Processor eller CPU - all information du behöver veta

Varje dator och spelfläkt måste känna till den interna hårdvaran på sin PC, särskilt processorn. Det centrala elementet i vårt team, utan det kunde vi inte göra någonting, i den här artikeln berättar vi alla de viktigaste begreppen om processorn, så att du har en allmän uppfattning om dess användning, delar, modeller, historia och viktiga begrepp.

Innehållsindex

Vad är en processor

Processorn eller CPU (Central Processing Unit) är en elektronisk komponent i form av ett kiselchip som finns inuti en dator, speciellt installerad på moderkortet genom ett uttag eller uttag.

Processorn är det element som ansvarar för att utföra alla logiska aritmetiska beräkningar som genereras av programmen och operativsystemet som finns i hårddisken eller centrallagring. CPU tar instruktionerna från RAM-minnet för att bearbeta dem och sedan skicka svaret tillbaka till RAM-minnet, vilket skapar ett arbetsflöde som användaren kan interagera med.

Den första halvledartransistorbaserade mikroprocessorn var Intel 4004 1971 som kunde arbeta med 4 bitar åt gången (strängar med 4 nollor och sådana) för att lägga till och subtrahera. Denna CPU är långt ifrån de 64 bitarna som nuvarande processorer kan hantera. Men det är så att vi innan detta bara hade enorma rum fulla av vakuumrör som fungerade som transistorer, till exempel ENIAC.

Hur en processor fungerar

Processorarkitektur

Ett mycket viktigt element som vi måste veta om en processor är dess arkitektur och dess tillverkningsprocess. Det är begrepp som är mer inriktade på hur de fysiskt tillverkas, men de anger riktlinjerna för marknaden och det är ett annat element i marknadsföringen.

Arkitekturen hos en processor är i princip den inre strukturen som detta element har. Vi talar inte om formen och storleken, men hur de olika logiska och fysiska enheterna som utgör en processor är belägna, vi talar om ALU, register, kontrollenhet etc. I denna mening finns det för närvarande två typer av arkitektur: CISC och RISC, två sätt att arbeta baserat på arkitekturen för Von Neuman, personen som uppfann den digitala mikroprocessorn 1945.

Även om det är sant att arkitektur inte bara betyder detta, eftersom tillverkare för närvarande snarare tar konceptet med kommersiellt intresse, för att definiera de olika generationerna av deras processorer. Men en sak som vi måste komma ihåg är att alla aktuella stationära processorer är baserade på CISC- eller x86-arkitekturen. Vad som händer är att tillverkarna gör små ändringar av denna arkitektur med element som fler kärnor, minneskontroller, interna bussar, cacheminne på olika nivåer, etc. Så här hör vi valörer som Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2, etc. Vi får se vad det är.

Tillverkningsprocess

Å andra sidan har vi det som kallas tillverkningsprocessen, som i princip är storleken på transistorerna som utgör processorn. Från vakuumventilerna från de första datorerna till dagens FinFET-transistorer gjorda av TSMC och Global Foundries på bara några få nanometer har utvecklingen varit iögonfallande.

En processor består av transistorer, de minsta enheterna som finns inuti. En transistor är ett element som tillåter eller inte tillåter ström att passera, 0 (icke-ström), 1 (ström). En av dessa mäter för närvarande 14nm eller 7nm (1nm = 0.00000001m). Transistorer skapar logiska grindar, och logiska grindar skapar integrerade kretsar som kan utföra olika funktioner.

Ledande tillverkare av stationära processorer

Dessa är de grundläggande elementen för att förstå hur processorer har utvecklats genom historien fram till idag. Vi kommer att gå igenom det viktigaste och vi får inte glömma tillverkarna, som är Intel och AMD, de obestridda ledarna för dagens persondatorer.

Naturligtvis finns det andra tillverkare som IBM, den viktigaste av allt för att vara praktiskt taget skaparen av processorn och riktmärket inom teknik. Andra som Qualcomm har snitit en nisch på marknaden genom att praktiskt monopolisera tillverkningen av processorer för Smartphone. Det kan snart gå över till persondatorer, så gör dig redo Intel och AMD eftersom deras processorer bara är underbara.

Utveckling av Intel-processorer

Så låt oss granska de viktigaste historiska milstolparna för Intel Corporation, den blå jätten, det största företaget som alltid har varit i ledningen inom försäljning av processorer och andra komponenter för PC.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 och 8086 Intel 286, 386 och 486 Intel Pentium Multi-core era: Pentium D och Core 2 Quad Epoken av Core iX

Marknadsfördes 1971 och var den första mikroprocessorn byggd på ett enda chip och för icke-industriellt bruk. Denna processor var monterad på ett paket med 16 stift CERDIP (en kackerlacka med allt liv). Den byggdes med 2 300 10 000 nm transistorer och hade en 4-bitars bussbredd.

4004 var bara början på Intels resa inom persondatorer, som vid den tiden monopoliserades av IBM. Det var då mellan 1972 och 1978 då Intel gjorde en filosofiförändring i företaget för att helt ägna sig åt konstruktionen av processorer för datorer.

Efter 4004 kom 8008, en processor fortfarande med 18-stifts DIP-kapsling som höjde sin frekvens till 0, 5 MHz och även transistorräkningen till 3 500. Efter detta höjde Intel 8080 bussbredden till 8 bitar och en frekvens på inte mindre än 2 MHz under 40-stifts DIP-kapsling. Det anses vara den första verkligt användbara processor som kan bearbeta grafik på maskiner som Altair 8800m eller IMSAI 8080.

8086 är en benchmark-mikroprocessor för att vara den första att anta x86-arkitekturen och instruktionsuppsättningen, gällande hittills. En 16-bitars CPU, tio gånger kraftfullare än 4004.

Det är på dessa modeller som tillverkaren började använda ett PGA-uttag med ett fyrkantigt chip. Och dess genombrott ligger i att kunna köra kommandoradsprogram. 386 var den första multitaskingprocessorn i historien, med en 32-bitars buss, som säkert låter mycket mer för dig.

Vi kommer till Intel 486 som släpptes 1989, vilket också är mycket viktigt för att vara en processor som implementerade en flytande punktenhet och cacheminne. Vad betyder detta? Nu har datorer utvecklats från kommandoraden som ska användas genom ett grafiskt gränssnitt.

Äntligen kommer vi till Pentiums era, där vi har några generationer fram till Pentium 4 som en version för stationära datorer och Pentium M för bärbara datorer. Låt oss säga att det var 80586, men Intel ändrade sitt namn för att kunna licensiera sitt patent och för andra tillverkare som AMD att sluta kopiera sina processorer.

Dessa processorer sänkte 1000 nm för första gången i sin tillverkningsprocess. De sträckte sig över åren mellan 1993 och 2002, med Itanium 2 som en processor byggd för servrar och med en 64-bitars buss för första gången. Dessa Pentiums var redan rent skrivbordsorienterade och kunde användas i multimedia-rendering utan problem med de legendariska Windows 98, ME och XP.

Pentium 4 använde redan en uppsättning instruktioner riktade helt mot multimedia som MMX, SSE, SSE2 och SSE3, i sin mikroarkitektur som kallas NetBurst. På samma sätt var det en av de första processorerna som nådde en arbetsfrekvens större än 1 GHz, speciellt 1, 5 GHz, varför högprestanda och stora kylflänsar visade sig även på anpassade modeller.

Och sedan kommer vi till era processer med flera kärnor. Nu kunde vi inte bara utföra en instruktion i varje klockcykel, utan två av dem samtidigt. Pentium D består i princip av ett chip med två Pentium 4s placerade i samma paket. På detta sätt uppfanns också FSB- konceptet (Front-Side Bus) som fungerade för CPU: n för att kommunicera med chipset eller norra bron, som nu används för att kommunicera båda kärnorna.

Efter de två anlände de fyra kärnorna 2006 under LGA 775-uttaget, mycket mer aktuellt och som vi till och med kan se fortfarande på vissa datorer. Alla har redan använt en 64-bitars x86-arkitektur för sina fyra kärnor med en tillverkningsprocess som börjar vid 65 nm och sedan 45 nm.

Sedan kommer vi till våra dagar, där jätten antog en ny nomenklatur för sina multikärniga och flertrådiga processorer. Efter Core 2 Duo och Core 2 Quad antogs den nya Nehalem-arkitekturen 2008, där CPU: erna delades upp i i3 (lågprestanda), i5 (mellanslag) och i7 (högpresterande processorer).

Härifrån och framåt använde kärnorna och cacheminnet BSB (Back-Side Bus) eller bakbussen för att kommunicera, och DDR3-minneskontrollern infördes också i själva chipet. Den främre sidobussen utvecklades också till PCI Express-standarden som kan ge dubbelriktat dataflöde mellan kringutrustning och expansionskort och CPU: er.

Den andra generationen Intel Core antog namnet Sandy Bridge 2011 med en tillverkningsprocess på 32 nm och ett antal på 2, 4 och upp till 6 kärnor. Dessa processorer stöder HyperThreading multithreading-teknik och Turbo Boost dynamisk frekvensökning beroende på olika processorer på marknaden. Alla dessa processorer har integrerad grafik och stöder 1600 MHz DDR3 RAM.

Strax efter presenterades 2012 den 3: e generationen som heter Ivy Bridge, vilket minskade storleken på transistorerna till 22 nm. Inte bara minskade de, utan de blev 3D eller Tri-Gate som minskade förbrukningen med upp till 50% jämfört med de tidigare, vilket gav samma prestanda. Denna CPU erbjuder stöd för PCI Express 3.0 och är monterad på LGA 1155-uttag för skrivbordssortimentet och 2011 för Workstation-serien.

Fjärde och femte generationen heter Haswell respektive Broadwell, och de var inte exakt en revolution från den tidigare generationen heller. Haswells delade en tillverkningsprocess med Ivy bridge och DDR3 RAM. Ja, Thunderbolt-stöd infördes och en ny cache-design gjordes . Processorer med upp till 8 kärnor introducerades också. Socket 1150 fortsatte att användas och 2011, även om dessa processorer inte är kompatibla med föregående generation. När det gäller Broadwells var de de första processorerna som sjönk vid 14 nm, och i det här fallet var de kompatibla med Haswells LGA 1150-uttag.

Vi kommer till slutet med Intels 6: e och 7: e generationen, med namnet Skylake och Kaby Lake med en 14nm tillverkningsprocess, och antar ett nytt kompatibelt LGA 1151-uttag för båda generationerna. I dessa två arkitekturer erbjöds stöd redan för DDR4, DMI 3.0- bussen och Thunderbol 3.0. På samma sätt har den integrerade grafiken stigit i nivå och är kompatibel med DirectX 12 och OpenGL 4.6 och 4K @ 60 Hz upplösning. Kaby Lake anlände under 2017 med förbättringar i processorns klockfrekvenser och stöd för USB 3.1 Gen2 och HDCP 2.2.

Utveckling av AMD-processorer

En annan av de tillverkare som vi är tvungna att känna till är AMD (Advanced Micro Devices), Intel 's eviga rival och som nästan alltid har hängit efter den första tills Ryzen 3000 har kommit idag. Men hej, det här är en annan Vi kommer att se senare, så låt oss granska historien för AMD-processorer lite.

• AMD 9080 och AMD 386 AMD K5, K6 och K7 AMD K8 och Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano och Bulldozer AMD Ryzen anlände

AMDs resa börjar i princip med den här processorn, som inte är mer än en kopia av Intels 8080. Faktum är att tillverkaren tecknade ett kontrakt med Intel för att kunna tillverka processorer med x86-arkitektur som ägs av Intel. Nästa hopp var AMD 29K som erbjöd grafiska enheter och EPROM-minnen för deras skapelser. Men kort därefter beslutade AMD att konkurrera direkt med Intel genom att erbjuda kompatibla processorer med varandra för persondatorer och servrar.

Men naturligtvis började detta avtal om att skapa "kopior" av Intel-processorer bli ett problem så snart AMD blev verklig konkurrens från Intel. Efter flera juridiska tvister, som AMD vann, bröts avtalet med Intel 386, och vi vet redan anledningen till att Intel döptes till Pentium och därmed registrerade patentet.

Härifrån hade AMD inget annat val än att skapa processorer helt oberoende och att de inte bara var kopior. Det roliga är att AMD: s första fristående processor var Am386 som uppenbarligen kämpade med Intels 80386.

Nu ja, AMD började hitta sitt eget sätt i detta teknologiska krig med processorer tillverkade av sig själv från grunden. Det var faktiskt med K7 när kompatibiliteten mellan båda tillverkarna försvann och följaktligen skapade AMD sina egna kort och sitt eget uttag, kallad Socket A. I det installerades den nya AMD Athlon och Athlon XP 2003.

AMD var den första tillverkaren som implementerade 64-bitarsförlängningen till en stationär processor, ja, innan Intel. Titta på destinationen, som nu skulle vara Intel att anta eller kopiera x64-tillägget till AMD för sina processorer.

Men detta slutade inte här, eftersom AMD också kunde marknadsföra en dual-core processor före Intel 2005. Den blå jätten svarade naturligtvis honom med Core 2 Duo som vi har sett tidigare, och härifrån slutar ledningen för AMD.

AMD höll sig efter på grund av det dramatiska språnget i prestanda för flerkärniga Intel-processorer och försökte motverka den genom att utforma K8-arkitekturen igen. Faktum är att Phenom II som släpptes 2010 hade upp till 6 kärnor, men det skulle inte räcka för en lossad Intel heller. Denna CPU hade 45 nm transistorer och monterades ursprungligen på ett AM2 + -uttag och senare på ett AM3-uttag för att erbjuda kompatibilitet med DDR3-minnen.

AMD köpte ATI, företaget som hittills varit en direkt rival för Nvidia för 3D-grafikkort. Faktum är att tillverkaren utnyttjade denna teknologiska fördel för att implementera processorer med integrerad GPU mycket kraftfullare än Intel hade med sin Westmere. AMD Llano var dessa processorer, baserade på K8L-arkitekturen från föregående fenomen och naturligtvis med samma begränsningar.

Av denna anledning redesignade AMD sin arkitektur i de nya bulldozrarna, även om resultaten var ganska dåliga jämfört med Intel Core. Att ha mer än fyra kärnor var inte en fördel eftersom dagens programvara fortfarande var mycket grön i sin multithreading-hantering. De använde en 32nm tillverkningsprocess med delade L1- och L2-cache-resurser.

Efter AMD: s misslyckande med den tidigare arkitekturen, kom Jim Keller, skaparen av K8-arkitekturen att återigen revolutionera varumärket med den så kallade Zen- eller Summit Ridge-arkitekturen. Transistorerna gick ner till 14 nm, precis som Intel, och de blev mycket kraftigare och med en högre ICP än de svaga bulldozrarna.

Några av de mest identifierande teknikerna för dessa nya processorer var: AMD Precision Boost, som automatiskt ökade CPU: ns spänning och frekvens. Eller XFR-teknik, där alla Ryzen är överklockade med sin multiplikator låst upp. Dessa CPU: er började monteras på PGA AM4-uttaget, som fortsätter idag.

I själva verket var utvecklingen av denna Zen-arkitektur Zen +, där AMD avancerade Intel genom att implementera 12nm transistorer. Dessa processorer ökade sin prestanda med högre frekvenser vid lägre förbrukning. Tack vare en intern Infinity Fabric- buss har latensen mellan CPU- och RAM-transaktioner dramatiskt förbättrats för att nästan konkurrera med Intel.

Nuvarande Intel- och AMD-processorer

Sedan kommer vi fram till idag för att fokusera på de arkitekturer som båda tillverkarna arbetar med. Vi säger inte att det är obligatoriskt att köpa en av dessa, men de är verkligen nutiden och även nära framtid för alla användare som vill montera en uppdaterad speldator.

Intel Coffee Lake och inträde på 10nm

Intel är för närvarande i den nionde generationen av stationära, bärbara datorer och arbetsstationsprocessorer. Både 8: e (Coffee Lake) och 9: e generationen (Coffee Lake Refresh) fortsätter med 14nm transistorer och en LGA 1151-uttag, även om de inte är kompatibla med tidigare generationer.

Denna generation höjer i grund och botten kärnantalet med 2 för varje familj och har nu en 4-kärnans i3 istället för 2, en 6-kärnors i5 och en 8-kärnors i7. PCIe 3.0-körfältet stiger till 24 och stöder upp till 6 3, 1 portar och 128 GB DDR4 RAM. HyperThreading-tekniken har bara aktiverats på i9-denominerade processorer som högpresterande 8-kärnors, 16-trådars processorer och bärbara processorer.

I denna generation finns också Intel Pentium Gold G5000 orienterad för multimedia-stationer med 2 kärnor och 4 trådar, och Intel Celeron, den mest grundläggande med dubbla kärnor och för MiniPC och multimedia. Alla processorer i denna generation har integrerad UHD 630-grafik förutom F-valören i deras nomenklatur.

När det gäller den 10: e generationen finns det få bekräftelser, även om det förväntas att de nya Ice Lake-processorerna kommer med sina specifikationer för bärbara datorer och inte med dem för stationära datorer. Uppgifterna säger att KPI per kärna kommer att höjas med upp till 18% jämfört med Skylake. Det kommer att finnas totalt sex nya undergrupper av instruktioner och de kommer att vara kompatibla med AI och djup inlärningstekniker. Den integrerade GPU-nivån nivåer också upp till elfte generationen och kan strömma innehåll i 4K @ 120Hz. Slutligen kommer vi att ha integrerat stöd med Wi-Fi 6 och RAM-minne på upp till 3200 MHz.

AMD Ryzen 3000 och den redan planerade Zen 3-arkitekturen

AMD har lanserat denna zen2- eller Matisse-arkitektur 2019 och har inte bara avancerat Intel i tillverkningsprocessen, utan också i ren prestanda för sina stationära processorer. De nya Ryzen är byggda på 7 nm TSMC-transistorer och räknar från 4 Ryzen 3- kärnor till 16 Ryzen 9 9350X-kärnor. De implementerar alla AMD SMT multithreading-teknik och har sin multiplikator låst upp. AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS-uppdateringen har nyligen släppts för att korrigera de problem som dessa processorer har för att nå sin maximala lagerfrekvens.

Deras innovationer kommer inte bara hit, eftersom de stöder den nya PCI Express 4.0 och Wi-Fi 6-standarden, som är CPU: er med upp till 24 PCIe-körfält. Den genomsnittliga ökningen av ICP jämfört med Zen + har varit 13% tack vare en högre basfrekvens och förbättringar av Infinty Fabric-bussen. Denna arkitektur är baserad på chipletter eller fysiska block där det finns 8 kärnor per enhet, tillsammans med en annan modul som alltid finns för minneskontrollern. På detta sätt inaktiverar eller aktiverar tillverkaren ett visst antal kärnor för att bilda sina olika modeller.

År 2020 planeras en uppdatering av Zen 3 i sina Ryzen-processorer med vilka tillverkaren vill förbättra effektiviteten och prestandan för sin AMD Ryzen. Det har hävdats att utformningen av dess arkitektur redan är fullständig och allt som återstår är att ge grönt ljus för att påbörja produktionsprocessen.

De kommer att baseras på 7nm igen, men tillåter upp till 20% mer transistortäthet än nuvarande chips. EPYC-serien med WorkStation-processorer skulle vara den första som bearbetas med processorer som kan ha 64 kärnor och 128 bearbetningstrådar.

Delar som vi borde veta om en processor

Efter denna högtid av information som vi lämnar som valfri läsning och som en grund för att veta var vi är i dag är det dags att gå mer i detalj om de koncept som vi borde veta om en processor.

Först kommer vi att försöka förklara den viktigaste strukturen och elementen i en CPU till användaren. Detta kommer att vara den dagliga dagen för en användare som är intresserad av att veta lite mer om den här maskinvaran.

Kärnorna i en processor

Kärnorna är enheterna för informationsbehandling. De element som bildas av grundelementen i x86-arkitekturen, såsom styrenhet (UC), instruktionsavkodare (DI), aritmetisk enhet (ALU), flytande punktenhet (FPU) och instruktionsstacken (PI).

Var och en av dessa kärnor består av exakt samma inre komponenter, och var och en av dem kan utföra en operation i varje instruktionscykel. Denna cykel mäter i frekvens eller Hertz (Hz), desto mer Hz, desto fler instruktioner kan göras per sekund, och ju fler kärnor, desto fler operationer kan göras på samma gång.

Idag implementerar tillverkare som AMD dessa kärnor i kiselblock, Chiplets eller CCX på ett modulärt sätt. Med detta system uppnås bättre skalbarhet när man bygger en processor, eftersom det handlar om att placera chipletter tills det önskade antalet har uppnåtts, med 8 kärnor för varje element. Vidare är det möjligt att aktivera eller inaktivera varje kärna för att uppnå det önskade antalet. Intel fyller fortfarande alla kärnor i en enda kisel.

Är det fel att aktivera alla processorkärnor? Rekommendationer och hur du inaktiverar dem

Turbo Boost och Precision Boost Overdrive

Det är de system som använder Intel respektive AMD för att kontrollera spänningen hos deras processorer aktivt och intelligent. Detta gör att de kan öka arbetsfrekvensen när, som om det var en automatisk överklockning, så att CPU: n presterar bättre när de står inför en stor mängd uppgifter.

Detta system hjälper till att förbättra den termiska effektiviteten och förbrukningen hos nuvarande processorer eller för att kunna variera deras frekvens vid behov.

Bearbetar trådar

Men naturligtvis har vi inte bara kärnor, det finns också bearbetningstrådar. Normalt kommer vi att se dem representerade i specifikationerna som X Cores / X Threads, eller direkt XC / X T. Till exempel har en Intel Core i9-9900K 8C / 16T, medan en i5 9400 har 6C / 6T.

Termen Tråd kommer från delprocess, och det är inte något som fysiskt ingår i processorn, att dess funktionalitet är rent logiskt och görs genom instruktionsuppsättningen för processorn i fråga.

Det kan definieras som datakontrollflödet för ett program (ett program består av instruktioner eller processer), vilket gör det möjligt att hantera processorns uppgifter genom att dela upp dem i mindre delar som kallas trådar. Detta är för att optimera väntetiderna för varje instruktion i processkön.

Låt oss förstå det så här: det finns uppgifter svårare än andra, så det kommer att ta en kärna mer eller mindre tid att slutföra en uppgift. Med trådar är det som görs att dela upp den här uppgiften i något enklare, så att varje bit bearbetas av den första fria kärnan som vi hittar. Resultatet är alltid ständigt att hålla kärnorna upptagna så att det inte finns någon driftstopp.

Vilka är trådarna på en processor? Skillnader med kärnor

Multithreading-teknologier

Varför ser vi i vissa fall att det finns samma antal kärnor som det finns trådar och i andra inte? Tja, det beror på den multiträdningsteknologi som tillverkarna har implementerat i sina processorer.

När en CPU har dubbelt så många trådar som kärnor implementeras den här tekniken. I grund och botten är det sättet att utföra konceptet som vi har sett tidigare, dela en kärna i två trådar eller "logiska kärnor" för att dela uppgifter. Denna uppdelning görs alltid i två trådar per kärna och inte mer, låt oss säga att det är den nuvarande gränsen som programmen kan arbeta med.

Intels teknik kallas HyperThreading, medan AMD: er kallas SMT (Simultaneous Multithreading). För praktiska ändamål fungerar båda teknikerna på samma sätt, och i vårt team kan vi se dem som verkliga kärnor, till exempel om vi gör ett foto. En processor med samma hastighet är snabbare om den har 8 fysiska kärnor än om den hade 8 logiska.

Vad är HyperThreading? Mer information

Är cachen viktig?

Det är faktiskt det näst viktigaste elementet i en processor. Cacheminnet är mycket snabbare minne än RAM och är direkt integrerat i processorn. Medan ett 3600 MHz DDR4 RAM kan nå 50 000 MB / s vid läsning, kan en L3-cache nå 570 GB / s, en L2 vid 790 GB / s och en L1 vid 1600 GB / s. Helt vansinniga siffror registrerade i Ryzen 3000 nevi.

Det här minnet är av typen SRAM (statisk RAM), snabbt och dyrt, medan det som används i RAM är DRAM (Dynamic RAM), långsamt och billigt eftersom det ständigt behöver en uppdateringssignal. I cachen lagras data som kommer att användas omedelbart av processorn, vilket eliminerar väntan om vi tar data från RAM och optimerar behandlingstiden. På både AMD- och Intel-processorer finns det tre nivåer av cacheminne:

• L1: Det är närmast CPU-kärnorna, de minsta och snabbaste. Med latenser på mindre än 1 ns är detta minne för närvarande uppdelat i två, L1I (instruktioner) och L1D (data). Både i nionde generationen Intel Core och Ryzen 3000 är de 32 kB i båda fallen, och varje kärna har sin egen. L2: L2 är nästa, med latenser runt 3 n, tilldelas den också oberoende på varje kärna. Intel-CPU: er har 256 kB, medan Ryzen har 512 kB. L3: Detta är det största minnet av de tre, och det fördelas i delad form i kärnorna, normalt i grupper om 4 kärnor.

Norra bron nu inne i CPU: erna

Den norra bron på en processor eller moderkort har funktionen att ansluta RAM-minne till CPU: n. För närvarande implementerar båda tillverkarna denna minneskontroller eller PCH (Platform Conroller Hub) i själva CPU, till exempel i en separat kisel som det händer i CPU baserat på chipletter.

Detta är ett sätt att avsevärt öka hastigheten på informationstransaktioner och förenkla de befintliga bussarna på moderkorten, kvar med bara södra bron som kallas chipset. Denna chipset är dedikerad till att dirigera data från hårddiskar, kringutrustning och vissa PCIe-kortplatser. Avancerade stationära och bärbara processorer kan dirigera upp till 128 GB Dual Channel RAM med en hastighet av 3200MHz native (4800MHz med JEDEC-profiler med XMP aktiverat). Den här bussen delar upp i två:

• Datobuss: den innehåller programmets data och instruktioner Adressbuss: adresserna till cellerna där data lagras cirkulerar genom den.

Förutom själva minneskontrollern behöver kärnorna också använda en annan buss för att kommunicera med varandra och med cacheminnet, som kallas BSB eller Back-Side Bus. Den som AMD använder i sin Zen 2-arkitektur kallas Infinity Fabric, som kan arbeta på 5100 MHz, medan Intels heter Intel Ring Bus.

Vad är L1, L2 och L3 cache och hur fungerar det?

IGP eller integrerad grafik

Ett annat element som laddar ganska viktigt, inte så mycket i de processorer som är inriktade på spel, men i de mindre kraftfulla, är den integrerade grafiken. De flesta befintliga processorer har idag ett antal kärnor avsedda att arbeta uteslutande med grafik och strukturer. Antingen Intel, AMD och andra tillverkare som Qualcomm med sin Adreno för Smartphone eller Realtek för Smart TV och NAS har sådana kärnor. Vi kallar denna typ av processorer APU (Accelerated Processor Unit)

Anledningen är enkel, för att skilja detta hårda arbete från resten av de typiska uppgifterna för ett program, eftersom de är mycket tyngre och långsammare om en buss med högre kapacitet, till exempel, 128 bitar inte används i APU: erna. Liksom normala kärnor kan de mätas i kvantitet och i den frekvens som de arbetar på. Men de har också en annan komponent som skuggningsenheter. Och andra åtgärder som TMU: er (textureringsenheter) och ROP: er (renderingsenheter). Alla kommer att hjälpa oss att identifiera den grafiska kraften i uppsättningen.

IGP: er som för närvarande används av Intel och AMD är följande:

• AMD Radeon RX Vega 11: Det är den mest kraftfulla och använda specifikationen i första och andra generationen Ryzen 5 2400 och 3400 processorer. De är totalt 11 Raven Ridge-kärnor med GNC 5.0-arkitektur som arbetar på högst 1400 MHz och har högst 704 skuggningsenheter, 44 TMU och 8 ROP. AMD Radeon Vega 8: Det är den lägre specifikationen än de tidigare, med 8 kärnor och arbetar med en frekvens av 1100 MHz med 512 skuggningsenheter, 32 TMU och 8 ROP. De monterar dem på Ryzen 3 2200 och 3200. Intel Iris Plus 655: denna integrerade grafik implementeras i 8: e generationens Intel Core-processorer i U-serien (låg förbrukning) för bärbara datorer och kan nå 1150 MHz med 384 skuggningsenheter, 48 TMU och 6 ROP. Dess prestanda liknar de tidigare. Intel UHD Graphic 630/620 - Det här är den grafik som är inbyggd i alla 8: e och 9: e generationens stationära CPU: er som inte har F i deras namn. Det är lägre grafik än Vega 11 som återges vid 1200 MHz, med 192 skuggningsenheter, 24 TMU och 3 ROP.

En processoruttag

Nu flyttar vi ut ur vad som är komponenterna i en CPU för att se var vi ska ansluta den. Uppenbarligen är det uttaget, ett stort kontaktdon som finns på moderkortet och försett med hundratals stift som kommer att komma i kontakt med CPU för att överföra ström och data att bearbeta.

Som vanligt har varje tillverkare sina egna uttag, och de kan också vara av olika slag:

• LGA: Land Grid Array, som har stiften installerade direkt i kortets uttag och CPU: n har bara de plana kontakterna. Det tillåter högre anslutningstäthet och används av Intel. De aktuella uttagen är LGA 1151 för stationära CPU: er och LGA 2066 för arbetsstationsorienterade CPU: er. Det används också av AMD för sina TR4-valörer. PGA: Pin Grid Array, tvärtom, nu är stiften på själva CPU: n och uttaget har hål. Det används fortfarande av AMD för alla dess stationära Ryzen med namnet BGA: Ball Grid Array, i princip är det ett uttag där processorn är direkt lödad. Det används i nya generationens bärbara datorer, både från AMD och Intel.

Kylflänsar och IHS

IHS (Integrated Heat Spreader) är paketet som har en processor överst. I grund och botten är det en fyrkantig platta som är inbyggd i aluminium som limmas på CPU: ns underlag eller PCB och i sin tur till DIE eller inre kisel. Dess funktion är att överföra värme från dessa till kylflänsen och även fungera som ett skyddskåpa. De kan svetsas direkt på DIE eller limmas med termisk pasta.

Processorer är element som fungerar med mycket hög frekvens, så de kommer att behöva en kylfläns som fångar upp den värmen och driver den ut till miljön med hjälp av en eller två fläktar. De flesta CPU: er har en mer eller mindre dålig lagerbänk, även om de bästa är från AMD. Vi har faktiskt modeller baserade på CPU-prestanda:

• Wrait Stealth: den minsta, även om den är större än Intel, för Ryzen 3 och 5 utan valör X Intel: den har inget namn, och det är en liten kylfläns av aluminium med en mycket bullrig fläkt som kommer i nästan alla processorer utom i9. Denna kylfläns har förblivit oförändrad sedan Core 2 Duo. Wraith Spire - Medium, med en högre aluminiumblock och 85 mm fläkt. För Ryzen 5 och 7 med X-beteckning. Wrait Prism: Den överlägsna modellen, som innehåller ett två-nivå block och kopparvärmeledningar för att öka prestanda. Det har tagits av Ryzen 7 2700X och 9 3900X och 3950X. Wraith Ripper: Det är en tornsänk tillverkad av Cooler Master för gängare.

Processor kylfläns: Vad är de? Tips och rekommendationer

Utöver dessa finns det många tillverkare som har sina egna anpassade modeller kompatibla med de uttag som vi har sett. På liknande sätt har vi flytande kylsystem som erbjuder överlägsen prestanda för tornvärmelänkar. För avancerade processorer rekommenderar vi att du använder ett av dessa 240 mm (två fläktar) eller 360 mm (tre fläktar) system.

De viktigaste begreppen för en CPU

Låt oss nu se andra koncept som också är relaterade till processorn som kommer att vara viktiga för användaren. Det handlar inte om intern struktur, utan om teknik eller förfaranden som genomförs i dem för att mäta eller förbättra deras prestanda.

Hur man mäter prestanda: vad är ett riktmärke

När vi köper en ny processor vill vi alltid se hur långt den kan gå och kunna köpa den med andra processorer eller till och med med andra användare. Dessa tester kallas riktmärken, och det är stresstester som en processor utsätts för att ge en viss poäng baserat på dess prestanda.

Det finns program som Cinebench (rendering poäng), wPrime (tid att utföra en uppgift), Blender designprogram (renderingstid), 3DMark (spelprestanda), etc. som ansvarar för att utföra dessa tester så att vi kan jämföra dem med andra processorer genom en lista som publicerats i nätverket. Nästan alla av dem vad de ger är deras egen poäng beräknad med hjälp av faktorer som bara det programmet har, så vi kunde inte köpa en Cinebench-poäng med en 3DMark-poäng.

Temperaturer som alltid är under kontroll för att undvika termisk strypning

Det finns också begrepp relaterade till temperaturer som varje användare bör vara medveten om, särskilt om de har en dyr och kraftfull processor. På internet finns det många program som kan mäta temperaturen inte bara på CPU, utan på många andra komponenter som är försedda med sensorer. En mycket rekommenderad kommer att vara HWiNFO.

När det gäller temperaturen kommer Thermal Throttling att vara. Det är ett automatiskt skyddssystem som CPU: er måste minska spänningen och kraften som levereras när temperaturen når sitt maximalt tillåtna. På detta sätt sänker vi arbetsfrekvensen och även temperaturen och stabiliserar chipet så att det inte bränner.

Men även tillverkarna erbjuder information om temperaturen hos deras processorer, så vi kan hitta några av dessa:

• TjMax: Denna term hänvisar till den maximala temperaturen som en processor kan motstå i sin matris, det vill säga inom sina processorkärnor. När en CPU närmar sig dessa temperaturer kommer den automatiskt att kringgå ovannämnda skydd vilket kommer att sänka CPU-spänningen och effekten. Tdie, Tjunction eller Junction-temperatur: Denna temperatur mäts i realtid av sensorer placerade inuti kärnorna. Det kommer aldrig att överskrida TjMax, eftersom skyddssystemet kommer att agera förr. TCase: det är temperaturen som mäts i processorens IHS, det vill säga i dess inkapsling, som alltid kommer att skilja sig från den som är markerad i en CPU-kärnpaket: det är ett medelvärde av inställningstemperaturen för alla kärnor i cpu

Delidding

Delid eller delidding är en praxis som genomförs för att förbättra CPU: s temperaturer. Den består av att ta bort IHS från processorn för att exponera olika installerade kisel. Och om det inte är möjligt att ta bort det eftersom det är svetsat, polerar vi ytan maximalt. Detta görs för att förbättra värmeöverföringen så mycket som möjligt genom att direkt placera flytande metall termisk pasta på dessa DIE och placera kylflänsen ovanpå.

Vad får vi genom att göra detta? Vi eliminerar eller tar till dess minimala uttryck den extra tjocklek som IHS ger oss så att värmen passerar direkt till kylaren utan mellansteg. Både pastan och IHS är element med motståndskraft mot värme, så genom att eliminera dem och placera flytande metall kan vi sänka temperaturen till 20 ° C med överklockning. I vissa fall är det inte en lätt uppgift, eftersom IHS är svetsad direkt till DIE, så det finns inget annat alternativ än att slipa den istället för att ta av den.

Nästa nivå på detta skulle vara att placera ett kylsystem med flytande kväve, endast reserverat för laboratorieinställningar. Även om vi naturligtvis alltid kan skapa vårt system med en kylmotor som innehåller helium eller derivat.

Överklockning och undervolting på processorn

Nära relaterat till ovanstående är överklockning, en teknik där CPU-spänningen ökas och multiplikatorn modifieras för att öka dess driftsfrekvens. Men vi talar inte om frekvenser som finns i specifikationerna som turboläge, men register som överskrider de som tillverkaren har fastställt. Det går inte förlorat för någon att det är en risk för processorns stabilitet och integritet.

För att överklocka behöver vi först en CPU med multiplikatorn olåst, och sedan ett chipset-moderkort som möjliggör denna typ av åtgärder. Alla AMD Ryzen är mottagliga för att bli överklockade, liksom K-denominerade Intel-processorer. På samma sätt stöder chipset AMD B450, X470 och X570 denna praxis, liksom Intel X och Z-serier också.

Överklockning kan också göras genom att öka frekvensen för basklockan eller BCLK. Det är huvudklockan på moderkortet som styr praktiskt taget alla komponenter, t.ex. CPU, RAM, PCIe och Chipset. Om vi ​​ökar klockan ökar vi frekvensen för andra komponenter som till och med har multiplikatorn låst, även om den medför ännu större risker och är en mycket instabil metod.

Å andra sidan är underspänningen tvärtom, att sänka spänningen för att förhindra att en processor gör termisk strypning. Det är en praxis som används på bärbara datorer eller grafikkort med ineffektiva kylsystem.

De bästa processorerna för desktop, gaming och Workstation

En referens till vår guide med de bästa processorerna på marknaden kunde inte saknas i den här artikeln . I den placerar vi de Intel- och AMD-modeller som vi anser bäst i de olika befintliga sortimenten. Inte bara spel, utan också multimediautrustning och till och med Workstation. Vi håller den alltid uppdaterad och med direktköpslänkar.

Slutsats om processorn

Du kan inte klaga på att den här artikeln inte lär sig någonting, eftersom vi har granskat historien för de två huvudtillverkarna och deras arkitekturer ganska fullständigt. Dessutom har vi granskat de olika delarna av en CPU som är viktiga för att känna dem utanför och inuti, tillsammans med några viktiga koncept och som vanligtvis används av samhället.

Vi inbjuder dig att kommentera andra viktiga begrepp som vi har förbises och som du ser viktiga för den här artikeln. Vi försöker alltid förbättra så mycket som möjligt av dessa artiklar av speciell betydelse för samhället som startas.