Центральный процессор

Центральный процессор

Центральный процессор (ЦП, CPU, Central Processing Unit, «камень») – чип, выполняющий арифметические операции, заданные программами операционной системы и координирующий работу устройств компьютера. В ноутбуках используются специальные версии процессоров со сниженным тепловыделением и энергопотреблением (в названии есть термины Mobile, M, LowVoltage, UltraVoltage), хотя и тут часто больше маркетинга, чем технологий, потому что конструктивно отличия от настольных версий в первую очередь выражаются изменениями в контактной площадке. Тем не менее внедрение технологий AMD Power Now! и Intel Speed Step с каждым годом становится все более распространенным, позволяя снижать частоту процессора и отключать неиспользуемые устройства при первой же возможности. Если используется версия для настольного ПК, то это подчеркивается в маркировке – DTP (DeskTop Processor). Обозначим четыре главные характеристики CPU.

Тактовая частота – показывает то максимальное количество инструкций, которое способен обработать процессор за один такт. Таким образом, чем она выше, тем больше скорость работы – однако данное сравнение впрямую работает только для CPU с одинаковой архитектурой (версия ядра, размер кэша, частота шины). Поэтому более правильно будет сказать, что чем новее процессор, тем он быстрее старого при равной частоте. И не стоит следовать девизу PR-менеджеров от автопрома: «Скорость стоит денег. Насколько быстро вы готовы ездить?» Здесь этот девиз не работает – документу Word глубоко безразлично, «пролистываться» на частоте 1 ГГц или 3 ГГц. Если же вы решились на модернизацию процессора, то должны быть уверены, что это самое узкое место в обеспечении производительности. И выясните, заглянув на сайт техподдержки, какая именно линейка CPU поддерживается, а заодно качайте и новую версию BIOS, чтобы эту поддержку обеспечить.

В современном ноутбуке процессор легко модернизируется, а вот на старых моделях он часто представляет одно целое с материнской платой и использует ее для отвода тепла, когда вместо пластины с контактными площадками – корпус на пленочном носителе TCP (Tape Carrier Package) в виде кристалла ядра, запечатанного в полиамидную пленку с позолоченными контактами по бокам. Плюс требуется дополнительная корректировка джамперами на материнской плате.

Следует покупать ноутбук только на базе двухъядерного процессора, потому что одноядерные – это заведомо худшие варианты по производительности и поддерживаемой платформе (иногда такой процессор впаивается в материнскую плату, что исключает модернизацию). Именно поэтому ноутбуки на базе Intel Celeron и AMD Sempron лучше не покупать. Но и за четырехъядерностью пока гнаться не стоит – все равно нет приложений, которые поддерживают столько ядер.

Кэш-память, распаянная на процессоре, для хранения инструкций – чем ее больше, тем лучше.

Архитектура процессора – теоретически чем быстрее процессор, тем лучше, хотя он и сильнее греется, больше потребляет электричества, выше шум системы охлаждения и дороже стоимость. Однако помните, что это правило работает лишь в пределах одного поколения процессоров – с каждым следующим поколением, выполненным по более мелкому техпроцессу, все сравнения надо начинать заново.

О том, чья продукция лучше, AMD или Intel, словесных копий сломано столько, что любая битва древности предстает в сравнении с этим просто возней в песочнице. Скажем сразу: ошибки в проектировании есть и у Intel (Pentium III – 83 ошибки), и у AMD (Athlon Thunderbird – 24 ошибки), поэтому при выборе нового процессора хорошо бы выяснить ревизию ядра: чем она более поздняя, тем лучше. Поэтому, не вдаваясь в детали, рассмотрим лишь главные отличия процессоров AMD и Intel.

> Внутренняя система команд у ВСЕХ производителей процессоров отличается от внешней, на которой написаны программы Windows. Поэтому, прежде чем быть обработанным, код перерабатывается (при этом одна инструкция после декодирования может превратиться в несколько команд), разделяются на разные потоки данные и команды. Эффективность этого процесса и есть производительность процессора. Сегодня Intel по производительности процессоров высшей категории лидер (два года назад было иначе, четыре года – также, так что ситуация переменчива). А вот в бюджетном секторе продукция AMD по скорости вычислений равна Intel.

> У каждой из сторон есть свои «фишки». Intel гораздо быстрее переходит к более мелкому техпроцессу, зато AMD использует технологию SOI (кремний на изоляторе), которая у ее конкурента так и не удалась. В продукции AMD микросхема по управлению памятью встроена в процессор, обеспечивая огромный прирост в быстродействии, имеется единая внутренняя шина HyperTransport, которая позволяет связывать устройства с CPU без задержек. Зато у Intel счет мегабайтов кэш-памяти идет уже на десятки, обеспечивая не меньший рывок в скорости вычислений. А Intel Turbo Memory позволяет ускорять загрузку и работу ОС за счет двух впаянных флэш-микросхем по 512 Мбайт (однако работает это только под Windows Vista и просто так даже не отключишь, только через программу-эмулятор, см. www-307.ibm.com/pc/support/site.wss/MIGR-68244.html).

> С 1999 года во все процессоры Intel был интегрирован набор команд MMX (MultiMedia eXtention) из инструкций, обеспечивающих скоростную обработку некоторых видов данных. Следующие версии назывались SSE (Streaming SIMD Extension), SSE2, SSE3 и SSE4, и в их состав вошли команды не только по обработке информации, но и по управлению кэш-памятью именно Intel’овских процессоров. Тем не менее поддержку той части инструкций, отвечающих за обработку данных, в AMD внедрили в свою продукцию, хотя у них имеются и свои SSE-инструкции – 3DNow! (которые процессоры Intel не поддерживают).

> Сравнивать объемы кэш-памяти не совсем корректно, потому что процессоры Intel хранят там уже полуобработанные декодированные данные, а AMD – лишь ссылки на границы инструкций и данных. Процессоры AMD умеют вместо вычислений одной и той же команды подставлять ее готовое значение, если она уже рассчитана, объединять несколько команд в одну. Таким образом, если представить производительность как произведение частоты на среднее число инструкций за такт кварцевого генератора частоты, то Intel делает ставку в основном на многократную пересортировку данных в кэш-памяти с целью предполагаемого выигрыша по времени исполнения перед их поступлением на обработку в ядро.