Процессорды жаңғырту

Процессор (Central Processing Unit, CPU) – көптеген жартылай өткізгішті элементтерден тұратын және компьютерде барлық есептеулер мен ақпарат өңдеу жұмыстарын орындайтын электрондық микросхема. Ол – компьютердің "миы", логикалық және арифметикалық тапсырмаларды орындайды. Физикалық түрде барлық функцияны атқаратын электронды блоктан тұратын интегралды микросхеманы (тікбұрышты кристалды кремниден тұратын пластина) құрайды.

Бүгінгі таңда нарықта процессор шығаратын екі танымал фирма бар, олар AMD және Intel. Сондықтан поцессорды таңдағанда сол екі өндіруші фирманы қарастырады. Мысалы, Intel Celerоn, Intel Сore 2 Duo, Intel Сore 2 Quad, Intel Сore i7 (2009 ж.), AMD Athlon, Athlon 64 Х2 және т.б. Олардың бәрі интерфейс, технологиялық қолдану және жылдамдықтарымен ерекшеленеді

3.2-сурет.Процессорлар

Ядро жиілігі.

Ядро жиілігі – процессор командаларын орындауда жылдамдыққа әсер беретін көрсеткіш. Алайда, бұл тіптен тез әрекет етеді дегенді білдірмейді. Ядро конструкциясына байланысты және оны әртүрлі аппараттық блоктармен толтыруда, ядро бір тактіде әртүрлі команда санын орындай алады, сондықтан әртүрлі жиіліктегі процессорлар бірдей өнімділік қамтитыны жиі кездеседі.

Бір такттің бірлігі 1 Гц болады. Бұл 1 Гц жиілікте процессор ядросы 1 млрд. такттарды орындай алатынын көрсетеді. Теория тұрғысынан алсақ, бір тактта ядро бір операцияны орындайды, процессордың жұмыс жылдамдығы секундына 1 млрд. операцияны құрайды. Тәжірибеде бұл көрсеткішті есептеу өте қиын, себебі оған тактта орындалған операция саны, операция күрделілігі, кэш-жадының және жедел жадының өткізу қабілеттері және т.б. әсер етеді.

Шиналар.

Шина – процессордың басқа құраушылармен мәлімет алмасуы арқылы сипатталған канал. Бұл каналға мысал ретінде кэш-жады, жады контроллері, бейнекарта, қатқыл дискі және т.б. құрылғылар мен мәлімет алмасу каналын келтіруге болады. Шиналардың ең маңызды сипаттамасы - олардың разрядтылығы мен жұмыс жиілігі болып табылады. Олардың жиілігі мен разрядтылығы жоғары болған сайын, мәліметтер шина арқылы уақыт бірлігінде көп болады, демек процессорда немесе басқа да құраушыларда көп мәліметтер өңделеді. Мысал ретінде AMD процессорын алатын болсақ, олар әртүрлі жиілікте жұмыс істейтін және әртүрлі разрядттылығы бар бірнеше шиналардан тұрады (ішкі және сыртқы). Бұл технологиялық ерекшеліктерімен байланысты. Тез шиналардың жиілігімен барлық құраушылар жұмыс істеуге қабілетті емес. Тап осы жерде процессор жиілігі оның жұмыс жылдамдығының көрсеткіші деп ойлайтын, көптеген қолданушылардың алғашқы және ең басты қателігі ашылады. Негізінде барлығы шинаның өткізу мүмкінділігіне байланысты, мысалы, егерде ядроның бір тактінде 64 бит немесе 8 байт ақпарат берілсе (64 битті процессор) және шина жиілігі 100 МГЦ-ті құраса, онда шинаның өткізу мүмкіндігі, 8 бит х 100000000 тактыны құрайды, шамамен 763 Мбайтқа тең. Осы көрсеткішке жету нәтижесінде, процессордың қалған жылдамдық қоры тоқталып тұрады.

Басқа жағынан алғанда, процессор мен бірінші деңгейлі кэш-жадының аралығынан, олардың жұмыстарының бір жиілікте жұмыс жасауы арқасында тиімді мәлімет алмасуға мүмкіндік беретін шиналар болады.

Разрядтық

Процессордың разрядтығы бір тактыда шығара алатын ақпарат санын анықтайды. Оның разрядтығы жоғары болған сайын, ақпаратты да көп меңгере алады. Бірақта, процессор жылдамдығы бұдан көтерілмейді. Ең бастысы разрядтылық адрестелген мәліметтер көлеміне әсер етеді, дегенмен процессор разрядтылығы жедел жады модулі разрядтылығымен тығыз байланыста болса да, бүтін сандық операцияның орындалу жылдамдығы көтерілуі мүмкін. Бірақ, процессор разрядтылығы дәл сонымен жұмыс жасайды деуге болмайды. Мысалға, бұл 64 битті команданы орындай алады деген сөз. Сонымен бірге, процессор жылжымалы нүктелі операциясын орындағанда, 80 немесе 128 биттік разрядтылықпен қалыпты жұмыс жасай алады.

Процессор жадымен бірге жұмыс істейді. Жады микросхема­сынан процессор өзіне қажетті ақпаратты алады және өз жұмысының нәтижесін қайтадан жадыға жібереді.

Ал, қазіргі кезде 32- және 64-разрядты процессорлар қолданылуда.

КЭШ – жады

Процессордың жұмыс жылдамдығы оның барлық бөлімшелерінің жұмыс жасау жылдамдығымен анықталады. Бұл бөлімшелердің жұмыс жылдамдығы оның аппараттық мүмкіндіктерімен, қабілеттеріне байланысты. Осы жағдайларды ескере отырып, процессорды өндірушілер аппараттық блоктардың жұмысын жылдамдату мақсатында кэш-жадын ойлап шығарды.

Кэш-жады компьютердің жедел жадысынан айырмашылығы - жұмыс жылдамдығы. Тәжірибе жүзінде, кэш-жадының жұмыс жылдамдығы қарапайым компьютердің жедел жадысынан он шақты есе жоғары, ол оның технологиялық үрдіспен жасалуы және қызмет шарттарымен тығыз байланысты.

Кэш-жадының бірнеше түрлері бар. Көбіне жылдамдығы жағынан жоғары бірінші дәрежелі кэш жады, содан кейін жылдамдығы жағынан екінші және үшінші дәрежелі кэш жадылар. Әдетте, тек қана алғашқы екі айқындама міндетті болып табылады. Қандай жағдайда да бұл жады жедел жадыдан тез жұмыс жасайды.

Кэш-жадының өлшеміне келер болсақ, ол процессордың моделі мен өндірушілерге байланысты әр түрлі болып келеді. Екінші және үшінші дәрежелі кэш-жадының өлшемі аз болады. Сонымен қатар, бірінші дәрежелі кэш-жады процессордың ұяшығында орналасқандықтан тез жұмыс жасайды.

АМD процессорының кэш-жадысына қарағанда Intel процессорының кэш-жадысының өлшемі үлкен болып келеді. Ол кэш-жадысының жұмыс алгоритмімен тығыз байланысты. АМD процессорының кэш-жадысы кез келген деңгейдегі бірегей нақты ақпараттарды сыйғыза алады, ал осындай жағдайда Intel кэш – жадысы қайталанатын нақты ақпараттарды сыйғызуы мүмкін.

Кэш-жадының қарапайым жадыдағы сияқты разрядтығы болады. Айтып кететін мәселе, әр өндірушілердің процессорлары кэш-жадымен әр-түрлі жұмыс жасайды: кейбірі үлкен разрядты, мысалы 256 бит, ал екіншілері - аз разрядты қолданады.

Ядролардың саны

Қазіргі уақытта бірнеше ядролары бар процессорлардың түрлі модельдерін кездестіруге болады. Hyper Threading технологиясы ұсынғандай виртуалдық ядролардан айырмашылығы процессорда бірнеше ядролар орналаса алады. Төрт тәуелсіз ядросы бар процессорлар қазіргі таңда қолданушылардың сұранысында.

Алғашқы екі ядролы процессорларда екі тәуелсіз ядро болды, яғни, әр-қайсысы бірінші және екінші дәрежелі кэш-жадысы бар бірдей құрылымды ядролардан тұрды. Қазір ядролар ортақ екінші дәрежелі кэш–жадыны құрайды, ол процессордың өнімділігін одан сайын арттырады.

Көп ядролы процессорды қолдану компьютердің өнімділігін жақсартады. Көп ядролыққа арналған бағдарламалар аз болғандықтан, процессордың тек бір ядросы жұмыс істейді. Алдағы уақытта, техниканың қарқынды дамуына байланысты, көп ядролыққа негізделген бағдарламалар пайда болады.

Процессорлардың интерфейсі

«Интерфейс» деген сөздің астында процессордың құрылысы деген мағына жатыр, яғни, ол жүйелік тақшадағы процессор слотының ерекше құрылысын анықтайды.

Процессордың даму жолында процессор слоты көп өзгеріске енді, бұл үнемі процессордың құрылысы мен процессор пластинасында түйіспе мөлшерінің көбеюіне әкеліп отырды. Бұдан басқа, әр өндірушінің процессорлары әртүрлі түйіспе мөлшерлерімен шығарылады.