Процессоры персональных компьютеров

Размещено на http: //www. allbest. ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Экономическая кибернетика»

Курсовая работа

Направление подготовки - 38.03.01 Экономика

Профиль подготовки - Бухгалтерский учет, налогообложение и аудит

по дисциплине “Информационно-коммуникационные технологии”

на тему “Процессоры персональных компьютеров”

Выполнил студент: Антонова А.Д.

Группа: 16ЭЭ3

Руководитель: Самыгин Д.Ю.

к.э.н., доцент

2016



Содержание

Введение

1. Процессоры ПК

1.1 Понятие и основные характеристики процессоров

1.2 Понятие прерывания и основные виды прерываний

1.3 Архитектура процессора

(CISC и RISC, кэш-память и ее уровни, конвейеры)

2. Обзор современных процессоров ПК

2.1 Процессоры семейства Intel

2.2 Процессоры семейства AMD

Заключение

Список использованной литературы



Введение

чип микропроцессор компьютерный

IT-технологии вошли и прочно закрепились в жизни общества, поэтому, в современных условиях ни одна область деятельности людей не обходится без использования компьютера. Существует достаточно большое количество сфер, в которых эксплуатируются компьютеры, с каждым днем они расширяются, модернизируются технологии, влияя на развитие человека и общества в целом. Компьютер совершенствуется по мере развития общества, изменяются его технические характеристики. В основе рассмотрения компьютера лежит, прежде всего, то, что он является преобразователем информации: ЭВМ обрабатывает вводимые данные и выводит информацию на устройство вывода, обычно это монитор. Все персональные компьютеры, планшеты, смартфоны обрабатывают глобальный поток информации с помощью процессора - специальной электронной микросхемы.

Актуальность данной работы заключается в том, что в современных условиях, когда технологии развиваются очень стремительно, а компьютер используется практически каждым, прочно войдя в жизнь общества, не многие из пользователей задумываются о его сущности и устройстве.

Процессор, его понятие и сущность является главным объектом работы.

Предметы исследования в работе: современные модели процессоров различных компаний.

Цель данной работы состоит в исследовании основного назначения и архитектуры современных процессоров.

Для осуществления данной цели были поставлены следующие задачи:

Провести анализ основных характеристик процессора;

Рассмотреть архитектуру процессора;

Исследовать рынки процессоров, выделить лучшие модели, рассмотреть их достоинства и характеристики.

Для реализации поставленных задач были использованы следующие методы: теоретический анализ различных источников и их описание.



1. Процессоры ПК

1.1 Понятие и основные характеристики процессоров

В настоящее время представление о том, что такое процессор имеет даже ребенок, в условиях высокого технологического развития любой эрудированный человек сможет с легкостью сказать, что он из себя представляет. Но все-таки, что же такое процессор с точки зрения теории?

Центральный процессор (CPU) - важнейшая часть аппаратного обеспечения любого компьютера, отвечающая за выполнение необходимых арифметических операций, заданных программами, координирующая работу всех, без исключения, устройств компьютера.

Проанализировать и оценить вычислительную производительность компьютерной системы, можно зная характеристики процессора, эти знания имеют большое значение.

Рассмотрим многоядерность процессоров.

Понятие многоядерности возникло в связи с тем, что по мере развития и повышения производительности процессоров, наращивать тактовую частоту становилось все тяжелее, так как увеличивались требования к системе охлаждения процессоров, это привело к необходимости растить процессоры в ширину, то есть добавлять ядра. [3, с. 89]

Первым процессором, предназначенным для массового использования, стал POWER4 с двумя ядрами PowerPC на одном кристалле, он был выпущен в 2001 году компанией IBM.

2-ядерный IBM PowerPC-970MP (G5) был представлен в 2005 году. Этим процессором оснащались последние Power Mac G5.

В апреле 2005 года AMD выпустила 2-ядерный процессор Opteron архитектуры AMD64, предназначенный для серверов.

В мае того же года Intel выпустила процессор Pentium D, который стал первым 2-ядерным процессором, предназначенным для персональных компьютеров. Pentium D, созданный на основе архитектуры NetBurst, состоял из двух раздельных процессоров, помещенных на одну подложку, без каких либо общих элементов. Так как компания Intel отказалась от архитектуры NetBurst в конце 2005 года, развитие Pentium D не получил. Настоящий многоядерный процессор Core Duo на более экономичной архитектуре Core был выпущен компанией Intel в январе 2006 года.

Смысл повышения производительности процессора за счёт нескольких ядер, заключается в том, что выполнение потоков разбивается на несколько ядер. В целом каждый процесс, запущенный в операционной системе, имеет несколько потоков.

Следует сделать акцент на том, что физически процессор может быть одноядерным, но при этом операционная система виртуально создает для себя большое количество потоков и выполняет их одновременно. Этот принцип реализует многозадачность Windows.

Как пример можно привести CCleaner - это программа, которая очищает компьютер от временных файлов системы. Во время ее работы один поток будет очищать компьютер от ненужных файлов, другой - устанавливать обновление программы.

При этом если процессор одноядерный, то т.к. два потока выполняются одновременно, то нужно визуально нужно создать эту одновременность выполнения. Действия операционной системы: она мгновенно переключается между выполнением потоков. Таким образом, система сначала выполняет одно действие, затем другое и так по очереди. Следует отметить, что производительность при этом снижается.

В случае если процессор многоядерный такого переключения не будет. Система начнет направлять каждый поток на отдельное ядро, это позволит избавиться от переключения с потока на поток, тем самым повысится производительность. Принцип многоядерности и многопоточности заключается в том, что потоки могут выполняться одновременно, без потери производительности и времени. К сожалению не все программы оптимизированы на поддержку многоядерности. Несмотря на это разработчиками создаются множество программ, с оптимизированным кодом, совместимых с многоядерными процессорами.

Техпроцесс в центральных и графических процессорах.

Техпроцесс становится довольно важным параметром при выборе процессора, так как именно он влияет на увеличение производительности, за счет конструктивных изменений. Техпроцесс представляет собой общее понятие и для центральных и для графических процессоров.

Основным элементом в процессорах является транзистор - главный компонент в любой электрической схеме. Транзисторами можно увеличить или снизить первоначальное напряжение источника питания это позволяет логическим схемам работать в двух состояниях - включения и выключения (двоичной системе).

Основа производительности процессора заключается в транзисторах, соответственно, чем меньше их размер, тем большее их количество поместится на кристалле процессора.

Самый первый транзистор, изготовленный учеными Bell Labs в 1947 году, по размеру был как человеческая ладонь, а 45-нм транзистор от Intel в 400 раз меньше красной кровяной клетки человека, благодаря усовершенствованию размеров транзисторов в современных процессорах их количество уже давно переходит за 1 млрд.

Частота процессора.

Частота - это количество синхронизирующих импульсов в секунду.

При рассмотрении характеристик процессоров тактовая частота особенно выделяется. В настоящий момент повышение тактовой частоты не развивается высокими темпами, как это было раньше. Чаще всего разработки проходят с целью усовершенствования архитектуры, кэш-памяти и тому подобного.

Количество вычислений, производимых процессором в единицу времени, именно то, что характеризует частота, отсюда, чем больше операций процессор выполняет при большей тактовой частоте.

Тактовая частота современных процессоров составляет 1,0-4ГГц. Она определяется умножением внешней (базовой) частоты, на определённый коэффициент.

В настоящее время одноядерные процессоры стремительно исчезают с рынков, ведь информационные технологии находятся в постоянном развитии. В связи с этим нужно иметь конкретное представление о процессе расчета частоты процессоров с двумя и более ядрами.

Суммарную частоту процессора нельзя понимать как количество ядер, умноженное на указанную частоту, т.к. это является распространенным заблуждением в расчетах тактовой частоты.

Существует такой пример: «По дороге идёт пешеход со скоростью 4 км/ч. Это аналогично одноядерному процессору на N ГГц. А вот если по дороге идут 4 пешехода со скоростью 4 км/ч, то это аналогично 4-ядерному процессору на N ГГц. В случае с пешеходами мы не считаем, что их скорость будет равна 4х4 =16 км/ч, мы просто говорим: "4 пешехода идут со скоростью 4 км/ч". По этой же причине мы не производим никаких математических действий и с частотами ядер процессора, а просто помним, что 4-ядерный процессор на N ГГц обладает четырьмя ядрами, каждое из которых работает на частоте N ГГц».

То есть, по сути, частота процессора от количества ядер не изменяется, увеличивается лишь производительность процессора.

1.2 Понятие прерываний и основные виды прерываний

Прерывание - сигнал от программного или аппаратного обеспечения процессору о наступлении высокоприоритетного события, требующего прерывания текущего кода, выполняемого процессором. Ответ на это - приостановка активности процессором, при этом он сохраняет текущее состояние и выполняет функцию, называемую обработчиком прерывания, который реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код. Прерывание является принудительной сменой управления от выполняемой программы к системе.

Основная цель введения прерываний заключается в установлении асинхронного режима работы и перераспределении работы отдельных устройств вычислительного комплекса.

Механизм прерываний реализуется аппаратно-программным способом. Прерывание всегда означает изменение порядка выполнения команд процессором. [5, с. 157]

Система прерывания появилась в процессорах ЭВМ второго поколения. В первую очередь они служили программными устройствами управления объектами. Причиной их возникновения послужило несколько факторов: во-первых, разработчики стремились свести простои ЭВМ при возникновении внештатных ситуаций в процессоре к минимуму. Во-вторых, разработчиков интересовала загрузка процессора полезной для него работой, т.е. намерение реализовать фоновую работу ЭВМ.

В зависимости от источника возникновения сигнала прерывания делятся на:

1) асинхронные, или внешние (аппаратные) -- события, которые исходят от внешних аппаратных устройств и могут произойти в любой произвольный момент:

? сигнал от таймера,

? сигнал сетевой карты дискового накопителя,

? нажатие клавиш клавиатуры,

? движение мыши.

Факт возникновения в системе такого прерывания трактуется как запрос на прерывание - устройства сообщают, что они требуют внимания со стороны ОС;

2) синхронные, или внутренние -- события, возникающие в процессоре как результат нарушения различных условий при исполнении машинного кода:

? деление на ноль,

? переполнение стека,

? обращение к недопустимым адресам памяти,

? недопустимый код операции;

3) программные -- инициируются исполнением специальной инструкции в коде программы. Программные прерывания, как правило, используются для:

? обращения к функциям встроенного программного обеспечения,

? драйверам

? операционной системе.

Существует определенная команда прерывания, по которой они происходят, при этом микропроцессор производит те же действия, что и при обычных внутренних прерываниях. Механизм функционирует с тем, чтобы переключение на системные программные модули происходило не как переход в подпрограмму, а как обыденное прерывание. Благодаря этому происходит автоматическое переключение микропроцессора с возможностью выполнения всех команд.

Прерывания, происходящие в процессоре, вызваны сигналами, которые сформированы либо внутри самого процессора, либо вне его. Иногда они возникают одновременно, и выбор одного из сигналов осуществляется с опорой на приоритеты, установленных для каждого из них. Очевидно, что прерывания, исходящие от схем контроля процессора, будут иметь наивысший приоритет. Программно-аппаратное управление порядком обработки сигналов прерывания позволяет применять различные дисциплины обслуживания прерываний.

Обычно приоритеты обслуживаются как:

? относительные. Такое обслуживание прерываний означает, что если во время обработки прерывания поступает более приоритетное прерывание, то это прерывание будет обработано только после завершения текущей процедуры обработки прерывания.

? абсолютные. Это обслуживание прерываний подразумевает, что если во время обработки прерывания поступает более приоритетное прерывание, то текущая процедура обработки прерывания вытесняется, и процессор начинает выполнять обработку вновь поступившего более приоритетного прерывания. После завершения этой процедуры процессор возвращается к выполнению вытесненной процедуры обработки прерывания.

? по принципу стека. Запросы с более низким приоритетом могут нарушить обработку прерывания с более высоким приоритетом.

Кроме этого, процессор может иметь средства защиты от прерываний, к ним относятся:

? отключение системы прерываний;

? маскирование (запрет) некоторых типов прерываний.

В свою очередь ОС следит за ходом выполнения задач и управляет:

? реакцией на прерывания;

? организацией обмена информацией;

? предоставлением ресурсов;

? динамикой выполнения задач;

? организацией сервиса.

Причины, по которым возникают прерывания в ОС, определяет супервизор прерываний, он осуществляет действия, которые важны при каком-либо прерывании и в конкретный момент времени.

Он выполняет такие функции:

? сохраняет в дескрипторе текущей задачи рабочие регистры процессора, определяющие суть прерванной задачи;

? определяет программу, обслуживающую текущий запрос на прерывание;

? устанавливает необходимый режим обработки пребывания;

? передает управление подпрограмме обработки прерывания.

Реализация задач отражена на рисунке 1:

Наконец, уже диспетчер задач, в соответствии с принятым режимом распределения процессорного времени восстановит контекст той задачи, которой будет решено выделить процессор.

Весь этот процесс наглядно показан на рисунке 2:



Из рисунка 2 видно отсутствие непосредственного возврата в прерванную ранее программу из подпрограммы обработки прерывания.

Для прямого возврата достаточно сохранить адрес в стеке, что и делает аппаратура процессора. При этом стек обеспечивает возможность возврата в случае вложенных прерываний.

Впрочем, если бы контекст сохранялся просто в стеке, а не в дескрипторах задач, то возможность подходить к выбору той задачи, которой нужно передать процессор после завершения работы подпрограммы обработки прерывания отсутствовала бы. Очевидно, что это является общим принципом, ведь в конкретных процессорах и в конкретных ОС могут существовать некоторые отступления от рассмотренной схемы, дополнения к ней.

1.3 Архитектура процессора

Изначально улучшение процессоров было ориентировано на то, чтобы создать наиболее функциональный PC, который позволил бы выполнять много различных инструкций. Это было выгодно, но и к тому же их использование зачастую позволяло сильно сократить размеры написанной на ассемблере программы. Уменьшение инструкций способствовало тому, что можно было тратить значительно меньше времени на исполнение программы.

Очевидным является тот факт, что существуют процессоры различных архитектур. Рассмотрим их.

В соответствии с составом системы команд различают:

? CISC (англ. Complex Instruction Set Computing - компьютер с полным набором команд). У данной концепции проектирования процессоров существует ряд характеристик, к ним относятся:

? большое количество разных команд, которые различаются как по длине, так и формату

? разнообразные режимы адресации

? сложная кодировка инструкций

Такой процессор работает со сложными инструкциями разной длины. Выполнение одиночной инструкции может осуществляться быстро, но обработать множество инструкций в одно время сложнее.

Для повышения быстродействия обычно увеличивают тактовую частоту и степень интеграции, это вызывает необходимость совершенствования технологии, что в свою очередь влечет более дорогое производство.

? RISC (Reduced Instruction Set Computing ? компьютер с сокращенным набором команд). В таком процессоре система команд достаточно проста, в ней все команды одинакового формата, у них несложная кодировка. Команда, которая поступает в CPU, уже разделена по полям и не нуждается повторной дешифрации.

Дополнительные компоненты имеют возможность включаться, т.к. кристалл освобождается для этого. Снизить тактовую частоту можно, если высоко быстродействие, при этом команда становится дешевле и не загромождает ОЗУ. Программной совместимостью указанные архитектуры не обладают. Отладка программ на RISC более сложна.

В связи с тем, что такие инструкции просты, для их выполнения нужно меньше логических элементов, это снижает стоимость процессора. Но большая часть программного обеспечения написана для CISC-процессоров. Для использования архитектуры RISC нынешние программы должны быть перекомпилированы.

? MISC (Multipurpose lnstruction Set Computer). Здесь база состоит из двух частей, они могут быть объединены, либо находиться в разных корпусах. Основная часть - RISC CPU, при подключении еще одной части - ПЗУ система приобретает свойства CISC. Эти две части дополняют друг друга и поскольку микропрограмма уже дешифрована, то времени выборки из ОЗУ на нее не требуется.

Одним из немаловажных факторов повышающих производительность процессора, является наличие кэш-памяти, а точнее её объём, скорость доступа и распределение по уровням.

Кэш-память - это сверхбыстрая память используемая процессором, для временного хранения наиболее часто используемых данных.

Кэш-память построена на триггерах, которые, состоят из транзисторов. Группа транзисторов занимает гораздо больше места, нежели те же самые конденсаторы, из которых состоит оперативная память. Это тянет за собой множество трудностей в производстве, а также ограничения в объёмах.

Отсюда высокая стоимость кэш памяти, несмотря на ее малый объем, она является очень дорогой, но из этого следует основное преимущество такой памяти - скорость. Так как триггеры не нуждаются в регенерации, а время задержки вентиля, на которых они собраны, невелико, то время переключения триггера из одного состояния в другое происходит очень быстро. Это и позволяет кэш-памяти работать на таких же частотах, что и современные процессоры. [2, с. 215]

Размещена кэш-память на самом кристалле процессора, что значительно уменьшает время доступа к ней. Ранее, она размещалась за пределами кристалла, на специальной микросхеме SRAM где-то на материнской плате.

Главное назначение кэш-памяти - это хранение данных, которые часто используются процессором. Кэш является буфером, в который загружаются данные, и, несмотря на его небольшой объём, он дает значительный прирост производительности.

Если есть какие-то данные в кэш-памяти, к которым вероятнее всего будет повторное обращение, то эти данные из оперативной памяти, подгружаются в кэш-память. Очень часто это происходит с совместной загрузкой тех данных, которые вероятнее всего, будут использоваться после текущих данных. То есть, здесь присутствует наличие предположений о том, что же будет использовано «после». Вот такие непростые принципы функционирования.

Современные процессоры, оснащены кэшем, который состоит чаще всего из двух или трех уровней, но бывают и исключения.

Существуют такие уровни: L1 (первый уровень), L2 (второй уровень), L3 (третий уровень).

Кэш первого уровня (L1) - наиболее быстрый уровень кэш-памяти, который работает напрямую с ядром процессора, благодаря этому плотному взаимодействию, данный уровень обладает наименьшим временем доступа и работает на частотах близких процессору. Является буфером между процессором и кэш-памятью второго уровня.

Кэш второго уровня (L2) - второй уровень более масштабный, нежели первый, но в результате, обладает меньшей скоростью. Он служит буфером между уровнем L1 и L3.

Кэш третьего уровня (L3) - третий уровень еще более медленный, нежели два предыдущих. Но всё равно он гораздо быстрее, нежели оперативная память. Объём кэша L3 в i7-3770K составляет 8 Мбайт. Если два предыдущих уровня разделяются на каждое ядро, то данный уровень является общим для всего процессора.

Конвейер -- способ организации вычислений, используемый в современных процессорах и контроллерах с целью повышения их производительности.

Суть состоит в одновременном выполнении нескольких инструкций процессора. Сложные инструкции процессора представляются в виде последовательности более простых стадий. Вместо выполнения инструкций последовательно, следующая инструкция может выполняться через несколько стадий выполнения после первой инструкции. Это позволяет управляющим цепям процессора получать инструкции со скоростью самой медленной стадии обработки, однако при этом намного быстрее, чем при выполнении эксклюзивной полной обработки каждой инструкции от начала до конца.

На рисунке 4 показан простой пятиуровневый конвейер в RISC-процессорах. Здесь:

? IF (англ. Instruction Fetch) -- получение инструкции,

? ID (англ. Instruction Decode) -- раскодирование инструкции,

? EX (англ. Execute) -- выполнение,

? MEM (англ. Memory access) -- доступ к памяти,

? WB (англ. Register write back) -- запись в регистр.

Вертикальная ось -- последовательные независимые инструкции, горизонтальная -- время. Выделенная колонка описывает состояние процессора в один момент времени, в ней самая ранняя, верхняя инструкция уже находится в состоянии записи в регистр, а самая последняя, нижняя инструкция -- только в процессе чтения.

Наряду с конвейерами существует и бесконвейерная архитектура, она менее эффективна из-за меньшей загрузки функциональных модулей процессора. Конвейер не убирает полностью время простоя модулей в процессорах как таковое и не уменьшает время выполнения каждой конкретной инструкции, но заставляет модули процессора работать параллельно над разными инструкциями, увеличивая тем самым количество инструкций, выполняемых за единицу времени, а значит, и общую производительность программ.

Процессоры с конвейером внутри устроены так, что обработка инструкций разделена на последовательность стадий, предполагая одновременную обработку нескольких инструкций на разных стадиях. Результаты работы каждой из стадий передаются через ячейки памяти на следующую стадию, и так -- до тех пор, пока инструкция не будет выполнена. Подобная организация процессора, при некотором увеличении среднего времени выполнения каждой инструкции, тем не менее, обеспечивает значительный рост производительности за счёт высокой частоты завершения выполнения инструкций.

Не все инструкции являются независимыми. В простейшем конвейере, где обработка инструкции представлена пятью стадиями, для обеспечения полной загрузки, в то время, пока заканчивается обработка первой инструкции, должно обрабатываться параллельно ещё четыре последовательных независимых инструкции. [1, с. 108]

Существует ряд приёмов, таких, как форвардинг, значительно снижающих необходимость приостанавливать в таких случаях часть конвейера. Однако зависимость между инструкциями, одновременно обрабатываемыми процессором, не позволяет добиться увеличения производительности кратно количеству стадий конвейера в сравнении с бесконвейерным процессором.

Конвейер помогает не во всех случаях. Существует несколько возможных минусов.

К преимуществам можно отнести следующее:

? Время цикла процессора уменьшается, при этом увеличивая скорость обработки инструкций в большинстве случаев.

? Некоторые комбинационные логические элементы, могут быть ускорены путём увеличения количества логических элементов. Использование конвейера может предотвратить ненужное наращивание количества элементов.

Из недостатков выделяют:

? Бесконвейерный процессор исполняет только одну инструкцию за раз. Следовательно, схема такого процессора проще, и он дешевле для изготовления.

? Задержка инструкций в бесконвейерном процессоре слегка ниже, чем в конвейерном эквиваленте. Это происходит из-за того, что в конвейерный процессор должны быть добавлены дополнительные триггеры.

? У бесконвейерного процессора скорость обработки инструкций стабильна. Производительность конвейерного процессора предсказать намного сложнее, и она может значительно различаться в разных программах.



2. Обзор современных процессоров

2.1 Процессоры семейства intel

Компания Intel занимает ведущее положение на рынке. Большинство современных компьютеров собираются на чипах именно этой компании. В данном разделе будут проанализированы процессоры последних поколений.

Первые поколения процессоров этой компании были подчинены двухлетнему циклу. Такая стратегия делилась на два этапа. Первый этап заключался в переводе процессора на новый технологический процесс. Второй этап в свою очередь подразумевал коренное изменение архитектуры полупроводниковых кристаллов и значительное увеличение производительности.

Как пример можно привести следующее:

? 1-ое поколение West merre и 2-ое поколение «Санди Бридж». В данном случае технологический процесс был одинаков, но архитектура подверглась изменениям. На центральный процессор были перенесены северный мост материнской платы и встроенный графический усилитель;

? 4-е поколение «Хас Велл» и 3-е поколение «Иви Бридж». Был оптимизирован уровень энергопотребления компьютерной системы, а также повышены тактовые частоты чипов.

? 6-ое поколение «Скай Лайк» и 5-ое поколение «Броад Велл»: были повышены тактовые частоты и улучшен уровень энергопотребления. Было добавлено несколько новых инструкций, улучшающих быстродействие.

Процессоры от компании Intel позиционируются так:

? Celeron - наиболее доступные решения. Подходят для решения простых задач, использования в офисных компьютерах.

? Pentium - практически полностью идентичны процессорам Celeron в архитектурном плане. Но по сравнению с ними, у Pentium более высокие частоты и увеличенный кэш третьего уровня, что дает им особое преимущество в производительности.

? Corei3 - занимают средний сегмент ЦПУ от компании Intel. Два предыдущих типа процессоров, имеют два вычислительных блока. То же можно сказать про Corei3. Однако для двух первых семейств чипов отсутствует поддержка технологии «ГиперТрейдинг». У процессоров Corei3 она имеется. Таким образом, на программном уровне два физических модуля могут быть преобразованы в четыре потока обработки программы. Это позволяет обеспечить существенное увеличение уровня быстродействия. На основе таких продуктов можно собрать собственный игровой персональный компьютер среднего уровня, сервер начального уровня или даже графическую станцию.

? Corei5 - занимают нишу решений выше среднего уровня, но ниже премиального сегмента. Данные полупроводниковые кристаллы могут похвастаться наличием сразу четырех физических ядер. Данная архитектурная особенность обеспечивает им преимущество в плане производительности. Более свежее поколение процессоров Corei5 обладает высокими тактовыми частотами, что позволяет постоянно получать прирост производительности.

? Corei7 - занимают нишу премиум-сегмента. В них количество вычислительных блоков такое же, как и в Corei5. Однако у них, так же, как и у Corei3 имеется поддержка технологии «Гипертрейдинг». По этой причине четыре ядра на программном уровне преобразуются в восемь обрабатываемых потоков. Именно эта особенность позволяет обеспечить феноменальный уровень производительности, которым может похвастаться любой персональный компьютер, собранный на основе Intel Corei7. Данные чипы имеют соответствующую стоимость.



2.2 Процесоры семейства AMD

Большинство процессоров AMD базируются на основе архитектуры К10.5. Она имеет следующие характеристики:

? техпроцесс -- 45 нм SOI;

? площадь ядра -- 243 мм2;

? количество транзисторов -- около 705 млн;

? напряжение -- 0,875-1,5 В;

? Socket-АМЗ (941 pin).

Несмотря на это, в линейку AMD входит несколько совершенно разных по позиционированию и характеристикам семейств, и разобраться в этом изобилии не так уж просто.

В отличие от уже рассмотренной линейки Intel (Core i7, i5, i3, Pentium), в процессорах AMD выделяется всего два семейства (не считая Operton) -- Phenom II и Athlon II.

Рассмотрим каждый из них отдельно.

Семейство процессоров Phenom II

По сравнению с Intel, сменившей за два года сразу несколько архитектур и почти десяток ядер, модельный ряд AMD более стабилен: в основе процессоров AMD лежит одна и та же архитектура К10.

Последней линейкой процессоров с данной архитектурой стало семейство Phenom II. Главное отличие новых процессоров Phenom II от Phenom состоит в том, что они выполнены по 45-нанометровому техпроцессу с применением технологии SOI, в то время как процессоры семейства Phenom выполняются по 65-нанометровому техпроцессу.

Точно так же, как и модели семейства AMD Phenom Х4, они представляют собой четырехъядерные процессоры, то есть с четырмя ядрами на кристалле. Каждое ядро процессора Phenom II Х4 имеет выделенный кэш L2 размером 512 Кбайт и разделяемый между всеми ядрами кэш L3 размером 6 Мбайт.

Процессоры AMD Phenom II Х4, как и AMD Phenom Х4, совместимы с разъемами Socket АМ2+ и поддерживают шину HyperTransport 3.0.

Процессоры семейства Phenom II Х4 имеют интегрированный двухканальный контроллер памяти DDR2 и поддерживают память DDR2-667/800/1066.

Среди новшеств в процессорах AMD Phenom II Х4 можно также отметить усовершенствованную технологию Cool'n'Quiet 3.0. Она объединяет в себе ряд функций, позволяющих снизить энергопотребление процессора в те моменты, когда он недозагружен, а также предотвратить перегрев процессора.

При анонсе нового процессора семейства Phenom II Х4 компания AMD указывала также и на другие преимущества по сравнению с предыдущим семейством. А именно, отмечалось, что новые процессоры выполняют больше инструкций за такт.

Семейство процессоров AMD Phenom II в настоящее время включает две модификации -- трехъядерные процессоры и четырехъядерные. Большая часть последних построена на хорошо отлаженном ядре Agena. Однако новые модели высшей ценовой категории построены на основе усовершенствованного ядра Deneb, потребляющего значительно меньше мощности при увеличенном кэше третьего уровня. Ядро Deneb (Shanghai) представляет собой 45-нанометровый процессор поколения К10.5. Оно отличается увеличенным кэшем L3, а также незначительной оптимизацией архитектуры.

Семейство процессоров Athlon II

Параллельно с Phenom II AMD поддерживает еще одну линейку процессоров на основе архитектуры AMD К10 -- Athlon II. Можно сказать, что она заменила линейку Sempron. В отличие от Phenom, эти процессоры лишены кэша L3, однако в качестве компенсации оснащены кэшем L2 удвоенного объема. Кроме того, серия Athlon II обладает значительно меньшим тепловыделением по сравнению с Phenom II.

Тесты показывают, что на одинаковой частоте и с одинаковым количеством ядер процессоры Athlon II отстают от своих коллег Phenom II не более чем на 10 %, а в ряде случаев оказываются наравне с ними. Учитывая более чем 50-процентную разницу в цене и отличный разгонный потенциал, эти модели можно смело рекомендовать экономным пользователям, которые хотят, чтобы цена соответствовала качеству.



Заключение

Внедрение и широкое распространение средств вычислительной техники является одним из главных факторов ускорения научно-технического прогресса во всем мире. В настоящее время мы не можем представить себе жизнь без использования технологий, ведь они в значительной мере облегчают нам жизнь, экономят наше время, позволяя выполнить больше работы в сжатые сроки, а это очень важно. Отсюда можно сделать вывод о том, что роль компьютеров в деятельности общества очень велика и с каждым днем она возрастает все больше. Большинство предприятий не смогут работать без быстродействующих ЭВМ, а этот фактор зависит от быстродействия процессора.

Темпы научно-технического прогресса, усиление роли науки в значительной степени определяются качеством средств вычислительной техники и их программным обеспечением. Именно развитие этих средств обеспечивает успехи в автоматизации производственных процессов, в разработке новых технологий, в повышении эффективности труда и управления, в совершенствовании системы образования и в ускорении подготовки кадров.

При выборе компьютера нужно руководствоваться многими факторами, не только ценой и рекламой, для того, чтобы не прогадать, важно иметь пускай и поверхностные, но все-таки знания об архитектуре компьютера, его возможностях. Благодаря им задача выбора идеально подходящего компьютера станет легко достижимой.

В данной работе были рассмотрены многие характеристики процессора, приведены сравнительные аналогии развития различных семейств процессоров, было проведено исследование об архитектуре процессоров, их сущности. Именно со знанием того, как устроены элементы компьютера, пользователи смогут подобрать именно тот, что подходит для их работы или учебы.

На основе всех этих факторов можно сделать вывод о том, что поставленная в начале работы цель была полностью реализована.



Список использованной литературы

1. Информатика. Зрюмова А.Г., Зрюмов Е.А., Пронин С.П. (АлтГТУ, 2011, 177с.)

2. Информатика и ИКТ. (Учебник для вузов) Цветкова М.С., Великович Л.С. (2012, 352с.)

3. Основы современной информатики. Кудинов Ю.И., Пащенко Ф.Ф. (2011, 256с.)

4. Современная информатика. Аверьянов Г.П., Дмитриева В.В. (НИЯУ МИФИ; 2011, 436с.)

5. Информационные технологии. Громов Ю.Ю., Дидрих В.Е. и др. (ТГТУ; 2011, 152с.)

6. Частота процессора - [Электронный ресурс]. URL: http://hardwareguide.ru/ (Дата обращения 20.11.16)

7. Что такое транзистор - [Электронный ресурс]. URL: http://radioskot.ru/publ/nachinajushhim/ (Дата обращения 4.12.16)

8. Технологический процесс - [Электронный ресурс]. URL: http://hardwareguide.ru/ (Дата обращения 7.12.16)

9. Прерывания - [Электронный ресурс]. URL: http://life-prog.ru/ (Дата обращения 9.12.16)

10. Кэш-память - [Электронный ресурс]. URL: http://we-it.net/ (Дата обращения 12.12.16)

11. Конвейер - [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/ (Дата обращения 15.12.16)

12. Архитектура процессоров - [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikiversity.org/ (Дата обращения 17.12.16)

Размещено на Allbest.ru

...