Как работает процессор?

Характеристики процессора

Тактовая частота указывает частоту, на которой работает ЦП. За $1$ такт выполняется несколько операций. Чем выше частота, тем выше быстродействие ПК. Тактовая частота современных процессоров измеряется в гигагерцах (ГГц): $1$ ГГц = $1$ миллиард тактов в секунду.

Для повышения производительности ЦП стали использовать несколько ядер, каждое из которых фактически является отдельным процессором. Чем больше ядер, тем выше производительность ПК.

Процессор связан с другими устройствами (например, с оперативной памятью) через шины данных, адреса и управления. Разрядность шин кратна 8 (т.к. имеем дело с байтами) и отличается для разных моделей, а также различна для шины данных и шины адреса.

Разрядность шины данных указывает на количество информации (в байтах), которое можно передать за $1$ раз (за $1$ такт). От разрядности адресной шины зависит максимальный объем оперативной памяти, с которым может работать ЦП.

От частоты системной шины зависит количество данных, которые передаются за отрезок времени. Для современных ПК за $1$ такт можно передать несколько бит. Важна также и пропускная способность шины, равная частоте системной шины, умноженной на количество бит, которые можно передать за $1$. Если частота системной шины равна $100$ Мгц, а за $1$ такт передается $2$ бита, то пропускная способность равна $200$ Мбит/сек.

Пропускная способность современных ПК исчисляется в гигабитах (или десятках гигабит) в секунду. Чем выше этот показатель, тем лучше.
На производительность ЦП влияет также объем кэш-памяти.

Данные для работы ЦП поступают из оперативной памяти, но т.к. память медленнее ЦП, то он может часто простаивать. Во избежание этого между ЦП и оперативной памятью располагают кэш-память, которая быстрее оперативной. Она работает как буфер. Данные из оперативной памяти посылаются в кэш, а затем в ЦП. Когда ЦП требует следующее данное, то при наличии его в кэш-памяти оно берется из него, иначе происходит обращение к оперативной памяти. Если в программе выполняется последовательно одна команда за другой, то при выполнении одной команды коды следующих команд загружаются из оперативной памяти в кэш. Это сильно ускоряет работу, т.к. ожидание ЦП сокращается.

Замечание 1

Существует кэш-память трех видов:

  • Кэш-память $1$-го уровня самая быстрая, находится в ядре ЦП, поэтому имеет небольшие размеры ($8–128$ Кб).
  • Кэш-память $2$-го уровня находится в ЦП, но не в ядре. Она быстрее оперативной памяти, но медленнее кэш-памяти $1$-го уровня. Размер от $128$ Кбайт до нескольких Мбайт.
  • Кэш-память $3$-го уровня быстрее оперативной памяти, но медленнее кэш-памяти $2$-го уровня.

От объема этих видов памяти зависит скорость работы ЦП и соответственно компьютера.

ЦП может поддерживать работу только определенного вида оперативной памяти: $DDR$, $DDR2$ или $DDR3$. Чем быстрее работает оперативная память, тем выше производительность работы ЦП.

Следующая характеристика – сокет (разъем), в который вставляется ЦП. Если ЦП предназначен для определенного вида сокета, то его нельзя установить в другой. Между тем, на материнской плате находится только один сокет для ЦП и он должен соответствовать типу этого процессора.

Инструкции микропроцессора

Приведем список слов-команд языка ассемблера для условного простого процессора, который мы рассматриваем в качестве примера к нашему повествованию:

  • LOADA mem — Загрузить (load) регистр A из некоторого адреса памяти
  • LOADB mem — Загрузить (load) регистр B из некоторого адреса памяти
  • CONB con — Загрузить постоянное значение (constant value) в регистр B
  • SAVEB mem — Сохранить (save) значение регистра B в памяти по определенному адресу
  • SAVEC mem — Сохранить (save) значение регистра C в памяти по определенному адресу
  • ADD — Сложить (add) значения регистров A и B. Результат действия сохранить в регистре C
  • SUB — Вычесть (subtract) значение регистра B из значения регистра A. Результат действия сохранить в регистре C
  • MUL — Перемножить (multiply) значения регистров A и B. Результат действия сохранить в регистре C
  • DIV — Разделить (divide) значение регистра A на значение регистра B. Результат действия сохранить в регистре C
  • COM — Сравнить (compare) значения регистров A и B. Результат передать в тестовый регистр
  • JUMP addr — Перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
  • JEQ addr — Если выполняется условие равенства значений двух регистров, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
  • JNEQ addr — Если условие равенства значений двух регистров не выполняется, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
  • JG addr — Если значение больше, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
  • JGE addr — Если значение больше или равно, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
  • JL addr — Если значение меньше, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
  • JLE addr — Если значение меньше или равно, перепрыгнуть (jump) к указанному адресу
  • STOP — Остановить (stop) выполнение

Английские слова, обозначающие выполняемые действия, в скобках приведены неспроста. Так мы можем видеть, что язык ассемблера (как и многие другие языки программирования) основан на английском языке, то есть на привычном средстве общения тех людей, которые создавали цифровые технологии.

Характеристики

Характеристики любого центрального процессора оказывают большое влияние на быстродействие как отдельных элементов системы, так и всего комплекса устройств в целом. Среди основных характеристик, влияющих на параметры производительности, выделяют:

  • Тактовая частота; Для обработки одного фрагмента данных, передаваемых внутри ПК, требуется один такт времени. Отсюда следует, что чем выше тактовая частота приобретаемого ЦП, тем быстрее работает устройство обрабатывая за раз большие массивы информации. Измеряется тактовая частота в мегагерцах. Один мегагерц эквивалентен 1 миллиону тактов в секунду. Старые модели имели маленькую частоту, из-за чего скорость работы оставляла желать лучшего. Современные модели имеют большие показатели тактовой частоты, позволяя быстро обрабатывать и выполнять самые сложные наборы команд.
  • Разрядность; Информация, предназначенная для обработки ЦП, попадает в него через внешние шины. От разрядности зависит какой объем данных передается за один раз. Это влияет на быстродействие. Старые модели были 16 разрядными, а современные имеют 32 или 64 разряда. 64 разрядная система на сегодняшний день считается самой продвинутой и под нее разрабатываются современные программные продукты и устройства.
  • Кеш – память; Используется для увеличения работы устройства в компьютере, создавая буферную зону, хранящую копию последнего массива данных, обработанного процессором. Это дает возможность быстро выполнить схожую операцию в случае необходимости, без траты времени на обращение к общей памяти персонального компьютера.
  • Сокет; Вариант крепления устройства к материнской плате. Разные поколения процессоров, как и материнских плат имеют собственный поддерживаемых сокетов. Это стоит учитывать при покупке. У разных производителей сокеты также отличаются друг от друга.
  • Внутренний множитель частоты; Процессор и материнская плата работают на разных частотах и для их синхронизации друг с другом существует множитель частоты. Базовой или опорной считается рабочая частота материнской платы, которая умножается на персональный коэффициент ЦП.

Из побочных характеристик, напрямую не относящихся от технологии производства, выделяют тепловыделение и количество потребляемой во время работы энергии. Мощные устройства выделяют много тепла и требуют большую энергетическую подпитку во время работы. Для их полноценной работы применяются вспомогательные системы охлаждения.

Какой процессор выбрать

Процессоры Intel

Старые серии, которые уходят с рынка:

  • Celeron. Чаще всего это двухъядерные решения, предназначенные для офисных компьютеров;
  • Pentium. Одна из самых продаваемых серий от Intel, которая долгое время была на слуху. Сейчас новые процессоры в ней практически не выходят, а варианты, которые имеются в продаже, далеко не самые производительные.

Современные серии процессоров Intel:

  • Core i3. Процессоры начального ценового сегмента для мультимедийных компьютеров. 2-4 ядра;
  • Core i5. Процессоры среднего ценового сегмента, которые подойдут для игровых компьютеров не самой высокой мощности. 4-6 ядер;
  • Core i7. Многоядерные и многопоточные процессоры для игровых компьютеров или мощных офисных решений. 4-10 ядер;
  • Core i9. Процессоры высокого класса для мощных компьютеров, которым приходится работать с тяжелой графикой или играми. 12-18 ядер;
  • Pentium G. Сохранившаяся серия процессоров Intel Pentium, которая может подойти для офисных задач или мультимедийного компьютера начального сегмента.

Процессоры AMD

Старые и устаревающие серии:

  • Sempron. Старое бюджетное решение, которое можно встретить в офисных компьютерах;
  • Athlon. Устаревшая игровая серии процессоров, которая была распространена в начале 2000-х годов;
  • Phenom. Решения для мультимедийных компьютеров, выполненные на 2-4 ядрах. С современными играми и сложными задачами данная серия процессоров не справляется;
  • A4, A6, A8, A10. Процессоры для офисных компьютеров. Чем выше цифра в названии, тем более мощное решение. Но подобные процессоры не подойдут для игровых компьютеров;
  • Серия процессоров для мощных офисных компьютеров. Представлены решения вплоть до 8 ядер.

Современные серии процессоров AMD:

  • Ryzen 3. Решение на 4 ядрах для игровых компьютеров начального ценового сегмента;
  • Ryzen 5. Решение для мощных офисных компьютеров (монтаж видео, Photoshop), которое не лучшим образом проявляет себя в играх. Имеет от 4 до 6 ядер;
  • Ryzen 7. Решение для мощных игровых компьютеров или решения других задач, где требуется многопоточность. Имеет от 4 до 8 ядер;
  • Ryzen Threadripper. Крайне мощные профессиональные (чаще серверные) решения, имеющие до 16 ядер.

Обратите внимание: Если в серии процессоров от AMD на конце указывается буква X, это говорит о том, что данное решение обладает более высокую частоту, чем обычные вариации “камней” серии

Как устроен процессор

Процессор состоит главным образом из 3 компонентов: арифметико-логическое устройство, устройство управления (АЛУ и УУ соответственно) и регистры памяти. Рассмотрим каждое подробнее.

Арифметико-логическое устройство

Как можно догадаться по названию это нечто, производящее все логические и арифметические вычисления. Часть ЦП, которая занимается только подсчетом и операциями, такими как вычитание, сложение, логические операции (“или”, “и”, “не”, “исключающее или” и другие).

Устройство управления

Этот компонент ЦПУ предназначен для работы с командами. Простыми словами, это “менеджер”, который принимает инструкции, прочитывает их и принимает различные решения. Такое устройство отдает распоряжения и управляет работой других компонентов компьютера.

Существует несколько видов УУ:

  1. Построенный на жесткой логике;
  2. Микропрограммируемый.

Первый тип УУ невозможно модифицировать и изменять его поведение и реакцию на различные команды без физического вмешательства. Это объясняется тем, что характер работы задается устройством печатной платы или кристаллом (более глубокие элементы внутреннего строения УУ). Второй тип как раз таки больше поддается различным изменениям, так как его можно запрограммировать под любые задачи. Стоит отметить, что УУ, построенный на жесткой логике, работает быстрее, в то время как микропрограммируемый УУ более гибкий.

Регистры

Фактически, регистры – внутренние ячейки памяти процессора. 1 регистр – это минимальная ячейка в памяти, которая состоит из логических элементов. Такие ячейки были придуманы с целью ускорения работы процессора с данными. Зачастую ЦПУ нужно сохранять какую-либо информацию (адреса ячеек в памяти, инструкции и другие данные) на момент, пока она не пригодится вновь. И существует множество операций, которые проходят через ЦП и требуют неоднократного использования одних и тех же данных. Так вот регистры и призваны для сохранения таких данных. Они находятся “ближе” к процессору, чем постоянная память или ОЗУ и, таким образом, позволяют брать данные и записывать новые значительно быстрее. Особенно, если одну и ту же информацию необходимо использовать процессору многократно.

Вся работа между регистрами, устройствами ввода-вывода, памятью и компонентами процессора происходит по шине данных и шине адреса. Первая отвечает за хранение непосредственно информации, а вторая за адреса ячеек, в которых и хранится эта информация.

Каждый регистр состоит из триггеров, которых существует 2 вида: асинхронный и синхронный. По функциональному назначению их разделяют на 4 группы: RS-триггер, JK-триггер, T-триггер и D-триггер.

История появления процессоров

Теперь, когда всё стало немного понятнее и слово процессор у вас не ассоциируется с системным блоком, давайте совершим небольшой экскурс в историю и посмотрим, как появились процессоры и что вообще способствовало их появлению.

Первые ЭВМ (электронно-вычислительные машины) появились в 40-х годах прошлого века. Изначально в их основе использовались лампы и примитивные радиоэлементы по типу резисторов и реле. Размер таких ЭВМ мог достигать нескольких квадратных метров.

На фотографии изображена первая ЭВМ — ENIAC. Ее вес составлял порядка 30 тон, и внутри располагалось 18000 электронных ламп.

Но прогресс не стоит на месте, и в 50-х годах громоздкие электронные лампы сменили транзисторы, которые, в свою очередь, в 60-х годах были вытеснены интегральными микросхемами, которые вмещали в себя уже тысячи таких транзисторов.

Всё изменилось в 1971 году, когда компания Intel представила первую 4-битную однокристальную микросхему Intel 4004. Именно Intel 4004 можно считать первым прародителем процессоров, нежели более ранние прототипы по типу электронных ламп и транзисторов. После Intel 4004 индустрия развития стала шагать семимильными шагами, и каждый год инженерам и конструкторам удавалось разработать более современный микропроцессор, который был мощнее и производительней своего приемника.

Мы умышленно не будем перечислять огромный перечень процессоров в силу того, что это уже получится полноценная, отдельная статья про историю процессоров. Поверьте, там есть о чём рассказывать.

В 1993 году компанией Intel был представлен первый полноценный десктоп процессор первого поколения P5, который впоследствии был переименован в Pentium.

Но не стоит полагать, что двигателем прогресса была только компания Intel, свой вклад в индустрию электроники и центральных процессоров внесли такие компании, как Motorola, Zilog, MOS Technology, Sinclair Research (ZX Spectrum). СССР тоже не отставали, и в 70-х годах Российские разработки в области ЭВМ вполне могли потягаться с зарубежными аналогами. Но в силу того, что СССР перенаправила силы из этой области в другие отраслевые технологии, было принято решение отказаться от собственного производства и впоследствии использовать сертифицированные импортные технологии.

Самые лучшие процессоры Intel Core i7 для игрового компьютера

3. Intel Core i7-7700 Kaby Lake

Процессор Kaby Lake Intel Core i7-7700 не дает значительного прироста производительности в играх по сравнению с i7-6700. Разница между моделями составляет не более 5%. Поэтому рекомендуем купить топовую видеокарту от AMD или GeForce, чтобы добиться высоких результатов в играх с поддержкой DX12 или Vulkan. В некоторых играх i7-7700K почти на 50 процентов быстрее, чем i3-7350, но в других нет существенной разницы.

Видеоигра Hitman 2 показывают прирост производительности более чем на 40 процентов, а Warhammer и Civilization VI работают почти на 30 процентов быстрее. Созданный на 14 нм техпроцессе с 8 потоками, Intel Core i7-7700 занимает 3 место в списке лучших процессоров для игровых компьютеров на начало 2020 года.

2. Intel Core i7-8700

На втором месте в рейтинге находится Core i7-8700, который имеет базовую частоту 3,2 ГГц и может достигать в разгоне 4,6 ГГц. Компьютерный чип состоит из шести ядер, каждое с 2 МБ кэш памяти, в общей сложности L3 12 МБ. Расчетная тепловая мощность (TDP) составляет 65 Вт, что соответствует эквивалентному четырехъядерному процессору Core i7-7700 прошлого года. Если хотите недорого купить процессор 8-го поколения в 2020 году, нужно иметь бюджетную материнскую плату с сокетом LGA 1151.

Это очень мощный, современный процессор, который с радостью справится с требовательными видеоиграми. Стоимость модели Intel Core i7-8700 колеблется в пределах 20 000 руб. Флагман Coffee Lake 8-го поколения оснащен графическим ядром HD Graphics 630, памятью DDR4-2666 и поддержкой Hyper-Threading.

1. Intel Core i7-9700K

Отсутствие Hyper-Threading означает, что i7-9700K не нагревается так сильно, как Core i9, поэтому можно обойтись хорошим воздушным кулером. Если занимаетесь создание видео контента или обработкой роликов, имеет смысл купить 9900K. Если в первую очередь интересуют игры, то тактовая частота 8-ядерного процессора Intel с Turbo Boost не уступает дорогим моделям. Это лучший процессор для игрового ПК, который можно недорого купить в магазинах в 2020 году.

Логика микропроцессора

Микропроцессор способен выполнять определенный набор машинных инструкций (команд). Оперируя этими командами, процессор выполняет три основные задачи:

  • C помощью своего арифметико-логического устройства, процессор выполняет математические действия: сложение, вычитание, умножение и деление. Современные микропроцессоры полностью поддерживают операции с плавающей точкой (с помощью специального арифметического процессора операций с плавающей точкой)
  • Микропроцессор способен перемещать данные из одного типа памяти в другой
  • Микропроцессор обладает способностью принимать решение и, на основании принятого им решения, «перепрыгивать», то есть переключаться на выполнение нового набора команд

Микропроцессор содержит:

  • Address bus (адресную шину). Ширина этой шины может составлять 8, 16 или 32 бита. Она занимается отправкой адреса в память
  • Data bus (шину данных): шириной 8, 16, 32 или 64 бита. Эта шина может отправлять данные в память или принимать их из памяти. Когда говорят о «битности» процессора, речь идет о ширине шины данных
  • Каналы RD (read, чтения) и WR (write, записи), обеспечивающие взаимодействие с памятью
  • Clock line (шина синхронизирующих импульсов), обеспечивающая такты процессора
  • Reset line (шина стирания, шина сброса), обнуляющая значение счетчика команд и перезапускающая выполнение инструкций

Поскольку информация достаточно сложна, будем исходить из того, что ширина обеих шин — и адресной и шины данных — составляет всего 8 бит. И кратко рассмотрим компоненты этого сравнительно простого микропроцессора:

  • Регистры A, B и C являются логическими микросхемами, используемыми для промежуточного хранения данных
  • Address latch (защелка адреса) подобна регистрам A, B и C
  • Счетчик команд является логической микросхемой (защелкой), способной приращивать значение на единицу за один шаг (если им получена соответствующая команда) и обнулять значение (при условии получения соответствующей команды)
  • ALU (арифметико-логическое устройство) может осуществлять между 8-битными числами действия сложения, вычитания, умножения и деления или выступать в роли обычного сумматора
  • Test register (тестовый регистр) является специальной защелкой, которая хранит результаты операций сравнения, производимых АЛУ. Обычно АЛУ сравнивает два числа и определяет, равны ли они или одно из них больше другого. Тестовый регистр способен также хранить бит переноса последнего действия сумматора. Он хранит эти значения в триггерной схеме. В дальнейшем эти значения могут использоваться дешифратором команд для принятия решений
  • Шесть блоков на диаграмме отмечены, как «3-State». Это буферы сортировки. Множество источников вывода могут быть соединены с проводом, но буфер сортировки позволяет только одному из них (в один момент времени) передавать значение: «0» или «1». Таким образом буфер сортировки умеет пропускать значения или перекрывать источнику вывода возможность передавать данные
  • Регистр команд (instruction register) и дешифратор команд (instruction decoder) держат все вышеперечисленные компоненты под контролем

На данной диаграмме не отображены линии управления дешифратора команд, которые можно выразить в виде следующих «приказов»:

  • «Регистру A принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
  • «Регистру B принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
  • «Регистру C принять значение, поступающее в настоящий момент от арифметико-логического устройства»
  • «Регистру счетчика команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
  • «Адресному регистру принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
  • «Регистру команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
  • «Счетчику команд увеличить значение »
  • «Счетчику команд обнулиться»
  • «Активировать один из из шести буферов сортировки» (шесть отдельных линий управления)
  • «Сообщить арифметико-логическому устройству, какую операцию ему выполнять»
  • «Тестовому регистру принять тестовые биты из АЛУ»
  • «Активировать RD (канал чтения)»
  • «Активировать WR (канал записи)»

В дешифратор команд поступают биты данных из тестового регистра, канала синхронизации, а также из регистра команд. Если максимально упростить описание задач дешифратора инструкций, то можно сказать, что именно этот модуль «подсказывает» процессору, что необходимо сделать в данный момент.

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. . 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 — поместить данные (последние 4 бита команды) в регистр .
  2. . Ситуация, аналогичная прошлой. Здесь помещается число 2 () в регистр .
  3. . Команда суммирует два числа (точнее прибавляет значение регистра в регистр ). УУ сообщает АЛУ, что нужно выполнить операцию суммирования и поместить результат обратно в регистр .
  4. . Сохраняем значение регистра в ячейку памяти с адресом .

Вот такие операции нужны, чтобы сложить два числа.

Основные характеристики процессоров

Мы рассмотрели, что такое процессор компьютера, как он работает

Ознакомились с тем, что из себя представляют два основных их вида, время обратить внимание на их характеристики

Итак, для начала их перечислим: бренд, серия, архитектура, поддержка определенного сокета, тактовая частота процессора, кэш, количество ядер, энергопотребление и тепловыделение, интегрированная графика. Теперь разберем с пояснениями:

Бренд – кто производит процессор: AMD, или Intel. От данного выбора зависит не только цена приобретения, и производительность, как можно было бы предположить из предыдущего раздела, но также и выбор остальных комплектующих ПК, в частности, материнской платы. Поскольку процессоры от АМД и Интел имеют различную конструкцию и архитектуру, то в сокет (гнездо для установки процессора на материнской плате) предназначенный под один тип процессора, нельзя будет установить второй;
Серия – оба конкурента делят свою продукцию на множество видов и подвидов. (AMD — Ryzen, FX,. Intel- i5, i7);
Архитектура процессора – фактически внутренние органы ЦП, каждый вид процессоров имеет индивидуальную архитектуру. В свою очередь один вид можно разделить на несколько подвидов;
Поддержка определенного сокета — очень важная характеристика процессора, поскольку сам сокет является «гнездом» на материнской плате для подсоединения процессора, а каждый вид процессоров требует соответствующий ему разъем. Собственно об этом было сказано выше. Вам либо нужно точно знать какой сокет расположен на вашей материнской плате и под нее подбирать процессор, либо наоборот (что более правильно);
Тактовая частота – один из значимых показателей производительности ЦП. Давайте ответим на вопрос что такое тактовая частота процессора. Ответ будет простым для этого грозного термина — объем операций выполняющихся в единицу времени, измеряющийся в мегагерцах (МГц);
Кэш — установленная прямо в процессор память, её ещё называют буферной памятью, имеет два уровня — верхний и нижний. Первый получает активную информацию, второй – неиспользуемую на данный момент. Процесс получения информации идет с третьего уровня во второй, а потом в первый, ненужная информация проделывает обратный путь;
Количество ядер — в ЦП их может быть от одного до нескольких. В зависимости от количества процессор будет называться двухъядерных, четырех ядерным и т.д. Соответственно от их числа будет зависеть мощность;
Энергопотребление и тепловыделение

Тут все просто – чем выше процессор «съедает» энергии, тем больше тепла он выделит, обращайте внимание на этот пункт, чтобы выбрать соответствующий кулер охлаждения и блок питания.
Интегрированная графика – у AMD первые такие разработки появились в 2006, у Intel с 2010. Первые показывают больший результат, чем конкуренты

Но все равно, до флагманских видеокарт пока ни один из них не смог дотянуть.

Что такое процессор компьютера

Процессор (также говорят “Центральный процессор”, ЦП или ЦПУ – более корректное полное название) – некоторый электронный блок или интегральная схема, которая выполняет машинные команды. В качестве команд выступают коды программ. Если говорить более простыми словами, то каждое действие, совершаемое в устройстве, обрабатывается процессором. Обработка инструкций – его главная задача. Нажатие клавиши мыши, любой кнопки и другое (даже самые незначительные действия) – все это является некоторой инструкцией, которая записана в машинном коде.

Когда мы хотим поговорить с кем-то по видеосвязи, мы используем специальные программы. В свою очередь, эти программы используют камеру и микрофон, подключенные к компьютеру (или внедренные в ноутбук). При совершении вызова, программа запрашивает у системы разрешение на использование нужных ей устройств – подключенной камеры и микрофона. Такой запрос, который посылается к процессору, имеет свое собственное представление в машинном коде. И после того, как ЦП получает такую команду (происходит все в порядке очереди), он, образно говоря, дает распоряжение системе на включение необходимых устройств (запрашиваемой камеры и микрофона). Распоряжения также представляют собой машинный код и результаты логических/арифметических вычислений ЦП.

Во время написания сообщения или работы с документами на компьютере, определенно, приходится использовать клавиатуру. И в таком случае тоже задействуется ЦП. Именно благодаря ему каждая буква, которая нажимается пользователем, появляется на экране монитора или ноутбука. И если даже при выполнении таких действий не обойтись без процессора, то что и говорить о запуске игр или просмотре видео и прочих операциях. Процессор – “сердце” любого компьютера.

Как работает процессор

В предыдущем пункте было разобрано, что такое процессор и для чего он нужен. Самое время посмотреть на то, как это работает.

Деятельность ЦП можно представить последовательностью следующих событий:

  • Из ОЗУ, куда загрузилась определенная программа (допустим текстовый редактор), управляющий блок процессора извлекает необходимые сведения, а также набор команд, которые обязательно нужно выполнить. Все это отправляется в буферную память (кэш) ЦП;
  • Выходящая из кэш-памяти информация разделяется на два вида: инструкции и значения, которые отправляются в регистры (это такие ячейки памяти в процессоре). Первые идут в регистры команд, а вторые в регистры данных;
  • Информацию из регистров обрабатывает арифметико-логическое устройство (часть ЦПУ, которая выполняет арифметические и логические преобразования поступающих данных), которое из них считывает информацию, а за тем исполняет необходимые команды над получившимися в итоге числами;
  • Получившиеся результаты, разделяющиеся на законченные и незаконченные, идут в регистры, откуда первая группа отправляется в кэш-память ЦП;
  • Этот пункт начнем с того, что есть два основных уровня кэша: верхний и нижний. Последние полученные команды и данные, нужные для выполнения расчетов, поступают в кэш верхнего уровня, а неиспользуемые отправляются в кэш нижнего уровня. Этот процесс идёт следующим образом — вся информация идёт с третьего уровня кэша на второй, а потом попадает на первый, с не нужными на текущий момент данными и их отправкой на нижний уровень все обстоит наоборот;
  • По окончанию вычислительного цикла, конечный итог будет записан в оперативной памяти системы, для освобождения места кэш-памяти ЦП для новых операций. Но может произойти так, что буферная память будет переполнена, тогда неэксплуатируемые данные пойдут в оперативную память, или на нижний уровень кэша.

Поэтапные шаги вышеприведенных действий являются операционным потоком процессора и ответом на вопрос – как работает процессор.

Хорошие процессоры Intel Core i3 для персонального компьютера

3. Intel Core i3-8100

Недорогая модель процессора на сокет LGA1151 содержит объем кэша L3 равный 3 МБ. Кристалл линейки Kaby Lake состоит из 2 ядер и способен запускать новые игры на средних настройках графики. За обработку видео отвечает интегрированный графический процессор HD Graphics 630. Intel Core i3-7100 хорошо подойдет для игроков с маленьким бюджетом на компьютер, так как не требует дополнительных расходов на мощный кулер. Тепловыделения чипа составляет всего 51 Вт.

Для достижения максимального результата в играх нужно объединить процессор с оперативной памятью DDR4 с частотой 2133/2400 МГц. Избегайте использование одной планки ОЗУ: это может снизить производительность в компьютерных играх. Удачное соотношение цена/качество делает модель одной из лучших для приобретения в 2020 году.

2. Intel Core i3-8300

Core i3-8300 – лучший бюджетный процессор от Intel, который можно недорого купить для домашнего персонального компьютера. До запуска процессоров AMD Ryzen линейка Core i3 состояла из двухъядерных процессоров с включенной гиперпоточностью (Hyper-Threading). После запуска Ryzen, Intel был вынужден выпустить настоящий четырехъядерные процессоры i3, чтобы оставаться конкурентоспособной с AMD. Это хороший выбор для бюджетного игрового ПК, предназначенный для игр с разрешением 1080p (FullHD) и максимальными настройками.

В процессоре Intel Core i3-8300 отсутствует разгон, поэтому 3,7 ГГц — это все, что получает геймер. Даже для не оверклокеров повышение тактовой частоты обеспечивает более высокую производительность при правильном охлаждение. В рейтинге хороших бюджетных процессоров Core i3-8300 занимает 2 место в 2020 году.

1. Intel Core i3-9350KF

Core i3-9100 – недорогой четырехъядерный процессор, предназначенный для рядового игрока. Хотя в некоторых случаях требуются дополнительные ядра особенно в современных играх, оптимизированных для использования многопоточности. В 9 поколении процессоров i3 появилась возможность разгона с 3,6 ГГц до 4,2 ГГц. Это приводит к повышению производительности игр (около 11%) за небольшие деньги.

Мощности чипа хватит для быстрого рендеринга и потоковой передачи видео, а также увеличения частоты кадров в видеоиграх до 100 или 120 FPS при наличие подходящей видеокарты. Даже без ускорения (Turbo Boost), процессор Intel Core i3-9100 показывает достойные результаты в играх на компьютере.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий