Charakterystyka procesora komputera

Oto ważne cechy procesorów:

Podstawową cechą charakterystyczną procesora jest jego marka AMD lub Intel i jego model. Chociaż konkurencyjne modele obu firm mają podobne funkcje i wydajność, nie można zainstalować procesora AMD na płycie głównej zgodnej z Intelem lub odwrotnie.

Inną charakterystyczną cechą procesora jest gniazdo, do którego został zaprojektowany. Jeśli na przykład wymieniasz procesor na płycie głównej z gniazdem Socket 478, musisz wybrać zastępczy procesor, który jest zaprojektowany tak, aby pasował do tego gniazda. Tabela 5-1 opisuje problemy z możliwością aktualizacji według gniazda procesora.

Tabela 5-1: Możliwość aktualizacji według typu gniazda procesora

Częstotliwość zegara procesora, która jest określona w megahercach (MHz) lub gigahercach (GHz), określa jego wydajność, ale szybkości zegara są bez znaczenia w różnych liniach procesora. Na przykład procesor Pentium 4 z rdzeniem Prescotta 4 o taktowaniu 3,2 GHz jest około 6,7% szybszy od procesora Pentium 4 z rdzeniem o taktowaniu 4 z rdzeniem 3,0 GHz z procesorem Prescott, jak sugerują względne szybkości zegara. Jednak procesor Celeron 3,0 GHz jest wolniejszy niż Pentium 4 2,8 GHz, głównie dlatego, że Celeron ma mniejszą pamięć podręczną L2 i używa wolniejszej magistrali hosta. Podobnie, gdy Pentium 4 został wprowadzony na 1,3 GHz, jego wydajność była w rzeczywistości niższa niż w przypadku procesora Pentium III 1 GHz, który miał zastąpić. Było to prawdą, ponieważ architektura Pentium 4 jest mniej wydajna taktowanie zegara niż wcześniejsza architektura Pentium III.

Szybkość zegara jest bezużyteczna do porównywania procesorów AMD i Intel. Procesory AMD działają z dużo niższymi częstotliwościami taktowania niż procesory Intel, ale wykonują około 50% więcej pracy na takt zegara. Mówiąc najogólniej, AMD Athlon 64 pracujący z taktowaniem 2,0 GHz ma mniej więcej taką samą ogólną wydajność jak Intel Pentium 4 działający z taktowaniem 3,0 GHz.

'''MODEL NUMBERS VERSUS CLOCK SPEEDS''' Because AMD is always at a clock speed disadvantage versus Intel, AMD uses model numbers rather than clock speeds to designate their processors. For example, an AMD Athlon 64 processor that runs at 2.0 GHz may have the model number 3000+, which indicates that the processor has roughly the same performance as a 3.0 GHz Intel model. (AMD fiercely denies that their model numbers are intended to be compared to Intel clock speeds, but knowledgeable observers ignore those denials.) Intel formerly used letter designations to differentiate between processors running at the same speed, but with a different host-bus speed, core, or other characteristics. For example, 2.8 GHz Northwood-core Pentium 4 processors were made in three variants: the Pentium 4/2.8 used a 400 MHz FSB, the Pentium 4/2.8B the 533 MHz FSB, and the Pentium 4/2.8C the 800 MHz FSB. When Intel introduced a 2.8 GHz Pentium 4 based on their new Prescott-core, they designated it the Pentium 4/2.8E. Interestingly, Intel has also abandoned clock speed as a designator. With the exception of a few older models, all Intel processors are now designated by model number as well. Unlike AMD, whose model numbers retain a vestigial hint at clock speed, Intel model numbers are completely dissociated from clock speeds. For example, the Pentium 4 540 designates a particular processor model that happens to run at 3.2 GHz. The models of that processor that run at 3.4, 3.6, and 3.8 GHz are designated 550, 560, and 570 respectively.

Plik prędkość magistrali hosta , zwany także prędkość magistrali FSB, prędkość FSB , lub po prostu FSB , określa szybkość przesyłania danych między procesorem a chipsetem. Większa prędkość magistrali hosta przyczynia się do wyższej wydajności procesora, nawet w przypadku procesorów działających z tą samą częstotliwością zegara. AMD i Intel inaczej implementują ścieżkę między pamięcią a pamięcią podręczną, ale zasadniczo FSB to liczba, która odzwierciedla maksymalną możliwą liczbę transferów bloków danych na sekundę. Biorąc pod uwagę faktyczną częstotliwość taktowania magistrali hosta wynoszącą 100 MHz, jeśli dane mogą być przesyłane cztery razy na cykl zegara (czyli „czterokrotnie pompowane”), efektywna prędkość FSB wynosi 400 MHz.

Na przykład Intel wyprodukował procesory Pentium 4, które używają szybkości magistrali hosta 400, 533, 800 lub 1066 MHz. Pentium 4 2,8 GHz z szybkością magistrali hosta 800 MHz jest nieznacznie szybszy niż Pentium 4 / 2,8 z szybkością magistrali hosta 533 MHz, który z kolei jest nieznacznie szybszy niż Pentium 4 / 2,8 z hostem 400 MHz. prędkośc autobusu. Jedną ze miar, których Intel używa do odróżnienia swoich tańszych procesorów Celeron, jest zmniejszona prędkość magistrali hosta w porównaniu z obecnymi modelami Pentium 4. Modele Celeron wykorzystują szybkości magistrali hosta 400 MHz i 533 MHz.

Wszystkie procesory AMD Socket 754 i Socket 939 korzystają z magistrali hosta o szybkości 800 MHz. (W rzeczywistości, podobnie jak Intel, AMD uruchamia magistralę hosta z częstotliwością 200 MHz, ale czterokrotnie pompuje ją do efektywnego 800 MHz). Procesory Socket A Sempron używają magistrali hosta 166 MHz, podwójnie pompowanej do efektywnej szybkości magistrali hosta 333 MHz. .

Procesory używają dwóch typów pamięci podręcznej w celu zwiększenia wydajności poprzez buforowanie transferów między procesorem a stosunkowo wolną pamięcią główną. Rozmiar Pamięć podręczna warstwy 1 (pamięć podręczna L1 , nazywany również Pamięć podręczna poziomu 1 ) to cecha architektury procesora, której nie można zmienić bez przeprojektowania procesora. Pamięć podręczna warstwy 2 (pamięć podręczna poziomu 2 lub pamięć podręczna L2 ) jest jednak zewnętrzna w stosunku do rdzenia procesora, co oznacza, że producenci procesorów mogą produkować ten sam procesor z różnymi rozmiarami pamięci podręcznej L2. Na przykład różne modele procesorów Pentium 4 są dostępne z 512 KB, 1 MB lub 2 MB pamięci podręcznej L2, a różne modele AMD Sempron są dostępne z 128 KB, 256 KB lub 512 KB pamięci podręcznej L2.

W przypadku niektórych aplikacji, szczególnie tych, które działają na małych zestawach danych, większa pamięć podręczna L2 znacznie zwiększa wydajność procesora, szczególnie w modelach Intela. (Procesory AMD mają wbudowany kontroler pamięci, który w pewnym stopniu maskuje zalety większej pamięci podręcznej L2). W przypadku aplikacji, które działają na dużych zestawach danych, większa pamięć podręczna L2 zapewnia jedynie marginalne korzyści.

'''Prescott, the Sad Exception''' It came as a shock to everyone not the least, Intel to learn when it migrated its Pentium 4 processors from the older 130 nm Northwood core to the newer 90 nm Prescott-core that power consumption and heat production skyrocketed. This occurred because Prescott was not a simple die shrink of Northwood. Instead, Intel completely redesigned the Northwood core, adding features such as SSE3 and making huge changes to the basic architecture. (At the time, we thought those changes were sufficient to merit naming the Prescott-core processor Pentium 5, which Intel did not.) Unfortunately, those dramatic changes in architecture resulted in equally dramatic increases in power consumption and heat production, overwhelming the benefit expected from the reduction in process size.

Wielkość procesu , nazywany również rozmiar fab (rication) , jest podawana w nanometrach (nm) i określa wielkość najmniejszych pojedynczych elementów na matrycy procesora. AMD i Intel nieustannie próbują zmniejszać rozmiar procesu (tzw umrzeć kurczą się ), aby uzyskać więcej procesorów z każdej płytki krzemowej, zmniejszając w ten sposób koszty produkcji każdego procesora. Procesory Pentium II i wczesne Athlon wykorzystywały proces 350 lub 250 nm. Pentium III i niektóre procesory Athlon wykorzystywały proces 180 nm. Najnowsze procesory AMD i Intel wykorzystują proces 130 lub 90 nm, a przyszłe procesory będą wykorzystywać proces 65 nm.

Rozmiar procesu ma znaczenie, ponieważ przy wszystkich pozostałych parametrach procesor, który wykorzystuje mniejszy rozmiar procesu, może działać szybciej, zużywać niższe napięcie, zużywać mniej energii i wytwarzać mniej ciepła. Procesory dostępne w danym momencie często używają różnych rozmiarów fabryk. Na przykład w pewnym momencie Intel sprzedawał procesory Pentium 4, które korzystały z procesów o rozmiarach 180, 130 i 90 nm, a AMD jednocześnie sprzedawało procesory Athlon, które korzystały z fabryk o rozmiarach 250, 180 i 130 nm. Wybierając procesor do aktualizacji, preferuj procesor o mniejszym rozmiarze fabrycznym.

Różne modele procesorów obsługują różne zestawy funkcji, z których niektóre mogą być ważne dla Ciebie, a inne nie. Oto pięć potencjalnie ważnych funkcji dostępnych w przypadku niektórych, ale nie wszystkich, obecnych procesorów. Wszystkie te funkcje są obsługiwane przez najnowsze wersje systemów Windows i Linux:

SSE3 (Streaming Single-Instruction-Multiple-Data (SIMD) Rozszerzenia 3) , opracowany przez firmę Intel i obecnie dostępny w większości procesorów Intel i niektórych procesorach AMD, jest rozszerzonym zestawem instrukcji zaprojektowanym w celu przyspieszenia przetwarzania niektórych typów danych powszechnie spotykanych w przetwarzaniu wideo i innych zastosowaniach multimedialnych. Aplikacja obsługująca SSE3 może działać od 10% lub 15% do 100% szybciej na procesorze obsługującym również SSE3 niż na takim, który go nie obsługuje.

Do niedawna wszystkie procesory PC działały z 32-bitowymi wewnętrznymi ścieżkami danych. W 2004 roku firma AMD wprowadziła Wsparcie 64-bitowe z procesorami Athlon 64. Oficjalnie AMD nazywa tę funkcję x86-64 , ale większość ludzi tak to nazywa AMD64 . Co najważniejsze, procesory AMD64 są wstecznie kompatybilne z oprogramowaniem 32-bitowym i działają tak wydajnie, jak oprogramowanie 64-bitowe. Intel, który był orędownikiem własnej 64-bitowej architektury, która miała tylko ograniczoną 32-bitową kompatybilność, został zmuszony do wprowadzenia własnej wersji x86-64, którą nazywa EM64T (64-bitowa technologia rozszerzonej pamięci) . Na razie obsługa 64-bitów nie jest ważna dla większości ludzi. Firma Microsoft oferuje 64-bitową wersję systemu Windows XP, a większość dystrybucji Linuksa obsługuje procesory 64-bitowe, ale dopóki aplikacje 64-bitowe nie staną się bardziej powszechne, uruchomienie 64-bitowego procesora na komputerze stacjonarnym nie przyniesie rzeczywistych korzyści. Może się to zmienić, gdy Microsoft (w końcu) dostarczy system Windows Vista, który skorzysta z obsługi 64-bitowej i prawdopodobnie uruchomi wiele 64-bitowych aplikacji.

Wraz z Athlonem 64 AMD wprowadziło NX (brak eXecute) technologia, a Intel wkrótce dołączył do niej XDB (eXecute Disable Bit) technologia. NX i XDB służą temu samemu celowi, umożliwiając procesorowi określenie, które zakresy adresów pamięci są wykonywalne, a które nie. Jeśli kod, taki jak exploit wykorzystujący przepełnienie bufora, próbuje uruchomić się w niewykonalnej przestrzeni pamięci, procesor zwraca błąd do systemu operacyjnego. NX i XDB mają ogromny potencjał w zakresie zmniejszania szkód powodowanych przez wirusy, robaki, trojany i podobne exploity, ale wymagają systemu operacyjnego obsługującego zabezpieczone wykonywanie, takiego jak Windows XP z dodatkiem Service Pack 2.

AMD i Intel oferują technologię redukcji mocy w niektórych swoich modelach procesorów. W obu przypadkach technologia zastosowana w procesorach mobilnych została przeniesiona na procesory stacjonarne, których zużycie energii i wytwarzanie ciepła stały się problematyczne. Zasadniczo technologie te działają poprzez zmniejszenie szybkości procesora (a tym samym zużycia energii i wytwarzania ciepła), gdy procesor jest bezczynny lub lekko obciążony. Intel określa swoją technologię redukcji mocy jako EIST (ulepszona technologia Intel Speedstep) . Wersja AMD nazywa się Cool'n'Quiet . Każda z nich może spowodować niewielkie, ale użyteczne zmniejszenie zużycia energii, produkcji ciepła i poziomu hałasu w systemie.

Do 2005 roku AMD i Intel osiągały praktyczne granice tego, co było możliwe z pojedynczym rdzeniem procesora. Oczywistym rozwiązaniem było umieszczenie dwóch rdzeni procesora w jednym pakiecie procesora. Ponownie AMD przodowało dzięki swojej elegancji Athlon 64 X2 serii procesorów, które zawierają dwa ściśle zintegrowane rdzenie Athlon 64 w jednym układzie. Ponownie zmuszony do nadrabiania zaległości, Intel zacisnął zęby i uderzył w dwurdzeniowy procesor, który nazywa Pentium D. . Zaprojektowane rozwiązanie AMD ma kilka zalet, w tym wysoką wydajność i zgodność z prawie każdą starszą płytą główną z gniazdem Socket 939. Slapdashowe rozwiązanie Intela, które w zasadzie sprowadzało się do umieszczenia dwóch rdzeni Pentium 4 na jednym chipie bez ich integracji, zaowocowało dwoma kompromisami. Po pierwsze, dwurdzeniowe procesory Intel nie są wstecznie kompatybilne ze starszymi płytami głównymi, a więc wymagają nowego chipsetu i nowej serii płyt głównych. Po drugie, ponieważ Intel mniej więcej po prostu przykleił dwa swoje istniejące rdzenie do jednego pakietu procesora, zużycie energii i wytwarzanie ciepła są niezwykle wysokie, co oznacza, że Intel musiał zmniejszyć częstotliwość taktowania procesorów Pentium D w porównaniu z najszybszym jednordzeniowym Pentium 4 modele.

Wszystko to powiedziawszy, Athlon 64 X2 w żadnym wypadku nie jest zwycięzcą, ponieważ Intel był wystarczająco inteligentny, aby atrakcyjnie wycenić Pentium D. Najtańsze procesory Athlon X2 sprzedają się za ponad dwa razy więcej niż najtańsze procesory Pentium D. Chociaż ceny niewątpliwie spadną, nie spodziewamy się, aby różnica cen znacznie się zmieniła. Intel ma wolne moce produkcyjne, podczas gdy AMD ma dość ograniczone możliwości wytwarzania procesorów, więc jest prawdopodobne, że dwurdzeniowe procesory AMD będą miały najwyższą cenę w dającej się przewidzieć przyszłości. Niestety oznacza to, że procesory dwurdzeniowe nie są rozsądną opcją aktualizacji dla większości ludzi. Dwurdzeniowe procesory Intel są niedrogie, ale wymagają wymiany płyty głównej. Dwurdzeniowe procesory AMD mogą korzystać z istniejącej płyty głównej Socket 939, ale same procesory są zbyt drogie, aby mogły być opłacalnymi kandydatami dla większości uaktualniaczy.

'''HYPER-THREADING VERSUS DUAL CORE''' Some Intel processors support ''Hyper-Threading Technology (HTT)'', which allows those processors to execute two program threads simultaneously. Programs that are designed to use HTT may run 10% to 30% faster on an HTT-enabled processor than on a similar non-HTT model. (It's also true that some programs run slower with HTT enabled than with it disabled.) Don't confuse HTT with dual core. An HTT processor has one core that can sometimes run multiple threads a dual-core processor has two cores, which can always run multiple threads.

Plik rdzeń procesora definiuje podstawową architekturę procesora. Procesor sprzedawany pod określoną nazwą może wykorzystywać jeden z kilku rdzeni. Na przykład pierwsze procesory Intel Pentium 4 korzystały z rozszerzenia Rdzeń Willamette . Późniejsze warianty Pentium 4 korzystały z rozszerzenia Rdzeń Northwood, rdzeń Prescott, rdzeń Gallatin, rdzeń Prestonia , i Rdzeń Prescott 2M . Podobnie, różne modele Athlona 64 zostały wyprodukowane przy użyciu Rdzeń Clawhammer, rdzeń Sledgehammer, rdzeń Newcastle, rdzeń Winchester, rdzeń Venice, rdzeń San Diego, rdzeń Manchester , i Rdzeń Toledo .

Użycie nazwy rdzenia jest wygodnym, skróconym sposobem krótkiego określenia wielu charakterystyk procesora. Na przykład rdzeń Clawhammer wykorzystuje proces 130 nm, pamięć podręczną L2 o wielkości 1024 KB i obsługuje funkcje NX i X86-64, ale nie obsługuje operacji SSE3 ani dwurdzeniowych. I odwrotnie, rdzeń Manchester wykorzystuje proces 90 nm, 512 KB pamięci podręcznej L2 i obsługuje funkcje SSE3, X86-64, NX i dwurdzeniowe.

Możesz myśleć o nazwie rdzenia procesora jako podobnej do głównego numeru wersji programu. Podobnie jak firmy produkujące oprogramowanie często wydają drobne aktualizacje bez zmiany głównego numeru wersji, AMD i Intel często dokonują drobnych aktualizacji swoich rdzeni bez zmiany nazwy rdzenia. Te drobne zmiany są nazywane rdzeń steppings . Ważne jest, aby zrozumieć podstawy nazw rdzeni, ponieważ rdzeń używany przez procesor może decydować o jego wstecznej kompatybilności z płytą główną. Schody są zwykle mniej istotne, chociaż warto na nie zwrócić uwagę. Na przykład określony rdzeń może być dostępny w stopniach B2 i C0. Późniejszy krok C0 może zawierać poprawki błędów, działać chłodniej lub zapewniać inne korzyści w stosunku do wcześniejszego stopniowania. Stopniowanie rdzenia jest również krytyczne, jeśli zainstalujesz drugi procesor na płycie głównej z dwoma procesorami. (To znaczy płyta główna z dwoma gniazdami procesorów, w przeciwieństwie do dwurdzeniowego procesora na płycie głównej z jednym gniazdem). Nigdy, przenigdy nie mieszaj rdzeni ani steppingów na płycie głównej z dwoma procesorami w ten sposób jest szaleństwem (a może po prostu katastrofą).