Перейти к содержанию

Центральный процессор: различия между версиями

773 байта добавлено ,  12:49, 10 декабря 2022
(Правки и улучшения)
Строка 46: Строка 46:
Чем быстрее и энергоэффективнее процессор — тем он лучше.  
Чем быстрее и энергоэффективнее процессор — тем он лучше.  
[[Файл:AMD Bulldozer block diagram (8 core CPU).PNG|мини|200x200пкс|Чем больше ядер, тем быстрее, но требуется больше энергии]]
[[Файл:AMD Bulldozer block diagram (8 core CPU).PNG|мини|200x200пкс|Чем больше ядер, тем быстрее, но требуется больше энергии]]
Скорость работы процессора определяется:
Скорость работы процессора базово определяется тактовой частотой в герцах (1 GHz гигагерц = миллиард тактов в секунду). Один такт — это один электрический импульс, переключающий транзисторы. Чем больше частота, тем выше скорость переключений, тем быстрее процессор проводит вычисления.


* Тактовой частотой в герцах (1 GHz гигагерц = миллиард тактов в секунду). Один такт — это один электрический импульс, переключающий транзисторы. Чем больше частота, тем быстрее процессор. Но не всё так просто:
Долгие годы повышение частоты было основным способом ускорить процессор. Но тут важно, чтобы за короткое время выполнения такта, электроны успевали пройти через транзистор. Именно для этих целей транзисторы приходилось уменьшать в размерах. В какой-то момент развития технологий, только уменьшение транзисторов стало недостаточным условием для увеличения частоты — выделяемое при работе тепло не успевало покидать внутренности процессора и повреждало его. Поэтому уже много лет частота процессоров значительно не увеличивается, а ускорение работы происходит за счет архитектурных изменений:
** Лучше оптимизированная архитектура позволяет выполнять больше инструкций из расчета на каждый такт. Поэтому можно оценить скорость в IPS — количестве инструкций, выполняемых за секунду.
 
** Инструкции бывают разные по сложности, за один такт можно выполнить несколько простых инструкций. А сложные выполняются десятки или сотни тактов. Для более точного сравнения производительности лучше выбрать определенную популярную инструкцию. Например, посчитать FLOPS-ы — количество операций с плавающей точкой (с нецелыми числами) в секунду.
* Более оптимизированная архитектура позволяет выполнять больше инструкций из расчета на каждый такт. Более точно можно оценить скорость процессора в IPS — количестве инструкций, выполняемых за секунду. Или, например, посчитать FLOPS-ы — количество операций с плавающей точкой (с нецелыми числами) в секунду.
* Количеством ядер. Каждое ядро по сути отдельный мини-процессор. Чем их больше, тем лучше. Но значительно растет энергопотребление.
* Увеличение количества ядер. Каждое ядро по сути отдельный мини-процессор. Чем их больше, тем лучше. Но значительно растет энергопотребление.
* Количеством потоков обработки данных, в некоторых процессорах каждое ядро может обрабатывать данные параллельно в нескольких потоках.
* Количество потоков обработки данных. В некоторых процессорах каждое ядро может обрабатывать данные параллельно в нескольких потоках.
* Размером внутренней кеш памяти, чем больше и чем она быстрее, тем лучше.
* Добавление внутренней кэш памяти. Чем её больше и чем она быстрее, тем лучше.


=== Состав процессора ===
=== Состав процессора ===
Строка 64: Строка 64:
* Устройство генерации адресов AGU (Address generation unit) — вспомогательный блок, ускоряющий расчет адресов в оперативной памяти для более быстрого доступа к данным.
* Устройство генерации адресов AGU (Address generation unit) — вспомогательный блок, ускоряющий расчет адресов в оперативной памяти для более быстрого доступа к данным.
* Устройство управления памятью MMU (Memory management unit) — управляет безопасным доступом к оперативной памяти, защищая данные одной программы от влияния других программ.
* Устройство управления памятью MMU (Memory management unit) — управляет безопасным доступом к оперативной памяти, защищая данные одной программы от влияния других программ.
* Кеш память (Cache) — внутренняя дополнительная память процессора, быстрее чем оперативная, но медленнее чем регистры.
* Кэш память (Cache) — внутренняя дополнительная память процессора, быстрее чем оперативная, но медленнее чем регистры.
* И другие блоки.
* И другие блоки.