Центральный процессор присутствует в различных вычислительных устройствах, отвечая за их правильную работу. В статье рассмотрены функции, характеристики и особенности устройства CPU.

Центральный процессор: особенности и характеристики CPU

Эта статья позволит разобраться, что такое процессор CPU и как он функционирует. Любой компьютер содержит достаточно много процессоров, каждый из которых обслуживает отдельные устройства, такие как видеокарта. Однако ведущая роль отводится центральному процессору, определяющему конструктивное исполнение и архитектуру устройства.

Что означает CPU

Центральный процессор (CPU – central processing unit), иначе именуемый микропроцессором, представляет собой базовый элемент аппаратного обеспечения любого вычислительного устройства, посредством которого осуществляется обработка данных. Он контролирует и обслуживает оперативную память и системную шину, выполняя объектный код программ.

Современные микропроцессоры состоят из множества транзисторов и иных элементов электронной логики, являясь сложнейшими высокотехнологичными устройствами. На базе их архитектуры происходит посторенние архитектуры материнских плат, а также проектируется конструкция и архитектура всего устройства. При выборе сервера или компьютера основное внимание обращается на технические характеристики CPU.

CPU
Modified by CombineZP

Основные функции центрального процессора

Основные функции CPU – это:

  1. Управление работой аппаратного обеспечения устройства.
  2. Обработка данных посредством логических и арифметических операций.

Микропроцессор является масштабной интегральной схемой, которая реализует функции процессора ПК. Он формируется на одном либо нескольких полупроводниковых кристаллах посредством использования особой микроэлектронной технологии.

Возможности компьютера в качестве универсального исполнителя по работе с данными определяются системой команд центрального процессора, представляющей собой ЯМК – язык машинных команд. Из команд последнего формируются программы для управления работой ПК, при этом отдельная команда отвечает за отдельную операцию. В ЯМК входят команды, по которым осуществляются логические и арифметические операции, операции передачи информации из одних устройств памяти в другие, управления последовательностью исполнения команд и прочие.

Устройство процессора CPU

В состав CPU входят:

  1. Устройство управления (УУ). Используется для управления функционированием всех устройств ПК по заданной программе. УУ извлекает из регистра команд очередную команду, определяет, что требуется сделать с данными и задаёт последовательность действий для реализации поставленной задачи.
  2. Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Представляет собой вычислительный инструмент процессора, выполняющий логические и арифметические операции по программным командам.
  3. Регистры процессорной памяти. Являются внутренней памятью процессора. Каждый из них используется для выполнения расчётов и фиксации промежуточных результатов. Все регистры имеют определённое назначение:
  • сумматор, или аккумулятор – применяется для хранения промежуточных значений и результата операций, участвует в выполнении всех операций;
  • счётчик команд – используется для автоматического выбора программы из последовательно расположенных ячеек памяти, поскольку его содержимое соотносится с адресом очередной исполняемой команды;
  • регистр команд – применяется для хранения кода команды на время, требуемое для её выполнения.

Каждое из устройств процессора обменивается информацией с другими посредством внутренней шины данных. Все вместе они формируют необходимый для работы минимум.

Особенности серверных процессоров

Основные отличия серверных процессоров от CPU ПК связаны с их различным назначением. Базовой задачей сервера является обработка данных большого количества пользователей, из чего следует ряд его особенностей:

  • поддержка большего объёма оперативной памяти (~760 Гб памяти по сравнению с ~32 Гб процессора для ПК);
  • увеличенное число ядер (до 64 для серверного CPU и 8 – для компьютерного);
  • больший объём кэша L1, L2 и L3;
  • возможность функционирования в многопроцессорных системах;
  • поддержка памяти с коррекцией ошибок, поддержка стандарта проверки чётности, наличие дублирующих контролёров и специфических наборов инструкций для обеспечения безопасности и надёжности;
  • увеличенная эффективность энергопотребления, связанная с большей мощностью;
  • возможность безостановочной работы и замены дисков без выключения выделенного сервера (Dedicated).

Серверные процессоры имеют особые стандарты материнских плат со специфическими габаритами и расположением разъёмов. Они значительно крупнее CPU для ПК, потребляют намного больше электроэнергии и в несколько раз дороже.

Базовые характеристики процессора

Назначение и характеристики процессора определяются множеством параметров, однако из них можно выделить ряд основных, использующихся при выборе:

  1. Тактовая частота. Подразумевает под собой число тактов (вычислений), производимых за секунду, и измеряется в МГц и ГГц. Чем она больше, тем выше производительность процессора. 1 МГц равен 1 млн тактов/сек.
  2. Разрядность. Это максимальное число бит информации, доступное для одновременной обработки и передачи процессором. CPU 64-bit могут адресовать более 4 Гб оперативной памяти, в отличии от CPU 32-bit.
  3. Кэш-память. Это внутренняя память CPU, необходимая для ускоренного выполнения вычислений. Бывает:
  • первого уровня, L1 — блок высокоскоростной памяти, размещённый на ядре, в который переносятся данные из оперативной памяти, что повышает быстродействие процессора;
  • второго уровня, L2 — блок высокоскоростной памяти, который выполняет аналогичные кэшу L1 функции, но имеет увеличенный объём и сниженную скорость;
  • третьего уровня, L3 — вместе с быстрой системной шиной создаёт высокоскоростной канал для обмена информацией с ОЗУ, используется в специальных линейках для ПК или серверных процессорах.
  1. Ядро. Определяет большую часть параметров центрального процессора и характеризуется такими параметрами, как объём кэша, техпроцесс, тепловыделение и напряжение на ядре.
  2. Техпроцесс. Является масштабом технологии, задающей габариты полупроводниковых элементов, которые формируют основу внутренних цепей процессора.
  3. Напряжение. Параметр указывает напряжение (В), требуемое процессору для работы, характеризуя энергопотребление.
  4. Тепловыделение. Это мощность (Вт), которую требуется отводить системе охлаждения для обеспечения нормальной работы процессора.
  5. Тип сокета. Это разъём, используемый для установки процессора на материнской плате. Характеризуется разным числом ножек и зависит от производителя.

Как выбрать процессор

При выборе процессора можно ориентироваться на следующие данные:

ПараметрВарианты
ПроизводительIntel – имеет более высокую производительность на ядро. Современные серии:
Celeron G – для офиса;
Pentium G, Core i3 – для игровых и мультимедийных ПК начального класса;
Core i5 – для игровых ПК среднего класса;
Core i7 – для профессиональных и мощных игровых ПК;
Core i9 – для сверхмощных профессиональных ПК

AMD – оптимален для многопоточных задач. Современные серии:
Ryzen 3 – для игровых и мультимедийных ПК начального класса;
Ryzen 5 – для игровых ПК среднего класса и монтажа видео;
Ryzen 7 – для профессиональных и мощных игровых ПК;
Ryzen Threadripper – для мощных профессиональных ПК
Тип сокетаIntel: 1151 и 2011-3 (устаревающие), 1151-v2 и 2066 (современные)
AMD: AM3+ и FM2+ (устаревающие), AM4 и TR4 (современные)
Количество ядер2 – для офисного или мультимедийного ПК
4 – для игрового ПК
6-8 – для тяжёлых профессиональных приложений и монтажа видео
10-18 – для сложных специализированных задач
Количество потоковС технологией гиперпоточности (Intel Core i3, i7, i9, AMD Ryzen 5, 7) и без неё
Частота процессора2-3 ГГц – для офисного ПК
3,5 ГГц – для игрового ПК
4 ГГц – для профессионального ПК
Увеличение частоты ядер при высокой нагрузкеTurbo Boost: Intel Core i5, i7, i9
Turbo Core: AMD A, FX, Ryzen
Кэш-памятьСлабые CPU – 256 Кб L2, до 2 Мб L3
Средние CPU – 512 Кб L2, 3-4 Мб L3
Мощные CPU – 1 Мб L2, 6-8 Мб L3
Тип и частота оперативной памятиУстаревающие CPU – DDR3 с 1333, 1600 или 1866 МГц
Современные CPU – DDR4 с 2133, 2400, 2666 МГц или более; DDR3L
Встроенное видеоядроСамые мощные среди Intel: Core i7, i5, i3, Pentium G и Celeron G
Самые мощные среди AMD: A10, A8, A6 и A4
Энергопотребление25-220 Ватт
Тепловыделение (TDP)25-220 Ватт (оптимально – 45-95 Вт)
Упаковка«BOX» – качественная упаковка, может продаваться вместе с кулером«Tray» или «ОЕМ» – упаковка в пластиковый лоток, кулер отсутствует

Примеры конфигураций серверов:

№ п/пПроцессорОперативная память, ГбЧисло ядерТип дискаЧисло дисковОбъём диска, ГбЧастота, ГГц
1.Core i7 2600164SSD22563,4-3,8
2.Xeon E3 1231v384HDD110003,4-3,8
3.Xeon E 2136326SSD22403,3-4,5
4.Xeon E5 2620v2326HDD220002,1-2,6

FAQ

Что значит CPU на процессоре?

Расшифровка CPU выглядит как central processing unit, то есть центральное обрабатывающее устройство, или центральный процессор. Он является основной частью программируемого логического контроллера либо аппаратного обеспечения компьютера, имея вид интегральной схемы либо электронного блока, который исполняет машинные инструкции.

Какие функции выполняет центральный процессор CPU?

Основными функциями процессора являются управление работой аппаратного обеспечения устройства и обработка данных благодаря логическим и арифметическим операциям.

Какие характеристики CPU наиболее важны?

К основным характеристикам микропроцессора относятся энергопотребление, производительность, тактовая частота, архитектура и нормы используемого при производстве литографического процесса.

Какие процессоры выбрать для разных задач?

Для выхода в интернет и работы с документами оптимален Pentium G5400/5500/5600, для монтажа видео – AMD Ryzen 5/7, для среднего игрового ПК – Core i3-8100/8300, для мощного игрового ПК – Core i5-8400/8500/8600 или i7-8700.