Τύποι επεξεργαστών και ταχύτητες

Ο μικροεπεξεργαστής είναι το στοιχείο του προσωπικού υπολογιστή που εκτελεί την πραγματική επεξεργασία των δεδομένων. Είναι μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU) που ταιριάζει σε ένα μικροτσίπ, και έχει ένα πολύ περίπλοκο κύκλωμα μεταγωγής το οποίο εκτελεί απλές οδηγίες πολύ γρήγορα.

Η συσκευασία ολοκληρωμένου κυκλώματος του μικροεπεξεργαστή περιέχει ένα τσιπ πυριτίου που περιέχει εκατομμύρια τρανζίστορ και άλλα εξαρτήματα κατασκευασμένα από αυτό το υλικό. Επειδή τα τρανζίστορ του τσιπ είναι πολύ μικρά, ακόμη και μια μικρή ποσότητα ρεύματος υψηλής τάσης (όπως ο στατικός ηλεκτρισμός) θα μπορούσε να καταστρέψει ένα τσιπ.

Για το λόγο αυτό, όλα τα μεγάλης κλίμακας ολοκληρωμένα κυκλώματα πρέπει να διακινούνται κατά τρόπο που να ελαχιστοποιεί τη δυνατότητα στατικού ηλεκτρικού σοκ.

Με τόσα πολλά κυκλώματα αποθηκευμένα σε τόσο μικρή περιοχή, τα μικροτσίπ παράγουν πολλή θερμότητα και απαιτούν συστήματα ψύξης για να αποτρέψουν την υπερθέρμανση του τσιπ. Στις μητρικές πλακέτες του υπολογιστή, το τσιπ CPU καλύπτεται από μια μεγάλη δεξαμενή ψύξης με πτερύγια για να επιτρέπει τη ροή αέρα από τους ανεμιστήρες ψύξης για να μεταφέρει τη θερμότητα.

Γενικά, μπορούμε να πούμε ότι ένας μικροεπεξεργαστής είναι μια CPU ενσωματωμένη σε ένα μικρό τσιπ πυριτίου που αποτελείται από χιλιάδες μικρά εξαρτήματα όπως οι δίοδοι, οι τρανζίστορ και οι αντιστάσεις, που λειτουργούν μαζί.

Τύποι επεξεργαστών

Τόσο επεξεργαστές παραγωγής Intel όσο και AMD για διάφορα συστήματα. Η Intel κατασκευάζει τις οικογένειες επεξεργαστών Core, Pentium, Atom και Celeron για επιτραπέζιους υπολογιστές, ενώ από την άλλη βρίσκουμε μεταξύ άλλων τους επεξεργαστές AMD Athlon, Sempron και Ryzen.

Κάθε επεξεργαστής που παράγεται από την Intel ή την AMD έχει συγκεκριμένες λειτουργίες και παρέχει συγκεκριμένα συστήματα, όπως υπολογιστές ή σταθμούς εργασίας σε ένα γραφείο. Κάθε επεξεργαστής προσαρμόζεται σε έναν συγκεκριμένο υπολογιστή, είτε είναι συναρμολογημένος, κατασκευασμένος από την αρχή είτε ενημερωμένος.

Η CPU που χρησιμοποιείται συχνότερα σε Η / Υ γίνεται από την Intel. Δεδομένου ότι η IBM επέλεξε το τσιπ Intel 8088 για τον αρχικό υπολογιστή IBM, οι περισσότεροι κλώνοι PC χρησιμοποίησαν οποιαδήποτε CPU της σειράς Intel.

Η σειρά υπολογιστών Macintosh της Apple χρησιμοποίησε αρχικά τη σειρά των μικροεπεξεργαστών Motorola 68000. Οι CPU της Motorola χρησιμοποιούν όμως διαφορετικό σύνολο οδηγιών από τις CPU της Intel, οπότε δεν είναι εύκολο να εκτελέσετε λογισμικό υπολογιστή σε Mac και αντίστροφα (αλλά η μεταφορά αρχείων δεδομένων δεν αποτελεί πρόβλημα.)

Διαφορετικοί τύποι μικροεπεξεργαστών εξηγούνται παρακάτω.

8085 μικροεπεξεργαστή

Εικόνα μέσω της Wikipedia

Ο μικροεπεξεργαστής 8085 σχεδιάστηκε από την Intel το 1977 με τη βοήθεια της τεχνολογίας NMOS.

Οι διαμορφώσεις αυτού του μικροεπεξεργαστή είναι ο δίαυλος δεδομένων 8-bit, ο δίαυλος διευθύνσεων 16 bit, ο οποίος μπορεί να αντιμετωπίσει έως 64 kb, τον μετρητή 16 bit και τον δείκτη στοίβας (SP). Οι καταχωρητές έξι-bit είναι διατεταγμένοι στο ζεύγος BC, DE, και HL. Ο μικροεπεξεργαστής 8085 απαιτεί τροφοδοσία ισχύος 5 volt.

8086 μικροεπεξεργαστή

Εικόνα μέσω της wikipedia

Αυτός ο μικροεπεξεργαστής σχεδιάστηκε επίσης από την Intel. Πρόκειται για επεξεργαστή 16 bit με 20 γραμμές γραμμών διαύλου και 16 γραμμές δεδομένων με αποθηκευτικό χώρο 1MB. Ο μικροεπεξεργαστής 8086 αποτελείται από ένα ισχυρό σύνολο οδηγιών, επιτρέποντας την εύκολη εκτέλεση εργασιών όπως πολλαπλασιασμό και διαίρεση.

Ο μικροεπεξεργαστής 8086 έχει δύο τρόπους λειτουργίας, οι οποίοι είναι ο μέγιστος τρόπος λειτουργίας και ο ελάχιστος τρόπος λειτουργίας. Ο μέγιστος τρόπος λειτουργίας χρησιμοποιείται για το σύστημα που έχει πολλαπλούς επεξεργαστές. Ο ελάχιστος τρόπος λειτουργίας χρησιμοποιείται για το σύστημα που έχει έναν ενιαίο επεξεργαστή. Τα χαρακτηριστικά αυτού του μικροεπεξεργαστή εξηγούνται παρακάτω.

Χαρακτηριστικά του μικροεπεξεργαστή 8086

Τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του μικροεπεξεργαστή είναι τα ακόλουθα:

Για να βελτιώσουμε την απόδοση αυτού του μικροεπεξεργαστή, υπάρχουν δύο διαδικασίες σε σωλήνες, οι οποίοι βρίσκονται στη φάση λήψης και εκτέλεσης εντολών.Ο κύκλος ανάκτησης μπορεί να μεταφέρει τα δεδομένα σε 6 bytes οδηγιών και να αποθηκευτεί σε μία γραμμή. για να ξεκινήσει οδηγίες.Ο 8086 μικροεπεξεργαστής αποτελείται από 2900 τρανζίστορ και έχει 256 vectorized διακοπές.

Ροή ρολογιού σε ένα μικροεπεξεργαστή

Η ταχύτητα ρολογιού μετράται σε μονάδες κύκλων ανά δευτερόλεπτο, η οποία ονομάζεται Hertz (Hz). Οι πίνακες υπολογιστών και οι CPU λειτουργούν με ταχύτητες εκατομμυρίων και δισεκατομμυρίων Hertz, megahertz (MHz) και gigahertz (GHz).

Οι επεξεργαστές Intel και AMD χρησιμοποιούν διαφορετικά εσωτερικά σχέδια, οπότε συγκρίνοντας, για παράδειγμα, έναν επεξεργαστή AMD 2, 4 GHz με επεξεργαστή AMD 3, 0 GHz, δείχνει ότι ο επεξεργαστής AMD 3, 0 GHz τρέχει πιο γρήγορα. Αλλά η σύγκριση δύο επεξεργαστών 2, 4 GHz που κατασκευάζονται από την AMD και την Intel δεν εντοπίζει ποιος εργάζεται γρηγορότερα.

Προκειμένου να εργαστεί, ο επεξεργαστής χωρίζει μια εργασία σε διάφορα στάδια. Τυπικά, οι επεξεργαστές της Intel διανύουν περισσότερα στάδια και συνεπώς κάνουν περισσότερη δουλειά και χρειάζονται περισσότερο χρόνο από τους επεξεργαστές της AMD για να ολοκληρώσουν τις εργασίες τους.

Οι ψηφιακές μάρκες στη μητρική πλακέτα διατηρούνται σε συγχρονισμό μεταξύ τους με το σήμα ρολογιού (ακολουθία παλμών) στη μητρική πλακέτα.

Μπορείτε να το σκεφτείτε ως ένα "κτύπο της καρδιάς" του υπολογιστή. Όσο ταχύτερα το ρολόι τσιμπηθεί, τόσο πιο γρήγορα θα τρέξει ο υπολογιστής. αλλά το ρολόι δεν μπορεί να τρέξει γρηγορότερα από την ταχύτητα των μαρκών, αφού στην περίπτωση αυτή θα αποτύχουν.

Καθώς η τεχνολογία των τσιπ έχει βελτιωθεί, η ταχύτητα με την οποία μπορούν να τρέξουν τα τσιπ έχει επιταχυνθεί. Η CPU τρέχει πιο γρήγορα από την υπόλοιπη μητρική πλακέτα (η οποία συγχρονίζεται σε ένα κλάσμα της ταχύτητας της CPU).

Αυξήστε την ταχύτητα

Ωστόσο, όταν ψάχνετε στην αγορά για έναν επεξεργαστή, υπάρχει μια λίστα με πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη. Παραδοσιακά, το μόνο πράγμα που οι περισσότεροι καταναλωτές βλέπουν είναι η πλήρης δύναμή του Gigahertz.

Πολλοί από αυτούς τους ανθρώπους πιθανώς δεν γνωρίζουν καν τι σημαίνει (είναι ο αριθμός των κύκλων ρολογιών που ο επεξεργαστής ολοκληρώνει σε δευτερόλεπτο, σε δισεκατομμύρια), αλλά είναι εύκολο να συγκρίνουμε.

Τα τελευταία χρόνια έχουν φέρει ένα επιπλέον χαρακτηριστικό: την ταχύτητα ενίσχυσης. Τα περισσότερα γραφικά και μονάδες επεξεργασίας έχουν τώρα ταχύτητα ρολογιού και "ταχύτητα ενίσχυσης". Η Intel καλεί αυτό το Turbo Boost. Η AMD την αποκαλεί Boost Clock.

Αυτή η νέα τεχνολογία μικροεπεξεργαστών βελτιώνει αυτόματα την απόδοση, αυξάνοντας την ταχύτητα των πυρήνων, επιτυγχάνοντας έτσι καλύτερη απόδοση.

Ταξινόμηση μικροεπεξεργαστών

Βασικά είναι αποδεκτές 5 ταξινομήσεις μικροεπεξεργαστών:

CISC

Οι εντολές μπορούν να εκτελεστούν σε συνδυασμό με άλλες δραστηριότητες χαμηλού επιπέδου. Εκτελεί κυρίως την αποστολή, τη λήψη και την ανάκτηση δεδομένων προς και από την κάρτα μνήμης. Εκτός από αυτό, κάνει επίσης σύνθετους μαθηματικούς υπολογισμούς μέσα σε μία μόνο εντολή.

Αυτός ο επεξεργαστής έχει σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιεί τον αριθμό των οδηγιών ανά πρόγραμμα και να αγνοεί τον αριθμό των κύκλων ανά οδηγίες. Ο μεταγλωττιστής χρησιμοποιείται για τη μετάφραση μιας γλώσσας υψηλού επιπέδου στη γλώσσα συναρμολόγησης, επειδή το μήκος του κώδικα είναι σχετικά μικρό και χρησιμοποιείται πρόσθετη μνήμη RAM για την αποθήκευση των οδηγιών.

Αρχιτεκτονική επεξεργαστή CISC

Έχει σχεδιαστεί για να μειώνει το κόστος της μνήμης, επειδή απαιτείται μεγαλύτερη αποθήκευση σε μεγάλα προγράμματα, με αποτέλεσμα υψηλότερο κόστος μνήμης. Για να υπερβείτε αυτόν τον αριθμό οδηγιών ανά πρόγραμμα, μπορείτε να μειώσετε τον αριθμό των οδηγιών ενσωματώνοντας τις λειτουργίες σε μία μόνο οδηγία.

Χαρακτηριστικά επεξεργαστή CISC

Αυτός ο επεξεργαστής αποτελείται από διαφορετικούς τρόπους διευθυνσιοδότησης:

Έχει μεγάλο αριθμό οδηγιών Χρειάζεται αρκετοί κύκλοι για την εκτέλεση μιας εντολής Η λογική κωδικοποίησης εντολών είναι πολύπλοκη Λειτουργίες πολλαπλών διευθύνσεων όταν απαιτείται μια εντολή

RISC

Το RISC είναι σύντομο για τον υπολογιστή μειωμένης εκπαίδευσης και έχει σχεδιαστεί για να μειώνει το χρόνο εκτέλεσης απλοποιώντας το σετ εντολών του υπολογιστή.

Αυτοί οι τύποι τσιπ κατασκευάζονται με βάση τη λειτουργία στην οποία ο μικροεπεξεργαστής μπορεί να εκτελεί μικρές εργασίες μέσα σε μια συγκεκριμένη εντολή. Με αυτόν τον τρόπο, συμπληρώστε περισσότερες εντολές με ταχύτερο ρυθμό.

Στον μικροεπεξεργαστή, κάθε ομάδα οδηγιών απαιτεί μόνο έναν κύκλο ρολογιού για να εφαρμόσει το αποτέλεσμα σε ένα ομοιόμορφο χρόνο εκτέλεσης. Επομένως, μειώνει την αποδοτικότητα για περισσότερες γραμμές κώδικα, οπότε απαιτεί πρόσθετη μνήμη RAM για την αποθήκευση των οδηγιών. Ο μεταγλωττιστής χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του σετ γλώσσας υψηλού επιπέδου σε γλώσσα υπολογιστή.

Αρχιτεκτονική επεξεργαστή RISC

Αυτός ο τύπος επεξεργαστή χρησιμοποιείται για το εξαιρετικά βελτιστοποιημένο σετ οδηγιών και οι εφαρμογές επεξεργαστών RISC προορίζονται για φορητές συσκευές λόγω της ενεργειακής τους απόδοσης. Τα χαρακτηριστικά αυτού του επεξεργαστή εξηγούνται παρακάτω.

Χαρακτηριστικά επεξεργαστή RISC

Μερικά από τα κύρια και σημαντικά χαρακτηριστικά του επεξεργαστή RISC είναι τα εξής:

Στον επεξεργαστή RISC υπάρχουν απλές οδηγίες. Αποτελείται από τον αριθμό των καταχωρητών και λιγότερους τρανζίστορ. Για να έχετε πρόσβαση στη θέση μνήμης, χρησιμοποιήστε τις οδηγίες φόρτωσης & αποθήκευσης. Αυτός ο επεξεργαστής έχει κύκλωμα χρόνου εκτέλεσης

Superscalar

Αυτός είναι ένας επεξεργαστής που αντιγράφει το υλικό στον μικροεπεξεργαστή για να εκτελεί πολλαπλές εργασίες ταυτόχρονα. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αριθμητική και ως πολλαπλασιαστές. Έχουν πολλαπλές λειτουργικές μονάδες και επομένως εκτελούν περισσότερες από μία εντολές, εκδίδοντας συνεχώς πολλές οδηγίες σε περιττές λειτουργικές μονάδες μέσα στον επεξεργαστή.

ASIC

Χρησιμοποιείται για συγκεκριμένους σκοπούς και όχι για γενικούς σκοπούς. Στην αρχή, τα ASIC χρησιμοποιούσαν τεχνολογία πλέγματος πόρτας. Τα σύγχρονα ASIC συχνά διαθέτουν επεξεργαστές 32 bit, Flash, μπλοκ RAM, ROM, EEPROM, καθώς και άλλους τύπους μονάδων.

DSP (επεξεργαστής ψηφιακού σήματος)

Χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση και την αποκωδικοποίηση βίντεο ή τη μετατροπή ψηφιακών βίντεο σε αναλογικό και αναλογικό σε ψηφιακό. Χρειάζονται έναν μικροεπεξεργαστή που είναι εξαιρετικός στους μαθηματικούς υπολογισμούς. Τα τσιπ σε αυτόν τον επεξεργαστή χρησιμοποιούνται σε ηχοεντοπιστές, ραντάρ, εξοπλισμό ήχου οικιακού κινηματογράφου, κινητά τηλέφωνα και τηλεοράσεις.

Σας συνιστούμε να διαβάσετε πώς να επιλέξετε έναν επεξεργαστή γρήγορα και εύκολα

Τα στοιχεία που απαιτούνται για αυτόν τον επεξεργαστή είναι μια προγραμματισμένη μνήμη, μνήμη δεδομένων, είσοδος / έξοδος και μια μηχανή υπολογιστή. Αυτός ο επεξεργαστής έχει σχεδιαστεί για να επεξεργάζεται ψηφιακά το αναλογικό σήμα. Αυτή η διαδικασία γίνεται σε τακτά χρονικά διαστήματα και μετατρέπει την τάση σε ψηφιακή μορφή.

Οι εφαρμογές αυτού του επεξεργαστή είναι η παραγωγή ήχου και μουσικής, η επεξεργασία των σημάτων βίντεο και η επιτάχυνση των γραφικών 2D και 3D. Το παράδειγμα αυτού του επεξεργαστή είναι το TMS320C40.

Ειδικοί επεξεργαστές

Ειδικοί επεξεργαστές έχουν σχεδιαστεί για μερικούς ειδικούς επεξεργαστές και μερικοί εξηγούνται παρακάτω.

Coprocessor

Μπορεί να χειριστεί την πρακτική λειτουργία πολλές φορές πιο γρήγορα από τους κανονικούς μικροεπεξεργαστές. Το παράδειγμα του συνεπεξεργαστή είναι ο μαθηματικός συνεπεξεργαστής, και μερικά από αυτά είναι το 8087, το οποίο χρησιμοποιείται με το 8086. 80287, το οποίο χρησιμοποιείται με 80286, και 80387, που χρησιμοποιείται με το 80386.

Επεξεργαστής εισόδου / εξόδου

Αυτός ο επεξεργαστής θα έχει τη δική του τοπική μνήμη. Χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των συσκευών I / O με τη συμμετοχή της CPU. Παραδείγματα επεξεργαστών εισόδου / εξόδου είναι ο έλεγχος DMA, ο έλεγχος πληκτρολογίου και ποντικιού, ο έλεγχος οθόνης γραφικών και ο έλεγχος θύρας SCSI.

Μεταφορέας

Αυτός ο επεξεργαστής έχει επίσης τη δική του τοπική μνήμη και έχει επίσης συνδέσμους για να συνδέσει έναν μεταφορέα σε άλλο για επικοινωνία μεταξύ επεξεργαστών.

Το transputer χρησιμοποιείται για το σύστημα ενός επεξεργαστή ή μπορεί να συνδεθεί με εξωτερικούς συνδέσμους για να μειώσει το κόστος κατασκευής και να αυξήσει την απόδοση. Μερικά παραδείγματα αυτού του επεξεργαστή είναι επεξεργαστές κινητής υποδιαστολής όπως T800, T805 και T9000.

Είναι η ταχύτητα σημαντική;

Κάθε παράγοντας είναι σημαντικός και η ταχύτητα δεν θα κάνει λιγότερα. Αλλά δεν μπορούμε να συγκρίνουμε την ταχύτητα (GHz ή MHz) μεταξύ διαφορετικών αρχιτεκτονικών. Είναι λάθος να εξισώνουμε ένα Pentium 4 στα 2, 8 GHz με ένα Pentium των τελευταίων ετών με την ίδια συχνότητα. Το εξελικτικό άλμα στο IPC (οδηγίες ανά κύκλο) είναι άσχημο.

Το πιο σωστό θα ήταν να ταξινομήσετε κάθε επεξεργαστή από την κατηγορία του. Επίσης, μπορούμε να βρούμε περιπτώσεις που, λόγω του "σφιχτού προϋπολογισμού", εξοπλίζετε τον υπολογιστή σας με έναν επεξεργαστή χαμηλού άκρου και συνεχίζετε να το τραβάτε μέχρι να αναβαθμιστεί σε ένα ανώτερο.

Intel Pentium & Celeron / AMD Ryzen 3 / APU

Οι επεξεργαστές με αυτήν την ταχύτητα είναι ιδανικοί για βασικές καθημερινές δραστηριότητες, για παράδειγμα: ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, περιήγηση στο web, σουίτα γραφείου και ακόμη και εξαιρετική απόδοση ως μέσα ενημέρωσης / κέντρα HTPC. Στην περίπτωση των Pentiums, το Ryzen 3 και το APU μπορούν να δίνουν μια εκπληκτική απόδοση σε ανάλυση 720p ή 1080 εάν είναι εξοπλισμένα με μια αξιοπρεπή κάρτα γραφικών.

Intel Core i3 / AMD Ryzen 5 Quad Core

Αυτό το εύρος ταχύτητας είναι ιδανικό για περιήγηση στο web, για εργασία με μηνύματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, για την εκτέλεση επιχειρηματικών προγραμμάτων όπως τα συστήματα διαχείρισης ασθενών και για το multitasking γενικότερα. Αυτή η κατηγορία λειτουργεί καλά για τον μέσο υπολογιστή γραφείου ή για χρήστες που δεν θέλουν να ξοδέψουν πολλά χρήματα στο PC Gaming, αλλά θέλουν να αναβαθμίσουν τον υπολογιστή τους στο μέλλον.

Επί του παρόντος, η όγδοη γενιά του Intel Core i3 έχει 4 πυρήνες που μας προσφέρουν ένα επιπλέον αποτέλεσμα (σε σύγκριση με την έβδομη γενιά) και μπορεί να μας χαρίσει πολλή χαρά με ένα Nvidia GTX 1050 Ti ή GTX 1060 3 ή 6 GB. Επίσης ενδιαφέρον είναι το quad-core AMD Ryzen 5 1400 που λειτουργεί πολύ καλά σαν επεξεργαστής 4 × 4. Ενώ το AMD Ryzen 5 1600 / 1600X είναι ιδανικό για παιχνίδια και streaming, δεδομένου ότι δεν είναι πολύ δύσκολο να τα overclock στα 3, 9 ή 4 GHz.

Intel Core i5 / Intel Core i7 και AMD Ryzen 7

Στην πλατφόρμα mainstream βρίσκονται στην κορυφή της περιοχής. Εάν χρειάζεστε έναν εξαιρετικά ισχυρό υπολογιστή, ιδανικό για να παίζετε με τις υψηλότερες απαιτήσεις, να εργάζεστε με υπερβολικά ισχυρές βάσεις δεδομένων και επεξεργασία πολυμέσων, τότε θα χρειαστεί να έχετε έναν υπολογιστή υψηλής απόδοσης. Προσωπικά, η σειρά 8 σειρών Intel Core i7 και AMD Ryzen 7 (με υπέρβαση 3, 8 ή 4 GHz) δίνουν βίαιη απόδοση για παιχνίδια και εργασία.

Χωρίς αμφιβολία, είναι μια μεγάλη επιλογή για μια ενθουσιώδη πλατφόρμα, όπως το Intel Core i9 ή το AMD Threadripper με πολύ μεγαλύτερο ποσό. Με αυτό τελειώνουμε το άρθρο μας για όλες τις λεπτομέρειες που πρέπει να γνωρίζετε για τους επεξεργαστές. Μεταξύ αυτών οι τύποι που υπάρχουν και οι ταχύτητες;