Cpu и gpu в чем разница?

Что такое процессор и как он устроен

Центральный процессор (микропроцессор, центральное процессорное устройство, CPU, разг. – «проц», «камень») – сложная микросхема, являющаяся главной составной частью любого компьютера. Именно это устройство осуществляет обработку информации, выполняет команды пользователя и руководит другими частями компьютера.


Уже много лет основными производителями процессоров являются американские компании Intel и AMD (Advanced Micro Devices). Есть, конечно, и другие достойные производители, но до уровня указанных лидеров им далеко.

Intel и AMD постоянно борются за первенство в изготовлении все более производительных и доступных процессоров, вкладывая в разработки огромные средства и много сил. Их конкуренция — важный фактор, содействующий быстрому развитию этой отрасли.

Внешне центральный процессор не представляет собой ничего выдающегося – небольшая плата (где-то 7 х 7 см.) с множеством контактов с одной стороны и плоской металлической коробочкой с другой. Но на самом деле внутри этой коробочки хранится сложнейшая микроструктура из миллионов транзисторов.

Как изготавливают процессоры. Что такое техпроцесс

Основным материалом при производстве процессоров является самый обычный песок, а точнее сказать кремний, коего в составе земной коры около 30%. Из очищенного кремния сначала изготавливают большой монокристалл цилиндрической формы, который разрезают на «блины» толщиной около 1 мм.

Затем с использованием технологии фотолитографии в них создаются полупроводниковые структуры будущих процессоров.

Фотолитография чем-то напоминает процесс печати фотографий с пленки, когда свет, проходя через негатив, действует на поверхность фотобумаги и проецирует на ней изображение.


При изготовлении процессоров своеобразной фотобумагой выступают упомянутые выше кремниевые «блины». Роль света играют ионы бора, разогнанные до огромной скорости высоковольтным ускорителем. Они пропускаются через специальные «трафареты» — системы высокоточных линз и зеркал, вкрапливаются в кремний и создают в нем микроскопическую структуру из множества транзисторов.

Сегодняшние технологии позволяют создавать транзисторы размером всего 22 нанометра (толщина человеческого волоса — около 50000 нм). Со временем техпроцесс изготовления процессоров станет еще совершеннее. По прогнозам, их транзисторы уменьшатся как минимум до 14 нм.

Чем тоньше техпроцесс – тем больше транзисторов можно поместить в один процессор, тем он будет производительнее и энергоэффективнее.

Созданная таким образом полупроводниковая структура вырезается из кварцевого «блина» и помещается на текстолит. На обратную его сторону выводятся контакты для обеспечения подсоединения к материнской плате. Сверху кристал защищается от повреждения металлической крышкой (см. рис. выше).

Понятие архитектуры, ядра, ревизии процессора

Процессоры прошли сложную эволюцию и сейчас продолжают развиваться. Производители совершенствуют не только технологию изготовления, но и внутреннюю структуру процессоров. Каждое новое их поколение отличается от предыдущего строением, количеством и характеристиками входящих в их состав элементов.

Процессоры, в которых используются те же базовые принципы строения, называют процессорами одной архитектуры, а эти принципы — архитектурой (микроархитектурой) процессора.

В пределах одной архитектуры процессоры могут существенно отличаться — частотами системной шины, техпроцессом изготовления, размером и структурой внутренней памяти и некоторыми другими особенностями. О таких процессорах говорят, что они имеют разные ядра.


В рамках доработки одного ядра производители могут делать небольшие изменения с целью устранения мелких недочетов. Такие усовершенствования, которые «не тянут» на звание самостоятельных ядер, называют ревизиями.

Архитектурам и ядрам присваиваются определенные имена, а их ревизиям – цифробуквенные обозначения. Например, все модели Intel Core 2 Duo являются процессорами микроархитектуры Intel Core и производились с ядрами Allendale, Conroe, Merom, Kentsfield, Wolfdale, Yorkfield. У каждого из этих ядер были еще и разные ревизии.

Какие показатели важны при выборе игрового процессора

Выбор процессора для игр (особенно современных) осуществить непросто. Ведь такой продукт можно отнести к особому классу. Он должен выдерживать внушительное напряжение всех его составляющих, причем постоянно. Конечно, все перечисленное выше справедливо и для таких ЦП. Но есть исключительно классовые особенности.

Рассмотрим, по каким характеристикам выбирать игровой процессор:

  • Разблокированный множитель. Эта опция позволяет разогнать ЦП безопасным способом. Так называемый разгон в стоке. Повышенные значения частот достигаются при помощи нормального увеличения множителя. Это никак не влияет на напряжение или стабильность. Потому функция является наиболее безопасной. Геймер может в любой момент повысить производительность своей машины, не прибегая к специальным алгоритмам и используя штатное охлаждение.
  • Наличие режима турбо. Очень полезная опция, которая существенно повышает штатную частоту при запуске ресурсоемких игр или приложений. Соответственно, повышается производительность процессора. Иногда это необходимо.
  • Кэш. Речь идет о кэше третьего уровня. Его еще называют L3. Это своеобразный буфер, в который записываются сведения о часто производимых операциях. Если требуется их выполнить, данные считываются именно оттуда. И кэш работает быстро, что положительно влияет на производительность. Чем больше объем этого буфера, тем мощнее CPU. В современных устройствах чаще всего можно встретить значения 16, 32 и 64 МБ. Лучше выбирать продукты с большим показателем. ЦП будет производительнее и дольше не потеряет своей актуальности.
  • Раскрытие видеокарты. Среди специалистов бытует мнение, что CPU предыдущих генераций не могут полностью раскрыть новые графические адаптеры. Соответственно, показатели в игрушках будут не такими, как хотелось бы. Вообще, рекомендуется с новой графикой использовать новые процессоры. А точная таблица совместимости ЦП и графики есть на специализированных ресурсах.
  • Разгон. Необходимый атрибут геймерского процессора. Выбранный вами вариант должен легко поддаваться разгону (пусть даже через повышения вольтажа ядра). Ведь так можно существенно увеличить производительность. Но потребуется материнская плата, поддерживающая такую возможность. К тому же, на повышенных частотах камень изнашивается сильнее. Подумайте перед тем, как разгонять сердце своего компьютера.

Решая, какой игровой процессор выбрать, имейте в виду, что он, главным образом, должен соответствует индивидуальным требованиям. Если у вас графический адаптер устаревшей разновидности, то не стоит покупать дорогой Intel Core i9. Его использование будет бессмысленным. Подбор должен осуществляться в соответствии с другими компонентами компьютера.

Тестирование в синтетике: Cinebench R20, CPU Queen, CPU PhotoWorxx

Перед тем, как мы перейдем непосредственно к играм, предлагаю ознакомиться со сводным тестированием процессоров в популярной синтетике.

Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.


Как мы можем наблюдать, процессоры очень близки по своей производительности в синтетических тестах. Но у процессора с низкой частотой и шестью ядрами закономерный отрыв в Cinebench R20 и небольшое превосходство в CPU PhotoWorxx. По результатам «общей синтетики» трудно выявить явного фаворита, процессоры очень близки, но за счет чисто «математического превосходства», 6 ядер с частотой в 3 GHz становятся более предпочтительными.

Выполнение инструкций

Инструкции хранятся в ОЗУ в последовательном порядке. Для гипотетического процессора инструкция состоит из кода операции и адреса памяти/регистра. Внутри управляющего устройства есть два регистра инструкций, в которые загружается код команды и адрес текущей исполняемой команды. Ещё в процессоре есть дополнительные регистры, которые хранят в себе последние 4 бита выполненных инструкций.

Ниже рассмотрен пример набора команд, который суммирует два числа:

  1. LOAD_A 8 . Это команда сохраняет в ОЗУ данные, скажем, . Первые 4 бита — код операции. Именно он определяет инструкцию. Эти данные помещаются в регистры инструкций УУ. Команда декодируется в инструкцию load_A — поместить данные 1000 (последние 4 бита команды) в регистр A .
  2. LOAD_B 2 . Ситуация, аналогичная прошлой. Здесь помещается число 2 ( 0010 ) в регистр B .
  3. ADD B A . Команда суммирует два числа (точнее прибавляет значение регистра B в регистр A ). УУ сообщает АЛУ, что нужно выполнить операцию суммирования и поместить результат обратно в регистр A .
  4. STORE_A 23 . Сохраняем значение регистра A в ячейку памяти с адресом 23 .

Вот такие операции нужны, чтобы сложить два числа.

Все данные между процессором, регистрами, памятью и I/O-устройствами (устройствами ввода-вывода) передаются по шинам. Чтобы загрузить в память только что обработанные данные, процессор помещает адрес в шину адреса и данные в шину данных. Потом нужно дать разрешение на запись на шине управления.

У процессора есть механизм сохранения инструкций в кэш. Как мы выяснили ранее, за секунду процессор может выполнить миллиарды инструкций. Поэтому если бы каждая инструкция хранилась в ОЗУ, то её изъятие оттуда занимало бы больше времени, чем её обработка. Поэтому для ускорения работы процессор хранит часть инструкций и данных в кэше.

Если данные в кэше и памяти не совпадают, то они помечаются грязными битами (англ. dirty bit).


С этим читают