Процесор та його властивості

Тема: Поняття, призначення та характеристики процесорів.

Мета: познайомити учнів із поняттям, призначенням та характеристиками процесорів.

Тип уроку: комбінований.

Матеріальне забезпечення: роздатковий матеріал, приклади процесорів, презентація, відеофрагмент, ПК.

Структура уроку:

І. Організаційний момент.

1. Перевірка присутності учнів на уроці.

2. Повідомлення теми, мети та завдань уроку.

II. Мотивація навчальної діяльності учнів.

IІІ. Актуалізація та корекція опорних знань учнів. 

1. Що являє собою материнська плата?

2. Яке призначення материнської плати?

3. Які компоненти розміщуються на МП?

4. Що таке чіпсет?

5. Яке призначення мостів? Чим вони відрізняються?

6. Яким чином підключають жорсткий диск?

7. Де розміщується система охолодження. Покажіть.

8. Які показники якості материнської плати ви знаєте?

9. Які типи слотів вам відомі? Опишіть їх.

10. Яким чином комплектують сучасні материнські плати?

11. Що таке форм-фактор системної плати?

ІV. Пояснення нового матеріалу.   

План:

1. Поняття та призначення мікропроцесора.

2. Характеристики процесора.
    
            1. Поняття та призначення мікропроцесора.

В обчислювальній системі може бути декілька паралельно працюючих процесорів; такі системи називають багатопроцесорними.

Процесор – головна мікросхема комп'ютера, його "мозок". Швидкість його роботи визначає швидкодію комп'ютера.

Конструктивно, процесор – це кристал кремнію дуже маленьких розмірів. Процесор має спеціальні комірки, які називаються регістрами. Саме в цих регістрах містяться команди, які виконуються процесором, а також дані, якими оперують ці команди.

Робота процесора полягає у вибиранні з пам'яті у певній послідовності команд та даних і виконанні їх. На цьому і базується виконання програм.

У ПК обов'язково має бути присутній центральний процесор (Central Rpocessing Unit - CPU), який виконує всі основні операції.

1. Характеристики процесора.

Основними параметрами процесорів є:

• тактова частота,

• розрядність,

• робоча напруга,

• коефіцієнт внутрішнього домноження тактової частоти,

• розмір кеш пам'яті.

Тактова частота визначає кількість елементарних операцій (тактів), що виконуються процесором за одиницю часу. Тактова частота сучасних процесорів вимірюється у МГц (1 Гц відповідає виконанню однієї операції за одну секунду, 1 МГц=106 Гц). Чим більша тактова частота, тим більше команд може виконати процесор, і тим більша його продуктивність. Перші процесори, що використовувалися в ПК працювали на частоті 4,77 МГц, а сьогодні робочі частоти найсучасніших процесорів досягли позначки в 3,4 ГГц (1 ГГц = 103 МГц).

Розрядність процесора показує, скільки біт даних він може прийняти і обробити в свої регістрах за один такт. Розрядність процесора визначається розрядністю командної шини, тобто кількістю провідників у шині, по якій передаються команди. Сучасні процесори сімейства Intel є 64-розрядними.

Робоча напруга процесора забезпечується материнською платою, тому різним маркам процесорів відповідають різні материнські плати. Зараз робоча напруга процесорів не перевищує 3,3 В.

Коефіцієнт внутрішнього домноження тактової частоти - це коефіцієнт, на який слід помножити тактову частоту материнської плати, для досягнення частоти процесора. Тактові сигнали процесор отримує з материнської плати, яка з чисто фізичних причин не може працювати на таких високих частотах, як процесор. На сьогодні тактова частота материнських плат складає 100-133 МГц.

Кеш-пам'ять. Обмін даними всередині процесора відбувається набагато швидше ніж обмін даними між процесором і оперативною пам'яттю. Тому, для того щоб зменшити кількість звертань до оперативної пам'яті, всередині процесора створюють так звану надоперативну або кеш-пам'ять. Коли процесору потрібні дані, він спочатку звертається до кеш-пам'яті, і тільки якщо там потрібні дані відсутні, відбувається звертання до оперативної пам'яті. Чим більший розмір кеш-пам'яті, тим більша ймовірність, що необхідні дані знаходяться там. Тому високопродуктивні процесори оснащуються підвищеними обсягами кеш-пам'яті.

Розрізняють кеш-пам'ять першого рівня (виконується на одному кристалі з процесором і має об'єм порядку декілька десятків Кбайт), другого рівня (виконується на окремому кристалі, але в межах процесора, з об'ємом в 1-2 Мбайт) та третього рівня (виконується на окремих швидкодійних мікросхемах із розташуванням на материнській платі і має обсяг один і більше Мбайт).

У процесі роботи процесор обробляє дані, що знаходяться в його регістрах, оперативній пам'яті та зовнішніх портах процесора. Частина даних інтерпретується як власне дані, частина даних - як адресні дані, а частина - як команди. Сукупність різноманітних команд, які може виконати процесор над даними, утворює так звану систему команд процесора. Чим більший набір команд процесора, тим складніша його архітектура, тим довший запис команд у байтах і тим довша середня тривалість виконання команд.

Так, процесори Intel, які використовуються в IBM-сумісних ПК, нараховують більше тисячі команд і відносяться до так званих процесорів із розширеною системою команд - CISC-процесорів (CISC - Complex Instruction Set Computing). На противагу CISC-процесорам розроблено процесори архітектури RISC із скороченою системою команд (RISC - Reduced Instruction Set Computing). При такій архітектурі кількість команд набагато менша, і кожна команда виконується швидше. Таким чином, програми, що складаються з простих команд виконуються набагато швидше на RISC-процесорах.

Зворотна сторона скороченої системи команд полягає в тому, що складні операції доводиться емулювати далеко не завжди ефективною послідовністю простіших команд. Тому CISC-процесори використовуються в універсальних комп'ютерних системах, а RISC-процесори - у спеціалізованих. Для ПК платформи IBM PC домінуючими є CISC-процесори фірми Intel, хоча останнім часом компанія AMD виготовляє процесори сімейства AMD-K6, які мають гібридну архітектуру (внутрішнє ядро цих процесорів виконане по RISC-архітектурі, а зовнішня структура - по архітектурі CISC).

В комп'ютерах IBM PC використовують процесори, розроблені фірмою Intel, або сумісні з ними процесори інших фірм, що відносяться до так званого сімейства x86. Родоначальником цього сімейства був 16-розрядний процесор Intel 8086. В подальшому випускалися процесори Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486 із модифікаціями, різні моделі Intel Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III. Найновішою моделлю фірми Intel є процесор Pentium IV. Серед інших фірм-виробників процесорів слід відзначити AMD із моделями AMD-K6, Athlon, Duron та Cyrix.

Функція зовнішньої полягає в тому щоб захистити ядро (сам кристал кремнію) від механічної взаємодії, забезпечити площу контакту із системою охолодження (радіатором), а також – надати електричний контакт для живлення приладу.

ЦП складається із квадратної пластинки текстоліту, в яку вмонтовано його ядро, а також – виходи електричних контактів, плюс – захист пластини зверху.

Процес виготовлення можна описати так: на тоненьку кремнієву основу через спеціальні «маски» із прорізями наносять слої провідників, напівпровідників та ізоляторів. Після цього подложка розпилюється на квадрати, які забезпечуються контактними площадками.

Приблизно місяць тому на нашому ресурсі був опублікований матеріал, присвячений вибору персонального комп'ютера в зимовий період. Звичайно, у рамках однієї статті неможливо описати все «залізо», представлене на ринку України, тому ми розглядали тільки оптимальні конфігурації з погляду показника «ціна/можливості». Але бувають ситуації, коли перед комп'ютером ставляться більш конкретні завдання: наприклад, користувач не збирається грати в ігри, але при цьому він часто працює з растровими або векторними зображеннями. У такому випадку логічно, що краще взяти відеокарту подешевше, а заощаджені кошти вкласти в більш потужний процесор або збільшити об'єм оперативної пам'яті. Так, такі ситуації не настільки масові і носять скоріше епізодичний характер, але вони однаково є. Тому було вирішено кожній групі комплектуючих присвятити окремий матеріал. У цих статтях ми більш детально розглянемо всі актуальні моделі, представлені на ринку України, а також проаналізуємо цінову політику, яку дотримуються компанії, що займаються роздрібною торгівлею комп'ютерною технікою.

Процесори Intel

На сьогоднішній день на ринку присутні три сімейства процесорів Intel - Sandy Bridge, Ivy Bridge і Sandy Bridge-E. Перші два встановлюються в процесорний роз’єм Socket LGA1155, для Intel Sandy Bridge-E передбачене роз’єм Socket LGA2011. Давайте спочатку розберемося з архітектурою самих процесорів Intel, а потім вже поговоримо і про процесорні роз’єми.

Друге покоління Intel Sandy Bridge є більш старим, але саме в ньому відбувся революційний стрибок у розвитку процесорів Intel. В першу чергу, звичайно ж, мова іде про об'єднання на одному кристалі обчислювальних блоків, графічного ядра і системного агента, що включає контролери пам'яті та шини PCI Express. До того ж більші зміни торкнулися і самої архітектури. Так, тут з'явилася кеш-пам'ять нульового рівня L0, або як її ще називають, кеш декодованих мікрооперацій, що дозволяє збільшити продуктивність і енергоефективність. 

Другою значною зміною є відмова від звичайної перехресної топології, коли кожне ядро мало своє власне підключення до загальної кеш-пам'яті (L3), на користь кільцевої міжкомпонентної шини. Продуктивність кільцевої шини оцінюється на рівні 96 Гбайт/с на з'єднання при тактовій частоті 3 ГГц, що фактично в чотири рази перевищує показники процесорів Intel попереднього покоління. Крім того, це спрощує розведення і значно поліпшує можливості масштабування. Тобто фактично інженери компанії одержали технологію, за допомогою якої спрощується метод нарощування кількості ядер у процесорі.

Вдосконалювалася і кеш-пам'ять третього рівня L3 (Last Level Cache), яка тепер працює на частоті процесорних ядер. При цьому кеш-пам'ять L3 розбита на рівноправні сегменти об'ємом 2 МБ, кожний з яких закріплений за своїм ядром. Але в архітектурі Intel Sandy Bridge кеш-пам'ять L3 розподілена не тільки між процесорними ядрами, але, завдяки кільцевій шині, також між графічним ядром і системним агентом, що знову ж, позитивно позначається на швидкості роботи компонентів процесора. Особливо це актуально для вбудованого графічного ядра, яке в ролі відеопам'яті використовує «повільну» оперативну пам'ять DDR3.

Оскильки ми згадали про вбудовану графіку, то, мабуть, варто розповісти про неї більш детально. У процесорах Intel Sandy Bridge застосовуються відеоядра Intel HD Graphics 2000/3000. Між собою вони вирізняються кількістю виконавчих модулів: у молодшій версії Intel HD Graphics 2000 їх шість, у старшій Intel HD Graphics 3000 - дванадцять. Таким чином, теоретично різниця в піковій швидкодії Intel HD Graphics 3000 і 2000 може доходити до двох разів.

Якщо ж порівнювати графіку Intel HD Graphics 2000/3000 з попереднім поколінням, то бачимо, що практично нічого не змінилося. З нововведень можна відзначити підтримку DirectX 10.1, OpenGL 3.0, апаратне транскодування відео різних форматів за допомогою технології QuickSync, поява можливості передачі стереозображення за допомогою HDMI 1.4 на пристрій відображення для перегляду Blu-Ray 3D, авторазгін ядра до частоти 1350 МГц. Фактично збільшення швидкодії графіки Intel HD Graphics 2000/3000 стало можливим завдяки зміні загальної архітектури процесора.

Закінчуючи опис архітектури Intel Sandy Bridge, хочеться згадати про ще одне, на наш погляд, дуже серйозне нововведення, якому більшість не надають особливого значення. Мова іде про впровадження набору інструкцій AVX (Advanced Vector Extensions), який працює з 256-бітовими векторними операціями і потенційно здатний помітно прискорити роботу з різного роду даними. Згідно заяві компанії Intel, швидкість роботи деяких алгоритмів з використанням нового набору інструкцій AVX може збільшитися на 90%. Так що, черга тільки за розробниками програмного забезпечення.

Ми приділили стільки уваги аналізу мікроархітектури Intel Sandy Bridge недаремно. Справа в тому, що наступне покоління процесорів Intel Ivy Bridge використовує практично ту ж саму архітектуру, лише з незначними вдосконаленнями. Нагадаємо, що випуск поколінь процесорів Intel здійснюється по, так званій, схемі «тік-так». На «тік» здійснюється перехід на новий техпроцес без зміни архітектури, а на «так» - зміна архітектури.

Така стратегія в Intel спостерігається протягом вже декількох років, і, схоже, компанія не збирається від неї відмовлятися. Випуск процесорів Intel Ivy Bridge потрапив на «тік», тобто відбувся перехід з 32-нм техпроцесу на 22-нм техпроцес. Але відмінності між Intel Sandy Bridge і Intel Ivy Bridge, нехай невеликі, але все-таки, є. В першу чергу це стосується вбудованого відеоядра. Щоб краще зрозуміти, про що мова іде, давайте глянемо на фотографії кристалів обох процесорів.

На першому знімку представлений кристал 4-ядерного процесора сімейства Intel Sandy Bridge, а на другому - 4-ядерного процесора сімейства Intel Ivy Bridge. Обидві фотографії зроблені в однаковому масштабі. Як бачимо, відеоядро в Intel Ivy Bridge, яке одержало назву Intel HD Graphics 4000, збільшилося в розмірах. Тепер воно нараховує шістнадцять виконавчих модулів, замість дванадцяти в Intel Sandy Bridge. Крім того, до версії 2.0 оновилося апаратне перекодування відео QuickSync, що повинно демонструвати подвоєну швидкість роботи, додалася підтримка бібліотек DirectX 11, OpenGL 3.1, OpenCL 1.1 ( цього разу — апаратна, а не емуляція на x 86-ядрах), роздільна здатність до 4096×4096, а також можливість виводу зображення на три екрани.

Збільшилася і загальна кількість використовуваних транзисторів. У самої складної версії чіпа Intel Sandy Bridge налічувалося 995 млн. транзисторів при площі кристала 216 кв. мм., тоді як у Intel Ivy Bridge - 1,4 млрд. транзисторів при площі кристала 160 кв. мм.

Зменшення площі кристала зіграло злий жарт з новими процесорами. Незважаючи на багатообіцяючу енергоефективність 22-нм техпроцесу, гріються вони досить сильно. Як наслідок, розгінний потенціал в Intel Ivy Bridge вийшов не такий великий, як у Intel Sandy Bridge. Дійсно, менша площа кристала дозволяє розсіювати пропорційно меншу кількість енергії, тому що питома теплопровідність кремнію на одиницю перетину не змінилася.

Процесор Intel Sandy Bridge з знятою теплорозподільною кришкою

Процесор Intel Ivy Bridge з знятою теплорозподільною кришкою

Другою причиною підвищеного нагрівання є використання для контакту кристала з кришкою процесора термоінтерфейса з меншою теплопровідністю. На даних фотографіях добре помітно, що в Intel Sandy Bridge застосовується безфлюсова пайка металу, а в Intel Ivy Bridge - термопаста. Причому, як пізніше з'ясували оверклокери, термопаста далеко не кращої якості. Єдине розумне пояснення такої ситуації - економія при виробництві. Але, справедливості заради варто відзначити, що на штатних частотах температура процесора Intel Ivy Bridge залишається в межах норми, підвищене нагрівання спостерігається тільки при розгоні.

Якщо розглядати зміни в архітектурі процесора, то, як ми вже казали вище, їх практично не спостерігається. Звичайно, є вдосконалення на рівні регістрів, а також прискорення виконання деяких операцій. Ми вважаємо, що їх простий перелік навряд чи буде цікавий більшості читачів, оскільки не цікава низькорівнева структура роботи процесора. Тому лише відзначимо, що в більшості випадків приріст у швидкодії процесора сімейства Intel Ivy Bridge є, а ось наскільки він великий і як помітний у конкретних додатках, ви зможете довідатися з другої частини статті.

Розглянуті вище процесори Intel Sandy Bridge і Intel Ivy Bridge є масовими рішеннями, тому що переважно саме вони встановлюються на платформи Intel. Але в модельному ряді Intel є сімейство процесорів Sandy Bridge-E (під Socket LGA2011), яке можна охарактеризувати не інакше як «топ-рівень» або «екстрим рівень». Технічні характеристики процесорів Sandy Bridge-E ріднять їх, скоріше з серверними моделями, ніж з настільними. Хоча, якщо глянути на архітектуру Intel Sandy Bridge-E, то це все той же Intel Sandy Bridge, щоправда, з деякими доробками.

Основна відмінність полягає у відсутності вбудованого відеоядра. Чесно кажучи, у процесорі такого рівня воно і не особливо потрібно. Дійсно, купуючи CPU вартістю 350 - 1000 доларів, навряд чи у користувача не найдеться грошей на дискретну відеокарту. Збільшився і об'єм кеш-пам'яті третього рівня L3. У старших 6-ядерних моделях він може досягати 15 МБ, тоді як в «звичайних топових» Intel Core i7 всього лише 8 МБ. І останньою істотною відмінністю є наявність у Intel Sandy Bridge-E 4-канального контролера пам'яті, тоді як всі процесори під роз’єм Intel LGA1155 підтримують тільки 2-канальну пам'ять.

Все це позначилося на розмірах кристала і самого процесора зокрема. Всі моделі CPU Intel Sandy Bridge-E використовують однаковий кристал, розміром 434 кв. мм., що складається з 2,27 мільярда транзисторів. Для порівняння, 4-ядерні моделі Sandy Bridge складаються з 995 мільйонів транзисторів і їх розмір - 216 кв. мм., у той час, як 4-ядерні CPU Ivy Bridge містять у собі більше 1,4 мільярди транзисторів, а їх розмір становить 160 кв. мм.

Головним недоліком процесорів Intel Sandy Bridge-E є збільшений тепловий пакет. У старшій 6-ядерній моделі він дорівнює 150 Вт. Але, знову ж, віриться з труднощами, що у користувачів, що віддають перевагу платформі Intel LGA2011, не найдеться зайвих 50-80 доларів на гарний процесорний кулер.

Процесори AMD

У порівнянні з Intel у компанії AMD спостерігається трохи інша стратегія розвитку в галузі процесорів. Так, тут прослідковується чіткий поділ модельного ряду на дві частини: з інтегрованим відеоядром і без. Сукупність процесорних роз’ємів також більш різноманітно - Socket AM3, Socket AM3+, Socket FM1, Socket FM2. Перед більш детальним аналізом кожного сімейства CPU, одразу варто відзначити, що у компанії AMD немає аналога процесорам Intel Sandy Bridge-E (Socket LGA2011) у плані продуктивності. Тобто при складанні екстремального комп'ютера топ-рівня у користувача просто немає альтернативи платформі Socket LGA2011.

Зате в масовому сегменті ринку у AMD є досить багато моделей. Почнемо аналіз модельного ряду AMD з процесорів без вбудованого відеоядра. На сьогоднішній день цьому критерію відповідають дві платформи: Socket AM3 і Socket AM3+. Процесори під роз’єм Socket AM3 по комп'ютерним міркам з'явилися досить давно, ще на початку 2009 року, як відповідь першому поколінню CPU Intel Core i7/i5/i3. Потрібно визнати, що відповідь в AMD вийшов досить відчутним, як у плані вартості, так і продуктивності. Недарма ж ці процесори ще продаються і сьогодні, у той час як перше покоління Intel Core i7/i5/i3 повністю зникло з прилавків крамниць, поступившись місцем Intel Sandy Bridge / Ivy Bridge.

Завдяки платформі Socket AM3 компанія AMD зробила великий крок вперед у розвитку процесорів. В першу чергу відбувся повністю перехід на новий 45-нм техпроцес (колись використовувався 65-нм). Це дозволило помітно збільшити кількість транзисторів (з 450 до 758 мільйонів), разом з тим зменшивши площу кристала з 285 кв. мм до 258 кв. мм. У «топових» моделей був збільшений об'єм кеш-пам'яті третього рівня L3 з 2 МБ до 6 МБ, правда вона як і раніше залишалася загальною для всіх ядер. Також додалася підтримка пам'яті DDR3, збільшилася тактова частота, було покращене пророкування розгалужень і оптимізоване виконання деяких інструкцій.

Все це дозволило значно збільшити продуктивність процесорів, побудованих на архітектурі K10.5, у порівнянні з попереднім поколінням CPU. До того ж впровадження меншого техпроцесу і використання вдосконаленої технології енергозбереження Cool'n'Quiet 3.0 позитивним чином позначилося на енергоспоживанні процесора, як у роботі, так і у простої. Це в свою чергу, збільшило його розгінний потенціал.

Крім того, інтерес з боку оверклокерів і простих користувачів до платформи Socket AM3 підсилився після випусків триядерних моделей. Мало того, що такі процесори самі по собі мають відмінний показник у плані «ціна/можливості», так ще завжди є ймовірність вдало розблокувати 4-е ядро та досконале безкоштовно одержати більшу продуктивність. Плюс в обмеженому об'ємі випускалися 2-ядерні моделі, які можна було перетворити в 4-ядерні, а також 1-ядерні, що мають друге сховане ядро. 

Ще одним не менш важливим фактором, що вплинув на таку популярність процесорів з архітектурою K10.5, була їх більша «апгрейдопринадність». Вони без проблем (у деяких випадках після простого оновлення BIOS) працюють на платформах Socket AM2+/ Socket AM3 / Socket AM3+. Це дало користувачам можливість поступово поліпшувати своє «залізо», а не одразу змінювати всю систему при черговому апгрейде.

Але з випуском 6-ядерних AMD Phenom II X6, потенціал процесорів сімейства K10.5 був фактично вичерпаний. Наступним кроком у розвитку платформи Socket AM3 стала поява платформи Socket AM3+ і нових процесорів під неї.На сьогоднішній день під роз’єм Socket AM3+ на ринку представлені процесори з двома типами архітектури: Bulldozer і Piledriver. Причому з технологічної точки зору саме архітектура Bulldozer для компанії AMD стала більшим кроком вперед, а Piledriver, по суті, являє собою просто трохи покращену версію Bulldozer. Чи не правда це дуже нагадує ситуацію з виходом процесорів Intel поколінь Sandy Bridge / Ivy Bridge? Але давайте про все по черзі.

Процесори AMD Zambezi (кодова назва CPU, заснованих на архітектурі Bulldozer) виконані вже по 32-нм техпроцесу, який на даний момент є самим прогресивним для компанії AMD. Інженери вирішили відмовитися від самостійних ядер, на користь двоядерних модулів. До складу такого модуля входять два обчислювальні блоки x86 з загальними ресурсами, такими як блок попередньої вибірки, декодер інструкцій, FPU і кеш-пам'ять другого рівня L2 (по 2 МБ на модуль). Таке технічне рішення дозволило зменшити кількість транзисторів, використовуваних для ефективної роботи одного ядра. До того ж зменшилася площа кристала і його енергоспоживання. Як наслідок всього цього, у модельному ряді Zambezi з'явилися 4-, 6- і 8-ядерні процесори. Причому, у компанії AMD одразу ж заявили, що 2-ядерний модуль забезпечить 80% продуктивності двох повноцінних ядер. Здавалося б, у процесорів Intel немає шансів, тим більше, що і коштують AMD Zambezi дешевше ніж аналоги у конкурента.

Але перші результати одразу ж показали, що заяви представників AMD на рахунок продуктивності були, м'яко кажучи, занадто оптимістичними. Два ядра Bulldozer працювали як одне повноцінне Intel Sany Bridge і то не у всіх додатках. «Топовий» 8-ядерний AMD FX-8150 програвав по продуктивності 4-ядерному Intel i5-2500K, причому навіть у таких завданнях, де, здавалася б, більша кількість ядер повинна зіграти свою роль.

Також були розчаровані і геймери. Майже у всіх іграх (особливо сучасних) системи на основі процесорів Intel показували на 30-50% FPS (кадрів за секунду) більше, ніж порівнянні за вартістю аналоги від AMD. В інженерних розрахунках двоядерні модулі також проявили себе не кращим чином. Навіть «діди» AMD Phenom II X4 965 BE і AMD Phenom II X6 1045T у різних CAD-додатках не особливо відстають від AMD Zambezi.

Але якщо забути на хвилиночку про результати тестів, то інженерами була виконана дійсно велика робота. Крім нових двоядерних модулів всі процесори AMD Zambezi обзавелися кеш-пам'яттю третього рівня L3 об'ємом 8 МБ, підтримкою модулів пам'яті DDR3-1866 у двоканальному режимі, технологією динамічного розгону TurboCore. Також була впроваджена підтримка інструкцій AVX, SSE 4.2 і AES-NI і додані власні набори FMA4 і XOP. Але як вже було сказано вище, все це не принесло бажаного результату.

По ідеї, ситуація повинна була змінитися з виходом процесорів AMD Vishera (кодова назва для процесорів, викогнаних по архітектурі Piledriver), які надійшли в продаж буквально два-три місяці назад. Але чуда не сталося, можна сказати навіть навпаки. Приріст швидкодії в 10% у порівнянні з попереднім поколінням AMD Zambezi - це явно не те, на що розраховували шанувальники торговельної марки AMD. Крім того, ніяких кардинальних змін в архітектурі не відбулося. Так, були додані нові інструкції F16C і FMA3, так, збільшилася швидкість виконання якихось базових операцій. Але все це навряд чи можна назвати таким голосним словосполученням як «нова архітектура», скоріше відбулася оптимізація колишньої архітектури.

У тієї ж Intel поява сімейства CPU Ivy Bridge було значно більшим проривом з технічної точки зору, оскільки крім приросту продуктивності був здійснений перехід на менший техпроцес. На фоні цього випуск процесорів AMD Vishera виглядає блякло.

Хоча не варто передчасно «ховати» компанію AMD. Не будемо забувати, що процесори AMD Zambezi і AMD Vishera коштують дешевше, ніж схожі по технічним характеристикам моделі з табору конкурентів

Також до масових рішень можна віднести і серії гібридних процесорів (APU) AMD Llano і AMD Trinity під роз’єм Socket FM1 і Socket FM2 відповідно. Основна відмінність концепції APU від CPU - розміщення на одному кристалі крім обчислювальних блоків потужного вбудованого відеоядра і північного мосту.

Спочатку розглянемо архітектуру Lynx (на ній засновані APU Llano). Як бачимо, ідея розмістити на одному кристалі обчислювальні ядра, північний міст і графічний процесор - не нова. Схожа схема застосовується і в Intel Sandy Bridge, з тою лише різницею, що під інтегровану графіку в AMD Llano приділяється більше транзисторів.

Особливо даний факт стає помітним, якщо глянути на знімок кристала процесора AMD Llano. Дійсно, досить більшу його частину займає графічний процесор. Архітектура обчислювальної частини APU AMD Llano сильно нагадує ту, що використовувалася в процесорах під платформу Socket AM3, особливо що стосується ядер. Але є і відмінності - в AMD Llano повністю прибрана кеш-пам'ять третього рівня L3, зате трохи збільшена кеш-пам'ять другого рівня L2 (1 МБ на ядро). Скажемо прямо - далеко не рівноцінна заміна, яка в майбутньому позначилася на швидкодії процесора. Швидше за все, на цей крок AMD довелося піти саме для забезпечення належної компактності обчислювальної частини нового процесора.

Як би компанія AMD не рекламувала гібридний процесор AMD Llano, але змусити користувачів відмовитися від зовнішнього відеоприскорювача не змогла. Вбудоване відеоядро, хоч і обганяло своїх інтегрованих конкурентів, але до дискретної відеокарти в плані продуктивності йому було ще дуже далеко.

Зовсім недавно відбувся вихід другого покоління гібридних процесорів Trinity, які засновані на самій передовій архітектурі AMD - Piledriver. Архітектуру Piledriver ми описували трохи вище, тому більш детально розглянемо тільки інтегровану графіку. Відзначимо лише, що, як і в APU Llano, в APU Trinity відсутня кеш-пам'ять третього рівня L3, що знову ж сильно позначилося на продуктивності в порівнянні з повноцінними процесорами AMD Vishera. Відеоядро APU Trinity ще трохи збільшилося в розмірах і тепер займає половину площі кристала. Також додалася повноцінна підтримка DirectX 11, OpenCL 1.1 і DirectСompute 11. Крім того, завдяки використанню технології Eyefinity є можливість підключення чотирьох пристроїв виводу зображення. Ну і нарешті, найголовніше, на чому неодноразово акцентують увагу представники компанії AMD - режим Dual Graphics, що дозволяє об'єднати потужності інтегрованого і дискретного відео. Але реальна користь від такого режиму невелика, оскільки і приріст продуктивності від його застосування мінімальний, і підтримується він тільки з застарілим поколінням графічних процесорів AMD Radeon HD 6000-ї серії (і то ще не з усіма моделями).

Але, в остаточному підсумку - все це однаково не дозволяє наблизитися до швидкодії дискретних відеоадаптерів. Адже ефективність відео визначається не тільки кількістю графічних «движків», текстурних/растрових блоків, але і частотою роботи відеопроцесора і швидкістю пам'яті. Нагадаємо, що в останньому випадку використовується порівняно повільна DDR3, у той час як на більшості сучасних відеоприскорювачах - GDDR5. Хоча, для тих, кому не потрібна краса Battlefield 3 або Far Cry 3, а спектр ігор обмежується всесвітом World of Warcraft, Lineage II, Starcraft 2 і іншими схожими продуктами, то гібридні процесори підійдуть як най краще. Особливо якщо дивитися з погляду кінцевої вартості комп'ютера.

Також на ринку присутні і версії процесорів AMD Llano і AMD Trinity з відключеним відеоядром. Коштують вони порівняно недорого і можуть бути використані в бюджетних системах. Одразу обмовимося, що розблокувати відеоядро не можливо.

V. Узагальнення та систематизація знань учнів.

Контрольні питання:

1. Що таке процес?

2. Що являє собою процесор?

3. Що таке регістри?

4. Перечисліть характеристики процесора. Опишіть їх.

5. Яким чином здійснюється виготовлення процесорів?

6. Пройдіть тести.

VI. Підсумки уроку.

VII. Домашнє завдання.

1. Опрацювати конспект.

Пройдіть тест!

головна мікросхема комп'ютера, його "мозок". Швидкість його роботи визначає швидкодію комп'ютера.