При покупке ноутбуков или ПК многие посетители, в первую очередь, интересуются процессором и его тактовой частотой. В этой статье мы попробуем разобрать так ли важна частота и стоит ли ей уделять столько внимания.

Частота работы процессора

Тактовая частота – это показать который указывает нам, сколько вычислений может совершить процессор за определенную единицу времени. Из этого вытекает, что чем выше частота, тем больше количество операций может выполнить процессор в определенный промежуток времени. Стандартный показатель частоты в наше время это примерно от 1,2 до 4ГГц. Определяется она довольно просто, методом умножения базовой (или внешней) частоты на определенный коэффициент. Для примера: допустим частота шины 155 МГц, а множитель 27, тогда умножая два эти параметра, мы сможем узнать что его тактовая частота равна 4185 МГц.

На большинстве новых процессоров частоту возможно увеличить и в домашних условиях, внеся определенные изменения в BIOS устройства. У таких гигантов компаний как AMD и Intel в ассортименте представленных моделей процессоров есть такие, которые были созданы конкретно для домашнего разгона (AMD линейка Black Edition и серия K у компании Intel).

Если вы зайдете в любой магазин в вашем городе, то заметите что 98% устройств базируются на двух и более ядерном процессоре. Причина этого не только в развитии IT отрасли, которая развивается очень быстро, но также и в желании достичь максимальной производительности, ведь два ядра у которых частота работы процессора по 500МГц будут работать значительно быстрей, чем одно на 1ГГц. Почему? Потому что задания, которые поступают на них, не стоят в очереди на один вход, а равномерно разделяются на два.

Как можно понять из картинки, двухъядерный процессор значимо быстрее обработает задачи, нежели одно ядерный.

Вычислительная мощность у процессоров также зависит от их поколения, например модель компании Intel Core2Duo X6800 имеет тактовую частоту 2,93ГГц будет заметно слабей по производительности нежели Intel Core i3-530 с той же частотой. Если объяснять более просто, то это как сравнение машин, так “Таврия” никогда не будет быстрее, нежели Skoda Octavia.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что частота процессора, несомненно, является важной характеристикой, но далеко не решающей. Ведь если вы купите устаревший процессор с высокой частотой, это не даст вам большой производительности.

Многоядерные процессоры

Многие люди задаются вопросом, что такое многоядерность и зачем она нужна, ведь раньше все задачи отлично выполнялись и на одном ядре, не создавая больших неудобств. Доля правды в этом есть, но техника усовершенствуется, и задачи которые она должна выполнять становятся все тяжелее, для этого и были созданы многоядерные процессоры.

После появления первых процессоров, наиболее популярный способ увеличения вычислительной силы процессора был поднятие его частоты. Но данный способ также поднимал требования по охлаждению, яркий пример таких устройств, это линейка Duron у компании AMD. Он имел хорошие вычислительные мощности, но в тоже время сильно грелся, из-за чего многие добавляли на системный блок больше куллеров (вентиляторов), они же в свою очередь создавали еще больше шума. И здесь родилась идея у разработчиков, почему бы нам не растить количество самих ядер, немного занижая частоту, тем самым избавившись от перегревов.
До 2005 года почти ничего не было слышно о многоядерных процессорах, и существовали только образцы для использования в производстве. В апреле этого года выходит первый двуядерный процессор AMD Opteron, но предназначенный для серверов, а уже в мае этого года компания Intel выпускает своей процессор Pentium D, который предназначен для персональных компьютеров.

Как работают многоядерные процессоры

Главный принцип работы такого вида процессоров в разбивание задач, которые им подаются, т.е. если одно ядро уже занято каким либо процессом, то новый запрос пошлется на второе ядро, тем самым снимется перегрузка с первого ядра и значительно увеличится скорость выполнения операций. Стоит упомянуть, что сама операционная система умеет создавать несколько потоков в независимости от количества ваших ядер, тем самым реализовывая многозадачность к которой мы с вами так привыкли (например, прослушивать музыку и одновременно путешествовать по интернету возможно и на одноядерном процессоре).

Давайте рассмотрим это более подробно, как будет выполняться задача на одноядерном и двуядерном процессоре:

Одноядерный процессор:
Чтобы достичь плавного проигрывания музыки и комфортного использования браузера, система создает два и более потока, которые идут на одно ядро нашего процессора. С помощью внутренних инструментов ОС переключается между этими потоками, время между этими переключениями исчисляется в миллисекундах, поэтому человек не способен заметить это. Говоря проще, она быстро перепрыгивает с потока на поток, давая команду выполнять их настолько, насколько будет достаточно для плавное работы обоих задач.

Двуядерный процессор:
Каждый поток распределяется между ядрами нашего процессора, за счет чего мы получаем более плавную работу обоих приложений. Т.е. теперь системе не нужно перепрыгивать с потока на поток, ведь каждый из них постоянно выполняется, помимо этого теперь отсутствует потеря времени между переключениями, что значительно увеличивает скорость работы в целом. Справедливо будет заметить, что не все программы поддерживают работу на более чем одном ядре, особенно это касается устаревших версий, но зачастую разработчики исправляют этот недочет в ближайших обновлениях.
Данный пример также затронут в статье про тактовую частоту.

Выбираем многоядерный процессор

При выборе нового компьютерного устройства и количества ядер, которое будет в нем, требуется понимание, какие задачи будут перед ним поставлены. Начинать выбор продукта стоит с моделей, на борту которых находится двуядерный и выше процессор, ведь одноядерные устройства технически устарелые. Помимо количества ядер и тактовой частоты у процессоров существуют и другие не менее важные характеристики, по этой причине одинаковые с виду процессоры могут быть достаточно разные по производительности. Как для примера можно привести линейку продуктов компании Intel (Core i3, Core i5, Core i7), которые имеют технологию Hyper-Threading, что позволяет одновременно выполнять два потока на одном ядре.

Уровни кэш памяти

Одна из важнейших характеристик процессора – это его кэш-память. Важен не только ее объем, но и скорость доступа, а также ее распределение по уровням. Данной памятью оснащены абсолютно все процессоры для настольных ПК и даже некоторые мобильные. В этой части мы поговорим практическом назначении этой характеристики.

Структура и для чего служит кэш

Кэш-память – это память, имеющая большую скорость чтения/записи и предназначенная для временного хранения наиболее используемых данных. Переводя на простой язык, она служит для ускорения работы процессора при выполнении однотипных задач.

Другое название кэш-памяти – статическая память, важной ее особенность является построение каждой ее ячейки на транзисторном каскаде (т.е. одна ячейка выгляди как группа транзисторов), каждый каскад в среднем содержит до 10 транзисторов. Так как скорость переключения транзистора между состояниями крайне высока, то и скорость работы памяти очень высока. Но есть и негативный момент, он заключается в габаритности такого вида памяти, а также ее высокой стоимости.

Первые обладатели такого вида кэш-памяти были процессоры Intel 80386 (386-е) и располагалась она на материнской плате. В будущем, на более новых процессорах Intel 80486 (486-е) добавили память такого типа на сам кристалл процессора, при этом сохранив ее и на материнской плате. По этой особенности их разделили на два уровня, то что находится на самом кристалле стала называться кэшем первого уровня (L1), а та что на материнской плате – кэшем второго уровня (L2). Но в наше время, кэш второго уровня также перенесли на кристалл процессора. Между собой эти типы памяти работают по двум возможным схемам: инклюзивная (дублирование находящегося в памяти в обоих уровнях) и эксклюзивная (данные на каждом уровне эксклюзивны).

Как было сказано ранее, кэш-память служит буфером, в который загружаются часто исполняемые команды и используемые данные из ОЗУ (Оперативная память). Хотя ее объем крайне мал по нынешним меркам (до 32 Мбайт), она дает значительный прирост производительности. Связь кэш-памяти и ОЗУ происходит по одной из возможных схем: прямое отображение, наборно-ассоциативная, ассоциативная. Объяснять эти схемы нет смысла, сомневаюсь, что при покупке, вам кто-то сможет ответить, какая схема используется в том или ином процессоре.

Уровни кэш памяти процессора

Большинство современных процессоров оснащены кэш-памятью двух или трех уровней (теперь третий может располагаться на материнской плате):

Кэш-память первого уровня(L1) – самый быстрый из всех уровней, находится в непосредственной близости с ядром процессора, за счет чего имеет наименьшее время отклика и работает на скорости близкой к скорости процессора. Еще одна функция этого вида памяти – обеспечивать обмен между процессором и вторым уровнем кэш-памяти.

Кэш-память второго уровня(L2) – имеет больший объем памяти, чем первый, но из этого вытекает такой негативный момент как снижение скорости. Может быть как общим для всего процессора, так и индивидуальным для каждого ядра. Одно из предназначений – буфер между первым и третьим уровнем.

Кэш-память третьего уровня(L3) – самый медленный из кэшей (но все же значительно быстрее ОЗУ) но и имеет самый большой объем памяти. Если первый уровень индивидуален для каждого ядра, то этот общий для всего процессора.

Подводим итог

Кэш-память процессора является его личной сверхбыстрой оперативной памятью. Служит она для хранения наиболее часто используемых процессором данных, при выполнении той или мной задачи. Уровней кеш памяти процессора может быть три – самый быстрый первый уровень, а самый большой, но и самый медленный – третий.

Сокеты под процессоры

Одна из малозаметных характеристик процессора – это его сокет, но с другой стороны это один из важнейших параметров при выборе настольного ПК. В этой части серии мы разберем, что он собой представляет, и приведем наиболее популярные его варианты.

Что такое сокеты под процессоры?

Socket (сокет) — определяет совместимость платы и процессор, является разъемом гнездового типа на материнской плате предназначенный для установки процессора. В отличие от старого способа – припаивания, намного удешевляет стоимость материнской платы, а также дает возможность изменить или обновить устройство, базирующееся на нем (т.е. в нашем случае заменить процессор). Каждый разъем предназначен для определенного типа устройств и различается по количеству контактов, их типам, а также расстоянием между креплениями для куллеров. Помимо этого одинаковые с виду сокеты могут различаться возможностями поддержки дополнительных функций процессора (таких как интегрированная видеокарта), набором контроллеров, пропускной способностью (т.е. параметр производительности). Как говорилось выше, сокеты под процессоры – один из важных нюансов при подборе характеристики ПК. Причина этого заключается в правильности подбора связки сокет-процессор, ведь если они будут несовместимы, то система не запустится, даже установить его будет довольно сложно, а скорей невозможно. Экспериментальным путем лучше эту совместимость не узнавать по причине большой вероятности выхода из строя частей по не гарантийному случаю (жаль, но незнание все еще не классифицируется как гарантийный случай). Узнать сокет возможно в описании материнской платы расположенном на официальном сайте производителя, или же в документации, идущей в комплекте.

Сокеты процессоров компании Intel

Частота обновления этой части характеристики у компании достаточно высока, когда AMD выпускает один, Intel успевает два. Многие из этих сокетов полностью несовместимы, а некоторые предназначены для определенной модели в линейке. Плюсы этого метода в значительном увеличении производительности каждого нового устройства, а минус – почти полное отсутствие возможности обновления устаревших сборок ПК.

Предлагаю рассмотреть популярные в наше время сокеты на рынке:

Сокет LGA 775 – довольно устаревшие сокеты предназначенные для линейки процессоров Core2 и некоторых других продуктов компании.

Сокеты LGA 1155, 1156, 1366 – семейство, предназначенное для одной из сравнительно новых архитектур компании Intel – Sandy Bridge 2. Хотя они имеют похожее название, но почти полностью несовместимые между собой. Наиболее популярным является LGA 1155, а также 1366 для серверных систем.

Сокет LGA 2011 – одним из новейших сокетов предназначен для сравнительно новой архитектуры Ivy Bridge ( Core i3, i5, i7). Данная вариация является скорей маркетинговым ходом, нежели несущей новые возможности (хотя они есть, хотя и не столь значительны).

Сокеты процессоров компании AMD

Такая компания как AMD является более лояльной в этой сфере, некоторые сокеты имеют совместимость между собой, указывается это добавлением плюса к названию (так AM2+ совместим с AM2). Плюсом в этой политике является возможность более широко обновления конфигурации системы, а минусом — более низкая производительность этих сокетов.

Примеры популярных сокетов этой фирмы:

Сокеты FM1 и FM2 – созданы для поддержки серии Fusion, их главное отличие от других процессоров – наличие встроенной мощной видеокарты (как для встроенной). Хороший вариант для людей собирающих бюджетные ПК, у которых игры не на первом месте.

Сокеты AM2 и AM2+ – полностью совместимые сокеты, предназначены для процессоров Sempron, Athlon, Phenom. Являются устаревшим вариантом и сейчас почти не используются.

Сокеты AM3, AM3+ – полностью совместимые между собой сокеты, были созданы для процессоров линейки Athlon II, Phenom II, FX. Главная задача AM3+ — поддержка серии FX, которая не оправдала возложенных на нее надежд, но после снижения цены, стала очень хорошим вариантов для производительного домашнего ПК. Являются одними из распространённых серий сокетов, что делает их хорошим вариантом для выбора.

Подводим итог

Такая характеристика материнской платы как версия установленного в ней сокета, является крайне важной. Ведь она связана с двумя важными вопросами: 1)Какой процессор мы хотим установить в наш ПК и совместимость платы и процессора. 2)Возможность замены его на более новый, без замены материнской платы. Но данная характеристика абсолютна неважна для пользователей ноутбуков, ведь там производитель решил все за вас и установил то что подходит под процессор модели.