Процессор - это, без сомнения, главный компонент любого компьютера. Именно этот небольшой кусочек кремния, размером в несколько десятков миллиметров выполняет все те сложные задачи, которые вы ставите перед своим компьютером. Здесь выполняется операционная система, а также все программы. Но как все это работает? Этот вопрос мы попытаемся разобрать в нашей сегодняшней статье.

Процессор управляет данными на вашем компьютере и выполняют миллионы инструкций в секунду. И под словом процессор, я подразумеваю именно то, что оно на самом деле означает - небольшой чип из кремния, который фактически выполняет все операции на компьютере. Перед тем как перейти к рассмотрению как работает процессор, нужно сначала подробно рассмотреть что это такое и из чего он состоит.

Сначала давайте рассмотрим что такое процессор. CPU или central processing unit (центральное обрабатывающее устройство) - который представляет из себя микросхему с огромным количеством транзисторов, сделанную на кристалле кремния. Первый в мире процессор был разработан корпорацией Intel в 1971 году. Все началось с модели Intel 4004. Он умел выполнять только вычислительные операции и мог обрабатывать только 4 байта данных. Следующая модель вышла в 1974 году - Intel 8080 и мог обрабатывать уже 8 бит информации. Дальше были 80286, 80386, 80486. Именно от этих процессоров произошло название архитектуры.

Тактовая частота процессора 8088 была 5 МГц, а количество операций в секунду только 330 000 что намного меньше чем в современных процессоров. Современные устройства имеют частоту до 10 ГГц и несколько миллионов операций в секунду.

Мы не будем рассматривать транзисторы, переместимся на уровень выше. Каждый процессор состоит из таких компонентов:

• Ядро - здесь выполняется вся обработка информации и математические операции, ядер может быть несколько;
• Дешифратор команд - этот компонент относится к ядру, он преобразует программные команды в набор сигналов, которые будут выполнять транзисторы ядра;
• Кэш - область сверхбыстрой памяти, небольшого объема, в которой хранятся данные, прочитанные из ОЗУ;
• Регистры - это очень быстрые ячейки памяти, в которых хранятся сейчас обрабатываемые данные. Их есть всего несколько и они имеют ограниченный размер - 8, 16 или 32 бит именно от этот зависит разрядность процессора;
• Сопроцессор - отдельное ядро, которое оптимизировано только для выполнения определенных операций, например, обработки видео или шифрования данных;
• Адресная шина - для связи со всеми, подключенными к материнской плате устройствами, может иметь ширину 8, 16 или 32 бит;
• Шина данных - для связи с оперативной памятью. С помощью нее процессор может записывать данные в память или читать их оттуда. Шина памяти может быть 8, 16 и 32 бит, это количество данных, которое можно передать за один раз;
• Шина синхронизации - позволяет контролировать частоту процессора и такты работы;
• Шина перезапуска - для обнуления состояния процессора;

Главным компонентом можно считать ядро или вычислительное-арифметическое устройство, а также регистры процессора. Все остальное помогает работать этим двум компонентам. Давайте рассмотрим какими бывают регистры и какое у них предназначение.

• Регистры A, B, C - предназначены для хранения данных во время обработки, да, их только три, но этого вполне достаточно;
• EIP - содержит адрес следующей инструкции программы в оперативной памяти;
• ESP - адрес данных в оперативной памяти;
• Z - содержит результат последней операции сравнения;

Конечно, это далеко не все регистры памяти, но эти самые главные и ими больше всего пользуется процессор во время выполнения программ. Ну а теперь, когда вы знаете из чего состоит процессор, можно рассмотреть как он работает.

Как работает процессор компьютера?

Вычислительное ядро процессора может выполнять только математические операции, операции сравнения и перемещение данных между ячейками и оперативной памятью, но этого вполне достаточно, чтобы вы могли играть игры, смотреть фильмы и просматривать веб-страницы и многое другое.

Фактически любая программа состоит из таких команд: переместить, сложить, умножить, делить, разница и перейти к инструкции если выполняется условие сравнения. Конечно, это далеко не все команды, есть другие, которые объединяют между собой уже перечисленные или упрощают их использование.

Все перемещения данных выполняются с помощью инструкции перемещения (mov), эта инструкция перемещает данные между ячейками регистров, между регистрами и оперативной памятью, между памятью и жестким диском. Для арифметических операций есть специальные инструкции. А инструкции перехода нужны для выполнения условий, например, проверить значение регистра A и если оно не равно нулю, то перейти к инструкции по нужному адресу. Также с помощью инструкций перехода можно создавать циклы.

Все это очень хорошо, но как же все эти компоненты взаимодействуют между собой? И как транзисторы понимают инструкции? Работой всего процессора управляет дешифратор инструкций. Он заставляет каждый компонент делать то, что ему положено. Давайте рассмотрим что происходит когда нужно выполнить программу.

На первом этапе дешифратор загружает адрес первой инструкции программы в памяти в регистр следующей инструкции EIP, для этого он активирует канал чтения и открывает транзистор-защелку чтобы пустить данные в регистр EIP.

Во втором тактовом цикле дешифратор инструкций преобразует команду в набор сигналов для транзисторов вычислительного ядра, которые выполняют ее и записывают результат в один из регистров, например, С.

На третьем цикле дешифратор увеличивает адрес следующей команды на единицу, так, чтобы он указывал на следующую инструкцию в памяти. Далее, дешифратор переходит к загрузке следующей команды и так до окончания программы.

Каждая инструкция уже закодирована последовательностью транзисторов, и преобразованная в сигналы, она вызывает физические изменения в процессоре, например, изменению положения защелки, которая позволяет записать данные в ячейку памяти и так далее. На выполнение разных команд нужно разное количество тактов, например, для одной команды может понадобиться 5 тактов, а для другой, более сложной до 20. Но все это еще зависит от количества транзисторов в самом процессоре.

Ну с этим все понятно, но это все будет работать только если выполняется одна программа, а если их несколько и все одновременно. Можно предположить, что у процессора есть несколько ядер, и тогда на каждом ядре выполняется отдельная программ. Но нет, на самом деле там таких ограничений нет.

В один определенный момент может выполняться только одна программа. Все процессорное время разделено между всеми запущенными программами, каждая программа выполняется несколько тактов, затем процессор передается другой программе, а все содержимое регистров сохраняется в оперативную память. Когда управление возвращается этой программе, то в регистры грузятся ранее сохраненные значения.

Выводы

Вот и все, в этой статье мы рассмотрели как работает процессор компьютера, что такое процессор и из чего он состоит. Возможно, это немного сложно, но мы рассмотрели все более просто. Надеюсь, теперь вам стало более ясно то, как работает это очень сложное устройство.

На завершение видео об истории создания процессоров:

Пожалуй, ключевым достоинством персонального компьютера как платформы является его впечатляющая гибкость и возможности кастомизации, которые сегодня, благодаря появлению новых стандартов и типов комплектующих, кажутся практически безграничными. Если лет десять назад, произнося аббревиатуру "ПК", можно было с уверенностью представить себе белый железный ящик, опутанный проводами и жужжащий где-то под столом, то сегодня столь однозначных ассоциаций нет и быть не может.

Сегодняшний ПК может быть мощной рабочей станцией, ориентированной на производительность в вычислениях или рабочей машиной дизайнера, "заточенной" под качество двухмерной графики и быструю работу с данными. Может быть топовой игровой машиной или скромной мультимедийной системой, живущей под телевизором...

Иначе говоря, у каждого ПК сегодня свои задачи, которым соответствует тот или иной набор железа. Но как выбрать подходящее?

Начинать следует с центрального процессора. Видеокарта определит производительность системы в играх (и ряде рабочих приложений, использующих вычисления на GPU). Материнская плата - формат системы, её функционал "из коробки" и возможности подключения комплектующих и периферийных устройств. Однако именно процессор определит возможности системы в повседневных домашних задачах и работе.

Давайте рассмотрим, что важно при выборе процессора, а что - нет.

На что НИКОГДА не нужно обращать внимание

Производитель процессора

Как и в случае с видеокартами (да, впрочем, и со многими другими девайсами), наши соотечественники всегда рады превратить обыкновенный потребительский товар в нечто, что можно поднять на штандарты и пойти войной на сторонников противоположного лагеря. Можете представить себе ситуацию, в которой любители маринованных огурцов и консервированных помидоров разделили магазин баррикадой, покрывают друг друга последними словами и частенько прибегают к рукоприкладству? Согласитесь, звучит как полный бред... однако в сфере компьютерных комплектующих такое происходит сплошь и рядом!

Причем, как и любые сектанты, фанаты брендов видят мир исключительно разделенным на чёрное и белое. Все, абсолютно все товары с их любимым логотипом - это абсолютный идеал и само совершенство, а противоборствующие им решения - само воплощение зла, вместилище всех возможных недостатков.

О том, что у каждого из двух производителей центральных процессоров - соответственно, Intel и AMD , - есть полностью сформированные линейки продуктов, состоящие из совершенно разных по характеристикам девайсов с совершенно разной стоимостью, сектанты предпочитают умалчивать. Как, собственно, и о том, что в разных ценовых сегментах реальный лидер может меняться.

Рекомендация №1: Планируя сборку нового ПК или апгрейд старого, определитесь в первую очередь с бюджетом. Посчитайте сумму, которая у вас есть на руках, добавьте к ней некий резерв, который вы, в случае необходимости готовы добавить, а затем посмотрите, какие модели центральных процессоров в этот бюджет вписываются.

Чётко осознайте, что вы выбираете именно эти модели, и вам важны именно их характеристики. Что происходит, и кто лидирует в сегментах выше или ниже вашего бюджета - вас не касается. Вам важно только то, сколько производительности вы получите сейчас, за имеющиеся деньги.

"Игровой" или "не игровой" процессор

У процессора нет такой характеристики или функции, которая позволяла или не позволяла бы ему запускать игры (хотя родители некоторых покупателей с радостью бы за неё заплатили). У него есть производительность, которой может оказаться достаточно или недостаточно для комфортной игры. Разделение же на игровые и не игровые модели - не более чем искусственный маркетинг. Причём разделение весьма странно и зачастую не соответствует реальным возможностям ЦПУ.

Рекомендация №2: Какие бы цели вы ни ставили перед будущим ПК - будет ли он игровой системой, рабочей станцией или основным элементом домашней мультимедийной системы - руководствуйтесь самым простым параметром: тем, насколько производительности процессора достаточно для этих задач.

Раскрывашки

Кризисный 2016 год, в который упали доходы населения, а следовательно, и продажи всего и вся, включая центральные процессоры, "подарил" нам очередной миф, который теперь надолго засядет в интернетах. А уж в сознании рядовых покупателей - и того дольше.

Суть явления проста: "старые процессоры с новыми видеокартами работать не могут, бегите все покупать новые!". Особенно доставляют здесь рекомендации заменить вполне годные и актуальные процессоры Core i5 старых поколений на процессоры Core i3 новых поколений, которые по всем параметрам хуже. Ну, и, разумеется, советы потратить 40 тысяч на апгрейд платформы ради игр с видеокартой за 20 тысяч.

Рекомендация №3: Собственно, и . Задача любой раскрывашки - не помочь вам выбрать подходящий процессор, а "втюхать" девайс поновее и подороже, желательно в комплекте с материнской платой и памятью. Увидите раскрывашку - отойдите в сторонку и не слушайте. Иначе себе дороже выйдет.

Что ИНОГДА может оказаться важным

OEM и BOX-комплектация, она же "система охлаждения в комплекте"

Центральные процессоры могут поставляться в двух вариантах: "боксовой" и OEM-комплектации . Разница предельно проста: "бокс" - это, собственно, коробка, в которой, помимо самого процессора, находятся гарантийный талон и штатная система охлаждения (хотя в редких случаях вроде процессоров FX 9000-ой серии она может отсутствовать). OEM - это просто процессор, абсолютно без всего. Ни коробки, ни кулера, ни гарантийного талона.

Вызвано это тем, что OEM-комплектация по замыслу производителя процессора предназначается для фирм, собирающих и продающих готовые ПК. Процессоры в данном случае приобретаются большими партиями и поставляются в паллетах, вмещающих по 20 с лишним штук. Опять же, по логике производителя, из этих паллетов они должны попадать сразу в компьютеры.

Но в нашей стране процессор в OEM-комплектации можно свободно купить в рознице (см. гневные отзывы на тему "Вынесли процессор в пакетике" ). Такая комплектация дешевле боксовой, и порой - очень существенно.

Рекомендация №4: Боксовая комплектация - это всегда компромисс. Штатный кулер - не самый эффективный, не самый тихий и уж совершенно точно - не самый выгодный по цене. Кого-то может подкупить более длительный срок гарантии у "бокса" против OEM, однако процессор - устройство крайне живучее, и сломать его ой как непросто (разве что целенаправленно и механически). Если он прожил у вас первый день - с 95% вероятностью проживёт и следующие 10 лет. Альтернативные кулеры, опять же, могут оказаться и дешевле, и эффективнее штатного.

С другой стороны, всё упирается в цену. Если стоимость "бокса" лишь немногим выше OEM - берите бокс, хуже от этого не будет.

Свободный множитель и частота процессора

Далеко не каждому пользователю даже самого обычного игрового ПК интересен разгон, не говоря уже о платформах, на которых оный разгон вообще не нужен или противопоказан. Тем не менее, в отдельных случаях этот параметр может оказаться полезным.

Частота современных процессоров складывается из двух параметров: базовой частоты, задаваемой системной шиной, и множителя, который варьируется от модели к модели. Соответственно, изменяя один из двух параметров или оба сразу, мы можем изменять итоговую тактовую частоту процессора и его производительность. Тем не менее, далеко не все современные платформы позволяют разгонять процессор по шине (а еще меньше платформ позволяют делать это официально). Так что, если вы заранее планируете разгон - выбирайте модели ЦПУ с разблокированным множителем , этим вы сильно облегчите себе задачу.

Что же касается тактовой частоты процессора (как базовой , так и в турбо-режиме ) - это весьма специфический параметр. При прочих равных условиях - да, производительность процессоров определяется частотой. Например, если мы сравниваем два процессора из линейки Core i5 , относящихся к одному и тому же поколению и основанных на одном и том же ядре, быстрее будет тот, у которого выше частота.

Но если сравнивать Core i5 с Core i3 того же поколения или с Core i5 предшествующего поколения - частота вовсе не будет определяющим фактором! В первом случае важно будет количество исполнительных блоков, во втором - архитектурные различия и поддержка отдельных технологий и инструкций.

Рекомендация №5: Свободный множитель - параметр полезный, но далеко не для всех. Нужен он вам или нет - зависит от ситуации, и однозначных рекомендаций тут дать нельзя. Что же касается частоты - пользуйтесь этим параметром с осторожностью. Он важен только в том случае, если все остальные параметры одинаковы.

Интегрированное графическое ядро

Большинство современных процессоров за редкими исключениями оснащается встроенной графикой . У некоторых покупателей это вызывает недовольство - мол, зачем это я переплачиваю за то, чем не буду пользоваться? Однако в реальности встроенное графическое ядро не отнимает, а ЭКОНОМИТ ваши деньги.

Как так? Всё просто. Купили вы компьютер с мощным процессором, оверклокерской материнской платой и большим объемом памяти, а покупку игровой видеокарты отложили на потом. Всего лет 8-10 назад в такой ситуации вам пришлось бы искать на барахолках "затычку" для слота - устаревшую или слабую видеокарту, на которой можно было пересидеть, пока не будет приобретен более мощный современный девайс. Просто потому, что иначе компьютер бы не работал - не умели тогда процессоры выводить видео, а топовые материнские платы и встроенное видео были вещами несовместимыми.

Сегодня же - вы просто подключаете монитор к выходам на материнской плате и используете ПК, не тратя лишнее время и деньги. Более того - производительность современной встроенной графики такова, что нетребовательным пользователям и тем, кому компьютер нужен не для игр видеокарта и вовсе не нужна!

Особняком здесь стоят APU компании AMD . Их ключевое преимущество - именно мощная встроенная графика, что делает эти процессоры отличным вариантом для HTPC и мультимедийных систем, но в то же время их использование с дискретным видео теряет всякий смысл. Справедливости ради - топовые модели современных процессоров Intel оснащаются видеоядром не хуже, но стоят куда дороже APU, а производительность их процессорной части для HTPC крайне избыточна.

Кто же сегодня живёт без встроенной графики? Это топовые процессоры Intel для платформы LGA 2011-3 - им по статусу положено работать либо с мощнейшими игровыми видеокартами, либо с профессиональными ускорителями вычислений. Также лишены графики процессоры AMD под уходящую уже платформу AM3+ . И процессоры семейства Athlon II - те же самые APU, только с отключенной графической частью: экстремально дешёвые и столь же производительные за свой ценник.

Кроме того, без встроенной графики обходятся некоторые (но далеко не все) процессоры Intel Xeon , выполненные под мейнстримовые платформы LGA 115x. Об этих процессорах стоит сказать особо. Несмотря на "серверное" имя, они фактически являются аналогами десктопных Core i5/i7. Существенные различия - возможность установки в материнские платы, поддерживающие мультипроцессорные конфигурации и поддержка оперативной памяти с коррекцией ошибок (ECC).

Рекомендация №6: Бояться встроенной графики не стоит - это отличный бонус, который к тому же скоро станет стандартом для всех платформ за исключением LGA 2011-3 и возможно, её потомков. Встроенное ядро может оказаться очень полезным в отдельных случаях или вовсе избавить вас от необходимости покупать дискретную видеокарту. Но и гоняться за ним не стоит: у процессоров без встроенной графики тоже может оказаться немало достоинств.

Что вам ДЕЙСТВИТЕЛЬНО важно знать

Сокет

Сокет - это разъём, в который процессор устанавливается на материнской плате. Как и любой другой разъём, он имеет определённые физические размеры, конструкцию, количество контактов и так далее. Соответственно, за редкими исключениями, установить в один сокет можно только одно семейство процессоров. Например, процессор под сокет AM4 в материнскую плату с сокетом FM2+ или LGA 1151 установить невозможно чисто физически (вернее, один раз возможно, но после этого вам потребуются и новый процессор, и новая материнская плата).

Соответственно, выбор сокета определяет то, какие процессоры вам будут доступны на момент покупки, и какие вы сможете установить в будущем (и сможете ли вообще). От него зависит производительность системы, возможности и цена будущего апгрейда, а нередко - и количество периферийных устройств, которые можно установить в ПК.

Рекомендация №7 : Определитесь с тем, что вы хотите получить от ПК. Да, некоторые современные платформы абсолютно универсальны (а некоторые будущие платформы - обещают быть такими) и гибко настраиваются под любые задачи при наличии должного количества денег, но это вовсе не значит, что у них нет аналогов. Некоторые ваши задачи могут быть решены гораздо меньшими тратами, а некоторые - гораздо эффективнее при тех же тратах.

Если вы выбираете процессор под уже имеющуюся материнскую плату - не поленитесь потратить несколько минут на то, чтобы зайти на официальный сайт производителя и посмотреть список совместимых с ней моделей ЦПУ. Это бесплатно, совершенно не сложно, и не требует никаких специальных знаний, но в ряде случаев поможет вам сэкономить время и деньги.

Бывает так, что процессор совпадает по сокету, но при этом вовсе не поддерживается материнской платой, или для запуска требует обновления микрокода биос. Второе можно сделать заранее перед покупкой нового ЦПУ, а первое лучше узнать сразу, чем потом возвращать в магазин исправный товар, в несовместимости которого с вашим железом не виноваты ни вы, ни сотрудники магазина.

Также бывают случаи, когда процессор номинально поддерживается, но на деле не может работать в конкретной материнской плате - например, когда подсистема питания материнской платы слишком слабая, а процессор наоборот, слишком прожорлив и требователен к питанию. Об этом тоже лучше узнать заранее, чем потом бороться с последствиями.

Если же вы выбираете процессор под абсолютно новую систему, обращать внимание следует на актуальные сокеты:

AM1 - платформа AMD, предназначенная для неттопов, встраиваемых систем и мультимедийных ПК начального уровня. Как и все APU, отличается наличием сравнительно мощной встроенной графики, что и является основным преимуществом.

AM4 - универсальная платформа AMD для мейнстрим-сегмента. Объединяет десктопные APU и мощные ЦПУ семейства Ryzen, благодаря чему позволяет собирать ПК буквально под любой бюджет и потребности пользователя.

TR4 - флагманская платформа AMD, предназначенная под процессоры Threadripper. Это продукт для профессионалов и энтузиастов: 16 физических ядер, 32 потока вычислений, четырёхканальный контроллер памяти и прочие впечатляющие цифры, дающие серьёзный прирост производительности в рабочих задачах, но практически не востребованные в домашнем сегменте.

LGA 1151_v2 - сокет, который ни в коем случае нельзя путать с обычным LGA 1151 (!!!). Являет собой актуальную генерацию мейнстримовой платформы Intel, и наконец-то привносит в потребительский сегмент процессоры с шестью физическими ядрами - этим и ценен. Однако обязательно следует помнить, что процессоры Coffee Lake нельзя установить в платы с чипсетами серий 200 и 100, а старые процессоры Skylake и Kaby Lake - в платы с чипсетами серии 300.

LGA 2066 - актуальная генерация платформы Intel, предназначенной для профессионалов. Также может быть интересна в качестве платформы для постепенного апгрейда. Младшие процессоры Core i3 и Core i5 практически ничем не отличаются от аналогов под LGA 1151 первой версии и стоят относительно доступно, но впоследствии их можно заменить на Core i7 и Core i9.

Количество ядер

Этот параметр требует множества оговорок, и его следует применять с осторожностью, однако именно он позволяет более-менее логично выстроить и дифференцировать центральные процессоры.

Модели с двумя вычислительными ядрами , а также с двумя физическими ядрами и четырьмя виртуальными потоками вне зависимости от тактовой частоты, степени динамического разгона, архитектурных преимуществ и фанатских мантр сегодня прочно обосновались в сегменте офисных ПК, причём даже там - не на самых ответственных местах. Всерьёз говорить об использовании таких ЦПУ в игровых машинах, а уж тем более - в рабочих станциях сегодня не приходится.

Процессоры с четырьмя вычислительными ядрами выглядят немного актуальнее, и могут удовлетворить запросы как офисных работников, так и не самых требовательных домашних пользователей. На них вполне можно собрать бюджетный игровой ПК, хотя в современных тайтлах производительность будет ограничена, а одновременное выполнение нескольких операций - к примеру, запись игрового видео, - будет невозможно или приведёт к заметному падению фпс.

Оптимальный вариант для дома - процессоры с шестью ядрами . Они способны обеспечивать высокую производительность в играх, не падают в обморок при выполнении нескольких ресурсоёмких задач одновременно, позволяют использовать ПК в качестве домашней рабочей станции, и при всём этом - сохраняют вполне доступную стоимость.

Процессоры с восемью ядрами - выбор тех, кто занят более серьёзными задачами, нежели игры. Хотя и с развлечениями они справятся без проблем, заметнее всего их преимущества - в рабочих приложениях. Если вы занимаетесь обработкой и монтажом видео, рисуете сложные макеты для полиграфии, проектируете дома или другие сложные конструкции, то выбирать стоит именно эти ЦПУ. Излишка производительности вы не заметите, а вот быстрая обработка и отсутствие зависаний в самый ответственный момент - определённо вас порадуют.

Процессоры с 10 и 16 ядрами - это уже серверный сегмент и весьма специфические рабочие станции, от предыдущего варианта отличающиеся примерно как работа дизайнера спецэффектов для большого кино от работы монтажера роликов на youtube (собственно, примерно там и используются). Однозначно рекомендовать или наоборот, отговаривать от их покупки сложно. Если вам реально требуется такая производительность - вы уже знаете, как и где будете её применять.

Рекомендация №8: Количество ядер - не самый чёткий параметр, и не всегда он позволяет отнести к одной группе процессоры с близкими характеристиками. Тем не менее, при выборе процессора стоит ориентироваться на этот параметр.

Производительность

Итоговый и самый важный параметр, которого, увы, нельзя найти ни в одном каталоге магазина. Тем не менее, в итоге именно он определяет, подойдет ли вам тот или иной процессор, и насколько эксплуатация ПК на его основе будет соответствовать вашим первоначальным ожиданиям.

Прежде, чем отправляться в магазин за процессором, который вам вроде бы подходит, не поленитесь изучить его детальные тесты. Причем "детальные" - это не видосики на ютубе, показывающие вам то, что вы должны увидеть по замыслу их автора. Детальные тесты - это масштабное сравнение процессора в синтетических бенчмарках, профессиональном софте и играх, проводимое по чёткой методике с участием всех или большинства конкурирующих решений.

Как и в случае с видеокартами, чтение и анализ подобных материалов поможет вам определить, стоит ли тот или иной процессор своих денег, и на что, при возможности, его можно заменить.

Рекомендация №9: Потратив пару вечеров на чтение и сравнение информации из разных источников (важно, чтобы они были авторитетными, и весьма желательно - зарубежными), вы сделаете аргументированный выбор и избавите себя от множества проблем в будущем. Поверьте, оно того более чем стоит.

Критерии и варианты выбора:

Согласно изложенным выше критериям, ЦПУ из каталога DNS можно распределить следующим образом:

Процессоры AMD Sempron и Athlon под сокет AM1 подойдут для сборки бюджетных мультимедийных ПК, встраиваемых систем и тому подобных задач. К примеру, если вы хотите установить в машину полноценный ПК с десктопной операционной системой или собрать небольшой неттоп, который будет скрытно жить в недрах дачного дома или гаража - стоит обратить внимание на эту платформу.

Для офисных ПК подойдут двухъядерные процессоры Intel Celeron , Pentium и Core i3 . Их преимуществом в данном случае выступит наличие встроенного графического ядра. Производительность последнего достаточна для вывода необходимой информации и ускорения работы браузеров, но совершенно недостаточна для игр, которых на рабочем месте всё равно быть не должно.

Для домашнего мультимедийного ПК лучшим выбором окажутся APU от AMD, предназначенные под актуальный сокет AM4. Представители линеек A8, A10 и А12 объединяют под одной крышкой четырёхъядерный процессор и весьма неплохую графику, которая может уверенно соперничать с бюджетными видеокартами. ПК на этой платформе можно сделать весьма компактным, но его производительности хватит для воспроизведения любого контента, а также целого ряда рабочих задач и немалого перечня игр.

Для бюджетного игрового ПК подойдут четырёхъядерные процессоры AMD Ryzen 3 и четырёхъядерные Core i3 под сокет LGA 1151_v2 (не путать с двухъядерными Core i3 под сокет LGA 1151 !!!). Производительности этих процессоров достаточно для любых домашних задач и большинства игр, однако грузить их серьёзной работой или пытаться выполнять несколько ресурсоёмких задач одновременно всё же не стоит.

Для бюджетной рабочей станции компромиссным вариантом могут стать четырёхъядерные процессоры AMD Ryzen 5 . Помимо физических ядер, они предлагают и виртуальные потоки вычислений, что в итоге позволяет выполнять операции в восемь потоков. Разумеется, это не так эффективно, как физические ядра, но вероятность увидеть 100% загрузку процессора и падение фпс ниже играбельного при записи или прямой трансляции геймплея здесь гораздо ниже, чем у предыдущих двух вариантов. Да и последующий монтаж оного видео пройдёт быстрее.

Оптимальный выбор для домашнего игрового ПК - шестиядерные процессоры AMD Ryzen 5 и Intel Core i5 под сокет LGA 1151_v2 (не путать с их четырёхъядерными предшественниками!!!). Стоимость этих ЦПУ вполне гуманна, их даже можно назвать относительно доступными, в отличие от топовых линеек Ryzen 7 и Core i7. А вот производительности - вполне хватает, чтобы играть в любые интересные пользователю игры и работать на дому. Причем даже одновременно, если будет такое желание.

Для топовых игровых ПК или рабочих станций без претензий на избранность и элитарность подойдут процессоры AMD Ryzen 7 и Intel Core i7 , имеющие, соответственно, 8 ядер/16 потоков и 6 ядер/12 потоков. Относясь к мейнстримовым платформам, эти процессоры всё ещё относительно доступны и не требуют дорогостоящих материнских плат, блоков питания и кулеров. Однако их производительности достаточно практически для всех задач, которые может поставить перед ПК рядовой пользователь.

Если же её всё-таки будет недостаточно - для высокопроизводительных рабочих станций предназначены процессоры AMD Ryzen Threadripper , предназначенные для установки в сокет TR4, и топовые модели процессоров Intel под сокет LGA 2066 - Core i7 и Core i9 , имеющие по 8, 10, 12 и более физических ядер. Помимо этого, процессоры предлагают четырёхканальный контроллер памяти, что важно для ряда профессиональных задач, и до 44 линий PCI-express, позволяющих подключать много периферии, не теряя в скорости обмена данными. Рекомендовать эти ЦПУ для домашнего использования не получается и в силу их цены, и благодаря "заточенности" под многопоток и профессиональные задачи. А вот в работе процессоры под топовые платформы могут буквально в разы опережать своих десктопных собратьев.

Вероятно, выбирая компьютер и изучая его характеристики вы заметили, что такому пункту как процессор придают большое значение. Почему именно ему, а не модели , блока питания, или ? Да, это тоже важные компоненты системы и от их правильного подбора также многое зависит, однако характеристики ЦП напрямую и в большей степени влияют на скорость и производительность ПК. Давайте разберем значение этого устройства в компьютере.

А начнем с того, что уберем процессор из системного блока. В итоге компьютер не будет работать. Теперь понимаете, какую роль он играет? Но давайте более детально изучим вопрос и узнаем что такое процессор компьютера.

Что такое процессор компьютера

Вся суть в том, что центральный процессор (его полное название) – как говорят, самое настоящее сердце и одновременно мозг компьютера. Пока он работает, работают и все остальные составляющие системного блока и подключенная к нему периферия. Он отвечает за обработку потоков различных данных, а также регулирует работу частей системы.

Более техническое определение можно найти в Википеди:

Центральный процессор - электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера.

В жизни ЦПУ имеет вид небольшой квадратной платы размером со спичечный коробок толщиной в несколько миллиметров, верхняя часть которого как, как правило, прикрыта металлической крышкой (в настольных версиях), а на нижней расположено множество контактов. Собственно, дабы не распинаться, посмотрите следующие фотографии:

Без команды, отданной процессором, не может быть произведена даже такая простая операция, как сложение двух чисел, или запись одного мегабайта информации. Все это требует немедленного обращения к ЦП. Что уж до более сложных задач, таких как запуск игры, или обработка видео.

К словам выше стоит добавить, что процессоры могут выполнять и функции видеокарты. Дело в том, что в современных чипах отведено место для видеоконтроллера, который выполняет все необходимые от нее функции, а как видеопамять использует . Не стоит думать, что встроенные графические ядра способны конкурировать с видеокартами хотя бы среднего класса, это больше вариант для офисных машин, где мощная графика не нужна, но все же потянуть что-то слабое им по зубам. Главным же достоинством интегрированной графики является цена — все же отдельную видеокарту покупать не нужно, а это существенная экономия.

Как работает процессор

В предыдущем пункте было разобрано, что такое процессор и для чего он нужен. Самое время посмотреть на то, как это работает.

Деятельность ЦП можно представить последовательностью следующих событий:

• Из ОЗУ, куда загрузилась определенная программа (допустим текстовый редактор), управляющий блок процессора извлекает необходимые сведения, а также набор команд, которые обязательно нужно выполнить. Все это отправляется в буферную память (кэш) ЦП;
• Выходящая из кэш-памяти информация разделяется на два вида: инструкции и значения , которые отправляются в регистры (это такие ячейки памяти в процессоре). Первые идут в регистры команд, а вторые в регистры данных;
• Информацию из регистров обрабатывает арифметико-логическое устройство (часть ЦПУ, которая выполняет арифметические и логические преобразования поступающих данных), которое из них считывает информацию, а за тем исполняет необходимые команды над получившимися в итоге числами;
• Получившиеся результаты, разделяющиеся на законченные и незаконченные , идут в регистры, откуда первая группа отправляется в кэш-память ЦП;
• Этот пункт начнем с того, что есть два основных уровня кэша: верхний и нижний . Последние полученные команды и данные, нужные для выполнения расчетов, поступают в кэш верхнего уровня, а неиспользуемые отправляются в кэш нижнего уровня. Этот процесс идёт следующим образом — вся информация идёт с третьего уровня кэша на второй, а потом попадает на первый, с не нужными на текущий момент данными и их отправкой на нижний уровень все обстоит наоборот;
• По окончанию вычислительного цикла, конечный итог будет записан в оперативной памяти системы, для освобождения места кэш-памяти ЦП для новых операций. Но может произойти так, что буферная память будет переполнена, тогда неэксплуатируемые данные пойдут в оперативную память, или на нижний уровень кэша.

Поэтапные шаги вышеприведенных действий являются операционным потоком процессора и ответом на вопрос – как работает процессор.

Виды процессоров и основные их производители

Существует множество видов процессоров от слабых одноядерных, до мощных многоядерных. От игровых и рабочих до средних по всем параметрам. Но, есть два основных лагеря ЦП – AMD и знаменитые Intel. Это две компании, производящие самые востребованные и популярные микропроцессоры на рынке. Основное различие между продукцией AMD и Intel – не количество ядер, а архитектура – внутреннее строение. Каждый из конкурентов предлагает свое строение «внутренностей», свой вид процессора, кардинально отличающуюся от конкурента.

У продуктов каждой из сторон есть свои плюсы и минусы, предлагаю кратко ознакомиться с ними поближе.

Плюсы процессоров Intel :

• Обладает более низким потреблением энергии;
• Разработчики больше ориентируются на Интел, чем на АМД;
• Лучше производительность в играх;
• Связь процессоров Интел с ОЗУ реализована лучше, нежели у АМД;
• Операции, осуществляемые в рамках только одной программы (на пример разархивирование) идут лучше, АМД в этом плане поигрывает.

Минусы процессоров Intel :

• Самый большой минус – цена. ЦП от данного производителя зачастую на порядок выше чем у их главного конкурента;
• Производительность снижается при использовании двух и более «тяжелых» программ;
• Интегрированные графические ядра уступают АМД;

Плюсы процессоров AMD :

• Самый большой плюс — самый большой минус Intel – цена. Вы можете купить хороший середнячок от AMD, который будет на твердую 4, а может даже и 5 тянуть современные игры, при этом стоить он будет намного ниже чем аналогичный по производительности процессор от конкурента;
• Адекватное соотношение качества и цены;
• Обеспечивают качественную работу системы;
• Возможность разгона процессора, повышая тем самым его мощность на 10-20%;
• Интегрированные графические ядра превосходят Интел.

Минусы процессоров AMD :

• Процессоры от АМД хуже взаимодействуют с ОЗУ;
• Энергопотребление больше, чем у Интел;
• Работа буферной памяти на втором и третьем уровне идёт на более низкой частоте;
• Производительность в играх отстает от показателей конкурента;

Но, несмотря на приведенные достоинства и недостатки, каждая из компаний продолжает развиваться, их процессоры с каждым поколением становятся мощнее, а ошибки предыдущей линейки учитываются и исправляются.

Основные характеристики процессоров

Мы рассмотрели, что такое процессор компьютера, как он работает. Ознакомились с тем, что из себя представляют два основных их вида, время обратить внимание на их характеристики.

Итак, для начала их перечислим: бренд, серия, архитектура, поддержка определенного сокета, тактовая частота процессора, кэш, количество ядер, энергопотребление и тепловыделение, интегрированная графика. Теперь разберем с пояснениями:

• Бренд – кто производит процессор: AMD, или Intel. От данного выбора зависит не только цена приобретения, и производительность, как можно было бы предположить из предыдущего раздела, но также и выбор остальных комплектующих ПК, в частности, материнской платы. Поскольку процессоры от АМД и Интел имеют различную конструкцию и архитектуру, то в сокет (гнездо для установки процессора на материнской плате) предназначенный под один тип процессора, нельзя будет установить второй;
• Серия – оба конкурента делят свою продукцию на множество видов и подвидов. (AMD — Ryzen, FX,. Intel- i5, i7);
• Архитектура процессора – фактически внутренние органы ЦП, каждый вид процессоров имеет индивидуальную архитектуру. В свою очередь один вид можно разделить на несколько подвидов;
• Поддержка определенного сокета - очень важная характеристика процессора, поскольку сам сокет является «гнездом» на материнской плате для подсоединения процессора, а каждый вид процессоров требует соответствующий ему разъем. Собственно об этом было сказано выше. Вам либо нужно точно знать какой сокет расположен на вашей материнской плате и под нее подбирать процессор, либо наоборот (что более правильно);
• Тактовая частота – один из значимых показателей производительности ЦП. Давайте ответим на вопрос что такое тактовая частота процессора. Ответ будет простым для этого грозного термина — объем операций выполняющихся в единицу времени, измеряющийся в мегагерцах (МГц);
• Кэш - установленная прямо в процессор память, её ещё называют буферной памятью, имеет два уровня — верхний и нижний. Первый получает активную информацию, второй – неиспользуемую на данный момент. Процесс получения информации идет с третьего уровня во второй, а потом в первый, ненужная информация проделывает обратный путь;
• Количество ядер - в ЦП их может быть от одного до нескольких. В зависимости от количества процессор будет называться двухъядерных, четырех ядерным и т.д. Соответственно от их числа будет зависеть мощность;
• Энергопотребление и тепловыделение. Тут все просто – чем выше процессор «съедает» энергии, тем больше тепла он выделит, обращайте внимание на этот пункт, чтобы выбрать соответствующий кулер охлаждения и блок питания.
• Интегрированная графика – у AMD первые такие разработки появились в 2006, у Intel с 2010. Первые показывают больший результат, чем конкуренты. Но все равно, до флагманских видеокарт пока ни один из них не смог дотянуть.

Выводы

Как вы уже поняли центральный процессор компьютера играет важнейшую роль в системе. В сегодняшней статье мы с вами разобрали, что такое процессор компьютера, что такое частота процессора, какие они бывают и для чего нужны. Как сильно одни ЦП отличаются от других, какие виды процессоров бывают. Поговорили о плюсах и минусах продукции двух конкурирующих между собой кампаний. Но с какой характеристикой процессор будет стоять в вашем системном блоке решать только вам.

Практически все знают, что в компьютере главным элементом среди всех «железных» компонентов является центральный процессор. Но круг людей, которые представляют себе, как работает процессор, является весьма ограниченным. Большинство пользователей об этом и понятия не имеют. И даже когда система вдруг начинает «тормозить», многие считают, что это процессор плохо работает, и не придают значения другим факторам. Для полного понимания ситуации рассмотрим некоторые аспекты работы ЦП.

Что такое центральный процессор?

Из чего состоит процессор?

Если говорить о том, как работает процессор Intel или его конкурент AMD, нужно посмотреть, как устроены эти чипы. Первый микропроцессор (кстати, именно от Intel, модель 4040) появился еще в далеком 1971 году. Он мог выполнять только простейшие операции сложения и вычитания с обработкой всего лишь 4 бит информации, т. е. имел 4-битную архитектуру.

Современные процессоры, как и первенец, основаны на транзисторах и обладают куда большим быстродействием. Изготавливаются они методом фотолитографии из определенного числа отдельных кремниевых пластинок, составляющих единый кристалл, в который как бы впечатаны транзисторы. Схема создается на специальном ускорителе разогнанными ионами бора. Во внутренней структуре процессоров основными компонентами являются ядра, шины и функциональные частицы, называемые ревизиями.

Основные характеристики

Как и любое другое устройство, процессор характеризуется определенными параметрами, которые, отвечая на вопрос, как работает процессор, обойти стороной нельзя. Прежде всего это:

• количество ядер;
• число потоков;
• размер кэша (внутренней памяти);
• тактовая частота;
• быстрота шины.

Пока остановимся на тактовой частоте. Не зря процессор называют сердцем компьютера. Как и сердце, он работает в режиме пульсации с определенным количеством тактов в секунду. Тактовая частота измеряется в МГц или в ГГц. Чем она выше, тем больше операций может выполнить устройство.

На какой частоте работает процессор, можно узнать из его заявленных характеристик или посмотреть информацию в Но в процессе обработки команд частота может меняться, а при разгоне (оверлокинге) увеличиваться до экстремальных пределов. Таким образом, заявленная является всего лишь усредненным показателем.

Количество ядер - показатель, определяющий число вычислительных центров процессора (не путать с потоками - количество ядер и потоков могут не совпадать). За счет такого распределения появляется возможность перенаправления операций на другие ядра, за счет чего повышается общая производительность.

Как работает процессор: обработка команд

Теперь немного о структуре исполняемых команд. Если посмотреть, как работает процессор, нужно четко представлять себе, что любая команда имеет две составляющие - операционную и операндную.

Операционная часть указывает, что должна выполнить в данный момент компьютерная система, операнда определяет то, над чем должен работать именно процессор. Кроме того, ядро процессора может содержать два вычислительных центра (контейнера, потока), которые разделяют выполнение команды на несколько этапов:

• выработка;
• дешифрование;
• выполнение команды;
• обращение к памяти самого процессора
• сохранение результата.

Сегодня применяется раздельное кэширование в виде использования двух уровней кэш-памяти, что позволяет избежать перехвата двумя и более командами обращения к одному из блоков памяти.

Процессоры по типу обработки команд разделяют на линейные (выполнение команд в порядке очереди их записи), циклические и разветвляющиеся (выполнение инструкций после обработки условий ветвления).

Выполняемые операции

Среди основных функций, возложенных на процессор, в смысле выполняемых команд или инструкций различают три основные задачи:

• математические действия на основе арифметико-логического устройства;
• перемещение данных (информации) из одного типа памяти в другой;
• принятие решения по исполнению команды, и на его основе - выбор переключения на выполнения других наборов команд.

Взаимодействие с памятью (ПЗУ и ОЗУ)

В этом процессе следует отметить такие компоненты, как шина и канал чтения и записи, которые соединены с запоминающими устройствами. ПЗУ содержит постоянный набор байт. Сначала адресная шина запрашивает у ПЗУ определенный байт, затем передает его на шину данных, после чего канал чтения меняет свое состояние и ПЗУ предоставляет запрошенный байт.

Но процессоры могут не только считывать данные из оперативной памяти, но и записывать их. В этом случае используется канал записи. Но, если разобраться, по большому счету современные компьютеры чисто теоретически могли бы и вовсе обойтись без ОЗУ, поскольку современные микроконтроллеры способны размещать нужные байты данных непосредственно в памяти самого процессорного чипа. Но вот без ПЗУ обойтись никак нельзя.

Кроме всего прочего, старт системы запускается с режима тестирования оборудования (команды BIOS), а только потом управление передается загружаемой операционной системе.

Как проверить, работает ли процессор?

Теперь посмотрим на некоторые аспекты проверки работоспособности процессора. Нужно четко понимать, что, если бы процессор не работал, компьютер бы не смог начать загрузку вообще.

Другое дело, когда требуется посмотреть на показатель использования возможностей процессора в определенный момент. Сделать это можно из стандартного «Диспетчера задач» (напротив любого процесса указано, сколько процентов загрузки процессора он дает). Для визуального определения этого параметра можно воспользоваться вкладкой производительности, где отслеживание изменений происходит в режиме реального времени. Расширенные параметры можно увидеть при помощи специальных программ, например, CPU-Z.

Кроме того, можно задействовать несколько ядер процессора, используя для этого (msconfig) и дополнительные параметры загрузки.

Возможные проблемы

Наконец, несколько слов о проблемах. Вот многие пользователи часто спрашивают, мол, почему процессор работает, а монитор не включается? К центральному процессору эта ситуация не имеет никакого отношения. Дело в том, что при включении любого компьютера сначала тестируется графический адаптер, а только потом все остальное. Возможно, проблема состоит как раз в процессоре графического чипа (все современные видеоускорители имеют собственные графически процессоры).

Но на примере функционирования человеческого организма нужно понимать, что в случае остановки сердца умирает весь организм. Так и с компьютерами. Не работает процессор - «умирает» вся компьютерная система.

Что такое процессор? Здесь Вы сможете прочитать небольшую терминологию данного понятия. Мы рассмотрим из чего он состоит, что такое ядро процессора, системная шина, кэш процессора, какие разъемы бывают у процессора, а также популярные изготовители. А теперь, приступим к делу.

Процессор (ЦП или CPU ) – это устройство или схема, которая исполняет машинные команды (инструкции). Является наиважнейшим компонентом любого компьютера и ноутбука. Выполняет любые, как логические, так и арифметические операции. Также управляет всеми устройствами, подключенными к ПК.

На данный момент процессоры представляют собой схему (микропроцессор) и является маленькой тонкой пластиной, квадратной по форме. На такой схеме расположены элементы, обеспечивающие функциональность самого процессора и ПК в целом. Такая пластина защищена пластмассовым или керамическим корпусом, подсоединенная золотыми проводами с наконечниками из металла. Данная конструкция позволяет присоединить процессор к системной плате.

Из чего состоит процессор?

• Регистры
• Арифметико-логическое устройство
• Шины данных и адресов
• Кэш память
• Математический сопроцессор

У специалистов разных профессий понятие об архитектуре процессора немного отличаются. Например, программисты думают, то архитектура процессора – это когда процессор способен выполнять наборы машинных кодов. Разработчики компьютерных составляющих думают иначе, а именно то, что архитектора процессора отражает какие-либо свойства и качества, которые присущи целому семейству процессоров (другими словами, организация процессоров или их внутренняя конструкция). Например, существует такая архитектура, как Intel Pentium, она обозначается, как P5. К примеру, Pentium IV обозначается, как NetBurst.

Модель архитектуры процессора Pentium 4

Даже если процессоры имеют одинаковую архитектуру, они могут иметь различия. В первую очередь это конечно же различие в процессорных , которые наделяют сам процессор, какими-либо характеристиками. Конечно, отличаться они могут и размерами кэша, и различиями в частоте системной шины. По сути, термин ядро процессора четкого определения не имеет, но может позволить выделить особенности какой-либо модели.

В случае замены ядра, скорее всего придется менять и процессорный разъем, что влечет за собой определенные трудности, которые связаны с совместимостью системных плат. Конечно, разработчики постоянно занимаются над совершенствованием ядер. Такие нововведения называются ревизией ядер, они в свою очередь обозначаются буквенными и цифирными значениями.

Что такое системная шина?

Системная шина или шина процессора (FSB ) – является совокупностью сигнальных линий, объединённых по назначению. Простыми словами, системная шина связывает все компоненты компьютера с процессором, будь это , или . Процессор подключается только к системной шине, остальные устройства подключаются через специальные контроллеры.

Что такое разъем (сокет) процессора?

Есть два типа разъемов (сокетов) – гнездовой и щелевой . Хотя это можно считать, как один разъем, потому что он создан лишь для установки процессора. Наличие сокета значительно облегчает замену процессора. Также его можно было бы снять на время ремонта компьютера. Кстати, если что, данный разъем расположен на . У компаний Intel и AMD свои типы разъемов, которые можно посмотреть .

Что такое регистр процессора?

Регистром в процессоре является блок ячеек, который образует сверхбыструю оперативную память. Такая память используется только процессором.

Что такое кэш процессора?

Кеш – это технология которая во всех современных процессорах является обязательной, еще ее называют быстрой памятью. Кэш технология является буфером между процессором и котроллером, который является медленной памятью. Буфер является хранилищем блоков данных, которые отрабатываются именно сейчас, таким образом процессору не нужно обращаться к контроллеру. Такое свойство очень хорошо увеличивает производительность процессора.

На данный момент существует несколько уровней кэша. L1 – кэш первого уровня , является самым быстрым и работает напрямую с ядром. Далее идет кэш второго уровня — L2 , который взаимодействует с L1. Такой кэш по объему намного больше, чем L1. Иногда может встречаться и кэш третьего уровня – L3 . Он достаточно медленный, а по объему еще больше, чем L2, но опять же, он быстрее, чем системная память.

Также, кэш разделяют на эксклюзивный и не эксклюзивный .

К первому типу относят кэш, в котором данные разделены на оригинальные в строгом порядке. К не эксклюзивному кэшу относят кэш, данные которого могут повторяться на всех уровнях кэша. Например, компания Intel, использует не эксклюзивный тип, а AMD – cсоответственно эксклюзивный. Трудно сказать, какой лучше, у обоих есть и достоинства, и недостатки.