Budowa komputera : Procesor

Zaczynem od podstaw by wprowadzić początkujących przyszłych użytkowników .
Mam nadzieje że być może komuś się przyda .

Zacznę od procesora .

Procesor (CPU – Computer Processing Unit)

Procesor to główny element każdego komputera PC czy notebook także innych urządzeń  mobilnych smartfonów a także nowszych drukarek czy innych urządzeń .

Czy jest procesor ?

Zwykle jest to układy scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia i w takiej postaci nazywa się je procesorami lub mikroprocesorami .

Sercem procesora jest monokryształ krzemu, na który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw półprzewodnikowych, tworzących, w zależności od zastosowania, 
sieć od kilku tysięcy do kilku miliardów tranzystorów . 

Jego obwody wykonywane są z metali o dobrym przewodnictwie elektrycznym, 
takich jak aluminium , miedź , srebro .

Taktowanie

Jedną z ważny parametrów procesora jest jego moc i szybkość zależy od czasu trwania pojedynczego taktu, a więc głównie od częstotliwości jego taktowania .

Czyli prędkość określany jest tzw. hercami (Hertz) . 

Moc posesora może być określona za pomocą megaherców (MHz) lub gigaherców (GHz) .

Herc oznacza „na sekundę”, mega to milion, zaś giga to miliard . 

W związku z tym, jeden megaherc (MHz) oznacza milion operacji na sekundę,  
jeden gigaherc (GHz)  miliard operacji na sekundę .

Jak mamy np miliard operacji na sekundę oznacza że możemy wykonać kilka czynność operacji jednocześnie zależy ile mam mocy obliczeniowej . 

W parametrach procesora najczęściej znajdziemy dwie informacje: taktowanie bazowe i taktowanie Turbo . 

Pierwsze jest gwarantowane, ale może ono zostać dodatkowo zwiększone właśnie w trybie Turbo . Intel ma Intel Turbo Boost a amd  AMD Turbo Core ( podawana maksymalna wartość parametrach) .
Tryb turbo podwyższy tylko na chwile moc procesora a taktowanie bazowe będzie zawsze miało taką samom moc maksymalną jaką posiada  .

Jedną z podstawowych cech procesora jest określona długość (liczba bitów) słowa, na którym wykonuje on podstawowe operacje obliczeniowe .

Jeśli przykładowo słowo tworzą 64 bity, to taki procesor określany jest jako 64-bitowy .

Procesory mogą być 32 bitowy, lub 64 bitowy .
Te drugie są szybsze, dzięki większej pamięci mogą więcej wykonać poleceń. 

Stąd podział aplikacji i systemów operacyjnych. 
Zaprogramowane każda aplikacja czy system na 32 bity będzie działało w 64, 
ale już 64 bitowe aplikacje programy nie będą działały na 32 bitach .

Procesory wykonują ciągi prostych operacji matematyczno-logicznych ze zbioru operacji podstawowych, określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista rozkazów procesora.

Obecnie najpopularniejsze firmy produkujących procesory to AMD i INTEL które ze sobą konkurują, są też inne firmy produkujące procesory jak Fujitsu, Toshiba, Sonny , 
IBM , Freescale ,Texas Instruments , VIA Technologies .
Różnice miedzy procesorami AMD a INTEL są nie wielkie .

Procesory AMD są mniej wydajniejsze i tańsze od INTEL stosunkowo prawie takie same .
Procesory INTEL są wydajniejsze i droższe kilkakrotnie od procesorów AMD . 

Komputer oprócz procesora głównego (CPU) ma procesory pomocnicze: obrazu (GPU),dźwięku, koprocesory arytmetyczne .

Rdzenie 

Wydajność procesora w główne zależy od liczby rdzeni .

Każdy z nich w danym momencie jest w stanie obsługiwać jedno zadanie, więc im więcej dany układ ma dostępnych rdzeni, tym więcej zadań równocześnie jest w stanie wykonać po prostu zostaną one wykonane szybciej .

Wątki

Producenci procesorów stosują również technologię wielowątkowości ,która pozwala najczęściej na jednoczesną obsługę dwóch wątków przez jeden rdzeń, co dodatkowo poprawia wykorzystanie zasobów sprzętowych i przekłada się na lepsze osiągi . 

Pamięć podręczna

Kolejnym ważnym elementem jest pamięci podręczne, które służą do przechowywania danych wykorzystywanych przez poszczególne jednostki obliczeniowe procesora .

Jest to bufor danych które były, są lub będą wykorzystywane przez jednostki obliczeniowe procesora .

Większość obecnych modeli dysponuje pamięcią podręczną pierwszego, drugiego i trzeciego poziomu L1, L2 i L3 . 
Praktycznie zawsze pojemność poszczególnych poziomów rośnie wraz z liczbą przy literze. 

Najważniejszymi parametrami pamięci podręcznych są: pojemność i czas dostępu . 

Im większa jest pojemność pamięci podręcznych to zwiększa się wydajność .

Dane gromadzone w L1 to te, które teraz są potrzebne, do nich jednostki wykonawcze sięgają lub mogą sięgnąć w każdej chwili. Jest najszybsza .

L2 to po prostu kolejny poziom buforu . 
Są ściągane dane z L3 lub bezpośrednio z RAM-u dane które będą później potrzebne .

L3 używane jest ona często używana do dopasowania  pracy wielu rdzeni wymianą danych.

Im nowsza wersja procesora mamy uzyskuję większe osiągi ponieważ procesor nowszej generacji są lepiej optymalizowane ulepszone dzięki temu zyskujemy lepsze osiągi niż przy starszej generacji .

SRAM  (ang. Static Random Access Memory), statyczna pamięć o dostępie swobodnym służy jako pamięć buforująca między pamięcią operacyjną i procesorem .

Pamięć SRAM przechowuje dane tak długo, jak długo włączone jest zasilanie, w odróżnieniu od pamięci typu DRAM, która wymaga okresowego odświeżania.

Koprocesor, jednostka zmiennoprzecinkowa (FPU, ang. Floating Point Unit) to układ scalony wspomagający procesor w obliczeniach zmiennoprzecinkowych . 

Jednostka arytmetyczno-logiczna (z ang. Arithmetic and Logical Unit lub Arithmetic LogicUnit, ALU) to jedna z głównych części procesora, prowadząca proste operacje na liczbach całkowitych . 

ALU jest układem cyfrowym, służącym do wykonywania operacji arytmetycznych(takich jak dodawanie, odejmowanie itp.) oraz operacji logicznych (np. Ex-Or) pomiędzy dwiema liczbami . 

ALU jest podstawowym blokiem centralnej jednostki obliczeniowej komputera .

Odblokowany mnożnik czyli podkręcanie procesora (OC)

Już coraz większa część procesorów oferuje opcję dodatkowego podkręcania czyli posiada odblokowany mnożnik . 
Dzięki któremu można jeszcze samodzielnie zwiększyć taktowanie, a tym samym uzyskać jeszcze wyższą wydajność . 

W przypadku procesorach AMD są to wszystkie jednostki z serii FX i Ryzen/Ryzen Threadripper oraz część modeli APU, natomiast w przypadku układów Intela są to tylko wybrane procesory oznaczono je literą K lub X .

Ważne jest to że nie dostaniemy gwarancji od producenta po podkręconym procesorze . 

Kontroler pamięci RAM

W parametrach procesora znajdziemy również informacje o zintegrowanym kontrolerze pamięci operacyjnej (RAM). 

Modele ze średniej pułki najczęściej dysponują 2-kanałowym kontrolerem, ale w topowych jednostkach producenci stosują już szybszy, 4-kanałowy kontroler.

Praktycznie nowsze dostępne procesory wykorzystują już moduły DDR4.

Zysk z szybszego kontrolera pamięci głównie zaobserwujemy w większych zadaniach operacji wymagających więcej zasobów procesora .

Chłodzenie 

Chłodzenie do może być albo pasywne albo aktywne. Najczęściej jednak jest to chłodzenie składające się z obu tych rozwiązań.

Mamy więc radiator i wentylator który pomaga odprowadzić ciepło .
Możemy też zastosować chłodzenie wodne, gazowe ,suchym lodem , ciekłym azotem  . 
Te ostatnie są wykorzystywane głównie przy podkręcaniu procesora.


Zintegrowana karta graficzna  



Bardzo często można już spotkać procesory ze zintegrowaną kartą graficzną. 
Najczęściej  stosuje się w laptopach i jak w stacjonarnych PC mogą używane np : w biurze. 


Można wykorzystać wyłącznie do pracy na nim do podstawowych multimediów . 


Zintegrowaną czy połączana razem jak by ktoś nie wiedział co to oznacza .

Podstawka

Przy wyborze procesora dla komputera stacjonarnego powinniśmy jeszcze zwrócić uwagę na gniazdo które by pasowała do danej płyty głównej ponieważ każdy procesor nie będziemy mogli użyć do danej płyty główne bo płyta główna nie posługuje wszystkich procesorów tylko wybrane .

Co myślicie o moim blogu ? Jak macie jakieś sugestie co poprawić lub co dodać piszcie śmiało . 
Kolejny post będzie o płycie głównej . Zapraszam .