Budowa komputera Magistrala Procesor Pamięć Układy I/O 1
Procesor to CPU (Central Processing Unit) centralny układ elektroniczny realizujący przetwarzanie informacji Zmiana stanu tranzystorów wewnątrz procesora odbywa się w rytm taktów zegara Zegar systemowy wytwarza przebiegi czasowe, taktujące pracę całego systemu wolniejsze składniki korzystają z zegara systemowego poprzez odpowiedni dzielnik częstotliwości układ procesora powiela częstotliwość systemową (mnożnik częstotliwości) 2
Procesory Parametry określające wydajność procesora: wewnętrzna częstotliwość taktowania - liczba cykli realizowanych przez procesor w ciągu sekundy wielkość magistrali danych - liczba przesyłanych jednocześnie bitów (8, 16, 32, 64 b) zewnętrzna częstotliwość taktowania - szybkość z jaką procesor uzyskuje dostęp do danych wielkość pamięci Cache architektura - wewnętrzna konstrukcja oraz lista rozkazów procesora 3
Rozkaz [ instrukcja maszynowa ] to najprostsza operacja, której wykonania programista może zażądać od procesora Lista rozkazów procesora rozkazy przesłań rozkazy arytmetyczno-logiczne rozkazy sterujące inne, charakterystyczne dla danego procesora Lista rozkazów jest niezbędna dla programistów (korzystanie z procesora np. z poziomu asemblera) oraz twórców kompilatorów, debuggerów i innych narzędzi operujących na poziomie kodu maszynowego. 4
Rozkazy są przechowywane w postaci kodów binarnych. Kod rozkazu musi zawierać informacje niezbędne do jego poprawnej realizacji przykładowy format rozkazu kod operacji część adresowa numer polecenia na liście rozkazów procesora adres argumentu wykonywanej operacji, np. adres komórki pamięci, w której jest argument są rozkazy, w których nie ma części adresowej 5
Etapy wykonywania rozkazu (cykle) 6
Architektura procesora 7
Blok wstępnego pobierania i dekodowania instrukcji odpowiada za dostarczenie kolejnych poleceń z pamięci operacyjnej i przekazanie ich do odpowiedniej jednostki wykonawczej Jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU) przetwarza wszelkie dane stałoprzecinkowe. Jest wyposażona jest w niewielką zintegrowaną pamięć, nazywaną zestawem rejestrów. Każdy rejestr to pojedyncza komórka używana do chwilowego przechowywania danych i wyników Koprocesor (FPU) pozwala na wykonywanie wszelkich operacji zmiennoprzecinkowych Moduł wyjściowy - przekierowuje nadchodzące informacje np. do odpowiedniego adresu w pamięci operacyjnej lub urządzenia wejścia/wyjścia. 8
w chipie procesora maksymalna szybkość z jaką procesor może być taktowany ilość bitów, które może równocześnie przetwarzać jednostka ALU procesora rok, w którym dany procesor został wprowadzony na rynek po raz pierwszy szerokość pojedynczej ścieżki 9
Gordon Moore jeden z założycieli firmy Itnel Prawo Moore a 1965 r. Moc obliczeniowa komputerów podwaja się co 2 lata
Przyspieszanie działania procesora podkręcanie procesora zwiększanie częstotliwości zegara systemowego zwiększanie mnożnika częstotliwości wewnątrz procesora zwiększenie liczby jednostek wykonawczych (superskalarność) wielowątkowość - wykonywanie wielu wątków (zadań działających na tym samym obszarze pamięci) na pojedynczym procesorze (zaimplementowana przez Intela w 2002 r. procesory Xeon i P4 HT z Hiperwatkowością ) wielolordzeniowość realizacja kilku zadań na mnogich jednostkach obliczeniowych (Pentium Dual Core, AMD X2 i nowsze) 11
układ Dual-Core rdzeń CPU i pamięć podręczna L1 rdzeń CPU i pamięć podręczna L1 magistrala danych i pamięć podręczna L2 12
Procesory firmy INTEL (INTEgrated electronics) Celeron < Pentium < Core i3 < Core i5 < Core i7 najwolniejszy najszybszy Celeron Pentium Core i3 6. generacja Core i5 6. generacja Core i7 6. generacja liczba rdzeni / wątków 2 / 2 2 / 4 4 / 4 4 / 8 taktowanie 2,0 2,9 GHz 3,2 3,9 GHz 2,2 3,5 GHz 2,8 4 GHz pamięć podręczna 1 2 MB 4 MB 6 MB 8 MB
Intel Celeron, Intel Pentium Dla osób potrzebujących komputera: do prac biurowych do mniej wymagających narzędzi profesjonalnych można grać w większość gier (często w niższych ustawieniach szczegółowości obrazu) + bardzo niski pobór energii Intel Core i3 Dla osób potrzebujących komputera: do zadań domowych do pracy można grać w większość gier (często w wysokich lub najwyższych ustawieniach graficznych) 14
Intel Core i5 Dla użytkowników : narzędzi dobrze wykorzystujących wielordzeniowość graczy można grać w każdą grę w najwyższych ustawieniach graficznych Intel Core i7 Dla użytkowników: profesjonalistów miłośników najwyższej wydajności w każdym zastosowaniu graczy w grach są nieco szybsze od Core i5 15
Procesory firmy INTEL Intel Core i7 extreme edition Technologia produkcji: 22 nm Pamięć cache: do 20 MB, Częstotliwość: do 3,7 GHz 6-8 rdzeni 12-16 wątków przetwarzania 16
Intel Atom processor Procesory firmy INTEL Technologia produkcji: 22 nm Pamięć cache: 2 MB Częstotliwość do 2,41 GHz 4 rdzenie 4 wątki przetwarzania 17
Procesory firmy INTEL Procesory do laptopów Core i3 (6th generation) (14 nm, 2,3-2,7 GHz, 3 MB cache, 2 rdzenie, 4 wątki) Core i5 (6th generation) (14 nm, 2,3 2,6 GHz, 3 6 MB cache, 2 4 rdzenie, 4 wątki) Core i7 (6th generation) (14 nm, 2,7 2,9 GHz, 8 MB cache, 4 rdzenie, 8 wątków) Atom processor for Smartphone and Tablet (14 lub 22 nm, do 2,4 GHz, 1-2 MB cache, 2-4 rdzenie) 18
Procesory firmy INTEL Procesory do serwerów Xeon z rodziny E7 Technologia produkcji: 22 nm Pamięć cache 20 do 40 MB Częstotliwość: do 3,2 GHz 4 do 18 rdzeni 8 do 36 wątków przetwarzania Xeon z rodziny E5 Technologia produkcji: 14-22 nm Pamięć cache 10 do 45 MB Częstotliwość: do 3,7 GHz 4 do 18 rdzenie 8 do 36 wątków przetwarzania
Procesory firmy INTEL Procesory do serwerów Xeon z rodziny E3 Itanium processor Technologia produkcji: 14-22 nm Pamięć cache 8 MB Częstotliwość: do 3,7 GHz 4 rdzeni 8 wątków przetwarzania Technologia produkcji: 32 nm Pamięć cache 20 do 32 MB Częstotliwość: do 2,4 GHz 4 do 8 rdzenie 8 do 16 wątków przetwarzania
Procesory firmy AMD (Advanced Micro Devices) Athlon II X2, X3, X4 Pamięć cache L2: 1,5 4 MB Częstotliwość do 2,6 3,8 GHz 2, 3 lub 4 rdzenie Phenom II X2, X3, X4, X6 Pamięć cache L2: 1 3 MB Częstotliwość do 3,5 GHz 2, 3, 4 lub 6 rdzeni 21
Procesory firmy AMD AMD FX 4-Core, 6-Core, 8-Core Procesor składa się z modułów, każdy moduł ma dwie jednostki do obliczeń stałoprzecinkowych oraz jedną do obliczeń zmiennoprzecinkowych Pamięć cache L3: 4 lub 8 MB Częstotliwość do 4,2 GHz 2, 3 lub 4 moduły 4, 6 lub 8 wątków 22
Procesory firmy AMD Opteron serii 6000 do serwerów oraz klastrów obliczeniowych 12 lub 16 rdzeni System wbudowany (ang. embedded system) system komputerowy specjalnego przeznaczenia, który staje się integralną częścią obsługiwanego przez niego sprzętu komputerowego (hardware). 23
Procesory firmy AMD Sempron Pamięć cache 1 MB Częstotliwość do 2,9 GHz 1 lub 2 rdzenie 24
Ranking top 10 processors X.2015 r. 1. Intel Core i7-5820k cena ok. 1900 zł 2. Intel Core i7-6700k cena ok. 1900 zł 3. Intel Core i5-6600k cena ok. 1200 zł 4. Intel Core i5 5675C cena ok. 1200 zł 5. Intel Core i5-4460 cena ok. 800 zł 6. Intel Core i3-6100 cena ok. 600 zł 7. Intel Core i3-4170 cena ok. 500 zł 8. Intel Celeron G1840 cena ok. 200 zł 9. AMD FX-8320E cena ok. 550 zł 10. AMD A8-7650K cena ok. 430 zł http://www.benchmark.pl 25