Procesor czyli mózg naszego komputera

Procesor (ang. processor), także CPU (ang. Central Processing Unit– sekwencyjne urządzenie cyfrowe, które pobiera dane z pamięci, interpretuje je i wykonuje jako rozkazy. Wykonuje on ciąg prostych operacji wybranych ze zbioru operacji podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista rozkazów procesora.

W praktyce procesor można porównać do ludzkiego mózgu. To z niego wychodzą wszystkie informacje co ma zrobić poszczególna kończyna. W procesorze, tak jak w mózgu wykonywane są różne działania. Należą do nich między innymi działania arytmetyczne (takie jak dodawanie czy odejmowanie).

Mózg

 

W funkcjonalnej strukturze procesora można wyróżnić takie elementy, jak:

  1. zespół rejestrów do przechowywania danych i wyników czyli taka nasza pamięć gdy obliczamy „w pamięci”,
  2. jednostkę arytmetyczną (arytmometr) do wykonywania operacji arytmetycznych,
  3. układ sterujący przebiegiem wykonywania programu- czyli w naszym przypadku zasady, które definiują kolejności wykonywania działań.

 

Podstawowymi parametrami na które zwraca się uwagę w doborze procesora jest jego ilość rdzeni oraz częstotliwość taktowania.

Częstotliwość taktowania podaje się w gigahercach (GHz). Najczęściej spotykane są procesory z częstotliwością od 2.5 GHz do 4 GHz. Wartości te możemy porównać do biegłości w obliczaniu. Dla kogoś, kto nie ma zdolności matematycznych (mała ilość GHz) otrzymanie wyniku ze wzoru może okazać się problematyczne i zająć dużo czasu. Przekładając to na procesor- czym więcej GHz posiadamy w naszym procesorze tym łatwiej i szybciej wyliczy on daną, pojedynczą akcję.

W takim razie czym są rdzenie? 

Współcześnie większość procesorów ma wielordzeniową budowę. Nie raz przecież słyszymy o dwu-, cztero-, a nawet ośmio-rdzeniowych procesorach. Ale co to w ogóle znaczy?

Otóż rdzenie to taka jakby nasza podzielna uwaga lub ilość osób pracujących nad jednym problemem.

Pierwszym procesorem wielordzeniowym ogólnego przeznaczenia był procesor firmy IBM z 2001 roku. Dopiero seria Intel Core 2 Duo, wydana kilka lat później zaczęła skłaniać ludzi do kupna dwu i więcej rdzeniowych procesorów. Bardzo często większa ilość rdzeni idzie w parze ze zwiększoną wydajnością. Jednak nie zawsze…

Wyobraźmy sobie sytuacje, że mamy do wyliczenia średnią z dużej liczby elementów.

Jedna osoba, nieważne jakby to szybko liczyła będzie musiała najpierw zsumować wszystkie dane, zapamiętać je, później wyliczyć ile jest elementów, zapamiętać, a na samym końcu dopiero wyliczyć iloraz sumy i ilości elementów. Tak wygląda działanie procesora jedno rdzeniowego.
Procesor wielordzeniowy to grupa osób, która może wykonywać różne czynności w tym samym czasie. Czyli gdy Marek liczy sumę wartości, Wojtek może liczyć ile elementów ma dany zbiór. Zaoszczędzamy w ten sposób na czasie.
Jednak nie zawsze taki sztab ludzi jest nam potrzebny. W niektórych funkcjach żeby wyliczyć kolejny element konieczne jest wyliczenie poprzedniego, więc Marek w tym czasie pracuje, a Tomek się nudzi bo nie ma nic do roboty.

Jak to się przekłada na prawdziwe programy komputerowe?
Otóż przyjęło się, że do programów typu Microsoft Excel czy Word w zupełności wystarcza dwa rdzenie. Do gier zalecane jest jednak posiadanie czterech rdzeni. Natomiast większa ilość wykorzystywana jest już jedynie przez profesjonalne programy do obróbki zdjęć czy renderowania obrazów 3D.

 

Rdzenie fizyczne, a wątki logiczne.
Istnieje również coś takiego jak wątek logiczny. Dzięki zastosowaniu odpowiedniej technologi system widzi dwa razy więcej rdzeni. Najlepiej obrazuje to porównanie do pracy fizycznej w zakładzie na taśmie produkcyjnej. Wyobraźmy sobie, że mamy 4 pracowników (4 rdzenie fizyczne) , którzy do swojej pracy wykorzystują jedynie jedną rękę (4 wątki logiczne). Nie trzeba ukrywać, że większą wydajność uzyskamy wtedy gdy wszyscy będą używać dwóch rąk (łącznie 8 wątków). Jednak jeszcze lepszy byłby przypadek gdy mielibyśmy do dyspozycji 8 pracowników (8 rdzeni fizycznych) nawet jeśli mieliby pracować tylko jedną ręką, ponieważ każdy jest wtedy bardziej skupiony na swojej pracy.1367510110_by_sebastian_500

Dlatego jeżeli wybieramy CPU do gier powinniśmy przede wszystkim zwrócić uwagę na jego wysokie taktowanie i to by posiadał 2 lub 4 rdzenie, natomiast do profesjonalnych zastosowań przyda nam się już więcej niż 4 rdzenie zarówno fizyczne jak i logiczne.

 

Jednym z parametrów procesora jest rozmiar elementów budujących jego strukturę. Im są one mniejsze, tym niższe jest zużycie energii, napięcie pracy oraz wyższa możliwa do osiągnięcia częstotliwość pracy czyli tak mocy obliczeniowej. Intel w 2012 roku wprowadził procesory wykonane w procesie technologicznym 22 nm, a pod koniec 2014 r.- 14 nm. Wcześniejsze procesory, jak na przykład Intel Core 2 Duo posiadały, aż 45 nm.

Wraz z coraz to nowszymi procesorami zmniejsza się ich struktura na coraz mniejszą. Co za tym idzie są one coraz wydajniejsze i zużywają coraz mniej prądu. Niestety… kosztują zdecydowanie więcej od swoich „grubszych” rodziców.

 

Z tematem procesorów ściśle połączone są tematy socketu oraz chipsetu, ale o tym w kolejnych publikacjach.
Pamiętajcie, dokładnie za tydzień, w piątek o 16:00!

 

Bądź pierwszą osobą która skomentuje

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *