Разница между процессором и микропроцессором

Содержание:

Ключевое отличие:

DSP обозначает цифровую обработку сигналов. Это в основном любая обработка сигнала, которая выполняется на цифровом сигнале или информационном сигнале. ЦОС направлен на изменение или улучшение сигнала. Он характеризуется представлением дискретных единиц, таких как дискретное время, дискретная частота или сигналы дискретной области. DSP включает в себя такие подполя, как обработка сигналов связи, обработка радиолокационных сигналов, обработка матрицы датчиков, обработка цифровых изображений и т. Д.

Процессор DSP — это специализированный микропроцессор, архитектура которого оптимизирована для операционных нужд цифровой обработки сигналов. Основная цель процессора DSP — измерять, фильтровать и / или сжимать цифровые или аналоговые сигналы. Это осуществляется путем преобразования сигнала из реального аналогового сигнала в цифровую форму. Для преобразования сигнала используется цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Однако требуемый выходной сигнал часто является другим реальным аналоговым сигналом. Для этого также требуется цифроаналоговый преобразователь.

Алгоритмы цифровой обработки сигналов работают на различных платформах, таких как микропроцессоры общего назначения и стандартные компьютеры; специализированные процессоры, называемые процессорами цифровых сигналов (DSP); специализированное аппаратное обеспечение, такое как специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA); Контроллеры цифровых сигналов; и потоковая обработка для традиционных приложений обработки DSP или графики, таких как изображение, видео.

Цифровая обработка сигналов более сложна по своей природе, чем обработка аналоговых сигналов; однако он имеет много преимуществ перед ASP, таких как обнаружение ошибок, исправление при передаче и сжатие данных.

Микроконтроллеры предназначены для встроенных приложений. Они часто используются в автоматически контролируемых продуктах и ​​устройствах, таких как системы управления автомобильными двигателями, имплантируемые медицинские устройства, пульты дистанционного управления, офисные машины, приборы, электроинструменты, игрушки и другие встроенные системы.

Преимущество использования микроконтроллера состоит в том, что он делает экономичным цифровое управление устройствами и процессами. Это достигается за счет того, что это более экономично, чем использование конструкции, в которой используются отдельный микропроцессор, память и устройства ввода-вывода.

Микроконтроллеры со смешанным сигналом распространены. Они объединяют аналоговые компоненты, которые необходимы для управления нецифровыми электронными системами. Однако сегодня многие процессоры типа микроконтроллеров имеют либо встроенные DSP-подобные инструкции, либо сопроцессоры на чипе, которые имеют дело с потоковой передачей данных или другими операциями DSP.

Некоторые различия между DSP и микроконтроллером:

DSP часто не имеют флеш-памяти программ. Им нужно, чтобы программное обеспечение было «загружено» в них

Принимая во внимание, что микроконтроллеры имеют отключенную стираемую программную память внутри, некоторые с возможностями хранилища EPROM. DSP намного быстрее для целочисленных математических операций, тогда как многие микроконтроллеры не имеют аппаратного обеспечения

DSP намного быстрее для операций с плавающей запятой. В микроконтроллерах это должно быть сделано программно. DSP ориентированы на то, чтобы быть устройством ввода / вывода с «быстрым вычислительным автоматом». Микроконтроллеры — это многофункциональное устройство с несколькими способами взаимодействия с миром, однако ни один из них не является самым быстрым. DSP не предназначены для «надежного» устройства. Им нужна хорошо разработанная доска для правильной работы. Микроконтроллеры могут работать на тестовой плате. Микропроцессоры имеют много инструкций, ориентированных на мультимедиа, функции копирования памяти и т. Д., Которых нет у DSP. DSP — это быстрый микропроцессор калькулятора, который очень эффективен для вычисления вычислений и перемещения данных, тогда как микроконтроллеры являются более гибким устройством с большим количеством функций.

Что такое микропроцессор

Микропроцессор (в ангоязычной литературе
MPU — Micro Processor Unit) содержит функционал компьютерного центрального процессора, или ЦП (CPU — Central Processing Unit) на одном полупроводниковом кристалле (ИМС — интегральная микросхема или на западный манер — Integrated Circuit).

По своей сути — это микрокомпьютер, который используется для выполнения арифметических и логических операций, управления системами, хранения данных и прочих.

Микропроцессор обрабатывает данные, поступающие с входных периферийных устройств и передает обработанные данные на выходные периферийные устройства.

Существует четыре основных типа процессоров, различающихся своей архитектурой.

Микропроцессоры с полным набором команд (Complex Instruction Set Computer, CISC
-архитектура). Характеризуются нефиксированным значением длины команды, кодированием арифметических действий одной командой, небольшим числом регистров, выполняющих строго определённые функции. Примером такого типа процессоров служит семейство x86.

Микропроцессоры с сокращенным набором команд (Reduced Instruction Set Computer, RISC
-архитектура). Обладают, как правило, повышенным быстродействием за счёт упрощения инструкций, что позволяет упростить процесс
декодирования и, соответственно, сократить время их выполнения. Большинство графических процессоров разрабатываются, используя этот тип архитектуры.

Микропроцессоры с минимальным набором команд (Minimal Instruction Set Computer, MISC
-архитектура). В отличие от RISC-архитектуры, в них используются длинные командные слова, что позволяет выполнять достаточно сложные действия за один цикл работы устройства. Формирование длинных «командных слов» стало возможным благодаря увеличению разрядности микропроцессорных устройств.

В суперскалярных процессорах (Superscalar Processors
) используются несколько декодеров команд
, которые загружают работой множество исполнительных блоков
. Планирование исполнения потока команд происходит динамически и осуществляется самим вычислительным ядром. Примером процессора с таким типом архитектуры является, например Cortex A8.

Отдельно хочу выделить микропроцессоры специального назначения
(ASIC
— Application S
pecific I
ntegrated C
ircuit). Как следует из названия, предназначены для решения конкретной задачи. В отличие от микропроцессоров общего назначения, применяются в конкретном устройстве и выполняют определенные функции, характерные только для данного устройства. Специализация на выполнении узкого класса функций приводит к увеличению скорости работы устройства и, как правило, позволяет снизить стоимость такой интегральной схемы. Примерами таких микропроцессоров может быть микросхема, разработанная исключительно для управления мобильным телефоном
, микросхемы аппаратного кодирования и декодирования аудио- и видеосигналов — так называемые
цифровые сигнальные процессоры (Digital Signal Processing, DSP multiprocessors). Могут быть реализованы в виде ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). При разработке таких процессоров
для описания их функциональности используют языки описания аппаратных устройств (HDL — Hardware D
escription L
anguage)
, такие как Verilog
и VHDL
.

Системы на основе микропроцессоров строят примерно следующим образом.

Как видно, микропроцессор в этой системе имеет множество вспомогательных устройств, таких как постоянное запоминающее устройство, оперативная память, последовательный интерфейс, таймер, порты ввода/вывода и т.д. Все эти устройства обмениваются командами и данными с микропроцессором через системную шину. Все вспомогательные устройства в микропроцессорной системе являются внешними
. Системная шина, в свою очередь, состоит из адресной шины, шины данных и шины управления.

Теперь, давайте, рассмотрим микроконтроллер.

Кристалл и подложка

Кристаллы — это такие твёрдые тела, в которых атомы и молекулы вещества находятся в строгом порядке. Проще говоря, атомы в кристалле расположены предсказуемым образом в любой точке. Это позволяет точно понимать, как будет вести себя это вещество при любом воздействии на него. Именно это свойство кристаллической решётки используют на производстве процессоров.

Самые распространённые кристаллы — соль, драгоценные камни, лёд и графит в карандаше.

Большой кристалл можно получить, если кремний расплавить, а затем опустить туда заранее подготовленный маленький кристалл. Он сформирует вокруг себя новый слой кристаллической решётки, получившийся слой сделает то же самое, и в результате мы получим один большой кристалл. На производстве он весит под сотню килограмм, но при этом очень хрупкий.

Готовый кристалл кремния.

После того, как кристалл готов, его нарезают специальной пилой на диски толщиной в миллиметр. При этом диаметр такого диска получается около 30 сантиметров — на нём будет создаваться сразу несколько десятков процессоров.

Каждую такую пластинку тщательно шлифуют, чтобы поверхность получилась идеально ровной. Если будут зазубрины или шероховатости, то на следующих этапах диск забракуют.

Готовые отполированные пластины кремния.

Что такое микропроцессор

Микропроцессор (в ангоязычной литературе
MPU — Micro Processor Unit) содержит функционал компьютерного центрального процессора, или ЦП (CPU — Central Processing Unit) на одном полупроводниковом кристалле (ИМС — интегральная микросхема или на западный манер — Integrated Circuit).

По своей сути — это микрокомпьютер, который используется для выполнения арифметических и логических операций, управления системами, хранения данных и прочих.

Микропроцессор обрабатывает данные, поступающие с входных периферийных устройств и передает обработанные данные на выходные периферийные устройства.

Существует четыре основных типа процессоров, различающихся своей архитектурой.

Микропроцессоры с полным набором команд (Complex Instruction Set Computer, CISC
-архитектура). Характеризуются нефиксированным значением длины команды, кодированием арифметических действий одной командой, небольшим числом регистров, выполняющих строго определённые функции. Примером такого типа процессоров служит семейство x86.

Микропроцессоры с сокращенным набором команд (Reduced Instruction Set Computer, RISC
-архитектура). Обладают, как правило, повышенным быстродействием за счёт упрощения инструкций, что позволяет упростить процесс
декодирования и, соответственно, сократить время их выполнения. Большинство графических процессоров разрабатываются, используя этот тип архитектуры.

Микропроцессоры с минимальным набором команд (Minimal Instruction Set Computer, MISC
-архитектура). В отличие от RISC-архитектуры, в них используются длинные командные слова, что позволяет выполнять достаточно сложные действия за один цикл работы устройства. Формирование длинных «командных слов» стало возможным благодаря увеличению разрядности микропроцессорных устройств.

В суперскалярных процессорах (Superscalar Processors
) используются несколько декодеров команд
, которые загружают работой множество исполнительных блоков
. Планирование исполнения потока команд происходит динамически и осуществляется самим вычислительным ядром. Примером процессора с таким типом архитектуры является, например Cortex A8.

Отдельно хочу выделить микропроцессоры специального назначения
(ASIC
— Application S
pecific I
ntegrated C
ircuit). Как следует из названия, предназначены для решения конкретной задачи. В отличие от микропроцессоров общего назначения, применяются в конкретном устройстве и выполняют определенные функции, характерные только для данного устройства. Специализация на выполнении узкого класса функций приводит к увеличению скорости работы устройства и, как правило, позволяет снизить стоимость такой интегральной схемы. Примерами таких микропроцессоров может быть микросхема, разработанная исключительно для управления мобильным телефоном
, микросхемы аппаратного кодирования и декодирования аудио- и видеосигналов — так называемые
цифровые сигнальные процессоры (Digital Signal Processing, DSP multiprocessors). Могут быть реализованы в виде ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). При разработке таких процессоров
для описания их функциональности используют языки описания аппаратных устройств (HDL — Hardware D
escription L
anguage)
, такие как Verilog
и VHDL
.

Системы на основе микропроцессоров строят примерно следующим образом.

Как видно, микропроцессор в этой системе имеет множество вспомогательных устройств, таких как постоянное запоминающее устройство, оперативная память, последовательный интерфейс, таймер, порты ввода/вывода и т.д. Все эти устройства обмениваются командами и данными с микропроцессором через системную шину. Все вспомогательные устройства в микропроцессорной системе являются внешними
. Системная шина, в свою очередь, состоит из адресной шины, шины данных и шины управления.

Теперь, давайте, рассмотрим микроконтроллер.

Микропроцессор

С микропроцессором (далее МП) дела обстоят немного иначе. Он содержит в себе арифметико-логическое устройство, блок синхронизации и управления, запоминающие устройство, регистры и шину. То есть МП содержит в себе только то, что непосредственно понадобится для выполнения арифметический и логических операций. Все остальные комплектующие (ОЗУ, ПЗУ, устройства ввода/вывода, интерфейсы) нужно подключать извне.

Структурная схема микропроцессорного устройства

Первые микропроцессоры появились тоже в начале 70-х. Самым популярным на тот момент считался 4004. Это микропроцессор, разработанный компанией Intel и представленный 15 ноября 1971 года. Он имел внушающие на тот период характеристики:

  • 2300 транзисторов;
  • тактовая частота — 740 кГц;
  • разрядность регистров и шины — 4 бита;
  • техпроцесс — 10 мкм;
  • площадь кристалла: — 12 мм².

К слову, 4004 был выполнен в обычном DIP-16 корпусе. Этот МП является самой популярной микросхемой для коллекционирования. Некоторые экземпляры продаются по 400 $ за штуку. Менее раритетные стоят около 250 $.

Уже через пару лет 8-битные МП позволили создавать первые бытовые микрокомпьютеры.

Естественно, тут преимуществом является то, что к МП можно на выбор подключать разную периферию с разными характеристиками (что не во всех случаях можно на МК). Второе основное отличие микропроцессора от микроконтроллера в том, что МП имеют больше вычислительной мощности. Их не имеет смысла ставить в микроволновки и «умные» лампочки. Микропроцессоры применяют там, где вычислительная мощность МК уже не справляется — игровые приставки, сложные вычислительные устройства и приборы, гаджеты.

Получается, чтобы обеспечить работоспособность микропроцессора, нужно подключить ему хотя бы минимальный набор периферии. Минусы:

  1. Размер — если в случае МК всё уже находится в одном корпусе, то минимальный набор элементов для работы МП занимает больше места.
  2. Цена — обычно, вся «сборка» комплектующих для МП выходит гораздо дороже «голых» микроконтроллеров.

Плюсы:

  1. Производительность — микропроцессоры обладают большей производительностью, чем микроконтроллеры.
  2. Выбор — в случае МП у вас есть возможность подобрать комплектующие. Это позволит поставить более подходящую под ваши цели периферию.

Основные возможности микроконтроллеров

Микроконтроллеры способны принимать сигналы, например с различных датчиков, кнопок или клавиатуры, обрабатывать их и выдавать управляющие сигналы, например для отображения информации на семисегментных индикаторах или жидкокристаллических дисплеях.

С помощью МК можно формировать очень точные временные интервалы благодаря наличию встроенных таймеров-счетчиков. Это позволяет создавать часы, таймеры, секундомеры и прочие устройства, где необходимо учитывать отрезки времени.

Также МК применяются для подсчета импульсов, что дает возможность сосчитать количество срабатываний какого-либо устройства. Например, можно подсчитать количество срабатываний реле с целью контроля или автоматизации определенного процесса.

Если подсчитать количество импульсов за единицу времени, то мы получим частотомер.

Наличие встроенного устройства широтно-импульсной модуляции (ШИМ) позволяет управлять частотой вращения вала двигателя.

Многие микроконтроллеры имеют в своем кристалле аналогово-цифровые преобразователи, с помощью которых можно создавать различные измерительные устройства, такие как вольтметры, амперметры, омметры, измерители емкости и т. п.

Еще микроконтроллеры могут обмениваться данными между компьютером и другим МК. Для этого практически в любом МК имеется встроенный один или несколько интерфейсов передачи данных: USART, SPI, CAN, USB и др.

Также в МК встроены и другие функциональные узлы, такие как различные прерывания, сторожевые таймеры и прочее другое. Однако я надеюсь, что даже перечисленных функций и возможностей микроконтроллеров вас заинтересует и вдохновит на их дальнейшее изучение.

Коэффициент внутреннего множителя частоты

Сигналы циркулировать внутри кристалла процессора, могут на высокой частоте, хотя обращаться с внешними составляющим компьютера на одной и тоже частоте процессоры пока не могут. В связи с этим частота, на которой работает материнская плата одна, а частота работы процессора другая, более высока.

Частоту, которую процессор получает от материнской платы можно назвать опорной, он же в свою очередь производит её умножение на внутренний коэффициент, результатом чего и является внутренняя частота, называющаяся внутренним множителем.

Возможности коэффициента внутреннего множителя частоты очень часто используют оверлокеры для освобождения разгонного потенциала процессора.

Структура и работа

Структура микропроцессора

Центральный блок микропроцессора состоит из:

  • арифметико — логическое устройство (АЛУ) , который выполняет операции;
  • регистры, которые позволяют микропроцессору временно хранить данные;
  • блок управления, который управляет всем микропроцессором в соответствии с инструкциями программы.

Некоторые регистры играют очень специфическую роль:

  • регистр индикатора состояния ( флаги ), этот регистр дает состояние микропроцессора в любой момент, его можно только прочитать;
  • программный счетчик (ПК, Program Counter ), он содержит адрес следующей инструкции, которая должна быть выполнена;
  • указатель стека (SP, Stack Pointer ) — это указатель на специальную область памяти, называемую стеком, где хранятся аргументы подпрограмм и адреса возврата.

Важен только счетчик программ , есть (редко) процессоры без регистра состояния или без указателя стека (например, NS320xx  (en) ).

Блок управления также можно разбить:

  • регистр команд хранит код команды, которая должна быть выполнена;
  • декодер декодирует эту инструкцию;
  • секвенсор выполняет команду, именно он управляет всеми органами микропроцессора.

Функционирование

Для начала микропроцессор загрузит инструкцию, содержащуюся в памяти, благодаря счетчику программ. Последнее увеличивается попутно, так что процессор обрабатывает следующую инструкцию в следующем цикле. Затем инструкция декодируется, и при необходимости микропроцессор будет искать в памяти дополнительные данные. В некоторых случаях инструкции используются только для загрузки данных в определенный регистр или для записи данных из регистра в память. В этом случае процессор загружает или записывает данные, а затем переходит к следующей инструкции. В случае, если процессор должен выполнить операцию вычисления, он затем вызывает ALU. Во многих архитектурах это работает с регистром аккумулятора . Это сохраняет результат предыдущей операции, который затем можно использовать повторно. В случае перехода ( goto, jump ) непосредственно изменяется счетчик программы. В случае условного перехода ( if ) процессор перед переходом проверяет, действительно ли логическое условие ( истинно ). В некоторых прыжках ( прыжок ), процессор добавляет значение в аккумулятор. Это позволяет выполнять программу в любом месте памяти. Поэтому инструкции делятся на несколько категорий:

  • Инструкции по загрузке ( load ): довести батарею до определенного значения;
  • Инструкции по сохранению : позволяют записать значение аккумулятора в определенный регистр или ячейку памяти;
  • Инструкции перехода ( if , jump ): используются для перемещения, выбирают следующую инструкцию для выполнения;
  • Инструкции по вычислению ( add , mul , div и т. Д. ): Позволяют, например, добавить содержимое регистра X в аккумулятор, умножить аккумулятор на регистр Y  и т. Д.

В конце цикла процессор заканчивает сохранение данных в памяти или в определенных регистрах. В случае переноса специальный регистр получает значение переноса, что позволяет снова объединить его для работы с большим количеством битов, чем позволяет архитектура. В случае ошибки, такой как деление на ноль, процессор изменяет регистр состояния и может вызвать прерывание. Все эти шаги можно выполнить за несколько тактов. Оптимизация заключается в их выполнении в цепочке (принцип конвейера) или параллельно (суперскалярная архитектура). В настоящее время, столкнувшись с трудностями, связанными с ростом частоты микропроцессоров, производители пытаются увеличить количество инструкций за цикл (IPC), чтобы увеличить скорость своих процессоров. Это привело к появлению многоядерных процессоров , состоящих из нескольких блоков или ядер , способных выполнять одну инструкцию независимо от другой (в отличие от суперскалярной архитектуры, которая поддерживает общие регистры). Затем мы говорим о параллельных вычислениях. Однако для этого требуются подходящие программы, и поэтому производительность этих процессоров все больше зависит от качества программирования программ, которые они выполняют.

Что такое микропроцессор

Микропроцессор (в ангоязычной литературеMPU — Micro Processor Unit) содержит функционал компьютерного центрального процессора, или ЦП (CPU — Central Processing Unit) на одном полупроводниковом кристалле (ИМС — интегральная микросхема или на западный манер — Integrated Circuit).

Графический процессор NVIDIA

По своей сути — это микрокомпьютер, который используется для выполнения арифметических и логических операций, управления системами, хранения данных и прочих.

Микропроцессор обрабатывает данные, поступающие с входных периферийных устройств и передает обработанные данные на выходные периферийные устройства.

Существует четыре основных типа процессоров, различающихся своей архитектурой.

Микропроцессоры с полным набором команд (Complex Instruction Set Computer, CISC-архитектура). Характеризуются нефиксированным значением длины команды, кодированием арифметических действий одной командой, небольшим числом регистров, выполняющих строго определённые функции. Примером такого типа процессоров служит семейство x86.

Микропроцессоры с сокращенным набором команд (Reduced Instruction Set Computer, RISC-архитектура). Обладают, как правило, повышенным быстродействием за счёт упрощения инструкций, что позволяет упростить процесс декодирования и, соответственно, сократить время их выполнения. Большинство графических процессоров разрабатываются, используя этот тип архитектуры.

Микропроцессоры с минимальным набором команд (Minimal Instruction Set Computer, MISC-архитектура). В отличие от RISC-архитектуры, в них используются длинные командные слова, что позволяет выполнять достаточно сложные действия за один цикл работы устройства. Формирование длинных «командных слов» стало возможным благодаря увеличению разрядности микропроцессорных устройств.

В суперскалярных процессорах (Superscalar Processors) используются несколько декодеров команд, которые загружают работой множество исполнительных блоков. Планирование исполнения потока команд происходит динамически и осуществляется самим вычислительным ядром. Примером процессора с таким типом архитектуры является, например Cortex A8.

Отдельно хочу выделить микропроцессоры специального назначения (ASIC — Application Specific Integrated Circuit). Как следует из названия, предназначены для решения конкретной задачи. В отличие от микропроцессоров общего назначения, применяются в конкретном устройстве и выполняют определенные функции, характерные только для данного устройства. Специализация на выполнении узкого класса функций приводит к увеличению скорости работы устройства и, как правило, позволяет снизить стоимость такой интегральной схемы. Примерами таких микропроцессоров может быть микросхема, разработанная исключительно для управления мобильным телефоном, микросхемы аппаратного кодирования и декодирования аудио- и видеосигналов — так называемые цифровые сигнальные процессоры (Digital Signal Processing, DSP multiprocessors). Могут быть реализованы в виде ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). При разработке таких процессоров для описания их функциональности используют языки описания аппаратных устройств (HDL — Hardware Description Language), такие как Verilog и VHDL.

 Системы на основе микропроцессоров строят примерно следующим образом.

Система, основанная на микропроцессоре

Как видно, микропроцессор в этой системе имеет множество вспомогательных устройств , таких как постоянное запоминающее устройство, оперативная память, последовательный интерфейс, таймер, порты ввода/вывода и т.д. Все эти устройства обмениваются командами и данными с микропроцессором через системную шину. Все вспомогательные устройства в микропроцессорной системе являются внешними. Системная шина, в свою очередь, состоит из адресной шины, шины данных и шины управления.

Теперь, давайте, рассмотрим микроконтроллер.

Применение

Микроконтроллер обладает явной простотой: требуется меньше аппаратного обеспечения, с ним легче работать на программном уровне, да и стоимость начинается с копеек. Но эта простота касается и производительности. Как говорилось выше, микроконтроллер не способен обеспечить высокую производительность наравне с микропроцессорами. Микропроцессоры хоть и требуют внешней коммутации «железа» и относительно МК сложны в работе, но они уже спокойно могут применяться в более сложных устройствах.

Однако иногда в сети появляются умельцы, которые впихивают в микроконтроллер ESP32 DOOM и даже эмулятор NES-игр.

Сравнение

Основное отличие микроконтроллера от микропроцессора в том, что в первом компоненте основные модули, необходимые для выполнения им своих функций, — встроенные. Микропроцессор, в свою очередь, задействует по большей части внешние устройства. Вместе с тем микроконтроллер также способен обращаться к их ресурсам, если производительности тех, что являются встроенными, не хватает. Разумеется, это возможно, только если соответствующего типа внешние устройства предусмотрены в конструкции девайса, в котором используется микроконтроллер. Бывает, что их нет в принципе, — и тогда эффективность работы прибора зависит от производительности микроконтроллера.

Между двумя рассматриваемыми электронными компонентами, как правило, есть существенная разница по уровню скорости вычислений. Микроконтроллер в большинстве случаев менее производителен, чем микропроцессор аналогичного назначения (если, конечно, они взаимозаменяемы в конкретном устройстве), поскольку рассчитан на выполнение только части вычислительных операций или же тех, что имеют очень простую структуру.

Определив, в чем разница между микроконтроллером и микропроцессором, зафиксируем выводы в таблице.

Основные технические характеристики процессора

Что такое тактовая частота процессора

Многие пользователи слышали такое понятие, как тактовая частота, но не все до конца представляют себе, что это такое. Говоря простым языком, это количество операций, которое может выполнять ЦП за 1 секунду. Здесь действует правило – чем выше показатель такта, тем более производительный компьютер.

Единицей измерения тактовой частоты является Герц, который по физическому смыслу является отображением количества колебаний за установленный отрезок времени. Образование тактовых колебаний происходит за счёт действия кристалла кварца, который располагается в тактовом резонаторе. После подачи напряжения происходит возникновение колебаний электрического тока. Они передаются на генератор, преобразующий их в импульсы, которые посылаются на шины данных. Тактовая частота процессора не единственная характеристика оценки скорости работы ПК. Также требуется учитывать количество ядер и объём буферной памяти.

Что такое разрядность процессора

Каждый пользователь ОС от Windows при установке новых программ сталкивался с выбором версии под разрядность системы. Что же такое разрядность ЦПУ? Выражаясь простым языком, это показатель, называемый иначе машинным словом, показывающий, сколько бит информации ЦП обрабатывает за один такт. В современных процессорах этот показатель может быть кратным 32 или 64.

Разрядность может иметь значение 32 и 64 бита

Что такое троттлинг процессора

Троттлинг, или дросселирование, – это защитный механизм, который применяется для предотвращения перегрева центрального процессора или возникновения аппаратных сбоев при работе. Функция активна по умолчанию и срабатывает при повышении температуры до критической отметки, которая установлена для каждой конкретной модели ЦП производителем. Защита осуществляется путём снижения производительности ядра. При возвращении температуры к нормальным показателям функция автоматически отключается. Существует возможность принудительно поменять параметры троттлинга через БИОС. Она активно используется любителями разгона ЦП или оверклокерами, но для простого пользователя подобные изменения чреваты поломкой ПК.

Температура процессора и видеокарты

При работе ядра и прочих элементов ЦП выделяется большое количество тепла, именно поэтому в современных компьютерах используются мощные системы охлаждения, как центрального процессора, так и основных узлов материнской платы. Требовательные программы, которые активно используют мощности ЦП и видеокарты (обычно это игры), нагружают процессор, что приводит к быстрому повышению температуры. В этом случае включается троттлинг. Многие производители видеокарт утверждают, что их продукция способна нормально функционировать даже при 100°C. В реальности предельной температурой будет та, которая указана в технической документации.

Самостоятельно контролировать температурный режим можно посредством специального софта для мониторинга (AIDA64, GPU Temp, Speccy). Если при работе или игре наблюдается подтормаживание, значит, вполне вероятно, температура возросла до критической отметки, и автоматически сработала защита.

Самостоятельно отслеживать температуру ЦП и видеокарты можно посредством специального софта

Что такое турбо буст в процессоре

Turbo Boost – это запатентованная технология компании Intel, которая применяется в процессорах Intel Core i5 и i7 первых трёх генераций. Она применяется для аппаратного ускорения работы ЦП на определённое время. С использованием технологии процедура разгона осуществляется с учётом всех важных параметров – силы тока, температуры, напряжения, состояния ОС, поэтому она полностью безопасна для компьютера. Прирост в скорости работы процессора носит временный характер и будет зависеть от типа нагрузки, количества ядер и конфигурации платформы. Дополнительно следует отметить, что технология поддерживается только операционными системами Windows 7 и 8.

 Фирменная технология от компании Intel позволяет добиться временного улучшения производительности компьютера.

Ссылки[править | править код]

  • Patent problems
  • Dirk Oppelt. The CPU Collection. Дата обращения: 23 декабря 2009.
  • Gennadiy Shvets. CPU-World. Дата обращения: 23 декабря 2009.
  • Jérôme Cremet. The Gecko’s CPU Library. Дата обращения: 23 декабря 2009.
  • How Microprocessors Work. Дата обращения: 23 декабря 2009.
  • William Blair. IC Die Photography. Дата обращения: 23 декабря 2009.
  • John Bayko. Great Microprocessors of the Past and Present (декабрь 2003). Дата обращения: 23 декабря 2009. Архивировано 15 апреля 2013 года.
  • Wade Warner. Great moments in microprocessor history. IBM (22 декабря 2004). Дата обращения: 7 марта 2013.
  • Ray M. Holt. theDocuments. World’s First Microprocessor. Дата обращения: 23 декабря 2009.

Крышка и упаковка

Когда дорожки готовы, диск отправляют на тесты. Там смотрят на то, как работает каждый процессор, как он греется и сколько ему нужно энергии, заодно проверяют на брак.

В зависимости от результатов процессоры с одной пластины могут получить разную маркировку и продаваться по разной стоимости. Те процессоры, которые получились более удачными, становятся дорогими серверными продуктами. Те, где кто-то рядом чихнул или вздохнул, имеют некоторые несовершенства и дефекты, их могут отправить на потребительскую линию.

После тестов диск разрезают на готовые процессорные ядра.

Пластина со множеством одинаковых процессорных ядер.Робот вырезает ядра из готовой пластины.

После этого к ядру процессора добавляют контакты, чтобы можно было вставить его в материнскую плату, и накрывают крышкой. Чёрный или металлический прямоугольник, из которого торчат ножки, — это как раз крышка.

Крышка выполняет две функции: защищает сам кристалл от повреждений и отводит от него тепло во время работы. Дело в том, что миллионы транзисторов при работе нагреваются, и если процессор не остужать, то он перегреется и кристалл может испортиться. Чтобы такого не произошло, на крышку процессора ставят воздушные кулеры или делают водяное охлаждение.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все про сервера
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: