Procesor ili CPU - sve informacije koje trebate znati

Svaki ljubitelj računala i igara mora poznavati unutarnji hardver svog računala, posebno procesor. Središnji element našeg tima, bez njega ne bismo mogli ništa učiniti, u ovom ćemo vam članku reći sve najvažnije koncepte o procesoru, tako da imate općenitu predodžbu o njegovoj upotrebi, dijelovima, modelima, povijesti i važnim konceptima.

Sadržaj indeks

Što je procesor

Procesor ili CPU (centralna procesna jedinica) je elektronička komponenta u obliku silikonskog čipa koji se nalazi unutar računala, posebno instaliranog na matičnu ploču kroz utičnicu ili utičnicu.

Procesor je element zadužen za izvođenje svih logičkih aritmetičkih izračuna generiranih programima i operativnim sustavom smještenim na tvrdom disku ili središnjoj memoriji. CPU uzima upute iz RAM memorije kako bi ih obrađivao, a zatim odgovor vraća u RAM memoriju, stvarajući tako tijek rada s kojim korisnik može komunicirati.

Prvi mikroprocesor na bazi poluvodiča bio je Intel 4004, 1971. koji je mogao raditi s 4 bita odjednom (nizovi od 4 nula i jedan) za dodavanje i oduzimanje. Ovaj CPU daleko je od 64 bita s kojima se mogu baviti trenutni procesori. Ali jest da smo prije toga imali samo ogromne prostorije pune vakuumskih cijevi koje su služile kao tranzistori, poput ENIAC-a.

Kako radi procesor

Arhitektura procesora

Vrlo važan element koji moramo znati o procesoru je njegova arhitektura i njegov proces proizvodnje. Oni su više orijentirani na koncepte kako se fizički proizvode, ali postavljaju smjernice za tržište i to je još jedan element marketinga.

Arhitektura procesora u osnovi je unutarnja struktura koju ovaj element ima. Ne govorimo o obliku i veličini, već o tome kako se nalaze različite logičke i fizičke jedinice koje čine procesor, govorimo o ALU, registrima, upravljačkoj jedinici itd. U tom smislu trenutno postoje dvije vrste arhitekture: CISC i RISC, dva načina rada zasnovana na arhitekturi Von Neuman-a, osobe koja je 1945. izumila digitalni mikroprocesor.

Iako je istina da arhitektura to ne znači samo, budući da proizvođači koncept radije uzimaju s komercijalnim interesom, kako bi definirali različite generacije svojih procesora. Ali moramo imati na umu da su svi trenutni desktop procesori bazirani na CISC ili x86 arhitekturi. Ono što se događa je da proizvođači uvode male izmjene u ovu arhitekturu koja uključuje elemente kao što su više jezgara, kontroleri memorije, unutarnji sabirnici, keš memorija različitih razina, itd. Ovako čujemo nazive poput Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2, itd. Vidjet ćemo što je to.

Proces proizvodnje

S druge strane, imamo ono što se naziva procesom proizvodnje, a to je u osnovi veličina tranzistora koji čine procesor. Od vakuumskih ventila prvih računala do današnjih FinFET tranzistora koje su napravili TSMC i Global Foundries od svega nekoliko nanometara, evolucija je bila odvažna.

Procesor se sastoji od tranzistora, najmanjih jedinica koje se nalaze unutar. Tranzistor je element koji dopušta ili ne dozvoljava prolazak struje, 0 (ne-struja), 1 (struja). Jedna od njih trenutno mjeri 14 nm ili 7 nm (1nm = 0, 00000001m). Tranzistori stvaraju logička vrata, a logička vrata stvaraju integrirane sklopove sposobne za obavljanje različitih funkcija.

Vodeći proizvođači stolnih procesora

Ovo su osnovni elementi za razumijevanje kako su procesori razvijeni kroz povijest do danas. Proći ćemo kroz najvažnije i ne smijemo zaboraviti proizvođače, a to su Intel i AMD, nesporni vođe današnjih osobnih računala.

Naravno da postoje i drugi proizvođači poput IBM-a, od kojih je najvažniji praktički stvoritelj procesora i mjerilo tehnologije. Drugi poput Qualcomma urezali su nišu na tržištu praktički monopolizirajući proizvodnju procesora za Smartphone. Uskoro bi se moglo preći na osobna računala, zato se pripremite Intel i AMD jer su njihovi procesori jednostavno izvrsni.

Evolucija Intelovih procesora

Pa razmotrimo glavne povijesne prekretnice Intel Corporation, plavog giganta, najveće tvrtke koja je oduvijek bila vodeća u prodaji procesora i drugih komponenti za PC.

• Intel 4006, Intel 808, 8080 i 8086 Intel 286, 386 i 486 Intel Pentium Višejezgreno razdoblje: Pentium D i Core 2 Quad Doba Core iX-a

Objavljen 1971., bio je prvi mikroprocesor izgrađen na jednom čipu i za neindustrijsku upotrebu. Ovaj procesor bio je montiran na paketu od 16 pinova CERDIP (žohar cijelog života). Izgrađen je s 2.300 10.000 nm tranzistora i imao je 4-bitnu širinu sabirnice.

Model 4004 bio je samo početak Intelova putovanja osobnim računalima, koje je u to vrijeme IBM monopolizirao. Tada je između 1972. i 1978. Intel uveo promjenu filozofije u kompaniji kako bi se u potpunosti posvetio izgradnji procesora za računala.

Nakon 4004 došao je 8008, procesor još uvijek s 18-pinskim DIP kapsulacijom koji je podigao njegovu frekvenciju na 0, 5 MHz, a također i tranzistor na 3.500. Nakon toga, Intel 8080 podigao je širinu sabirnice na 8 bita i frekvenciju ne manju od 2 MHz u okviru 40-pinske DIP kapsule. Smatra se prvim uistinu korisnim procesorom koji može obrađivati ​​grafiku na strojevima kao što su Altair 8800m ili IMSAI 8080.

8086 je referentni mikroprocesor koji je prvi prihvatio x86 arhitekturu i skup upute, koji su bili na snazi ​​do danas. 16-bitni CPU, deset puta snažniji od 4004.

Upravo na tim modelima proizvođač je počeo koristiti PGA utičnicu s kvadratnim čipom. A njegov proboj leži u mogućnosti pokretanja programa naredbenog retka. 386 je prvi multitasking procesor u povijesti, s 32-bitnom sabirnicom, koja vam sigurno zvuči mnogo više.

Dolazimo do Intel 486 izdanog 1989. godine, što je također vrlo važno jer je procesor koji je implementirao jedinicu s pomičnim zarezom i keš memoriju. Što to znači? Pa, sada su se računala razvijala iz naredbenog retka koja se koristi kroz grafičko sučelje.

Napokon dolazimo do ere Pentiuma, gdje imamo nekoliko generacija do Pentiuma 4 kao verzije za stolna računala i Pentiuma M za prijenosna računala. Recimo da je to bilo 80586, ali Intel je promijenio ime kako bi mogao licencirati svoj patent i drugi proizvođači poput AMD-a prestali kopirati svoje procesore.

Ovi procesori spustili su 1000 nm prvi put u svom proizvodnom procesu. Prošle su godine između 1993. i 2002., a Itanium 2 kao procesor izgrađen je za poslužitelje i prvi je put koristila 64-bitnu magistralu. Ovi Pentiumi već su bili isključivo orijentirani na radnu površinu i mogli su se bez problema koristiti u multimedijskom prikazu s legendarnim Windows 98, ME i XP.

Pentium 4 već je koristio skup uputa usmjerenih u cijelosti na multimediju poput MMX, SSE, SSE2 i SSE3, u svojoj mikro-arhitekturi nazvanoj NetBurst. Isto tako, bio je jedan od prvih procesora koji je dostigao radnu frekvenciju veću od 1 GHz, točnije 1, 5 GHz, zbog čega su se visoki performansi i velike hladnjake pojavili čak i na prilagođenim modelima.

I tada dolazimo do ere višejezgrenih procesora. Sada nismo mogli izvršiti samo jednu instrukciju u svakom satu ciklusa, već dvije istodobno. Pentium D u osnovi se sastoji od čipa s dva Pentium 4 smještena u istom paketu. Na taj je način izumljen i koncept FSB (Front-Side Bus), koji je služio CPU-u za komunikaciju s čipsetom ili sjevernim mostom, a koji se sada koristi za komunikaciju s obje jezgre.

Nakon ove dvije, četiri jezgre su stigle 2006. godine pod utičnicom LGA 775, mnogo aktualnije i to čak možemo vidjeti i na nekim računalima. Svi su već prihvatili 64-bitnu x86 arhitekturu za svoje četiri jezgre s proizvodnim procesom koji započinje u 65 nm, a zatim u 45 nm.

Tada dolazimo do naših dana, gdje je div usvojio novu nomenklaturu za svoje multicore i multithread procesore. Nakon Core 2 Duo i Core 2 Quad, nova Nehalem arhitektura je usvojena 2008. godine gdje su CPU-i podijeljeni na i3 (niske performanse), i5 (srednji opseg) i i7 (procesori visokih performansi).

Od ovog trenutka jezgre i memorija predmemorije koristili su BSB (Back-Side Bus) ili stražnju magistralu za komunikaciju, a također je uveden i DDR3 memorijski kontroler unutar samog čipa. Prednja bočna sabirnica također je evoluirala prema standardu PCI Express koji omogućuje dvosmjerni protok podataka između perifernih uređaja i kartica za proširenje i CPU-a.

Intel Core 2. generacije prihvatio je naziv Sandy Bridge 2011. godine s 32nm proizvodnim postupkom i brojem od 2, 4 i do 6 jezgara. Ovi procesori podržavaju HyperThreading multithreading tehnologije i Turbo Boost dinamičko povećanje frekvencije, ovisno o rasponu procesora na tržištu. Svi ovi procesori imaju integriranu grafiku i podržavaju 1600 MHz DDR3 RAM-a.

Ubrzo nakon toga, 2012. godine, predstavljena je treća generacija zvana Ivy Bridge, smanjujući veličinu tranzistora na 22 nm. Ne samo da su se smanjili, već su postali 3D ili Tri-Gate koji su smanjili potrošnju i do 50% u odnosu na prethodne, dajući iste performanse. Ovaj CPU nudi podršku za PCI Express 3.0 i ugrađen je u LGA 1155 utičnice za radnu površinu i 2011 za radnu stanicu.

Četvrta i peta generacija nazivaju se Haswell i Broadwell, a nisu bile ni revolucija prethodne generacije. Haswells je dijelio proizvodni proces s Ivy bridge i DDR3 RAM-om. Da, predstavljena je podrška Thunderbolta i napravljen je novi dizajn predmemorije. Uvedeni su i procesori s do 8 jezgara. Socket 1150 se nastavio koristiti i 2011., iako ti CPU-i nisu kompatibilni s prethodnom generacijom. Što se tiče Broadwellsa, oni su bili prvi procesori koji su pali na 14 nm, a u ovom su slučaju kompatibilni s Haswellovom LGA 1150 utičnicom.

Završavamo s Intelovom 6. i 7. generacijom nazvanom Skylake i Kaby Lake s 14nm proizvodnim postupkom te usvajamo novu kompatibilnu utičnicu LGA 1151 za obje generacije. U ove dvije arhitekture podrška je već bila ponuđena za DDR4, DMI 3.0 bus i Thunderbol 3.0. Isto tako, integrirana grafika porastala je kompatibilno s DirectX 12 i OpenGL 4.6 i 4K @ 60 Hz rezolucijom. U međuvremenu je Kaby Lake stigao s poboljšanjima u takt frekvenciji procesora i podrškom za USB 3.1 Gen2 i HDCP 2.2.

Evolucija AMD procesora

Još jedan od proizvođača za koje smo dužni znati jest AMD (Advanced Micro Devices), vječni rival Intela i koji je gotovo uvijek zaostajao za prvim sve dok danas nije stigao Ryzen 3000. Ali hej, ovo je drugi Vidjet ćemo kasnije, pa ćemo malo pregledati povijest AMD-ovih procesora.

• Stigli su AMD 9080 i AMD 386 AMD K5, K6 i K7 AMD K8 i Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano i Buldožer AMD Ryzen

AMD-ovo putovanje u osnovi započinje ovim procesorom koji nije ništa više od kopije Intelove 8080. U stvari, proizvođač je potpisao ugovor s Intelom kako bi mogao proizvoditi procesore s x86 arhitekturom u vlasništvu Intela. Sljedeći skok bio je AMD 29K koji je za svoje kreacije ponudio grafičke pogone i EPROM memorije. No, ubrzo nakon toga, AMD se odlučio izravno natjecati s Intelom nudeći kompatibilne procesore među sobom za osobna računala i poslužitelje.

No, naravno da je ovaj dogovor o stvaranju "kopija" Intelovih procesora počeo predstavljati problem čim je AMD postao stvarna konkurencija Intelu. Nakon nekoliko pravnih sporova, koje je osvojio AMD, ugovor je raskinut s Intel 386, a već znamo razlog zašto je Intel preimenovan u Pentium, te je tako registrirao patent.

AMD odavde nije imao drugog izbora nego stvoriti procesore potpuno neovisno i da to nisu samo kopije. Smiješno je što je AMD-ov prvi samostalni procesor bio Am386 koji se očito borio s Intelovim 80386.

Sada da, AMD je počeo pronaći svoj put u ovom tehnološkom ratu s procesorima koje je sam proizveo od nule. U stvari, bilo je to s K7 kada je kompatibilnost oba proizvođača nestala i time je AMD stvorio vlastite ploče i vlastiti utičnicu, nazvanu Socket A. U nju su novi AMD Athlon i Athlon XP instalirani 2003. godine.

AMD je bio prvi proizvođač koji je 64-bitni nastavak implementirao u desktop procesor, da, prije Intela. Pogledajte odredište, koje bi Intel sada trebao usvojiti ili kopirati x64 proširenje u AMD za svoje procesore.

No, to se ovdje nije zaustavilo, jer je AMD također mogao prodati dvojezgreni procesor prije Intela 2005. godine. Plavi div mu je, naravno, odgovorio s Core 2 Duoom koji smo vidjeli i prije, a odatle vođstvo AMD-a završava.

AMD je zaostajao zbog dramatičnog skoka performansi višejezgrenih Intelovih procesora i pokušao mu se suprotstaviti redizajniranjem arhitekture K8. U stvari, Phenom II objavljen 2010. imao je čak 6 jezgara, ali ni to ne bi bilo dovoljno za nesputani Intel. Ovaj CPU imao je 45 nm tranzistore i u početku su bili montirani na AM2 + utičnicu, a kasnije na AM3 utičnicu kako bi ponudio kompatibilnost s DDR3 memorijama.

AMD je kupio ATI, tvrtku koja je do sada bila izravni rival Nvidiji za 3D grafičke kartice. U stvari, proizvođač je iskoristio ovu tehnološku prednost za implementaciju procesora s integriranim GPU-om mnogo snažnijim nego što je Intel imao sa Westmere-om. AMD Llano bili su ti procesori, zasnovani na K8L arhitekturi prethodnog Phenoma i naravno s istim ograničenjima.

Zbog toga je AMD redizajnirao svoju arhitekturu u novim Buldožerima, iako su rezultati bili prilično loši u usporedbi s Intel Core. Imati više od 4 jezgre nije bilo od koristi, jer je tadašnji softver još uvijek bio vrlo zelen u upravljanju višestrukim navojem. Koristili su proizvodni proces od 32 nm sa zajedničkim resursima L1 i L2.

Nakon neuspjeha AMD-a s prethodnom arhitekturom, Jim Keller, tvorac K8 arhitekture, ponovno je napravio revoluciju u brandu s takozvanom arhitekturom Zen ili Summit Ridge. Tranzistori su se spustili na 14 nm, baš kao i Intel, i dobili su mnogo snažniji i viši ICP od slabih Buldožera.

Neke od najpoznatijih tehnologija ovih novih procesora bile su: AMD Precision Boost, koji je automatski povećao napon i frekvenciju CPU-a. Ili XFR tehnologijom, gdje su svi Ryzen overclockani svojim multiplikatorom otključanim. Ovi CPU-i počeli su se postavljati na PGA AM4 utičnicu, što se nastavlja i danas.

U stvari, razvoj ove Zen arhitekture bio je Zen +, u kojem je AMD napredovao Intel implementirajući 12nm tranzistore. Ovi procesori povećali su svoje performanse s većim frekvencijama s nižom potrošnjom. Zahvaljujući internoj Infinity Fabric magistrali, kašnjenje između CPU-a i RAM-ovih transakcija dramatično je poboljšano kako bi se natječulo gotovo licem u lice s Intelom.

Trenutačni Intel i AMD procesori

Zatim dolazimo do današnjih dana da se usredotočimo na arhitekture na kojima rade oba proizvođača. Ne kažemo da je obavezna kupiti jednu od ovih, ali oni su sigurno sadašnjost i skoro budućnost svakog korisnika koji želi montirati ažurirano igraće računalo.

Intel Coffee Lake i ulaz u 10 nm

Intel se trenutno nalazi u devetoj generaciji procesora za stolna računala, prijenosna računala i radne stanice. I 8. (Coffee Lake) i 9. generacija (Coffee Lake Refresh) nastavljaju s 14nm tranzistorima i LGA 1151 utičnicom, iako nisu kompatibilni s prethodnim generacijama.

Ova generacija u osnovi povećava broj jezgara za 2 za svaku obitelj, sada ima 4-jezgrenu i3 umjesto 2, 6-jezgrenu i5 i 8-jezgrenu i7. Broj PCIe 3.0 staze raste na 24, podržavajući do 6 3.1 priključka i 128 GB DDR4 RAM-a. HyperThreading tehnologija omogućena je samo na i9-imenovanim procesorima kao što su visoko-učinkoviti 8-jezgreni, 16-nitni procesori i procesori prijenosnih računala.

U ovoj se generaciji pojavljuju i Intel Pentium Gold G5000 orijentirani na multimedijske stanice s 2 jezgre i 4 niti te Intel Celeron, najosnovniji s dvostrukim jezgrama te za MiniPC i multimediju. Svi procesori ove generacije imaju integriranu UHD 630 grafiku, osim F-denominacije u svojoj nomenklaturi.

Što se tiče 10. generacije, malo je potvrda, premda se očekuje da će novi Ice Lake CPU-ovi doći s njihovim specifikacijama za prijenosna računala, a ne s onima za stolna računala. Podaci govore da će se CPI po jezgri povećati za do 18% u odnosu na Skylake. Postojat će ukupno 6 novih podskupova uputa i bit će kompatibilne s AI i tehnikama dubokog učenja. Integrirani grafički procesor također razrađuje do 11. generacije i sposoban je za strujanje sadržaja u 4K @ 120Hz. Napokon ćemo imati integriranu podršku sa Wi-Fi 6 i RAM memorijom do 3200 MHz.

AMD Ryzen 3000 i već planiranu arhitekturu Zen 3

AMD je ove 2019. godine lansirao arhitekturu Zen 2 ili Matisse i nema samo napredni Intelov proizvodni proces, već i čiste performanse svojih desktop procesora. Novi Ryzen izgrađen je na 7nm TSMC tranzistorima i broji od 4 Ryzen 3 jezgre do 16 Ryzen 9 9350X jezgara. Svi implementiraju AMD SMT multithreading tehnologiju i njihov je množitelj otključan. Nedavno je objavljeno AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS ažuriranje kako bi se ispravili problemi zbog kojih ovi procesori moraju dostići svoju najveću frekvenciju zaliha.

Njihove inovacije ne stižu samo ovdje, jer podržavaju novi PCI Express 4.0 i Wi-Fi 6 standard, koji su CPU s do 24 PCIe trake. Prosječni porast ICP-a u odnosu na Zen + bio je 13% zahvaljujući većoj osnovnoj frekvenciji i poboljšanjima u sustavu Infinty Fabric. Ta se arhitektura temelji na čipovima ili fizičkim blokovima u kojima je 8 jezgara po jedinici, zajedno s još jednim modulom koji je uvijek prisutan za memorijski kontroler. Na taj način proizvođač deaktivira ili aktivira određeni broj jezgara kako bi oblikovao svoje različite modele.

U 2020. godini planira se ažuriranje na Zen 3 u svojim procesorima Ryzen kojim proizvođač želi poboljšati učinkovitost i performanse svog AMD Ryzen. Tvrdi se da je dizajn njegove arhitekture već završen, a sve što ostaje je dati zeleno svjetlo za početak proizvodnog procesa.

Ponovno će se temeljiti na 7nm, ali dopuštajući do 20% veću gustoću tranzistora od trenutnih čipova. EPYC linija WorkStation procesora bila bi prva koja bi radila s procesorima koji bi mogli imati 64 jezgre i 128 niti za obradu.

Dijelove koje bismo trebali znati o procesoru

Nakon ove gozbe informacija koje ostavljamo kao neobavezno čitanje i kao osnovu da znamo gdje se danas nalazimo, vrijeme je da se pozabavimo detaljnijim pojmovima koje bismo trebali znati o procesoru.

Prvo ćemo pokušati objasniti korisniku najvažniju strukturu i elemente CPU-a. Ovo će svakodnevno biti korisnik koji je zainteresiran za saznanje malo više o ovom hardveru.

Jezgre procesora

Jezgra su entiteti za obradu informacija. Oni elementi formirani od osnovnih elemenata x86 arhitekture, kao što su upravljačka jedinica (UC), dekoder uputstva (DI), aritmetička jedinica (ALU), jedinica s pomičnom točkom (FPU) i stalak s uputama (PI), Svaka od tih jezgara sastoji se od potpuno istih unutarnjih komponenti, a svaka od njih može izvesti operaciju u svakom ciklusu upute. Ovaj ciklus mjeri u frekvenciji ili Hertz (Hz), što je više Hz, više se upute može učiniti u sekundi, a što više jezgara, više operacija se može obaviti u isto vrijeme.

Danas proizvođači poput AMD-a implementiraju ove jezgre u silikonske blokove, Chiplets ili CCX na modularni način. S ovim sustavom postiže se bolja skalabilnost prilikom izrade procesora, budući da se radi o postavljanju kifle sve dok se ne postigne željeni broj, s 8 jezgara za svaki element. Nadalje, moguće je aktivirati ili deaktivirati svaku jezgru za postizanje željenog broja. U međuvremenu, Intel još uvijek puni sve jezgre u jedan silikon.

Je li pogrešno aktivirati sve procesorske jezgre? Preporuke i kako ih onemogućiti

Prekoračenje Turbo Boost i Precision Boost

Oni su sustavi koji koriste Intel i AMD za aktivno i inteligentno upravljanje naponom svojih procesora. To im omogućava da povećaju učestalost rada kada, kao da je riječ o automatskom overklokovanju, tako da CPU radi bolje kad je suočen s velikim opterećenjem zadataka.

Ovaj sustav pomaže u poboljšanju toplinske učinkovitosti i potrošnje trenutnih procesora ili prema potrebi mijenjati njihovu frekvenciju.

Obrada niti

Ali naravno, mi imamo ne samo jezgre, postoje i niti za obradu. Obično ćemo ih vidjeti u specifikacijama kao X Core / X Threads, ili izravno XC / X T. Na primjer, Intel Core i9-9900K ima 8C / 16T, dok i5 9400 ima 6C / 6T.

Izraz Thread dolazi iz Subprocesa i fizički nije dio procesora, već je njegova funkcionalnost čisto logična i provodi se kroz skup uputa za procesor.

Može se definirati kao protok za kontrolu podataka programa (program je sastavljen od uputa ili procesa), što omogućava upravljanje zadacima procesora tako što ih dijeli na manje komade koji se nazivaju niti. Time se optimizira vrijeme čekanja za svaku instrukciju u redu čekanja.

Shvatimo to ovako: postoje zadaci teži nego drugi, pa će kernelu trebati više ili manje vremena da izvrši zadatak. S nitima ono što je učinjeno jest podijeliti ovaj zadatak na nešto jednostavnije, tako da svaki komad obradimo prvu slobodnu jezgru koju nađemo. Rezultat toga je da jezgre budu uvijek zauzete, tako da nema zastoja.

Koje su niti procesora? Razlike s jezgrama

Multithreading tehnologije

Zašto u nekim slučajevima vidimo da ima isti broj jezgara koliko postoje niti, a u drugima ne? Pa, to je zbog multithreading tehnologija koje su proizvođači implementirali u svoje procesore.

Kad CPU ima dvostruko više niti od jezgara, u njemu se implementira ova tehnologija. U osnovi je to način izvršenja koncepta koji smo već vidjeli, dijeljenje jezgre u dvije niti ili "logičke jezgre" za podjelu zadataka. Ta se podjela uvijek vrši u dvije niti po jezgri i ne više, recimo da je to trenutačno ograničenje s kojim programi mogu raditi.

Intelova tehnologija naziva se HyperThreading, dok se AMD-ovi nazivaju SMT (simultano multithreading). U praktične svrhe obje tehnologije djeluju isto, a u našem timu možemo ih vidjeti kao prave jezgre, na primjer, ako napravimo fotografiju. Procesor s istom brzinom je brži ako ima 8 fizičkih jezgara nego ako ima 8 logičkih.

Što je HyperThreading? Više detalja

Je li predmemorija važna?

U stvari, to je drugi najvažniji element procesora. Cache memorija je mnogo brža memorija od RAM-a i izravno je integrirana u procesor. Dok 3600 MHz DDR4 RAM-a može dostići 50.000 MB / s pri čitanju, L3 predmemorija može doseći 570 GB / s, L2 na 790 GB / s, a L1 pri 1600 GB / s. Potpuno sulude brojke zabilježene u nevi Ryzen 3000.

Ova memorija je tipa SRAM (Static RAM), brza i skupa, dok je ona koja se koristi u RAM-u DRAM (Dynamic RAM), spora i jeftina jer joj stalno treba signal za osvježavanje. U predmemori se pohranjuju podaci koje će procesor odmah iskoristiti, čime se eliminira čekanje ako uzmemo podatke iz RAM-a i optimizira se vrijeme obrade. I na AMD i Intel procesorima postoje tri razine predmemorijske memorije:

• L1: Ona je najbliža jezgrama CPU-a, najmanja i najbrža. S kašnjenjima manjim od 1 ns, ovo je memorija trenutno podijeljena na dva, L1I (upute) i L1D (podaci). Oba u devetoj generaciji Intel Core i Ryzen 3000, po 32 KB, za svaki slučaj imaju i svaka jezgra. L2: Sljedeći je L2, s latencijama oko 3 ns, također se dodjeljuje neovisno svakoj jezgri. Intelovi procesori imaju 256 KB, dok Ryzen 512 KB. L3: Ovo je najveća memorija od ove tri, i raspoređena je u zajedničkom obliku u jezgrama, obično u skupinama od 4 jezgre.

Sjeverni most sada unutar CPU-a

Sjeverni most procesora ili matične ploče ima funkciju povezivanja RAM memorije na CPU. Trenutno oba proizvođača primjenjuju ovaj memorijski kontroler ili PCH (Platform Conroller Hub) unutar samog CPU-a, na primjer, u posebnom siliciju, kao što se događa u CPU-u na temelju čipsa.

Ovo je način da se značajno poveća brzina informacija i pojednostavimo postojeći autobusi na matičnim pločama, ostajući samo s južnim mostom koji se naziva čipset. Ovaj skup čipova namijenjen je usmjeravanju podataka s tvrdih diskova, perifernih uređaja i nekih PCIe utora. Vrhunski stolni i prijenosni procesori sposobni su usmjeravati do 128 GB dvokanalne RAM-ove pri brzini od 3200 MHz (4800MHz s JEDEC profilima s omogućenim XMP). Ovaj se autobus dijeli na dva:

• Sabirnica podataka: nosi podatke i upute programa. Proširenje adrese: adrese ćelija u kojima se podaci pohranjuju kruže kroz nju.

Osim samog memorijskog kontrolera, jezgre također trebaju koristiti drugi sabirnik za međusobno komuniciranje i s memorijom predmemorije, koja se naziva BSB ili Back-Side Bus. Ona koju AMD koristi u svojoj Zen 2 arhitekturi naziva se Infinity Fabric, koji je sposoban za rad na 5100 MHz, dok se Intelov zove Intel Ring Bus.

Što je L1, L2 i L3 predmemorija i kako to funkcionira?

IGP ili integrirana grafika

Drugi element koji naplaćuje prilično važan proces, ne toliko u procesorima koji su orijentirani na igranje, već u onim manje moćnim, je integrirana grafika. Većina postojećih procesora danas ima veći broj jezgara namijenjenih isključivo radu s grafikom i teksturama. Ili Intel, AMD i drugi proizvođači poput Qualcomma sa svojim Adreno za pametni telefon ili Realtek za Smart TV i NAS imaju takve jezgre. Takvu vrstu procesora nazivamo APU (ubrzana procesorska jedinica)

Razlog je jednostavan, odvojiti ovaj naporan rad od ostalih tipičnih zadataka programa, jer su oni mnogo teži i sporiji ako se na APU-u koristi magistrala višeg kapaciteta, na primjer, 128 bita. Kao i normalne jezgre, one se mogu mjeriti u količini i u frekvenciji kojom djeluju. Ali oni imaju i drugu komponentu kao što su jedinice za zasjenjenje. I ostale mjere kao što su TMU (jedinice za teksturu) i ROP (jedinice za iscrtavanje). Svi će nam pomoći prepoznati grafičku snagu skupa.

IGP-ovi koje trenutno koriste Intel i AMD su sljedeći:

• AMD Radeon RX Vega 11: To je najmoćnija i rabljena specifikacija za 1. i 2. generaciju procesora Ryzen 5 2400 i 3400. Riječ je o ukupno 11 jezgara Raven Ridge-a s GNC 5.0 arhitekturom koja radi na maksimalno 1400 MHz.Imaju najviše 704 shader jedinice, 44 TMU-a i 8 ROP-ova. AMD Radeon Vega 8: Niža je specifikacija od prethodnih, s 8 jezgara i radom na frekvenciji od 1100 MHz s 512 zasjenjenih jedinica, 32 TMU-a i 8 ROP-ova. Instaliraju ih na Ryzen 3 2200 i 3200. Intel Iris Plus 655: ova integrirana grafika implementirana je u Intel Core procesore 8. generacije U raspona (mala potrošnja) za prijenosna računala i može dostići 1150 MHz, sa 384 sjene jedinice, 48 TMU-a i 6 ROP-ova. Njegove su performanse slične prethodnim. Intel UHD Graphic 630/620 - Ovo je grafika ugrađena u sve desktop i CPU 8. i 9. generacije koji u svom imenu nemaju F. Grafikoni su niži od Vege 11 koji prikazuju na 1200 MHz, sa 192 sjenećih jedinica, 24 TMU-a i 3 ROP-a.

Podnožje procesora

Sada odlazimo od komponenti CPU-a da vidimo gdje bismo ga trebali spojiti. Očito je da je utičnica, veliki priključak smješten na matičnoj ploči i opskrbljen sa stotinama pinova koji će uspostaviti kontakt s CPU-om za prijenos snage i podataka za obradu.

Kao i obično, svaki proizvođač ima svoje utičnice, a mogu biti i raznih vrsta:

• LGA: Land Grid Array koji ima pinove instalirane izravno u utičnicu ploče, a CPU ima samo ravne kontakte. Omogućuje veću gustoću veze i koristi ga Intel. Trenutačne utičnice su LGA 1151 za desktop CPU i LGA 2066 za CPU usmjerene na Workstation. AMD također koristi za svoje Threadrippers denominirane u TR4. PGA: Array Pin Grid, upravo suprotno, sada su pinovi na samom CPU-u i utičnica ima rupe. I dalje ga AMD koristi za sve svoje radne površine Ryzen s nazivom BGA: Ball Grid Array, u osnovi to je utičnica u kojoj je procesor izravno lemljen. Koristi se u prijenosnim računalima nove generacije, kako od AMD-a, tako i od Intela.

Hladnjaci i IHS

IHS (Integrated Heat Spreader) je paket koji na vrhu ima procesor. U osnovi to je četvrtasta ploča ugrađena u aluminij koja je zalijepljena za podlogu ili PCB CPU-a, a zauzvrat DIE ili unutarnji silicij. Njegova funkcija je prenošenje topline iz njih u hladnjak, a ujedno i zaštitni poklopac. Mogu se zavariti izravno na DIE ili lijepiti termalnom pastom.

Procesori su elementi koji djeluju na vrlo visokoj frekvenciji, pa će im trebati hladnjak koji hvata toplinu i izbacuje je u okoliš uz pomoć jednog ili dva ventilatora. Većina CPU-a dolazi s manje ili više loših sudopera, iako su oni najbolji iz tvrtke AMD. U stvari, imamo modele temeljene na performansama CPU-a:

• Wrait Stealth: najmanji, iako još veći od Intel-a, za Ryzen 3 i 5 bez denominacije X Intel: nema imena, a radi se o malom aluminijskom hladnjaku s vrlo bučnim ventilatorom koji dolazi u gotovo svim njegovim procesorima, osim i9. Ovaj hladnjak je ostao nepromijenjen od Core 2 Duo. Wraith Spire - Srednja, sa višim aluminijskim blokom i 85 mm ventilatorom. Za modele Ryzen 5 i 7 s oznakom X. Wrait Prism: Superiorni model, koji sadrži dvostupanjski blok i bakrene toplinske cijevi za povećanje performansi. Donosi ga Ryzen 7 2700X i 9 3900X i 3950X. Wraith Ripper: Toranjski je sudoper kojeg je za Coogle Master napravio Threadrippers.

Hladnjak procesora: Što su oni? Savjeti i preporuke

Pored ovih, postoje mnogi proizvođači koji imaju svoje prilagođene modele kompatibilne s utičnicama koje smo vidjeli. Slično tome, imamo i tekuće sustave hlađenja koji nude vrhunske performanse hladnjaka na tornju. Za napredne procesore preporučujemo korištenje jednog od ovih 240 mm (dva ventilatora) ili 360 mm (tri ventilatora) sustava.

Najvažniji koncepti procesora

Sada pogledajmo i druge koncepte koji se odnose na procesor koji će biti važan za korisnika. Ne radi se o unutarnjoj strukturi, već o tehnologijama ili postupcima koji se u njima provode da bi se izmjerio ili poboljšao njihov učinak.

Kako izmjeriti performanse: što je mjerilo

Kada kupujemo novi procesor, uvijek volimo vidjeti koliko daleko može ići i biti u mogućnosti kupiti ga s drugim procesorima ili čak s drugim korisnicima. Ti testovi se nazivaju referentnim vrijednostima i to su testovi otpornosti na koje procesor podvrgava da bi dao određenu ocjenu na temelju svojih performansi.

Postoje programi poput Cinebench (renderiranje bodova), wPrime (vrijeme za izvršavanje zadatka), programa dizajna Blender (vrijeme prikazivanja), 3DMark (performanse igara) itd. Koji su odgovorni za izvođenje ovih testova tako da ih možemo usporediti sa ostale procesore putem popisa postavljenog na mreži. Gotovo svi oni daju svoj vlastiti rezultat izračunat pomoću faktora koje samo taj program ima, tako da nismo mogli kupiti Cinebench rezultat s 3DMark ocjenom.

Temperature su uvijek pod nadzorom kako bi se izbjeglo termičko prigušivanje

Postoje i koncepti koji se odnose na temperature kojih bi svaki korisnik trebao biti svjestan, pogotovo ako imaju skup i moćan procesor. Na Internetu postoji mnogo programa koji mogu mjeriti temperaturu ne samo procesora, već i mnogih drugih komponenti koje su opremljene senzorima. Jako preporučljiv će biti HWiNFO.

Povezana s temperaturom bit će i toplinsko gipanje. To je automatski sustav zaštite da CPU moraju smanjiti napon i snagu napajanja kad temperature dosegnu maksimalno dopuštene. Na taj način snižavamo radnu frekvenciju, a također i temperaturu, stabilizirajući čip kako ne bi izgorio.

Ali i sami proizvođači nude podatke o temperaturama svojih procesora, tako da možemo pronaći neke od ovih:

• TjMax: Ovaj se termin odnosi na maksimalnu temperaturu koju procesor može podnijeti u svojoj matrici, to jest unutar svojih jezgara za obradu. Kad se CPU približi tim temperaturama, automatski će zaobići gore navedenu zaštitu što će sniziti napon i snagu CPU-a. Tdie, Tjunction ili Junction Temperatura: Ova se temperatura mjeri u stvarnom vremenu senzorima smještenim u jezgri. To nikada neće premašiti TjMax, jer će sustav zaštite djelovati prije. TCase: to je temperatura koja se mjeri u IHS-u procesora, to jest u njegovoj enkapsulaciji, koja će se uvijek razlikovati od one koja je označena unutar jezgre CPU-a: to je prosječna temperatura u Tunionu svih jezgara cpu

Delidding

Zadavanje ili padanje u pogon je praksa koja se provodi radi poboljšanja temperatura CPU-a. Sastoji se od uklanjanja IHS-a iz procesora kako bi se razotkrio instalirani različiti silicij. A ako ga nije moguće ukloniti jer je zavaren, polijećemo njegovu površinu do maksimuma. To je učinjeno kako bi se poboljšao prijenos topline što je više moguće izravno postavljanjem toplinske paste za tekući metal na ove DIE i postavljanjem hladnjaka na vrh.

Što postižemo time? Pa uklanjamo ili uzimamo u najmanju moguću količinu dodatnu debljinu koju nam daje IHS tako da toplina prolazi izravno u hladnjak bez međusobnih koraka. I pasta i IHS su elementi otporni na toplinu, pa ih uklanjanjem i stavljanjem tekućeg metala možemo sniziti na 20 ° C. U nekim slučajevima to nije lak zadatak, jer je IHS izravno zavaren na DIE, pa nema druge mogućnosti osim da ga brusite umjesto da ga uklonite.

Sljedeća bi razina bila postavljanje sustava hlađenja tekućim dušikom, rezerviranog samo za laboratorijske postavke. Iako naravno, naš sustav uvijek možemo stvoriti s motorom za hlađenje koji sadrži helij ili derivate.

Pretjerivanje i podcjenjivanje procesora

Usko povezano s gore navedenim je overclocking, tehnika u kojoj se napon CPU-a povećava, a množitelj je modificiran da poveća svoju radnu frekvenciju. Ali ne govorimo o frekvencijama koje dolaze u specifikacijama kao što je turbo mod, nego o registrima koji prelaze one utvrđene od strane proizvođača. Nikome se ne gubi da je to rizik za stabilnost i integritet procesora.

Da bismo overclockali, prvo nam je potreban procesor s otključanim množiteljem, a zatim matična ploča čipova koja omogućuje ovu vrstu akcije. Svi AMD Ryzen podložni su overclockaciji, kao i Intel procesori označeni s K. Slično tome, čipseti AMD B450, X470 i X570 podržavaju ovu praksu, kao i Intel X i Z serija.

Overclocking se također može učiniti povećanjem frekvencije osnovnog sata ili BCLK-a. Glavni je sat matične ploče koji kontrolira gotovo sve komponente, kao što su CPU, RAM, PCIe i Chipset. Ako povećavamo ovaj sat, povećavamo frekvenciju ostalih komponenti koje čak i zaključavaju multiplikator, iako on nosi još više rizika i vrlo je nestabilna metoda.

S druge strane, podcjenjivanje je upravo suprotno, snižavanje napona da procesor onemogući termičko prigušivanje. To je praksa koja se koristi na prijenosnim računalima ili grafičkim karticama s neučinkovitim sustavima hlađenja.

Najbolji procesori za radnu površinu, igre i radne stanice

U ovom članku ne može nedostajati referenca na naš vodič s najboljim procesorima na tržištu. U nju stavljamo Intel i AMD modele koje smatramo najboljima u različitim postojećim rasponima. Ne samo igranje, već i multimedijska oprema, pa čak i radna stanica. Uvijek ga ažuriramo i putem izravnih veza za kupnju.

Zaključak o procesoru

Ne možete se žaliti da ovaj članak ne nauči ništa, jer smo povijest dva glavna proizvođača i njihove arhitekture pregledali u potpunosti. Pored toga, pregledali smo različite dijelove CPU-a koji su neophodni za poznavanje izvana i iznutra, zajedno s nekim važnim konceptima i zajednicama koje obično koriste.

Pozivamo vas da u komentare stavite i druge važne koncepte koje smo previdjeli i koje smatrate važnima za ovaj članak. Uvijek nastojimo poboljšati što je moguće veće članke od posebnog značaja za zajednicu koja se pokreće.