Основні характеристики центрального процесора - студопедія
Можливості процесора визначаються наступними основними характеристиками:
· Ступенем інтеграції або безпосередньо пов'язаної з нею технологією виробництва;
· Внутрішньої і зовнішньої розрядністю оброблюваних даних;
· Частотою тактового генератора для процесора;
· Обсягом кожного виду кеш-пам'яті;
· Підтримуваної частотою системної шини;
· Типами оперативної пам'яті;
· Використовуваними архітектурою і технологіями;
· Напругою електроживлення і споживаної потужністю;
Ступінь інтеграції будь-якої мікросхеми, в тому числі і процесора, показує, скільки транзисторів вміщується в ній (як видно з розділу 1.3.3.1, для процесорів Intel ця характеристика змінилася від десятків тисяч до сотень мільйонів транзисторів). Технологія виготовлення для тих же процесорів змінилася з 3 мікрон (3 * 10 -6 метра) в Intel 4004 до 45 нанометрів (45 * 10 -9 метра) в останніх моделях процесорів Intel.
Однією з основних характеристик процесора є кількість біт, ко-лось він може обробляти одночасно - внутрішньої розрядністю. У процесорів Pentium внутрішня розрядність дорівнює 32, а в процесорах Itanium і процесорах Sun UltraSPARC і Power PC внутрішня розрядність дорівнює 64. Зовнішня розрядність для процесора визначається розрядністю системної шини і дорівнює 64 в процесорах сімейства Pentium, а в процесорах Itanium - 128.
Найважливішими характеристиками процесора, є частота тактового генератора і залежить від неї такт роботи процесора, званий також машинним тактом або циклом. Протягом машинного такту виконується одна або кілька мікрооперацій процесора. Чим коротше машинний такт, тим вища продуктивність процесора, що виражається кількістю виконуваних команд (операцій) в одиницю часу. Величина машинного такту зазвичай становить 10-100 наносекунд, а частота тактового генератора для 64-розрядних процесорів перевищила 1,4 ГГц, а для 32-розрядних - 3 ГГц.
Продуктивність процесора, як уже вказувалося, визначається не тільки тактовою частотою, але і кількістю команд, які виконуються за один такт. Продуктивність процесора зазвичай визначається в MIPS (Million Instructions Per Second - мільйонах операцій в секунду). Однак виміряти цю характеристику окремо для процесора дуже важко, тому зазвичай вимірюють продуктивність всього комп'ютера. Існує багато тестових програм (benchmarks) для перевірки продуктивності комп'ютера, зазвичай перевіряючі продуктивність для окремих груп команд (наприклад, тест SPECint і SPECfp для перевірки продуктивності комп'ютера для команд роботи з цілими числами або числами з плаваючою точкою) або для певних класів завдань (наприклад, тест SPECweb для програм, що працюють з Internet). При виборі процесора за показниками його продуктивності слід мати на увазі, що виробники наводять, як правило, результати тих тестів, в яких їх процесор показав найкращі результати, але на комп'ютері можуть, по-перше, виконуватися не ті класи задач, для яких ці результати отримані, а по-друге, на продуктивність комп'ютера, крім центрального процесора, можуть зробити істотний вплив і інші пристрої (особливо оперативна пам'ять), а також використовувана операційна система.
Істотний вплив на продуктивність процесора робить кількість рівнів ієрархії кеш-пам'яті і об'єм кеш-пам'яті кожного рівня.
Так, обсяги кеш-пам'яті в останніх моделях процесорів Intel: L1 - (по 8-16 Кбайт для команд і даних), L2 - 1-12 Мбайт, L3 - 2-16 Мбайт (є не у всіх моделях процесорів).
Підтримувана частота системної шини (деякі процесори підтримують кілька частот) визначає швидкість обміну даними між процесором і іншими пристроями (перш за все, оперативною пам'яттю). Використовувані в даний час частоти - 1066-1600 МГц.
За допомогою системної шини процесор підключається до внутрішньої (оперативної) пам'яті. Типами оперативної пам'яті, що використовуються в останніх моделях процесорів Intel, є DDR 2 SDRAM і DDR 3 SDRAM (див. Наступний розділ).
Суттєвою характеристикою процесора є використовуваний набір команд. Більш старі моделі процесорів Intel підтримують набір команд IA-32, а всі нові 32-розрядні процесори - набір команд Intel 64. Процесори Itanium підтримують набір команд IA-64.
Для кожного процесора задається також підтримуваний ним набір архітектур і технологій. Більш старі моделі процесорів Intel Pentium підтримують архітектуру NetBurst і (деякі з них) технологію HTT, а нові моделі - архітектуру Intel 64. Багатоядерні 32-розрядні процесори підтримують Intel Core і технологію Multi-Core, а процесори Itanium підтримують архітектуру IA-64 і технологію Multi-Core (двохядерні процесори). Всі потужні процесори Intel, призначені для серверів, підтримують технологію Intel Virtualization. Архітектуру Intel Atom підтримують тільки процесори сімейства Atom.
Напруга електроживлення і споживана потужність є суттєвими для моделей процесорів, призначених для портативних комп'ютерів, оскільки вони визначають час автономної роботи комп'ютера (на батарейках). Так, різні моделі сімейства Intel Atom працюють при напрузі електроживлення від 0,75 до 1,6 вольт, а їх споживана потужність лежить в діапазоні 0,65-2,5 ват. Для моделей Pentium M напруга електроживлення лежить в діапазоні 1-1,4 вольт, а їх споживана потужність - в діапазоні 4-24,5 ват.
Для настільних комп'ютерів напруга електроживлення і споживана потужність не є такими істотними характеристиками часто не вказуються в характеристиках комп'ютерів. Однак, чим менше значення цих характеристик, тим менше нагрівається процесор і тим менше потужності потрібно для його охолодження. Наприклад, моделі за технологією Intel Core мають напругу електроживлення від 1 до 1,3 вольт, а їх споживана потужність лежить в діапазоні 5,5-35 ват. Моделі Itanium з низькою напругою електроживлення (1,5 вольт) споживають 62 ват.
Для зниження споживання електроенергії процесором під час його бездіяльності використовується так званий «сплячий» режим при зниженій напрузі електроживлення.
Починаючи з процесорів Intel80486, в зв'язку з ростом споживаної потужності процесора, для них стала необхідною охолоджуюча система у вигляді вентилятора, забезпеченого спеціальними ребристими пластинами для поліпшення відведення тепла. Процесор поставляється як без вентилятора (в цьому випадку вентилятор не входить до комплекту), так і разом з вентилятором - так званий «коробковий» (boxed) варіант поставки. Останні моделі процесорів мають систему стеження за температурою і її регулювання.
Центральний процесор підключається до системної шини і схемою електроживлення материнської плати.
Зазвичай процесор вставляється в гніздо материнської плати за допомогою многоштирькових роз'ємів (див. Рис. 1.3.14). Так підключаються процесори Pentium 4, Itanium, AMD і VIA. Наприклад, для підключення Pentium використовується 478-контактний гніздо (Socket 478) зі спеціальним притискним важелем, що забезпечує жорстке кріплення процесора в гнізді, а для підключення Itanium використовується 611-контактний гніздо.