Typy a rychlosti procesorů

Mikroprocesor je součást osobního počítače, která provádí skutečné zpracování dat. Je to centrální procesorová jednotka (CPU), která se hodí do mikročipu a má velmi složitý spínací obvod, který velmi rychle provádí jednoduché pokyny.

Balíček integrovaného obvodu mikroprocesoru obsahuje křemíkový čip, který obsahuje miliony tranzistorů a dalších součástí vyrobených z tohoto materiálu. Protože jsou tranzistory čipu velmi malé, mohlo by i malé množství vysokonapěťového proudu (jako je statická elektřina) zničit čip.

Z tohoto důvodu musí být se všemi velkými integrovanými obvody zacházeno způsobem, který minimalizuje možnost statického elektrického šoku.

S tolika obvody uloženými v tak malé oblasti mikročipy produkují velké množství tepla a vyžadují chladicí systémy, aby zabránily přehřátí čipu. Na základních deskách počítače je procesorový čip zakryt velkým velkým žebrovým kovovým chladičem, který umožňuje proudění vzduchu z chladicích ventilátorů odvádět teplo.

Obecně lze říci, že mikroprocesor je CPU integrovaný do malého křemíkového čipu, který se skládá z tisíců malých komponent, jako jsou diody, tranzistory a rezistory, které spolupracují.

Typy procesorů

Procesory Intel i AMD vyrábějí procesory pro různé systémy. Společnost Intel vyrábí rodiny procesorů Core, Pentium, Atom a Celeron pro stolní počítače, zatímco na druhé straně najdeme mezi jinými procesory AMD Athlon, Sempron a Ryzen.

Každý procesor vyrobený společností Intel nebo AMD má specifické funkce a dodává specifické systémy, jako jsou počítače nebo pracovní stanice v kanceláři. Každý procesor se přizpůsobí konkrétnímu počítači, ať už je sestaven, postaven od nuly nebo aktualizován.

Procesor, který se v PC nejčastěji používá, vyrábí společnost Intel. Protože si IBM vybrala čip Intel 8088 pro původní počítač IBM, většina počítačových klonů použila některý z procesorů řady Intel.

Počítače Macintosh společnosti Apple původně používaly mikroprocesory řady Motorola 68000. Procesory Motorola však používají jinou sadu instrukcí než procesory Intel, takže není snadné spouštět počítačový software na počítačích Mac a naopak (ale přenos datových souborů není problém.)

Níže jsou vysvětleny různé typy mikroprocesorů.

8085 mikroprocesor

Obrázek přes Wikipedia

Mikroprocesor 8085 byl navržen společností Intel v roce 1977 pomocí technologie NMOS.

Konfigurace tohoto mikroprocesoru jsou 8bitová datová sběrnice, 16bitová adresová sběrnice, která může adresovat až 64 kb, 16bitový čítač a ukazatel zásobníku (SP). Šestibitové registry jsou uspořádány ve dvojici BC, DE a HL. Mikroprocesor 8085 vyžaduje napájení 5 V.

8086 mikroprocesor

Obrázek přes wikipedii

Tento mikroprocesor byl také navržen společností Intel. Jedná se o 16bitový procesor s 20 linkami adresové sběrnice a 16 datovými linkami s 1 MB úložiště. Mikroprocesor 8086 se skládá ze silné sady instrukcí, které umožňují snadné provádění operací, jako je násobení a dělení.

Mikroprocesor 8086 má dva provozní režimy, které jsou maximální a minimální režim. Maximální provozní režim se používá pro systém, který má více procesorů. Minimální provozní režim se používá pro systém, který má jeden procesor. Charakteristiky tohoto mikroprocesoru jsou vysvětleny níže.

Vlastnosti mikroprocesoru 8086

Nejdůležitější vlastnosti mikroprocesoru jsou následující:

Pro zlepšení výkonu tohoto mikroprocesoru jsou v trubkách dva procesy, které jsou ve fázi získávání a provádění instrukcí. Cyklus načítání může přenášet data v 6 bajtů instrukcí a ukládat je na jednom řádku. Mikroprocesor 8086 se skládá z 2900 tranzistorů a má 256 vektorových přerušení.

Rychlost hodin v mikroprocesoru

Rychlost hodin se měří v jednotkách cyklů za sekundu, která se nazývá Hertz (Hz). Počítačové desky a procesory fungují rychlostí milionů a miliard hertzů, megahertzů (MHz) a gigahertzů (GHz).

Procesory Intel a AMD používají různé interní návrhy, takže porovnání například procesoru AMD 2, 4 GHz s procesorem AMD 3, 0 GHz naznačuje, že procesor AMD 3, 0 GHz běží rychleji; Srovnání dvou procesorů 2, 4 GHz od společností AMD a Intel však neumožňuje určit, který z nich pracuje rychleji.

Aby fungoval, rozdělí procesor úlohu do několika fází. Procesory Intel obvykle běží více fází, a proto vykonávají více práce a dokončení úkolů trvá déle než procesory AMD.

Digitální čipy na základní desce jsou vzájemně synchronizovány hodinovým signálem (sled pulzů) na základní desce.

Můžete to považovat za „srdeční rytmus“ počítače. Čím rychleji se tikají hodiny, tím rychleji bude počítač běžet; ale hodiny nemohou běžet rychleji než rychlost čipů, protože v tomto případě selžou.

Jak se technologie čipů zlepšila, zrychlila se rychlost, kterou mohou čipy běžet. CPU běží rychleji než zbytek základní desky (která se synchronizuje za zlomek rychlosti procesoru).

Zvyšte rychlost

Když však vyhledáváte procesor na trhu, existuje seznam věcí, které je třeba zvážit. Jediné, co většina spotřebitelů vidí, je tradičně jeho plná síla Gigahertzů.

Mnoho z těchto lidí pravděpodobně ani neví, co to znamená (je to počet hodinových cyklů, které procesor dokončí za sekundu, v miliardách), ale je to snadné porovnat.

Posledních několik let přineslo další funkci: rychlost posílení. Většina grafických a zpracovatelských jednotek má nyní rychlost hodin a „zvýšení rychlosti“. Intel to nazývá Turbo Boost; AMD to nazývá Boost Clock.

Tato nová mikroprocesorová technologie automaticky zlepšuje výkon, zvyšuje rychlost jader a tím dosahuje lepší účinnosti.

Klasifikace mikroprocesorů

Přijímá se v zásadě 5 klasifikací mikroprocesorů:

CISC

Objednávky lze provádět ve spojení s dalšími nízkoúrovňovými činnostmi. Provádí hlavně úlohu nahrávání, stahování a obnovy dat na a z paměťové karty. Kromě toho také provádí složité matematické výpočty v rámci jednoho příkazu.

Tento procesor je navržen tak, aby minimalizoval počet instrukcí na program a ignoroval počet cyklů na instrukci. Kompilátor se používá k překladu jazyka vysoké úrovně do jazyka na úrovni sestavy, protože délka kódu je relativně krátká a další RAM se používá k uložení pokynů.

Architektura procesoru CISC

Je navržen tak, aby snížil náklady na paměť, protože ve velkých programech je vyžadováno více úložiště, což má za následek vyšší náklady na paměť. Chcete-li překročit tento počet instrukcí na program, můžete snížit počet instrukcí integrací operací do jedné instrukce.

Funkce procesoru CISC

Tento procesor se skládá z různých režimů adresování:

Má velký počet instrukcí Provedení instrukce trvá několik cyklů. Logika kódování instrukcí je složitá. Režimy více adresování, když je požadována instrukce

RISC

RISC je zkratka pro počítač se sníženou instrukcí a je navržena tak, aby zkrátila dobu provádění zjednodušením instrukční sady počítače.

Tyto typy čipů jsou vyráběny na základě funkce, ve které mikroprocesor může provádět malé úkoly v rámci konkrétního příkazu. Tímto způsobem dokončete více příkazů rychleji.

V mikroprocesoru každá sada instrukcí vyžaduje pouze jeden hodinový cyklus k implementaci výsledku do jednotné runtime. Proto snižuje účinnost více řádků kódu, takže k uložení pokynů vyžaduje další RAM. Kompilátor se používá k převodu instrukční sady jazyků vysoké úrovně na počítačový jazyk.

Architektura procesoru RISC

Tento typ procesoru se používá pro vysoce optimalizovanou instrukční sadu a procesorové aplikace RISC jsou kvůli jejich energetické účinnosti pro přenosná zařízení. Charakteristiky tohoto procesoru jsou vysvětleny níže.

Funkce procesoru RISC

Některé z hlavních a důležitých vlastností procesoru RISC jsou následující:

V procesoru RISC existují jednoduché pokyny Skládá se z počtu registrů a méně tranzistorů Pro přístup k umístění paměti použijte instrukce load & store Tento procesor má běhový cyklus

Superscalar

Jedná se o procesor, který zkopíruje hardware do mikroprocesoru, aby mohl provádět více úkolů najednou. Mohou být použity pro aritmetiku a jako multiplikátory. Mají více operačních jednotek, a proto vykonávají více než jeden příkaz, neustále vydávají mnoho pokynů nadbytečným operačním jednotkám v procesoru.

ASIC

Používá se spíše pro specifické účely než pro obecné účely. Na začátku ASIC používaly technologii dveřních matic. Moderní ASIC mají často 32bitové procesory, Flash, RAM bloky, ROM, EEPROM a další typy modulů.

DSP (Digital Signal Processor)

Používají se pro kódování a dekódování videa nebo pro převod digitálních videí na analogové a analogové na digitální. Potřebují mikroprocesor, který je vynikající v matematických výpočtech. Čipy v tomto procesoru se používají v sonarech, radarech, zvukových zařízeních domácího kina, mobilních telefonech a televizích.

Doporučujeme přečíst si, jak rychle a snadno vybrat procesor

Komponenty potřebné pro tento procesor jsou programovaná paměť, datová paměť, vstup / výstup a počítačový motor. Tento procesor je navržen pro digitální zpracování analogového signálu. Tento proces se provádí v pravidelných intervalech a převádí napětí do digitální podoby.

Aplikace tohoto procesoru jsou výroba zvuku a hudby, zpracování video signálů a zrychlení 2D a 3D grafiky. Příkladem tohoto procesoru je TMS320C40.

Speciální procesory

Speciální procesory jsou navrženy pro některé speciální procesory a některé z nich jsou vysvětleny níže.

Koprocesor

Praktickou funkci zvládne mnohokrát rychleji než běžné mikroprocesory. Příkladem koprocesoru je matematický koprocesor a některé z nich jsou 8087, který se používá s 8086; 80287, který se používá s 80286; a 80387, který se používá s 80386.

Vstupní / výstupní procesor

Tento procesor bude mít svou vlastní místní paměť. Používá se k řízení I / O zařízení s účastí CPU. Příklady vstupního / výstupního procesoru jsou ovládání DMA, ovládání klávesnice a myši, ovládání grafického zobrazení a ovládání portu SCSI.

Transputer

Tento procesor má také svou vlastní lokální paměť a má také odkazy pro připojení jednoho transpondéru k jinému pro komunikaci mezi procesory.

Převaděč se používá pro systém s jedním procesorem nebo může být připojen k externím linkům, aby se snížily náklady na konstrukci a zvýšila se výkonnost. Některé příklady tohoto procesoru jsou procesory s pohyblivou řádovou čárkou jako T800, T805 a T9000.

Je rychlost důležitá?

Každý faktor je důležitý a rychlost se nezmění. Nemůžeme však porovnat rychlost (GHz nebo MHz) mezi různými architekturami. Je chybou srovnávat Pentium 4 na 2, 8 GHz s Pentiem posledních let na stejné frekvenci. Evoluční skok v IPC (instrukce na cyklus) je propastný.

Nejsprávnější by bylo klasifikovat každého procesora podle jeho kategorie. Můžeme také najít případy, že kvůli „napjatému rozpočtu“ vybavte svůj počítač nízko-koncovým procesorem a stále ho tahejte, dokud nepřestoupíte na vyšší.

Intel Pentium a Celeron / AMD Ryzen 3 / APU

Procesory s takovou rychlostí jsou ideální pro základní každodenní činnosti, například: e-mail, prohlížení webu, kancelářská souprava a dokonce i skvělý výkon jako mediální / HTPC centra. V případě Pentiums, Ryzen 3 a APU mohou dát skvělý výkon hraní v rozlišení 720p nebo 1080, pokud je vybaveno slušnou grafickou kartou.

Intel Core i3 / AMD Ryzen 5 Quad Core

Tento rozsah rychlostí se dokonale hodí pro prohlížení webu, práci s e-maily, spouštění obchodních programů, jako jsou systémy pro správu pacientů, a multitasking obecně. Tato kategorie funguje dobře pro průměrný kancelářský počítač nebo uživatele, kteří nechtějí utratit spoustu peněz na svém herním počítači, ale chtějí svůj počítač v budoucnu upgradovat.

V současné době má Intel Core i3 osmé generace 4 jádra, která nám přinášejí vyšší výkon (ve srovnání se sedmou generací) a mohou nám přinést spoustu radosti s Nvidia GTX 1050 Ti nebo GTX 1060 o 3 nebo 6 GB. Zajímavý je také čtyřjádrový procesor AMD Ryzen 5 1400, který funguje velmi dobře jako procesor 4 × 4. Zatímco AMD Ryzen 5 1600 / 1600X jsou ideální pro hraní her a streamování, protože není příliš obtížné je přetaktovat na 3, 9 nebo 4 GHz.

Intel Core i5 / Intel Core i7 a AMD Ryzen 7

V rámci mainstreamové platformy jsou špičkové produkty. Pokud potřebujete super výkonný počítač, ideální pro hraní na nejvyšší nároky, práci se super výkonnými databázemi a úpravy multimédií, budete muset mít vysoce výkonný počítač. Osobně série Intel Core i7 a AMD Ryzen 7 8. generace (s přetaktováním 3, 8 nebo 4 GHz) poskytují brutální výkon pro hraní a práci.

Bezpochyby jsou skvělou volbou pro nadšenou platformu, jako je Intel Core i9 nebo AMD Threadripper s mnohem větším množstvím. Tímto končíme náš článek o všech podrobnostech, které byste měli vědět o procesorech. Mezi nimi typy, které existují a rychlosti?