Процессоры

Центральный процессор (CPU от Central Processing Unit или ЦП) – это ключевая микросхема компьютера, выполняющая основную часть его операций. От установленного процессора в наибольшей степени зависит производительность компьютера в приложениях, требующих высоких арифметических мощностей. Это все офисные приложения (текстовые и табличные редакторы, базы данных), приложения для работы с графикой, математических расчетов, обработки видео и так далее. В несколько меньшей степени процессор определяет скорость работы компьютера в трехмерных играх, где важнее мощность видеокарты. В любом случае, когда речь идет об игровом компьютере важно соблюдать баланс.

Внешне современный процессор представляет собой квадратную плату, с одной стороны которой находятся контакты (ножки либо площадки), а с другой – непосредственно микросхема, закрытая алюминиевой теплораспределительной крышкой.

Для того чтобы процессор работал в полную силу, данные для анализа должны поступать к нему с достаточной скоростью. Поэтому компьютер следует оснащать подходящим для выполняемых работ объемом памяти и достаточно быстрым жестким диском. Объем памяти в 2 GB следует считать достаточным для любых офисных приложений и работы под Windows XP, наличие же 4 GB гарантирует оптимальную работу с Windows Vista (обычная 32-битная версия Windows XP просто не работает с объемами памяти выше 3 GB) и требовательными графическими приложениями. Зачастую задержки реакции приложений связаны именно с недостатком оперативной памяти.

Программное обеспечение, с которым большинство пользователей работает каждый день, а именно офисные приложения, программы для веб-серфинга и общения в Интернете, небольшие утилиты относительно нетребовательны к процессору компьютера. Операции, которые эти программы совершают, чаще всего занимают доли секунды даже на самых недорогих процессорах, поэтому рассматривать замену процессора на более мощный стоит только для более серьезных задач.

К таким задачам относятся приложения, интенсивно эксплуатирующие процессорное время, например, функциональные графические редакторы, программы для редактирования видеофайлов, научное моделирование, трехмерные игры. Если одна или несколько подобных задач выполняются на компьютере регулярно, имеет смысл подумать о приобретении современного производительного процессора.

Термины

Представим небольшой толковый словарь терминов, с которыми читатель может столкнуться при чтении материалов либо характеристик процессоров.

Архитектура – тип внутреннего устройства процессора. Под архитектурой подразумевается совокупность и взаиморасположение функциональных блоков, из которых сделан процессор, принципы его работы с данными. Все современные процессоры для настольных компьютеров используют так называемую х86-архитектуру, получившую свое имя от ранних серий процессоров Intel. Кроме нее существует архитектуры Power и Cell, использующиеся в игровых консолях и серверах, ARM и MIPS, предназначенные для мобильных устройств и так далее. Внутри архитектуры x86 можно в свою очередь выделять разработки различных компаний – например, архитектуру Intel P6, AMD K8 и так далее.

Технологический процесс. Под этим термином понимается размер транзистора, элементарного элемента процессора. Чем меньше техпроцесс, тем меньше энергии потребляет процессор, тем более высокой частоты он может достичь. Текущие процессоры создаются по 65 нм и 45 нм техпроцессу, в продаже также можно встретить 90 нм модели более ранних выпусков.

Процессорное ядро – главный функциональный блок процессора, осуществляющий математические операции. В зависимости от числа таких блоков выделяют одно-, двух-, трех- и четырехъядерные процессоры. Двухъядерный процессор может быть равен двум одноядерным по производительности, а четырехъядерный – двум двухъядерным в случае работы в приложениях, которые допускают параллельное выполнение задач. Во многих приложениях разница между двух- и одноядерными процессорами несущественна. Процессорные ядра могут размещаться в одной микросхеме (на одном "кристалле") либо же в одном корпусе. Для нескольких ядер иногда бывает общей кэш-память, и всегда есть общая шина. Одноядерные процессоры для настольных ПК на текущий момент не выпускаются и практически исчезли из продажи.

Процессорным ядрам принято давать кодовые имена – так можно опознать, что процессоры отличаются только частотой, но в основе их лежит один и тот же чип, например, Intel Allendale или AMD Windsor.

Кэш-память – небольшое количество памяти, которая расположена внутри процессора, работает на его частоте и служит для хранения блоков данных, с которыми процессор работает в данный момент. В зависимости от того, как близко кэш-память расположена к ядру, выделяют кэш первого уровня (десятки килобайт), кэш второго уровня (сотни килобайт или несколько мегебайт) и кэш третьего уровня (может отсутствовать). Больший объем кэша не дает однозначного преимущества в скорости, так как различные приложения по-разному работают с кэш-памятью.

Тактовая частота или просто частота процессора – это количество элементарных операций, которые он совершает в секунду. Современные процессоры имеют частоту в пределах 1.6 – 3.2 ГГц. Быстродействие напрямую зависит от частоты, однако непосредственное сравнение двух процессоров по тактовой частоте возможно только в том случае, если они построены на одной архитектуре. Всего несколько лет назад в название процессора входила его частота, сегодня же название – это только номер модели, не имеющий с частотой ничего общего.

Системная шина (FSB) – это магистраль, по которой процессор обменивается данными с другими компонентами компьютера. Скорость этого обмена зависит от частоты, которая выражается в мегагерцах. Поскольку за один такт, или элементарную операцию по шине может передавать два или даже четыре пакета данных, для простоты частоту шины уже умножают на данный коэффициент (например, для шины Intel QPB он равен четырем). Типичные значения частоты системной шины – 200 (800), 266 (1066), 333 (1333) МГц.

Тактовая частота процессора получается умножением частоты системной шины на заложенный в нем коэффициент (множитель). Некоторые процессоры позволяют изменять свою частоту путем изменения множителя в целях снижения энергопотребления либо для разгона, то есть перевода процессора в форсированный режим.

Набор инструкций – это совокупность команд, которые может выполнять процессор, чтобы ускорить некоторые операции. Каждая такая команда посылается приложением, поэтому для эффективной работы необходима поддержка набора инструкции как процессором, так и программой. Наборы инструкций обозначаются специальными кодами и аббревиатурами в спецификации процессоров, например, MMX, SSE, SSE2, 3DNow и так далее. Традиционно между появлением того или иного набора инструкций в процессорах и широким внедрением его производителями софта проходит значительный промежуток времени. Например, хотя набор инструкций SSE появился почти десять лет назад, только в последние годы его стали использовать почти все приложения.

Наборы инструкций несколько отличаются у процессоров различных производителей. Например, Core 2 Duo компании Intel поддерживают набор SSE4, в то время как процессоры Phenom копании AMD – SSE4a, которые несовместимы между собой. Узнать, какие именно оптимизации используются в тех или иных программах, можно у их разработчиков. Справедливости ради отметим, что за исключением специфических ситуаций, когда каждый процент производительности важен, не стоит обращать большое внимание на поддерживаемые наборы инструкций. Абсолютное большинство приложений оптимизированы для довольно старых наборов инструкций, которые поддерживаются всеми процессорами.

Разрядность процессора – это возможность работать с инструкциями определенного размера. Различают устаревшие 32-битные процессоры и современные 64-битные. При наличии 64-битной операционной системы такие процессоры позволяют работать с объемом оперативной памяти более 4 GB.

Потребляемая энергия. Этот параметр напрямую почти никогда не указывается производителем, поскольку очень сильно зависит от вычислительной нагрузки на процессор. В то же время все производители указывают значение максимального теплорассеивания (TDP) в ваттах, которое фактически равно пиковому энергопотреблению. Типовое значение для недорогих или экономичных процессоров составляет 25-45 Вт, для более старых или самых производительных моделей – 65-125 Вт. В основном в продаже встречаются 65-ваттные процессоры. Чем выше энергопотребление, тем более мощная система охлаждения понадобится. Большинство процессоров оснащены той или иной системой динамического снижения энергопотребления (Intel SpeedStep, AMD Cool&Quiet).

Производительность – это количество операций, которые в состоянии совершить процессор в единицу времени. Как правило, производительность оценивается специальными программными пакетами, которые выдают результат в виде какого-то числа. Чем больше это число, тем быстрее процессор при выполнении данных операций. Тесты производительности (еще называемые бенчмарками) бывают синтетическими и реальными. Синтетические тесты нагружают процессор монотонными и относительно простыми операциями и позволяют тонко анализировать сильные и слабые места архитектуры. Реальные тесты используют коммерческие приложения и максимально приближенные к типичным задачи. Результаты реальных тестов наиболее полезны для конечных пользователей, поскольку являются отражением скорости процессора в обычных задачах.

Выбор процессора

Процедуру выбора процессора очень сложно провести, если четко не очерчен круг задач, которые будут выполняться на компьютере. Условно поделим рынок процессоров на бюджетный (до $100), средний ценовой сегмент (до $300) и high-end (от $300).

Бюджетные процессоры превосходно справляются с любыми офисными пакетами до тех пор, пока не идет речь о работе с действительно крупными массивами данных (базы больших корпораций, сложная верстка). Кроме того, любой двухъядерный процессор из данной категории прекрасно подходит для работы с Интернет-приложениями и может одновременно поддерживать несколько десятков приложений. Покупка одноядерного процессора оправдана только тогда, когда на счету каждые 10 долларов.

Процессоры из среднего ценового сегмента прекрасно подойдут для работы с графикой, большими базами данных и профессиональной верстки. Такой процессор составит достойную пару любой одиночной видеокарте, кроме самых дорогих, и справится с большинством игр. Приближаясь к верхней границе данного ценового сегмента, пользователь сталкивается с выбором – приобрести четырехъядерный процессор с меньшей тактовой частотой или двухъядерный с большей. Абсолютное большинство существующих приложений и игр не имеет качественной оптимизации для четерехъядерных процессоров, поэтому предпочтительнее брать двухъядерные. Исключение составляют ресурсоемкие приложения, специально оптимизированные для многопроцессорных рабочих станций и длительной обработки данных (например, 3D-рендеринг).

Высший ценовой сегмент high-end нацелен на компьютерных энтузиастов, а также пользователей, не приемлющих никаких задержек. Данные процессоры эффективно работают с видеокартами такого же класса, кроме того, для организации полноценной игровой системы с двумя видеокартами высшего уровня, объединенными по технологии SLI или CrossFire, требуется самый мощный процессор, который вы сможете себе позволить.

Выбор платформы

Выбирая производителя центральных процессоров, пользователь определяет платформу, на которой пользователь затем будет работать. Это набор системной логики материнской платы, тип модулей памяти и возможность использования систем из нескольких видеокарт. На текущий момент процессоры для настольных компьютеров (исключая миниатюрные ПК для мультимедиа и "тонкие клиенты") выпускают две компании - Intel и AMD. Позиции AMD наиболее сильны в бюджетном сегменте (до $100 – 150), в то время как Intel выпускает более производительные решения в среднем и высшем ценовых диапазонах.

Процессоры компании Intel могут работать с материнскими платами, поддерживающими память типа DDR2 и DDR3, а также технологии работы с несколькими видеокартами CrossFire (такие платы распространены широко) и SLI (только дорогие платы на чипсете производства NVIDIA). Процессоры AMD работают с памятью типа DDR2 (контроллер памяти встроен в сам процессор), в продаже широко распространены платы для этих процессоров с поддержкой как CrossFire, так и SLI. Поддержка памяти типа DDR3 процессорами AMD планируется не раньше 2009 года.

Модельный ряд Intel включает устаревшие одноядерные процессоры Celeron D, предназначенные для самых дешевых компьютеров, а также линейку многоядерных процессоров Core. В линейку Core входят бюджетные двухъядерные Core 2 Duo серий E2ххх и E4ххх, процессоры среднего уровня Core 2 Duo E6xxx и старшие модели E8xxx. Средний и высший ценовой диапазон занимают четырехъядерные процессоры Core 2 Quad, исключительно на высший ценовой диапазон рассчитаны двух- и четырехъядерные процессоры Core 2 Extreme. В большинстве случаев оптимальное соотношение цены и производительности обеспечивают процессоры серии Core 2 Duo E6xxx.

Модельный ряд AMD включает одноядерные процессоры Sempron и Athlon 64 (устаревшие модели, снятые с производства), двухъядерные Athlon X2, трех- и четырехъядерные Phenom. Как и в случае Intel Celeron D, Sempron и Athlon 64 предназначены для самых бюджетных систем, Athlon X2 обеспечивают оптимальное соотношение цены и качества. Phenom – это свежая линейка процессоров, которая призвана конкурировать с Intel Core 2 Quad, однако на данный момент она несколько проигрывает в производительности.

Охлаждение

Все современные центральные процессоры требуют специализированных систем охлаждения. Существуют воздушные, жидкостные, фреонные, каскадные и основанные на элементах Пельтье. В штатном режиме любому процессору достаточно воздушного охлаждения. Для этого на процессор устанавливается радиатор, который может обдуваться вентилятором. Данное устройство называется кулером и может продаваться отдельно либо же в комплекте с процессором. В последнем случае комплектация процессора называется коробочной ("боксовая", box).

Кулер, поставляемый в комплекте с процессором, обычно обеспечивает лишь базовый уровень охлаждения и обладает высоким уровнем шума. Рекомендуется приобретать малошумящие кулеры сторонних производителей (Zalman, GlacialTech, Titan, Scythe, CoolerMaster, Floston и так далее). Для процессоров средней и высшей ценовой категорий рекомендуются кулеры, построенные с использованием тепловых трубок.

Выводы

Выбор процессора следует начинать с определения ценовой категории на пересечении потребностей и возможностей. При этом не стоит забывать, что мощный процессор не заменяет дискового пространства или современной видеокарты. Выбор платформы рекомендуется делать исходя из результатов тестирования процессоров именно в тех приложениях, в которых в основном планируется работать.

Принимаем к оплате банковские карты