více či méně špatným zásobníkem, i když ty nejlepší pocházejí z AMD. Ve skutečnosti máme modely založené na výkonu procesoru:

• Wrait Stealth: nejmenší, i když stále větší než Intel, pro Ryzen 3 a 5 bez označení X Intel: nemá jméno a je to malý hliníkový chladič s velmi hlučným ventilátorem, který přichází téměř ve všech jeho procesorech kromě i9. Tento chladič se od Core 2 Duo nezměnil. Wraith Spire - střední, s vyšším hliníkovým blokem a 85 mm ventilátorem. Pro Ryzen 5 a 7 s označením X. Wrait Prism: Špičkový model, který obsahuje dvouúrovňové blokové a měděné tepelné potrubí pro zvýšení výkonu. Přináší jej Ryzen 7 2700X a 9 3900X a 3950X. Wraith Ripper: Jedná se o dřez do věže, který vytvořil Cooler Master pro Threadrippers.

Chladič procesoru: Co to je? Tipy a doporučení

Kromě toho existuje mnoho výrobců, kteří mají své vlastní modely kompatibilní se zásuvkami, které jsme viděli. Podobně máme kapalinové chladicí systémy, které nabízejí vynikající výkon pro chladiče věží. Pro špičkové procesory doporučujeme použít jeden z těchto 240 mm (dva ventilátory) nebo 360 mm (tři ventilátory) systémy.

Nejdůležitější pojmy CPU

Nyní se podívejme na další pojmy související také s procesorem, které budou pro uživatele důležité. Nejde o vnitřní strukturu, ale o technologie nebo postupy, které se v nich provádějí k měření nebo zlepšování jejich výkonnosti.

Jak měřit výkon: co je měřítko

Když kupujeme nový procesor, vždy rádi vidíme, jak daleko to může jít a abychom ho mohli koupit u jiných procesorů nebo dokonce u jiných uživatelů. Tyto testy se nazývají benchmarky a jedná se o zátěžové testy, kterým je procesor vystaven, aby poskytl určité skóre na základě jeho výkonu.

Existují programy jako Cinebench (vykreslovací skóre), wPrime (čas na provedení úlohy), návrhový program Blenderu (vykreslovací čas), 3DMark (herní výkon) atd., Které jsou zodpovědné za provádění těchto testů , abychom je mohli porovnat s další procesory prostřednictvím seznamu zveřejněného v síti. Téměř všechny z nich dávají své vlastní skóre vypočtené pomocí faktorů, které má pouze tento program, takže jsme nemohli koupit skóre Cinebench se skóre 3DMark.

Teploty jsou vždy pod kontrolou, aby se zabránilo tepelnému škrtení

Existují také pojmy související s teplotami, které by si měl každý uživatel být vědom, zejména pokud mají drahý a výkonný procesor. Na internetu existuje mnoho programů schopných měřit teplotu nejen procesoru, ale i mnoha dalších komponentů, které jsou vybaveny senzory. Velmi doporučeným bude HWiNFO.

V závislosti na teplotě bude termální Throttling. Je to automatický ochranný systém, že CPU musí snižovat napájecí napětí a energii, když teploty dosáhnou svého maximálního povoleného. Tímto způsobem snižujeme pracovní frekvenci a také teplotu, stabilizujeme čip tak, aby nespálil.

Ale také výrobci sami nabízejí údaje o teplotách svých procesorů, takže můžeme najít některé z nich:

• TjMax: Tento termín se vztahuje na maximální teplotu, kterou je procesor schopen vydržet ve své matici, tj. Uvnitř svých procesorových jader. Když se CPU blíží těmto teplotám, automaticky obejde výše uvedenou ochranu, která sníží napětí a výkon CPU. Teplota Tdie, Tjunction nebo Junction: Tato teplota je měřena v reálném čase pomocí senzorů umístěných uvnitř jader. Nikdy nepřekročí TjMax, protože systém ochrany bude fungovat dříve. TCase: je to teplota, která se měří v IHS procesoru, to znamená v jeho zapouzdření, která se bude vždy lišit od teploty, která je označena uvnitř jádra CPU. Balíček: je to průměr teploty tunionu všech jader CPU

Delidding

Delid nebo delidding je praxe, která se provádí za účelem zlepšení teploty CPU. Spočívá v odstranění IHS z procesoru a odhalení různých nainstalovaných křemíku. A pokud to není možné odstranit, protože je svařované, vyleštíme jeho povrch na maximum. To se provádí, aby se co nejvíce zlepšil přenos tepla přímým umístěním tekuté kovové tepelné pasty na tyto DIE a umístěním chladiče na vrchol.

Co tím získáme? No, eliminujeme nebo vezmeme do svého minimálního vyjádření extra tloušťku, kterou nám IHS dává, takže teplo přechází přímo do chladiče bez mezikroků. Pasta i IHS jsou prvky odolné vůči teplu, takže jejich odstraněním a umístěním tekutého kovu bychom mohli přetaktováním snížit teploty na 20 ° C. V některých případech to není snadný úkol, protože IHS je přímo přivařeno k DIE, takže neexistuje žádná jiná možnost, než broušení namísto jeho sundání.

Další úrovní by bylo umístění chladicího systému kapalného dusíku, vyhrazeného pouze pro laboratorní nastavení. I když samozřejmě můžeme vždy vytvořit náš systém s motorem chladničky, který obsahuje helium nebo deriváty.

Přetaktování a podtržení na procesoru

S výše uvedeným úzce souvisí přetaktování, což je technika, při které se zvyšuje napětí procesoru a multiplikátor se upravuje tak, aby se zvýšila jeho provozní frekvence. Ale nemluvíme o frekvencích, které přicházejí ve specifikacích, jako je turbo režim, ale registry, které přesahují ty, které stanovil výrobce. Nikomu není ztraceno, že jde o riziko pro stabilitu a integritu procesoru.

K přetaktování potřebujeme nejprve procesor s odemknutým multiplikátorem a poté základní desku čipové sady, která umožňuje tento typ akce. Všechny AMD Ryzen jsou náchylné k přetaktování, stejně jako procesory Intel označené K. Podobně tuto praxi podporují čipové sady AMD B450, X470 a X570, stejně jako řady Intel X a Z.

Přetaktování lze také provést zvýšením frekvence základních hodin nebo BCLK. Jsou to hlavní hodiny základní desky, která ovládá prakticky všechny komponenty, jako jsou CPU, RAM, PCIe a Chipset. Zvýšíme-li tyto hodiny, zvyšujeme frekvenci dalších komponent, které dokonce mají multiplikátor uzamčený, ačkoli to přináší ještě více rizik a je to velmi nestabilní metoda.

Na druhé straně je podpětí právě naopak a snižuje napětí, aby procesor nemohl provádět tepelné škrcení. Jedná se o praxi používanou u notebooků nebo grafických karet s neúčinnými chladicími systémy.

Nejlepší procesory pro stolní počítače, hry a pracovní stanice

V tomto článku nemohl chybět odkaz na našeho průvodce s nejlepšími zpracovateli na trhu. V něm umístíme modely Intel a AMD, které považujeme za nejlepší v různých existujících rozsazích. Nejen herní, ale i multimediální vybavení a dokonce i pracovní stanice. Neustále je aktualizujeme as přímými odkazy na nákup.

Závěr o zpracovateli

Nemůžete si stěžovat, že se v tomto článku nic nenaučíme, protože jsme zcela kompletně přezkoumali historii dvou hlavních výrobců a jejich architektur. Kromě toho jsme přezkoumali různé části procesoru, které jsou nezbytné k jejich poznání mimo a uvnitř, spolu s některými důležitými koncepty a běžně používanými komunitou.

Zveme vás, abyste do komentářů vložili další důležité pojmy, které jsme přehlédli a které považujete za důležité pro tento článek. Tyto články se vždy snažíme co nejvíce vylepšovat pro začínající komunitu.