Sprzęt komputerowy 2 Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer
Budowa komputera Magistrala Procesor Pamięć Układy I/O 2
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) 3
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 4
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. 5
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 6
Etapy wykonywania rozkazu (cykle) 7
Architektura procesora 8
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. 9
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 10
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) 12
układ Dual-Core rdzeń CPU i pamięć podręczna L1 rdzeń CPU i pamięć podręczna L1 magistrala danych i pamięć podręczna L2 13
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 lub 4/4 2 / 4 4 / 4 4 / 8 taktowanie 2,2 2,9 GHz Pentium do 3,6 GHz 3,2 3,9 GHz 2,8 3,9 GHz 3,6 4,2 GHz pamięć podręczna 2 3 MB 3 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) 15
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 16
Procesory firmy INTEL Intel Core i7 extreme edition Technologia produkcji: 14 nm Pamięć cache: do 25 MB, Częstotliwość: do 3,5 GHz 10 rdzeni 20 wątków przetwarzania i7-6950x, luty 2016, cena >1700 $ 17
Procesory firmy INTEL Procesory do laptopów Celeron (14 nm, 1,1 2 GHz, 2 MB cache, 2 (4)rdzenie, 2 (4) wątki) Core i3 (6th generation) (14 nm, 2,0 2,7 GHz, 3 MB cache, 2 rdzenie, 4 wątki) Core i5 (6th generation) (14 nm, 2,8 3,5 GHz, 4 6 MB cache, 2 4 rdzenie, 4 wątki) Core i7 (6th generation) (14 nm, 3,1 4,2 GHz, 4 8 MB cache, 2 4 rdzenie, 4 8 wątków) Atom do Smarfonu i Tabletu (14 28 nm, do 2,56 GHz, 1 2 MB cache, 4 rdzenie, 4 wątki) Pojawiły się już pierwsze procesory Core i# 7. generacji 18
Procesory firmy INTEL Procesory do serwerów Xeon z rodziny E7 v4 Xeon z rodziny E5 v4 Technologia produkcji: 14 nm Pamięć cache 25 do 60 MB Częstotliwość: do 3,2 GHz 4 do 24 rdzeni 8 do 48 wątków przetwarzania Technologia produkcji: 14 nm Pamięć cache 10 do 55 MB Częstotliwość: do 3,7 GHz 4 do 22 rdzenie 8 do 44 wątków przetwarzania
Procesory firmy INTEL Procesory do serwerów Xeon z rodziny E3 v5 Itanium processor Technologia produkcji: 14 nm Pamięć cache 8 MB Częstotliwość: do 3,7 GHz 4 rdzeni 4 lub 8 wątków przetwarzania Technologia produkcji: 32 nm Pamięć cache 20 do 32 MB Częstotliwość: do 2,53 GHz 4 do 8 rdzenie 8 do 16 wątków przetwarzania
Procesory firmy AMD (Advanced Micro Devices) AMD Athlon X4 Pamięć cache L2: 4 MB Częstotliwość do 3,7 4,2 GHz 4 rdzenie AMD Athlon APU Pamięć cache L2: 2 MB Częstotliwość do 1,6 2,2 GHz 4 rdzenie CPU 21
Procesory firmy AMD (Advanced Micro Devices) AMD A-Series APUs A10 Pamięć cache L2: 4 MB 12 rdzeni (4 CPU + 8 GPU) 10 rdzeni (4 CPU + 6 GPU) Częstotliwość zegara CPU do 4,1 GHz Częstotliwość zegara GPU do 866 MHz A8 Pamięć cache L2: 4 MB 10 rdzeni (4 CPU + 6 GPU) Częstotliwość zegara CPU do 3,6 GHz Częstotliwość zegara GPU do 757 MHz 22
Procesory firmy AMD (Advanced Micro Devices) AMD A-Series APUs A6 Pamięć cache L2: 1 MB 6 rdzeni (2 CPU + 4 GPU) Częstotliwość zegara CPU do 3,7 GHz Częstotliwość zegara GPU do 800 MHz A4 Pamięć cache L2: 1 MB 5 rdzeni (2 CPU + 3 GPU) Częstotliwość zegara CPU do 3,4 GHz Częstotliwość zegara GPU do 514 MHz 23
AMD FX 8-Core Procesory firmy AMD Pamięć cache L2: 8 MB Pamięć cache L3: 8 MB Częstotliwość do 4,7 GHz 6 lub 8 rdzeni 24
Procesory firmy AMD AMD Sempron APUs Pamięć cache L2: 1 2 MB Częstotliwość do 1,45 GHz 2 lub 4 rdzenie CPU 25
Ranking top 10 processors X.2016 r. 1. Intel Core i7-6950x, cena ok. 8000 zł 2. Intel Core i7-6900k, cena ok. 5100 zł 3. Intel Core i7 6800K, cena ok. 2100 zł 4. Intel Core i7-6700k, cena ok. 1600 zł 5. Intel Core i5-6600k, cena ok. 1100 zł 6. Intel Core i5 5675C 7. Intel Core i3-6100, cena ok. 540 zł 8. AMD A10-7890K, cena ok. 690zł 9. AMD A8-7670K 10. Intel Pentium G4400, cena ok. 250 zł http://www.benchmark.pl 26