Центральный процессор. Принцип работы CPU

1. Процессор

В этой презентации мы разберём
Что это такое ?
Для чего он нужен ?
Принцип работы ?
И
Какой выбрать ?

2. Что это такое ? И для чего он нужен ?

Центра́льный проце́ссор (ЦП; также центра́льное проце́ссорное устро́йство —
ЦПУ; англ. central processing unit, CPU, дословно — центральное обрабатывающее
устройство) — электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор),
исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного
обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда
называют микро-процессором или просто процессором.
Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный
класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных
программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям
существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом был
перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по
отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура
и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные
исполняемые функции остались теми же, что и прежде.
Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность,
энергопотребление, нормы литографического процесса, используемого при
производстве (для микропроцессоров) и архитектура.
Центральный процессор (CPU) – важнейшая часть аппаратного обеспечения
любого компьютера, отвечающая за выполнение необходимых арифметических операций,
заданных программами, координирующая работу всех, без исключения, устройств компьютера.

3. Принцип работы CPU

Алгоритм работы центрального процессора компьютера можно представить как последовательность
следующих действий.
- Блок управления процессором берет из оперативной памяти, в которую загружена программа,
определенные значения (данные) и команды которые необходимо выполнить (инструкции). Эти данные
загружаются в кэш-память процессора.
- Из буферной памяти процессора (кэша) инструкции и полученные данные записываются в регистры.
Инструкции помещаются в регистры команд, а значения в регистры данных.
- Арифметико-логическое устройство считывает инструкции и данные из соответствующих регистров
процессора и выполняет эти команды над полученными числами.
- Результаты снова записываются в регистры и если вычисления закончены в буферную память процессора.
Регистров у процессора совсем немного, поэтому он вынужден хранить промежуточные результаты в кэшпамяти различного уровня.
- Новые данные и команды, необходимые для расчетов, загружаются в кеш верхнего уровня (из третьего во
второй, из второго в первый), а неиспользуемые данные наоборот в кэш нижнего уровня.
- Если цикл вычислений закончен, результат записывается в оперативную память компьютера для
высвобождения места в буферной памяти процессора для новых вычислений. То же самой происходит при
переполнении данными кэш-памяти: неиспользуемые данные перемещаются в кеш нижнего уровня или в
оперативную память.
Последовательность этих операций образует операционный поток процессора. Во время работы процессор
сильно нагревается. Чтобы этого не происходило нужно ставить охлажление (Водяное или Кулер).
Чтобы ускорить работу центрального процессора и увеличить производительность вычислений, постоянно
разрабатывают новые архитектурные решения, увеличивающие КПД процессора. Среди них конвейерное
выполнение операций, трассировка, то есть попытка предвидеть дальнейшие действия программы,
параллельная отработка команд (инструкций), многопоточность а также многоядерность.
Многоядерный процессор имеет несколько вычислительных ядер, то есть несколько арифметико-логических
блоков, блоков вычислений с плавающей точкой и регистров, а также кэш первого уровня, объединенных
каждый в свое ядро. Ядра имеют общую буферную память второго и третьего уровня. Появление кэш-памяти
третьего уровня как раз и было вызвано многоядерностью и соответственно потребностью в большем объеме
быстрой буферной памяти для хранения промежуточных результатов вычислений.
Основными показателями, влияющими на скорость обработки данных процессором является число
вычислительных ядер, длина конвейера, тактовая частота и объем кэш памяти. Чтобы увеличить
производительность компьютера часто требуется сменить именно процессор, а это влечет и замену
материнской платы и оперативной памяти. Выполнить апгрейд, настройку и ремонт компьютера на дому в
Москве помогут специалисты нашего сервисного центра, если вас пугает процесс самостоятельной сборки и
модернизации компьютера.

4. Какой CPU выбрать ?

Выбор процессора происходит по следующим критериям
1. Производитель – на данный момент их всего 2 для общего
пользования (и более 3 компаний для серверных процессоров)
это AMD И Intel.
2. Сокет –вообще их очень много но большинство из них не
используются так как вышли из «моды». Сейчас наиболее
популярны (LGA 1151 , LGA1151 , Socket TR4,LGA 1155, LGA 2011,
Socket AM4+) ,и старые такие как (LGA 775 , LGA 1156 , LGA
1366, Socket AM2 , Socket AM2+ ,Socket AM3).
3. Ядра , Потоки и Частота – ядер может быть от двух и выше . (
ядро это как сквозной гараж а потоки это как открытые ворота ,
потоки проходят через ядра , за счёт я дер и/или потоков
процессор может выполнять много задач одновременно, ядер
может быть шесть а потоков или 6 или 12 не меньше и не
больше) Потоков 1,2,3,4 и т.п. .Частота идёт от 1ггц и выше(
частота это скорость срабатывания процессора)
4 Кеш – есть L1,L2,L3 и др. (Он предназначен для хранения
информации как это было сказано ранее)