LinkBack URL
About LinkBacks
ЧАВО (faq) по десктопным процессорам
Процессоры изнутри
Вопрос: Архитектура процессора - что это?
Ответ: Термин "архитектура процессора" в настоящее время не имеет однозначного толкования. С точки зрения программистов, под архитектурой процессора подразумевается его способность исполнять определенный набор машинных кодов. Большинство современных десктопных CPU относятся к семейству x86, или Intel-совместимых процессоров архитектуры IA32 (архитектура 32-битных процессоров Intel). Ее основа была заложена компанией Intel в процессоре i80386, однако в последующих поколениях процессоров она была дополнена и расширена как самой Intel (введены новые наборы команд MMX, SSE, SSE2 и SSE3), так и сторонними производителями (наборы команд EMMX, 3DNow! и Extended 3DNow!, разработанные компанией AMD). Однако разработчики компьютерного железа вкладывают в понятие "архитектура процессора" (иногда, чтобы окончательно не запутаться, используется термин "микроархитектура") несколько иной смысл. С их точки зрения, архитектура процессора отражает основные принципы внутренней организации конкретных семейств процессоров. Например, архитектура процессоров Intel Pentium обозначалась как Р5, процессоров Pentium II и Pentium III - Р6, а популярные в недавнем прошлом Pentium 4 относились к архитектуре NetBurst. После того, как компания Intel закрыла архитектуру Р5 для сторонних производителей, ее основной конкурент - компания AMD была вынуждена разработать собственную архитектуру - К7 для процессоров Athlon и Athlon XP, и К8 для Athlon 64.
Вопрос: Какие процессоры лучше, 64-битные или 32-битные? И почему?
Ответ: Достаточно удачное 64-битное расширение классической 32-битной архитектуры IA32 было предложено в 2002 году компанией AMD (первоначально называлось x86-64, сейчас - AMD64) в процессорах семейства К8. Спустя некоторое время компанией Intel было предложено собственное обозначение - EM64T (Extended Memory 64-bit Technology). Но, независимо от названия, суть новой архитектуры одна и та же: разрядность основных внутренних регистров 64-битных процессоров удвоилась (с 32 до 64 бит), а 32-битные команды x86-кода получили 64-битные аналоги. Кроме того, за счет расширения разрядности шины адресов объем адресуемой процессором памяти существенно увеличился.
И... все. Так что те, кто ожидает от 64-битных CPU сколь-нибудь существенного прироста производительности, будут разочарованы - их производительность в подавляющем большинстве современных приложений (которые в массе своей заточены под IA32 и вряд ли в обозримом будущем будут перекомпилированы под AMD64/EM64T) практически та же, что и у старых добрых 32-битных процессоров. Весь потенциал 64-битной архитектуры может раскрыться лишь в отдаленном будущем, когда в массовых количествах появятся (а может, и не появятся) приложения, оптимизированные под новую архитектуру. В любом случае, наиболее эффективен переход на 64-бита будет для программ, работающих с базами данных, программ класса CAD/CAE, а также программ для работы с цифровым контентом.
Вопрос: Что такое процессорное ядро?
Ответ: В рамках одной и той же архитектуры различные процессоры могут достаточно сильно отличаться друг от друга. И различия эти воплощаются в разнообразных процессорных ядрах, обладающих определенным набором строго обусловленных характеристик. Чаще всего эти отличия воплощаются в различных частотах системной шины (FSB), размерах кэша второго уровня, поддержке тех или иных новых систем команд или технологических процессах, по которым изготавливаются процессоры. Нередко смена ядра в одном и том же семействе процессоров влечет за собой замену процессорного разъема, из чего вытекают вопросы дальнейшей совместимости материнских плат. Однако в процессе совершенствования ядра, производителям приходится вносить в него незначительные изменения, которые не могут претендовать на "имя собственное". Такие изменения называются ревизиями ядра и, чаще всего, обозначаются цифробуквенными комбинациями. Однако в новых ревизиях одного и того же ядра могут встречаться достаточно заметные нововведения. Так, компания Intel ввела поддержку 64-битной архитектуры EM64T в отдельные процессоры семейства Pentium 4 именно в процессе изменения ревизии.
Вопрос: В чем заключается преимущество двухъядерных процессоров перед одноядерными?
Ответ: Самым значимым событием 2005 года стало появление двухъядерных процессоров. К этому времени классические одноядерные CPU практически полностью исчерпали резервы роста производительности за счет повышения рабочей частоты. Камнем преткновения стало не только слишком высокое тепловыделение процессоров, работающих на высоких частотах, но и проблемы с их стабильностью. Так что экстенсивный путь развития процессоров на ближайшие годы был заказан, и их производителям волей-неволей пришлось осваивать новый, интенсивный путь повышения производительности продукции. Самой расторопной на рынке десктопных CPU, как всегда, оказалась Intel, первой анонсировавшая двухъядерные процессоры Intel Pentium D и Intel Extreme Edition. Впрочем, AMD с Athlon64 X2 отстала от конкурента буквально на считанные дни. Несомненным достоинством двухъядерников первого поколения, к которым относятся вышеназванные процессоры, является их полная совместимость с существующими системными платами (естественно, достаточно современными, на которых придется только обновить BIOS). Второе поколение двухъядерных процессоров, в частности, Intel Core 2 Duo, "требует" специально разработанных для них чипсетов и со старыми материнскими платами не работает.
Не следует забывать, что, на сегодняшний день для работы с двухъядерными процессорами более или менее оптимизировано в основном только профессиональное ПО (включая работу c графикой, аудио- и видео данными), тогда как для офисного или домашнего пользователя второе процессорное ядро иногда приносит пользу, но гораздо чаще является мертвым грузом. Польза от двухъядерных процессоров в этом случае видна невооруженным взглядом только тогда, когда на компьютере запущены какие-либо фоновые задачи (проверка на вирусы, программный файервол и т.п.). Что касается прироста производительности в существующих играх, то он минимальный, хотя уже появились первые игры популярных жанров, полноценно использующие преимущества от использования второго ядра.
Впрочем, если сегодня стоит вопрос выбора процессора для игрового ПК среднего или верхнего ценового диапазона, то, в любом случае, лучше предпочесть двухъядерный, а то и 4-ядерный процессор чуть более высокочастотному одноядерному аналогу, так как рынок неуклонно движется в сторону мультиядерных систем и оптимизированных параллельных вычислений. Такая тенденция будет господствующей в ближайшие годы, так что доля ПО, оптимизированного под несколько ядер, будет неуклонно возрастать, и очень скоро может наступить момент, когда мультиядерность станет насущной необходимостью.
Вопрос: Что такое кэш?
Ответ: Во всех современных процессорах имеется кэш (по-английски - cache) - массив сверхскоростной оперативной памяти, являющейся буфером между контроллером сравнительно медленной системной памяти и процессором. В этом буфере хранятся блоки данных, с которыми CPU работает в текущий момент, благодаря чему существенно уменьшается количество обращений процессора к чрезвычайно медленной (по сравнению со скоростью работы процессора) системной памяти. Тем самым заметно увеличивается общая производительность процессора.
При этом в современных процессорах кэш давно не является единым массивом памяти, как раньше, а разделен на несколько уровней. Наиболее быстрый, но относительно небольшой по объему кэш первого уровня (обозначаемый как L1), с которым работает ядро процессора, чаще всего делится на две половины - кэш инструкций и кэш данных. С кэшем L1 взаимодействует кэш второго уровня - L2, который, как правило, гораздо больше по объему и является смешанным, без разделения на кэш команд и кэш данных. Некоторые десктопные процессоры, по примеру серверных процессоров, также порой обзаводятся кэшем третьего уровня L3. Кэш L3 обычно еще больше по размеру, хотя и несколько медленнее, чем L2 (за счет того, что шина между L2 и L3 более узкая, чем шина между L1 и L2), однако его скорость, в любом случае, несоизмеримо выше, чем скорость системной памяти.
Кэш бывает двух типов: эксклюзивный и не эксклюзивный кэш. В первом случае информация в кэшах всех уровней четко разграничена - в каждом из них содержится исключительно оригинальная, тогда как в случае не эксклюзивного кэша информация может дублироваться на всех уровнях кэширования. Сегодня трудно сказать, какая из этих двух схем более правильная - и в той, и в другой имеются как минусы, так и плюсы. Эксклюзивная схема кэширования используется в процессорах AMD, тогда как не эксклюзивная - в процессорах Intel.
Вопрос: Что такое процессорная шина?
Ответ: Процессорная (иначе - системная) шина, которую чаще всего называют FSB (Front Side Bus), представляет собой совокупность сигнальных линий, объединенных по своему назначению (данные, адреса, управление), которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Таким образом, FSB выступает в качестве магистрального канала между процессором (или процессорами) и всеми остальными устройствами в компьютере: памятью, видеокартой, жестким диском и так далее. Непосредственно к системной шине подключен только CPU, остальные устройства подсоединяются к ней через специальные контроллеры, сосредоточенные в основном в северном мосте набора системной логики (чипсета) материнской платы. Хотя могут быть и исключения - так, в процессорах AMD семейства К8 контроллер памяти интегрирован непосредственно в процессор, обеспечивая, тем самым, гораздо более эффективный интерфейс память-CPU, чем решения от Intel, сохраняющие верность классическим канонам организации внешнего интерфейса процессора. Основные параметры FSB некоторых процессоров приведены в табл.1:
Таблица 1
Процессор частота FSB, МГц Тип FSB Теоретическая пропускная способность FSB, Мб/с
Intel Pentium III 100/133 AGTL+ 800/1066
Intel Pentium 4 100/133/200 QPB 3200/4266/6400
Intel Pentium D 133/200 QPB 4266/6400
Intel Pentium 4 EE 200/266 QPB 6400/8533
Intel Core 133/166 QPB 4266/5333
Intel Core 2 200/266 QPB 6400/8533
AMD Athlon 100/133 EV6 1600/2133
AMD Athlon XP 133/166/200 EV6 2133/2666/3200
AMD Sempron 800 HyperTransport 6400
AMD Athlon 64 800/1000 HyperTransport 6400/8000
Процессоры компании Intel используют системную шину QPB (Quad Pumped Bus), передающую данные четыре раза за такт, тогда как системная шина EV6 процессоров AMD Athlon и Athlon XP передает данные два раза за такт (Double Data Rate). В архитектуре AMD64, используемой компанией AMD в процессорах линеек Athlon 64/FX/Opteron, применен новый подход к организации интерфейса CPU - здесь вместо процессорной шины FSB и для сообщения с другими процессорами используются: высокоскоростная последовательная (пакетная) шина HyperTransport, построенная по схеме Peer-to-Peer (точка-точка), обеспечивающая высокую скорость обмена данными при сравнительно низкой латентности.
Процессоры снаружи
Вопрос: Есть ли разница между процессорами Box или OEM? Какой из них лучше?
Ответ: Комплектация OEM (Original Equipment Manufacturer) предназначена в основном для сборщиков готовых ПК и подразумевает поставку только собственно устройства, зачастую без индивидуальной упаковки и драйверов (и без какой-либо сопроводительной документации - это точно). А Box - коробочный вариант комплектации устройства, предназначенный для розничной продажи. В отношении процессоров боксовая комплектация, наряду с красочной упаковкой, подразумевает наличие "кулера" - штатной системы охлаждения, а также, в большинстве случаев, гораздо большую гарантию - 36 месяцев против 12 для ОЕМ-процессоров. Но достоинство последних - низкая цена, да и возможностей "боксового кулера" бывает достаточно только для работы процессора в штатном режиме (впрочем, иногда и не хватает). Если вы планируете разогнать процессор (пусть самую малость), то вам придется приобрести более эффективный кулер.
Вопрос: Что такое тепловой интерфейс на процессорных кулерах?
Ответ: Тепловой интерфейс (термоинтерфейс) - это специальная прокладка между ядром процессора и подошвой радиатора, служащая для улучшения отвода тепла от процессора. Физически термоинтерфейс может иметь вид или наклейки из какого-либо теплопроводящего материала, или тонкого слоя термопасты, нанесенного на подошву радиатора на месте его соприкосновения с корпусом процессора.
Вопрос: Как улучшить охлаждение процессора?
Ответ: В первую очередь, следует проверить качество контакта радиатора кулера с процессором. Если между ними отсутствует какой-либо термоинтерфейс, то хорошего охлаждения процессора ждать не стоит - ведь соприкасающиеся плоскости обычно не идеальны, а микроскопические воздушные каверны между ними серьезно препятствуют нормальной передаче тепла. Более того, если на радиаторе имеется или пластина из мягкой фольги, или, тем паче, что-нибудь типа жевательной резинки (такими псевдотермоинтерфейсами любят "украшать" поделки многие производители дешевых кулеров) - удаляйте такой эрзац без жалости. Ведь его эффективность чаще всего нулевая, а, в наиболее запущенных случаях - отрицательная, то есть он может ухудшать теплообмен между процессором и радиатором. В этом случае на подошву радиатора там, где она соприкасается с процессором, рекомендуется нанести тонкий (подчеркиваем, ТОНКИЙ) слой теплопроводящей пасты.
Кроме того, следует обратить внимание на конструкцию радиатора кулера. Известно, что его охлаждающая способность, в первую очередь, определяется теплопроводностью материала, из которого он изготовлен, а также суммарной площадью его охлаждающей поверхности. С площадью все предельно ясно - чем она больше, тем лучше. А с материалом - не все так просто. В современных радиаторах используется металл двух типов - алюминий и медь. Алюминий отличается высокой удельной теплоемкостью при умеренной теплопроводности, а медь, наоборот, - высокой теплопроводностью при средней удельной теплоемкости. Таким образом, наиболее эффективными могут стать комбинированные радиаторы, сочетающие достоинства обоих металлов: подошва у них является медной, а ребра (или, гораздо реже, иголки) - алюминиевыми.
Вопрос: Какие основные характеристики вентиляторов кулеров?
Ответ: Наиболее важными характеристиками вентиляторов являются:
CFM (Cubic Feet per Minute) - производительность вентилятора (принято измерение в кубических футах в минуту; 1 кубический метр равен 35,3 кубического фута). Характеризует объем воздуха, прогоняемого лопастями вентилятора в единицу времени. Чем больше, тем лучше;
RPM (Rotations per Minute) - число оборотов в минуту. Чем оно больше, тем выше производительность вентилятора, и тем сильнее он сможет охладить радиатор. Но, вместе с тем, как правиль, и шум от него гораздо выше;
dB (дБ, децибелл) - уровень шума вентилятора. Приемлемым уровнем шума считается величина порядка 25 дБ. Вентиляторы с уровнем шума 20 дБ и меньше считаются малошумящими, их обычно не слышно на фоне естественных шумов, а шум в 30 дБ и более уже раздражает.
Процессоры Intel
Вопрос: Чем отличаются процессорные номера Intel от рейтинга процессоров AMD?
Ответ: Если отвечать коротко, то всем. Трехзначный процессорный номер (Processor Number, или просто PN) у Intel, используемый с 2004 года вместо тактовой частоты в обозначении процессоров ряда Pentium/Celeron, в отличие от рейтинга процессоров AMD, не является технической характеристикой процессора и не имеет отношения к его производительности. Фактически, это условное обозначение конкретной модели процессора, лишь только первая цифра PN несет определенную смысловую нагрузку - указывает на серию процессора, хотя и две остальные цифры, в принципе, тоже кое-что могут сказать. Например, процессор с большими цифрами несколько производительнее (или при той же производительности имеет какие-либо дополнительные навороты) другого процессора с меньшими цифрами, но все это исключительно в рамках одной и той же серии. Для прямого сравнения процессоров различных продуктовых линеек, PN использовать нельзя. В процессоры нового семейства Core Intel ввела новую пятизначную буквенно-цифровую маркировку. В данном обозначении первая буква индекса обозначает уровень энергопотребления (TDP - Thermal Design Power, тепловой пакет) чипа. На этом месте могут быть следующие символы:
U - Ultra low voltage (TDP - ниже 15 Вт);
L - Low voltage (TDP - от 15 до 25 Вт);
T - sTandard mobile (TDP - от 25 до 55 Вт);
E - standard dEsktop (TDP - от 55 до 75 Вт);
X - eXtreme (TDP - выше 75 Вт).
Остальные четыре цифры обозначают модификацию процессора, как и у процессоров Pentium 4: чем больше индекс, тем производительнее процессор.
Вопрос: Чем отличаются процессоры Celeron D от Pentium 4?
Ответ: Процессоры серии Intel Celeron D с тактовыми частотами до 3,47 ГГц (Celeron D 360) обладают возможностями, типичными для большинства процессоров на ядре Prescott, но они имеют более низкую частоту FSB - 533 МГц, и объем кэша L2 у них уменьшен (до 256 Кб у старых 90 нм моделей серии, тогда как у новых, выполненных по нормам 65-нм техпроцесса, кэш L2 составляет 512 Кб). Они выпускаются как в корпусе LGA775, так и в устаревшем Socket478. Вся линейка Celeron D поддерживает набор инструкций SSE3, большая часть современных моделей поддерживает технологию EM64T.
Вопрос: Каковы особенности процессорного разъема LGA775?
Ответ: Наиболее характерным отличием процессорного разъема LGA775 от предшественников является его принципиально новая конструкция. Процессоры в форм-факторе LGA775 (Land Grid Array) лишены процессорных ножек, вместо которых есть плоские контактные площадки на нижней поверхности процессора. Подпружиненные контактные ножки располагаются в самом процессорном гнезде. Крепление процессора в таком гнезде выполняется путем его точной установки на контактах, благодаря специальной ограничивающей рамке и использованию прижимной клипсы, равномерно распределяющей нагрузку по всей поверхности CPU.
Вопрос: В чем отличия архитектуры процессоров Core от Pentium 4?
Ответ: Основное преимущество 65-нм двухъядерных процессоров Intel Core над Pentium 4 - в гораздо более высокой производительности при значительно меньшем энергопотреблении и, соответственно, тепловыделении. Оба ядра процессоров Core, в отличие от двухъядерных процессоров Pentium D и Athlon 64 X2, имеют общий массив кэш-памяти второго уровня (4 или 2 Мб, в зависимости от модели). Кроме того, частота FSB возросла до 1066 МГц, они также поддерживают фирменные технологии Intel EM64T, Wide Dynamic Execution, Intelligent Power Capability, Smart Memory Access, Advanced Smart Cache, Advanced Digital Media Boost (подробнее об этом - в нашем материале Эволюция многоядерной процессорной архитектуры Intel Core).
Следующее поколение архитектуры Intel Core, появление которого ожидается до конца 2007 года, будет представлено ядром Penryn, которое станет производиться по 45-нм техпроцессу. Новые процессоры, помимо прочего, обзаведутся поддержкой набора мультимедийных инструкций SSE4, что позволит увеличить производительность в мультимедийных приложениях примерно на 20% при одновременном снижении энергопотребления на 30%.
Вопрос: Что такое Hyper-Threading?
Ответ: Технология многопоточной обработки команд Hyper-Threading (HT) превращает одноядерный процессор Intel Pentium 4 в псевдодвухъядерный, позволяя выполнять некоторые команды параллельно и увеличивая, тем самым, производительность в отдельных приложениях (оптимизированных под HT). Прирост производительности в таких приложениях может достигать 30%.
Помимо CPU Pentium 4, технология Hyper-Threading поддерживается и некоторыми двухъядерными процессорами Intel, в частности, Pentium Extreme Edition, реализующими, тем самым, виртуальную четырехъядерность. В конструктивном плане процессорное ядро с поддержкой технологии Hyper-Threading состоит из двух виртуальных псевдопроцессоров, в основе которых лежит несколько расширенное, но, все-таки, одно полноценное ядро. Оба псевдопроцессора используют одни и те же неразделяемые ресурсы процессора, включая кэш-память и системную шину.
Вопрос: Что такое Execute Disable Bit?
Ответ: Аппаратная технология обеспечения безопасности Execute Disable Bit обеспечивает выделение для каждого запущенного процесса своей области системной памяти, в которой выполняется весь код запущенного приложения. Блокируя, тем самым, исполнение вредоносного кода вируса или трояна. Конечно, Execute Disable Bit не является панацеей от всех компьютерных проблем, однако защитить компьютер пользователя от вредоносных атак, направленных на переполнение буфера, ей по силам.
