Для чего предназначен процессор: описание, характеристики и применение

Рекомендуемые модели процессоров

Для простых задач

Если компьютер будет использоваться для работы с документами и интернета, то вам подойдет недорогой процессор со встроенным видеоядром Pentium G6400/G6500/G6600 (2 ядра / 4 потока), которые лишь немного отличаются частотой.Процессор Intel Pentium G6400

Для монтажа видео

Для монтажа видео лучше брать современный многопоточный процессор AMD Ryzen 5/7 (6-8 ядер / 12-16 потоков), который в тандеме с хорошей видеокартой также неплохо справится с играми.Процессор AMD Ryzen 5 3600

Для среднего игрового компьютера

Для игрового компьютера лучше взять как минимум Core i3-10100/10300 (4 ядра / 8 потоков), они хорошо показывают себя в играх с видеокартами начально и среднего класса (RTX 2060/2070).Процессор Intel Core i3-10100

Для мощного игрового компьютера

Для мощного игрового компьютера лучше взять Core i5-10400/10500/10600 (6 ядер / 12 потоков), они оптимальны для мощных современных видеокарт (RTX 3060/3070).Процессор Intel Core i5-10400

Для ПК с топовой или предтоповой видеокартой лучшим выбором будет i7-10700 (8 ядер / 16 потоков). Этот процессор показывает лучшие результаты в играх и способен полностью раскрыть самые мощные видеокарты (RTX 3080/3090).Процессор Intel Core i7-10700

В любом случае, чем больше ядер и выше частота процессора, тем лучше. Ориентируйтесь на ваши финансовые возможности. Дополнительно сэкономить можно взяв процессор Intel с отключенным видеоядром (с буквой F в конце маркировки), но учтите что в случае возникновения проблем с видеокартой вы не сможете пользоваться компьютером.

Рекомендуемые конфигурации ПК (процессор+видеокарта+память) для игр и монтажа видео вы можете скачать в разделе «».

Если вы хотите понять почему я рекомендую именно эти модели, разобраться во всех нюансах и технических характеристиках процессоров, то читайте статью дальше.

Составные части процессора

Номенклатура позади, давайте перейдём к следующим понятиям

На что обратить внимание в первую очередь, когда вы изучаете спецификацию процессора?

Ядра и потоки процессора

От этих двух вещей зависит производительность системы. Давайте начнем с ядер. В настоящее время самые популярные процессоры имеют от 4 до 8 ядер. Теоретически чем больше, тем лучше, хотя это не так просто, поскольку многое зависит от их производительности, которая, в свою очередь, зависит от архитектуры. Но это уже тема на отдельной статьи. Кроме того, не каждому будет нужно 8 ядер – но об этом будет дальше.

Потоки, которые называются также логическими ядрами, не менее важны. По умолчанию количество потоков равно количеству ядер. Однако, существует две технологии, которые вдвое увеличивают количество логических ядер. В случае процессоров Intel мы говорим о Hyper Threading (HT), а в случае AMD – это Simultaneous Multithreading (SMT). Созданные таким образом дополнительные потоки менее эффективным, чем физические ядра. В результате 4-ядерный и 8-поточный процессор может быть менее эффективным, чем 6-ядерный с 6 потоками.

Тактовая частота процессора

Просмотрев спецификацию, обратите внимание на то, какая указана тактовая частота – базовая или в режиме turbo. Базовая тактовая частота ядра в процессорах составляет примерно 3.0-4.0 Ггц, а в турбо-режиме – от 4.20 Ггц до 5.0 Ггц

Помните, однако, что тактовая частота в турбо-режиме достижима только на короткое время, и часто только на одном из ядер.

Старайтесь выбирать модели с высокой базовой частотой, однако, помните, что некоторые процессоры можно разогнать.

Кэш-память процессора

Что такое кэш-память процессора? В простейшем изложении – это такой мини-диск, в котором процессор хранит данные, которые предположительно будут необходимы в ближайшем будущем.

Различают 3 уровня памяти – L1, L2 и L3, причем последний является «долгосрочной» памятью, время доступа к ней самый длинное и она самая вместительная. В настоящее время процессоры имеют от 4 МБ до 20 МБ кэш-памяти.

Характеристики процессора

Тактовая частота указывает частоту, на которой работает ЦП. За $1$ такт выполняется несколько операций. Чем выше частота, тем выше быстродействие ПК. Тактовая частота современных процессоров измеряется в гигагерцах (ГГц): $1$ ГГц = $1$ миллиард тактов в секунду.

Для повышения производительности ЦП стали использовать несколько ядер, каждое из которых фактически является отдельным процессором. Чем больше ядер, тем выше производительность ПК.

Процессор связан с другими устройствами (например, с оперативной памятью) через шины данных, адреса и управления. Разрядность шин кратна 8 (т.к. имеем дело с байтами) и отличается для разных моделей, а также различна для шины данных и шины адреса.

Разрядность шины данных указывает на количество информации (в байтах), которое можно передать за $1$ раз (за $1$ такт). От разрядности адресной шины зависит максимальный объем оперативной памяти, с которым может работать ЦП.

От частоты системной шины зависит количество данных, которые передаются за отрезок времени. Для современных ПК за $1$ такт можно передать несколько бит. Важна также и пропускная способность шины, равная частоте системной шины, умноженной на количество бит, которые можно передать за $1$. Если частота системной шины равна $100$ Мгц, а за $1$ такт передается $2$ бита, то пропускная способность равна $200$ Мбит/сек.

Пропускная способность современных ПК исчисляется в гигабитах (или десятках гигабит) в секунду. Чем выше этот показатель, тем лучше.
На производительность ЦП влияет также объем кэш-памяти.

Данные для работы ЦП поступают из оперативной памяти, но т.к. память медленнее ЦП, то он может часто простаивать. Во избежание этого между ЦП и оперативной памятью располагают кэш-память, которая быстрее оперативной. Она работает как буфер. Данные из оперативной памяти посылаются в кэш, а затем в ЦП. Когда ЦП требует следующее данное, то при наличии его в кэш-памяти оно берется из него, иначе происходит обращение к оперативной памяти. Если в программе выполняется последовательно одна команда за другой, то при выполнении одной команды коды следующих команд загружаются из оперативной памяти в кэш. Это сильно ускоряет работу, т.к. ожидание ЦП сокращается.

Замечание 1

Существует кэш-память трех видов:

• Кэш-память $1$-го уровня самая быстрая, находится в ядре ЦП, поэтому имеет небольшие размеры ($8–128$ Кб).
• Кэш-память $2$-го уровня находится в ЦП, но не в ядре. Она быстрее оперативной памяти, но медленнее кэш-памяти $1$-го уровня. Размер от $128$ Кбайт до нескольких Мбайт.
• Кэш-память $3$-го уровня быстрее оперативной памяти, но медленнее кэш-памяти $2$-го уровня.

От объема этих видов памяти зависит скорость работы ЦП и соответственно компьютера.

ЦП может поддерживать работу только определенного вида оперативной памяти: $DDR$, $DDR2$ или $DDR3$. Чем быстрее работает оперативная память, тем выше производительность работы ЦП.

Следующая характеристика – сокет (разъем), в который вставляется ЦП. Если ЦП предназначен для определенного вида сокета, то его нельзя установить в другой. Между тем, на материнской плате находится только один сокет для ЦП и он должен соответствовать типу этого процессора.

Работа микропроцессора на примере вычисления факториала

факториал от 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120

На языке программирования C этот фрагмент кода, выполняющего данное вычисление, будет выглядеть следующим образом:

Когда эта программа завершит свою работу, переменная f будет содержать значение факториала от пяти.

Компилятор C транслирует (то есть переводит) этот код в набор инструкций языка ассемблера. В рассматриваемом нами процессоре оперативная память начинается с адреса 128, а постоянная память (которая содержит язык ассемблера) начинается с адреса 0. Следовательно, на языке данного процессора эта программа будет выглядеть так:

Теперь возникает следующий вопрос: а как же все эти команды выглядят в постоянной памяти? Каждая из этих инструкций должна быть представлена в виде двоичного числа. Чтобы упростить понимание материала, предположим, что каждая из команд языка ассемблера рассматриваемого нами процессора имеет уникальный номер:

• LOADA — 1
• LOADB — 2
• CONB — 3
• SAVEB — 4
• SAVEC mem — 5
• ADD — 6
• SUB — 7
• MUL — 8
• DIV — 9
• COM — 10
• JUMP addr — 11
• JEQ addr — 12
• JNEQ addr — 13
• JG addr — 14
• JGE addr — 15
• JL addr — 16
• JLE addr — 17
• STOP — 18

Будем считать эти порядковые номера кодами машинных команд (opcodes). Их еще называют кодами операций. При таком допущении, наша небольшая программа в постоянной памяти будет представлена в таком виде:

Как вы заметили, семь строчек кода на языке C были преобразованы в 18 строчек на языке ассемблера. Они заняли в ПЗУ 32 байта.

Подробнее о процессорах

Ни тактовая частота, ни просто количество ядер ЦП не являются единственным фактором, определяющим, является ли один ЦП «лучше» другого. Часто это зависит от типа программного обеспечения, которое работает на компьютере, иными словами, от приложений, которые будут использовать процессор.

Один процессор может иметь низкую тактовую частоту, но является четырехъядерным процессором, тогда как другой имеет высокую тактовую частоту, но является двухъядерным процессором. Решение, какой ЦП превзойдет другой, опять же, полностью зависит от того, для чего ЦП используется.

Например, требовательная к ЦП программа редактирования видео, которая лучше всего работает с несколькими ядрами ЦП, будет работать лучше на многоядерном процессоре с низкой тактовой частотой, чем на одноядерном ЦП с высокой тактовой частотой. Не все программное обеспечение, игры и т.д., могут даже использовать больше, чем одно или два ядра, что делает любые более доступные ядра ЦП довольно бесполезными.

Другим компонентом CPU является кеш. Кэш процессора — это временное хранилище для часто используемых данных. Вместо вызова оперативной памяти для этих элементов ЦП определяет, какие данные вы, похоже, продолжаете использовать, предполагает, что вы захотите продолжать их использовать, и сохраняет их в кеше. Кэш быстрее, чем тот что используется в ОЗУ, потому что это физическая часть процессора; Чем больше кеш, тем больше места для хранения такой информации.

Может ли ваш компьютер работать под управлением 32-разрядной или 64-разрядной операционной системы, зависит от размера блоков данных, которые может обрабатывать процессор. К 64-разрядному процессору можно получить доступ к большему объему памяти одновременно, чем к 32-разрядному CPU, поэтому 64-разрядные операционные системы и приложения не могут работать на 32-разрядном процессоре.

Вы можете просмотреть сведения о процессоре компьютера, а также другую информацию об оборудовании с помощью большинства бесплатных инструментов для получения информации о системе.Помимо стандартных процессоров, доступных в коммерческих компьютерах, квантовые процессоры разрабатываются для квантовых компьютеров с использованием науки, лежащей в основе квантовой механики.

Каждая материнская плата поддерживает только определенный диапазон типов процессоров, поэтому всегда обращайтесь к производителю материнской платы, прежде чем делать покупку. Кстати, процессоры не всегда идеальны.

Установка процессора

И вот, выбор сделан и процессор приобретен. Далее необходима установка процессора на материнскую плату

Обратите особое внимание, что при установке процессора необходимо соблюдать особую осторожность, так как всего лишь одно неверное движение может повлечь серьезные повреждения оборудования. Прежде всего, необходимо разместить материнскую плату на какой-либо поверхности в устойчивом положении. У различных моделей материнских плат разные механизмы крепления процессора, но как правило для доступа к сокету необходимо несильно надавить на специальный рычажок и отвести его в сторону

У различных моделей материнских плат разные механизмы крепления процессора, но как правило для доступа к сокету необходимо несильно надавить на специальный рычажок и отвести его в сторону.

Далее нужно определить, как именно процессор вставляется в сокет. Имеется ввиду направление усиков на процессоре или специальных направляющих.

После установки приведите специальный рычажок на материнской плате в исходное положение. Далее необходимо установить элемент системы охлаждения процессора – кулер. Помните, что перед этим необходимо нанести на сам процессор и на контактную пластину кулера тонкий слой специального состава, увеличивающего эффективность охлаждения – термопасты.

Для кулеров существуют различные зажимы, обеспечивающие плотное прилегание контактной пластины к самому процессору. Крепление может осуществляться за счет винтов, специальных зажимов или крепления куллера к материнской плате с помощью составной пластины.

Убедитесь, что контактная пластина кулера плотно прилегает к процессору, в противном случае возможен перегрев и как следствии выгорание не только самого CPU, но и материнской платы.

Характеристики

Итак, для чего предназначен процессор, ясно: для выполнения команд из заданной программы. Для этого он обладает следующими характеристиками:

1. Тактовая частота. Центральный процессор тесно связан с генератором частоты тактов, которым вырабатываются импульсы. Они синхронизируют между собой работу всех элементов компьютера. Равняется эта характеристика числу тактов за одну секунду. Один такт – это отрезок времени, находящийся между первым импульсом и вторым. Измеряется тактовая частота в мегагерцах.
2. Разрядность. Это максимальное значение, отвечающее за число разрядов двоичного кода, образованного и передаваемого процессором в одно и то же время. Эта характеристика определена разрядностью его регистров.
3. Адресное пространство. К нему относится тот диапазон адресов, к которым обращается процессор, применяя адресный код.

Благодаря вышесказанному можно четко определиться, для чего предназначен процессор. Это мозг компьютера, без которого он совершенно ни к чему не пригоден. Разве только для украшения интерьера.

Микропроцессоры

По мере развития компьютерной техники в структуру ПК стали внедряться девайсы, получившие название «микропроцессор». Одним из первых устройств такого типа стало изделие Intel 4004, выпущенное американской корпорацией в 1971 году. Микропроцессоры в масштабе одной микросхемы объединили в своей структуре те функции, что мы определили выше. Современные девайсы, в принципе, работают на основе той же самой концепции. Таким образом, центральный процессор ноутбука, ПК, планшета содержит в своей структуре: логическое устройство, регистры, а также модуль управления, отвечающие за конкретные функции. Однако на практике компоненты современных микросхем чаще всего представлены в более сложной совокупности. Изучим данную особенность подробнее.

Типы процессоров

Основной компанией, выпускающей ЦП для ПК, является компания Intel. Первым процессором для ПК был процессор $8086$. Следующей моделью была $80286$, далее $80386$, со временем цифру $80$ стали опускать и ЦП стали называть тремя цифрами: $286$, $386$ и т.д. Поколение процессоров часто называют семейством $x86$. Выпускаются и другие модели процессоров, например, семейства Alpha, Power PC и др. Компаниями-производителями ЦП также являются AMD, Cyrix, IBM, Texas Instruments.

В названии процессора часто можно встретить символы $X2$, $X3$, $X4$, что означает количество ядер. Например в названии Phenom $X3$ $8600$ символы $X3$ указывают на наличие трех ядер.

Итак, основными типами ЦП являются $8086$, $80286$, $80386$, $80486$, Pentium, Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II, Pentium III и Pentium IV. Celeron является урезанным вариантом процессора Pentium. После названия обычно указывается тактовая частота ЦП. Например, Celeron $450$ обозначает тип ЦП Celeron и его тактовую частоту – $450$ МГц.

Процессор нужно устанавливать на материнскую плату с соответствующей процессору частотой системной шины.

В последних моделях ЦП реализован механизм защиты от перегрева, т.е. ЦП при повышении температуры выше критической переходит на пониженную тактовую частоту, при которой потребляется меньше электроэнергии.

Определение 2

Если в вычислительной системе несколько параллельно работающих процессоров, то такие системы называются многопроцессорными.

Какой производитель?

Если вас интересуют в преимущественном большинстве случаев разнообразные видеоигры, то в таком случае вам следует сделать выбор в пользу процессоров AMD, так как они отличаются гораздо большей совместимостью с современными видеокартами. При этом стоит отметить, что и стоимость таких устройств при одинаковых характеристиках на порядок меньше по сравнению с устройствами от конкурирующей компании.

Если же вы интересуетесь многозадачностью, то в таком случае вам стоит обратить свое внимание на предложения от компании Intel. Так как процессоры от этой компании функционируют на порядок более быстро и эффективно, а также отличаются большей тактовой частотой по сравнению с предыдущими, пользователи часто отдают предпочтение именно им

Но на самом деле не стоит забывать о том, что и стоимость таких комплектующих приблизительно на 40% выше по сравнению с предложениями от AMD, имеющими аналогичные характеристики.

На что обратить внимание при выборе процессора

Это были 3 основных характеристики компьютерного процессора – теперь время для всего остального.

TDP процессора

Thermal Design Power – это, в теории, параметр, который указывает количество тепла выделяемое процессором, выраженное в ваттах (Вт). В теории, потому что как Intel, так и AMD используют различную методику оценки этого значения, поэтому значения в графе TDP имеют разный смысл.

AMD определяет максимальную мощность, которую процессор может принять и отдать в виде тепла. Intel определяет TDP как максимальную потребляемую мощность в виде тепла, когда процессор загружен приложениями.

В действительности, этот параметр имеет значение при выборе системы охлаждения, которая должна иметь запас производительности.

Интегрированная графическая система

Если ищите компьютер по низкой цене или предназначенный для мультимедиа, то стоит рассмотреть интегрированную графическую систему. Почти все процессоры Intel имеют встроенный процессор Intel ultra-hd Graphics, а в случае процессоров Ryzen ищите маркировку G.

Технологический процесс

По-другому называется литография. Именно от него, в значительной степени, зависит потребность в энергии и то, как много тепла будет выделять процессор. Современные процессоры Intel производятся в 12-нанометровому техпроцессу. Чипы AMD также изготовлены в литографии 12 нм, однако, обе компании используют немного другие детерминанты, и эти значения де-факто не равны.

Чем выше технологический процесс, тем больше тока будет потреблять процессор и тем больше тепла будет создавать.

Принципы работы процессора

ЦП работает под управлением программы, которая находится в оперативной памяти.

АЛУ получает данные и выполняет указанную операцию, записывая результат в один из свободных регистров.

Текущая команда находится в специальном регистре команд. При работе с текущей командой значение так называемого счетчика команд увеличивается, который затем указывает на следующую команду (исключением может быть только команда перехода).

Команда состоит из записи операции (которую нужно выполнить), адресов ячеек исходных данных и результата. По указанным в команде адресам берутся данные и помещаются в обычные регистры (в смысле не в регистр команды), получившийся результат тоже сначала помещается в регистр, а уж потом перемещается по своему адресу, указанному в команде.

Схема ядра процессора

Рис. 3. Простейшее устройство ядра процессора

   ​Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – выполняет все математические и логические операции.   ​Устройство управления (УУ) – обеспечивает последовательность выполнения команд процессора.   ​КЕШ-память – быстродействующая память малого объема, используемая процессором для временного хранения информации. Кеш используется в качестве буфера для ускорения обмена данными между процессором и оперативной памятью. Значения из кеш-памяти извлекаются напрямую, без обращения к основной памяти.   ​Регистры – ячейки памяти, расположенные внутри процессора. Регистр является устройством временного хранения данных, числа или команды и используется с целью облегчения арифметических, логических и пересылочных операций.   ​Сопроцессор – устройство, расширяющее вычислительные возможности основного процессора и предназначенное для обработки чисел с плавающей запятой.   ​Процессорный интерфейс – разъем на материнской плате, который предназначен для размещения процессора. Каждый разъем материнской платы предназначен для определенной группы процессоров.   ​Системная шина – информационная магистраль, обеспечивающая связь всех устройств компьютера.

• величина, определяющая количество информации, которую центральный процессор способен обработать за один такт.
• характеристика, влияющая на функциональность процессора, является тактовая частота.
• Данные, обрабатываемые процессором, поступают из оперативной памяти.

• Разрядность процессора
• Частота процессора
• Кеш-память процессора

Басқа іс-әрекеттер

• Сілтемені көшіру
• Қате туралы хабарлау

Кэш-память и другие хвосты

Помимо оперативной памяти существует сверхбыстрая кэш-память, с которой и работает кристалл процессора, ибо он не может ждать, пока ОЗУ «раскачается» и выполнит требуемые операции.

Кэш-память – это область процессорного кристалла, в которой обрабатываются и хранятся промежуточные данные между процессорными ядрами, оперативной памятью и другими шинами. Другими словами – это сверхбыстрый энергозависимый буфер, позволяющий быстро получить доступ к часто используемым данным.

Кэш-память имеет трехуровневую организацию (хотя некоторые процессоры имеют только 2):

• L1 – кэш первого уровня. Самый маленький (по объему, 16—128 Кбайт) и очень быстрый, зачастую он работает на частоте самого CPU. Имеет высокую пропускную способность и процессорные ядра работают с ним напрямую.
• L2 – медленней, но больше чем L1 по объему.
• L3 – самый объемный кэш (от 6 до 16 Мб).

В целом основная задача разработчиков (в отношении кэша) – это определение его оптимальных размеров для выпускаемого процессора. Ведь именно от этого зависит прирост производительности в определенных приложениях. Любая кэш-память снабжена системой защиты от возможных ошибок (ECC), при обнаружении которых последние автоматически исправляются.

Вывод. Какой процессор выбрать исходя из этого? Если Вы страстный поклонник хорошей графики, компьютерных игр и мощных видеоподсистем с двумя видеокартами, то выбирайте процессор с большим объемом кэш-памяти третьего уровня (16 Мб и выше). Во всех остальных случаях вполне достаточно будет процессора с почти любым объемом сверхбыстрой памяти.

Ну вот и закончили мы с техническими параметрами, теперь рассмотрим некоторые, так сказать, фишки..

Но сначала разберемся с диодом

Вдыхаем!

Кремний (он же Si – «silicium» в таблице Менделеева) относится к категории полупроводников, а значит он, с одной стороны, пропускает ток лучше диэлектрика, с другой, – делает это хуже, чем металл.

Хочется нам того или нет, но для понимания работы и дальнейшей история развития процессоров придется окунуться в строение одного атома кремния. Не бойтесь, сделаем это кратко и очень понятно.

У атома кремния есть четыре электрона, благодаря которым он образует связи (а если быть точным – ковалентные связи) с такими же близлежащими тремя атомами, формируя кристаллическую решетку. Пока большинство электронов находятся в связи, незначительная их часть способна двигаться через кристаллическую решетку. Именно из-за такого частичного перехода электронов кремний отнесли к полупроводникам.

Но столь слабое движение электронов не позволило бы использовать транзистор на практике, поэтому ученые решили повысить производительность транзисторов за счет легирования, а проще говоря – дополнения кристаллической решетки кремния атомами элементов с характерным размещением электронов.

Так стали использовать 5-валентную примесь фосфора, за счет чего получили транзисторы n-типа. Наличие дополнительного электрона позволило ускорить их движение, повысив пропуск тока.

При легировании транзисторов p-типа таким катализатором стал бор, в который входят три электрона. Из-за отсутствия одного электрона, в кристаллической решетке возникают дырки (выполняют роль положительного заряда), но за счет того, что электроны способны заполнять эти дырки, проводимость кремния повышается в разы.

Предположим, мы взяли кремниевую пластину и легировали одну ее часть при помощи примеси p-типа, а другую – при помощи n-типа. Так мы получили диод – базовый элемент транзистора.

Теперь электроны, находящиеся в n-части, будут стремится перейти в дырки, расположенные в p-части. При этом n-сторона будет иметь незначительный отрицательный, а p-сторона – положительный заряды. Образованное в результате этого «тяготения» электрическое поле –барьер, будет препятствовать дальнейшему перемещению электронов.

Если к диоду подключить источник питания таким образом, чтобы «–» касался p-стороны пластины, а «+» – n-стороны, протекание тока будет невозможно из-за того, что дырки притянутся в минусовому контакту источника питания, а электроны – к плюсовому, и связь между электронами p и n стороны будет утеряна за счет расширения объединенного слоя.

Но если подключить питание с достаточным напряжением наоборот, т.е. «+» от источника к p-стороне, а «–» – к n-стороне, размещенные на n-стороне электроны будут отталкиваться отрицательным полюсом и выталкиваться на p-сторону, занимая дырки в p-области.

Но теперь электроны притягивает к положительному полюсу источника питания и они продолжаются перемещаться по p-дыркам. Это явление назвали прямым смещением диода.

Хранение информации — регистры и память

Как говорилось ранее, процессор выполняет поступающие на него команды. Команды в большинстве случаев работают с данными, которые могут быть промежуточными, входными или выходными. Все эти данные вместе с инструкциями сохраняются в регистрах и памяти.

Регистры

Регистр — минимальная ячейка памяти данных. Регистры состоят из триггеров (англ. latches/flip-flops). Триггеры, в свою очередь, состоят из логических элементов и могут хранить в себе 1 бит информации.

Прим. перев. Триггеры могут быть синхронные и асинхронные. Асинхронные могут менять своё состояние в любой момент, а синхронные только во время положительного/отрицательного перепада на входе синхронизации.

По функциональному назначению триггеры делятся на несколько групп:

• RS-триггер: сохраняет своё состояние при нулевых уровнях на обоих входах и изменяет его при установке единице на одном из входов (Reset/Set — Сброс/Установка).
• JK-триггер: идентичен RS-триггеру за исключением того, что при подаче единиц сразу на два входа триггер меняет своё состояние на противоположное (счётный режим).
• T-триггер: меняет своё состояние на противоположное при каждом такте на его единственном входе.
• D-триггер: запоминает состояние на входе в момент синхронизации. Асинхронные D-триггеры смысла не имеют.

Для хранения промежуточных данных ОЗУ не подходит, т. к. это замедлит работу процессора. Промежуточные данные отсылаются в регистры по шине. В них могут храниться команды, выходные данные и даже адреса ячеек памяти.

Принцип действия RS-триггера

Память (ОЗУ)

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, англ. RAM) — это большая группа этих самых регистров, соединённых вместе. Память у такого хранилища непостоянная и данные оттуда пропадают при отключении питания. ОЗУ принимает адрес ячейки памяти, в которую нужно поместить данные, сами данные и флаг записи/чтения, который приводит в действие триггеры.

Прим. перев. Оперативная память бывает статической и динамической — SRAM и DRAM соответственно. В статической памяти ячейками являются триггеры, а в динамической — конденсаторы. SRAM быстрее, а DRAM дешевле.

Новые знания

   Мозг человека регулирует работу всех органов, ответственных за жизнь.   ​Компьютер (англ. computer – «вычислитель») – электронное устройство, предназначенное для автоматизации получения, обработки, хранения, передачи и использования информации.

Области человеческого мозга, отвечающие за восприятие, обработку, хранение информации

Область мышленияОбласть зренияОбласть эмоцийОбласть чтенияОбласть рассуждений
Область мышленияОбласть зренияОбласть эмоцийОбласть чтенияОбласть рассуждений
Область мышленияОбласть зренияОбласть эмоцийОбласть чтенияОбласть рассуждений
Область мышленияОбласть зренияОбласть эмоцийОбласть чтенияОбласть рассуждений
Область мышленияОбласть зренияОбласть эмоцийОбласть чтенияОбласть рассуждений

Басқа іс-әрекеттер

• Сілтемені көшіру
• Қате туралы хабарлау

Основные параметры процессора

   Разрядность процессора – величина, определяющая количество информации, которое центральный процессор способен обработать за один такт. Наименьший разряд единицы информации – двоичный. В мире ЭВМ один разряд называется битом (bit – часть). Если ЭВМ за один раз может обработать восемь разрядов, тогда процессор считается 8-разрядным, если 32 разряда, процессор называется 32-разрядным. Чем выше разрядность процессора, тем быстрее идет обработка данных.

   Частота процессора (frequency)

Важной характеристикой, влияющей на функциональность процессора, является тактовая частота. Она измеряется в мегагерцах

Один мегагерц – это миллион тактов в секунду. 100 МГц – сто миллионов тактов в секунду. За один такт процессор вычисляет какой-нибудь фрагмент. Поэтому, чем выше тактовая частота, тем быстрее процессор обработает поступившие данные.

   Кеш-память процессора. Данные, обрабатываемые процессором, поступают из оперативной памяти. Как правило, процессор у себя ничего не хранит. В нем очень мало ячеек, в которых обрабатываются данные. Эти ячейки называются регистрами. Для облегчения работы процессора долгое время используется технология кеширования. Кеш – это промежуточный буфер с быстрым доступом. Когда какие-то данные обрабатываются в основной памяти, их копия попадает в кеш-память. В случае повторного использования этих данных, их сразу можно извлечь из буфера. Если какие-либо данные нужны процессору, он, в первую очередь, проверяет регистры. Если нужных данных в регистрах нет, то процессор проверяет кеш-память. Если этих данных нет в кеш-памяти, процессор проверяет оперативную память. Если же и в оперативной памяти нет нужных данных, процессор делает запрос HDD-диску.

Басқа іс-әрекеттер

• Сілтемені көшіру
• Қате туралы хабарлау

Процессорные ядра

Некоторые устройства используют одноядерный процессор, в то время как другие могут иметь двухъядерный (или четырехъядерный и т.д.) Процессор. Работа двух процессорных блоков, работающих синхронно, означает, что центральный процессор может одновременно выполнять две команды каждую секунду, что значительно повышает производительность.

Некоторые CPU могут виртуализировать два ядра для каждого доступного физического ядра — метод, известный как Hyper-Threading. Виртуализация означает, что ЦП с четырьмя ядрами может функционировать так, как если бы он имел восемь, а дополнительные виртуальные ядра ЦП называются отдельными потоками. Физические ядра, тем не менее, работают лучше, чем виртуальные.

Если разрешить процессор, некоторые приложения могут использовать многопоточность. Если под потоком понимается единый элемент компьютерного процесса, то использование нескольких потоков в одном ядре ЦП означает, что большее количество инструкций можно понять и обработать одновременно. Некоторые программы могут использовать эту функцию на более чем одном ядре ЦП, что означает, что одновременно может обрабатываться еще больше задач.

Команды (инструкции)

Команды — это фактические действия, которые компьютер должен выполнять. Они бывают нескольких типов:

• Арифметические: сложение, вычитание, умножение и т. д.
• Логические: И (логическое умножение/конъюнкция), ИЛИ (логическое суммирование/дизъюнкция), отрицание и т. д.
• Информационные: , , , и .
• Команды перехода: , , и .
• Команда останова: .

Прим. перев. На самом деле все арифметические операции в АЛУ могут быть созданы на основе всего двух: сложение и сдвиг. Однако чем больше базовых операций поддерживает АЛУ, тем оно быстрее.

Инструкции предоставляются компьютеру на языке ассемблера или генерируются компилятором высокоуровневых языков.

В процессоре инструкции реализуются на аппаратном уровне. За один такт одноядерный процессор может выполнить одну элементарную (базовую) инструкцию.

Группу инструкций принято называть набором команд (англ. instruction set).

Как выбрать?

Чтобы вы не ошиблись и купили действительно хорошее устройство, которое могло бы всецело удовлетворить ваши нужды, вам следует учитывать такие параметры, как:

• высокая тактовая частота;
• количество ядер;
• частота системной шины;
• размер системного КЭШа;
• тип кулера.

В зависимости от количества ядер изменяется вероятность того, что ваш процессор сможет тянуть какие-то игры последнего поколения или же самые современные утилиты, предназначенные для работы с различными 3D-моделями. Частота системной шины непосредственно влияет на производительность оборудования, причем не менее важным является и размер системного КЭШа, так как в нем хранится программный код и вся необходимая пользователю информация. Таким образом, чем более быстродействующей будет память, тем более производительным будет и само устройство.

Не менее важно обращать свое внимание на качество установленного кулера, ведь, приобретая последние модели CPU, но не обеспечивая им необходимое охлаждение, в конечном итоге вы рискуете не только не получить удовольствия от современных игр, но еще и нарваться на скоропостижную замену этого компонента, которая будет начинаться с постоянного отключения компьютера