Процессоры intel

Охлаждение современных CPU

Если вы захотите повысить производительность системы за счет разгона ЦПУ, то штатная система охлаждения может не справиться с температурой ядра. Чтобы решить проблему с температурой ЦПУ и не допустить перегрева ядер при его разгоне, необходимо воспользоваться системами охлаждения температуры от сторонних производителей. Самыми лучшими производителями кулеров, которые справятся с температурой любого разогнанного ЦПУ, являются:

• Cooler Master;
• DeepCool;
• Noctua;
• Thermalright;
• Zalman.

Чтобы справиться с температурным охлаждением разогнанного Intel Core i7-6700K, эти компании предлагают такие кулеры:

1. Zalman CNPS10X Performa;
2. Noctua NH-D15;
3. DeepCool GAMMAXX S40;
4. Thermalright SilverArrow IB-E Extreme;
5. Cooler Master TPC 812 PWM.

Их внешний вид можно увидеть на рисунке:

Рассмотренные кулеры могут справиться не только с температурным охлаждением Intel Core i7-6700K, но и другими ЦПУ для различных платформ. Используя кулеры от этих фирм, вы никогда не допустите температурного перегрева своего CPU.

Наборы микросхем для данной платформы

Процессоры AMD AM2 можно было использовать в сочетании с материнскими платами на основе таких наборов микросхем от АМД:

• Максимальный уровень функциональности обеспечивал 790FX. Он позволял подключать сразу 4 видеокарты в режиме 8Х или 2 в режиме 16Х.
• Нишу продуктов среднего уровня занимали 780Е, 785Е и 790Х/GX. Они позволяли устанавливать 2 графических ускорителя в режиме 8Х или 1 в режиме 16Х. Также решения на основе 790GX комплектовались встроенным видеоадаптером Radeon 3100.
• Еще ниже на ступеньку по уровню функциональности были решения на основе 785G, 785G/V и 770. Они позволяли использовать всего лишь 1 дискретный графический ускоритель.

Используем определенное количество ядер в виртуальной машине

Для примера, мы также будем использовать компьютер на базе четырех ядерного процессора Intel Core i7-6700K под управлением Windows 10. Создать виртуальную машину можно с помощью программы VirtualBox
. Программа абсолютно бесплатна и загрузить ее можно с официального сайта www.virtualbox.org. Создадим виртуальную машину для Windows XP. Для этого запустите VirtualBox
и нажмите кнопку Создать
.

В появившемся окне выберите имя виртуальной машины, тип ОС и нажмите кнопку Next
.

Теперь выберите количество ОЗУ и нажмите кнопку Next
. После чего появится окно создания виртуального жесткого диска.

Создание жесткого диска — это последний этап и после него виртуальная машина будет готова. Теперь нам необходимо перейти к настройкам нашей виртуальной машины. Для этого нажмем кнопку «Настройки
».

В меню настроек перейдем на вкладки «Система
/ Процессор
».

Как видно из рисунка, для нашей виртуалки используются все активные ядра Intel Core i7-6700K. Чтобы виртуальная машина незначительно загружала основную систему, можно выбрать определенное количество ядер
для ее работы.

Такие манипуляции с ядрами в виртуальной машине можно производить в различных операционных системах, будь то Linux
или Mac OS
.

Суть простыми словами

Первый двухъядерный чип, предназначенный именно для массового потребления,
появился в мае 2005-го. Изделие называлось Pentium D (формально относилось к
серии Pentium 4). До этого подобные структурные решения применялись на серверах
и для специфических целей, в
персональные компьютеры не
вставлялись.

Вообще, сам по себе процессор (микропроцессор, CPU, Central Processing Unit,
центральное процессорное устройство, ЦПУ) — это кристалл, на который с помощью
нанотехнологий наносятся миллиарды микроскопических транзисторов, резисторов и
проводников. Потом напыляются золотые контакты, «камушек» монтируется в корпусе
микросхемы, а затем всё это интегрируется в
чипсет .

Теперь представьте себе, что внутри микросхемы установили два таких
кристалла. На одной подложке, взаимосвязанные и действующие как единое
устройство. Это и есть двухъядерный предмет обсуждения.

Конечно, два «камушка» — не предел. В момент написания статьи мощным
считается ПК, оборудованный чипом с четырьмя ядрами, не считая вычислительных
ресурсов видеокарты. Ну а на серверах стараниями
фирмы AMD уже используется аж шестнадцать.

Виды современных процессоров

Наиболее популярные в наше время процессоры производятся на CISC и RISC архитектурах. На CISC создают свои процессорные ядра компании Intel и AMD. В микросхемах Intel и AMD используют модифицированную CISC архитектуру, которая имеет название x86. Следующей популярной архитектурой является ARM. Эта архитектура создана на базе RISC и используется в проектировании микросхем компанией ARM Limited.

Процессоры компаний Intel и AMD можно встретить практически в любом компьютере. Компания Intel выпускает процессоры для таких систем как:

• Процессоры для настольных ПК;
• Процессоры для мобильных ПК;
• Серверные процессоры;
• Компоненты встраиваемых решений.

На данный момент компания Intel имеет самый производительный процессор из всех выпущенных на рынке. Этот процессор предназначен для разъема материнской платы LGA2011-v3 и маркируется, как Intel Core i7-5960X Processor Extreme Edition.

Процессор 8-ми ядерный и благодаря технологии Hyper-Threading, он способен работать в 16 потоков. По сути это 8-ми ядерный процессор, способный работать как 16-ти ядерный процессор. Этот процессор сможет справиться с любой задачей в ПК, но за такую производительность придется заплатить 1060 долларов за боксовый вариант.

На данный момент Intel освоила 14-нм техпроцесс и выпускает CPU с ядрами на микроархитектуре Skylake. Наиболее интересными четырех ядерными CPU микроархитектуры Skylake являются чипы шестого поколения Intel Core i7, i5, i3, Pentium и Celeron. Наиболее популярными CPU шестого поколения являются:

• Intel Core i7-6700K — четырех ядерный ЦПУ;
• Intel Core i5-6600K — четырех ядерный ЦПУ;
• Intel Core i3-6100 — двухъядерный ЦПУ.

Также чипы шестого поколения имеют достаточно производительное графическое ядро, которое может заменить множество дискретных видеокарт начального и среднего уровня.

Ознакомиться со всеми видами процессоров компании Intel можно на официальной странице http://ark.intel.com/ru.

Процессоры компании AMD также производятся для таких систем как:

• Процессоры для настольных ПК;
• Процессоры для ноутбуков;
• Процессоры для серверов.

Наиболее интересными решениями компании AMD являются гибридные AMD А-серии и процессоры AMD FX, обладающие четырьмя ядрами и двумя ядрами на кристалле. Первые обладают высокой производительностью и имеют производительное графическое ядро, а также могут включать в себя четырех ядерные и двухъядерные процессоры

У вторых нет графического ядра, но они могут включать в себя 8-ми ядерные, четырех ядерные и двухъядерные процессоры, что существенно увеличивает производительность. Для своих микропроцессоров компания AMD использует 28-нм техпроцесс, что не дает компании наравне конкурировать с компанией Intel. Но благодаря развитию гибридных APU, ее 8-ми ядерные чипы прописались в современных игровых консолях Sony Playstation 4 и Xbox One.

Если говорить о современных процессорах ARM, то их нельзя встретить как CPU Intel и AMD в коробочных версиях, так как они распространяются в виде SoC-платформ для производителей планшетов, смартфонов, медиапроигрывателей, роутеров и другой различной электроники.

Оперативная память и ее контроллер

На установку наиболее новых на тот момент модулей DDR2 был ориентирован сокет AM2

Процессоры, как было отмечено ранее, за счет этого важного нововведения получили дополнительные 30% быстродействия. Как и в случае и 940, контроллер оперативной памяти был интегрирован в состав центрального процессора

Такой инженерный подход позволяет увеличить быстродействие с подсистемой ОЗУ, но ограничивает количество поддерживаемых ЦПУ типов модулей ОЗУ.

Появление в дальнейшем новых модификаций планок приводит к тому, что архитектуру контроллера оперативной памяти необходимо переработать. Именно по этой причине и появилось между АМ2 и АМ3+ промежуточное решение АМ2+. Кардинальных отличий от предшественника оно не получило, и разница заключалась лишь в том, что была добавлена поддержка модулей ОЗУ DDR2-800 и DDR2-1066. В чистом же виде АМ2 мог полноценно работать с планками DDR2-400, DDR2-533 и DDR2-667. Можно в такой ПК устанавливать и более скоростные модули ОЗУ, но в этом случае их быстродействие автоматически понижалось до уровня DDR2-667, и особого выигрыша от использования более скоростного ОЗУ не было.

Используем определенное количество ядер в виртуальной машине

Для примера, мы также будем использовать компьютер на базе четырех ядерного процессора Intel Core i7-6700K под управлением Windows 10. Создать виртуальную машину можно с помощью программы VirtualBox. Программа абсолютно бесплатна и загрузить ее можно с официального сайта www.virtualbox.org. Создадим виртуальную машину для Windows XP. Для этого запустите VirtualBox и нажмите кнопку Создать.

В появившемся окне выберите имя виртуальной машины, тип ОС и нажмите кнопку Next.

Теперь выберите количество ОЗУ и нажмите кнопку Next. После чего появится окно создания виртуального жесткого диска.

Создание жесткого диска — это последний этап и после него виртуальная машина будет готова. Теперь нам необходимо перейти к настройкам нашей виртуальной машины. Для этого нажмем кнопку «Настройки».

В меню настроек перейдем на вкладки «Система / Процессор».

Как видно из рисунка, для нашей виртуалки используются все активные ядра Intel Core i7-6700K. Чтобы виртуальная машина незначительно загружала основную систему, можно выбрать определенное количество ядер для ее работы.

Такие манипуляции с ядрами в виртуальной машине можно производить в различных операционных системах, будь то Linux или Mac OS.

Ядро процессора и немного истории

Попытаемся ответить на главный вопрос, что такое процессорное ядро. Четкого определения для разного вида микропроцессоров у ядра нет. Наиболее распространенной моделью описания считается, что ядро — это основная часть микропроцессора, которая содержит блоки и модули на кремниевом кристалле и отвечает за выполнение различных машинных инструкций. То есть, грубо говоря, ядро или несколько ядер это и есть наш процессор.

Основоположниками строения ядра являются архитектура фон Неймана и Гарвардская. В наше время в основном используется архитектура фон Неймана. Благодаря совместному хранению и чтению команд и информации из памяти, архитектура фон Неймана получила широкое распространение.

На основе архитектуры фон Неймана созданы такие процессорные архитектуры, которые используются в наше время:

• CISC;
• RISC;
• MISC;
• VLIW.

Все вышеописанные архитектуры используются сейчас в производстве процессоров для персональных компьютеров, видеокарт, смартфонов и различной электроники, в которой используются микропроцессоры.

Как и почему появилась данная вычислительная платформа?

В 2006 году на рынке персональных компьютеров стартовали продажи нового типа оперативной памяти, который получил название DDR2. Существующие на тот момент разъемы для установки ЦПУ 754 и 939 компании АМД были ориентированы на использование устаревшего, но наиболее распространенного типа ОЗУ — DDR.

В итоге последний сокет был переработан и стал называться AM2. Процессоры для этого разъема получили 30% прирост быстродействия по сравнению с предшественниками. Основным фактором, который позволил так увеличить производительность, стала увеличенная пропускная способность ОЗУ.

Как с этим жить

Касаемо вычислительной техники массового потребления, чипы с одним ядром
нынче — это, в основном, ARM-процессоры в простеньких телефонах и миниатюрных
медиаплеерах. Выдающейся производительности от таких приборов не требуется.
Максимум — браузер Opera
Mini запустить, клиент ICQ, несложную игру, прочие непритязательные
приложения на Java.

Всё остальное, начиная даже с самых дешёвых планшетов, должно иметь в
чипе минимум два кристалла, как
сказано в преамбуле. Такие вещи и приобретайте. Исходя хотя бы из тех
соображений, что практически весь пользовательский софт стремительно толстеет,
потребляет всё больше системных ресурсов, поэтому запас мощности ничуть не
помешает.

Предыдущие публикации:

В эпоху кремниевой электроники, когда производители микросхем в полной мере испытывают на себе последствия закона Мура, многие люди интересуются строением микропроцессоров
. В частности, многие пользователи персонального компьютера интересуется внутренним строением процессора в их ПК.

Отдельный интерес для пользователя ПК представляет вопрос — что такое ядро процессора
. Чтобы ответить на этот вопрос, мы подготовили познавательный материал о строении процессора и его ядре.

Поведение CPU при перегреве

Отдельно рассмотрим, как ведет себя процессор Intel, когда система охлаждения не справляется с отводом тепла. Этим заведует второй датчик на CPU, который полностью автономен и доступа к нему нет (на рис. это T_prochot). Все пороговые значения для него «зашиваются» на фабрике на этапе изготовления. Их два – T_prochot и T_thermtrip. При достижении датчиком первого значения начинается модуляция частоты ядра процессора. Существуют две схемы – TM2 и TM1. Чаще всего производитель платы сам решает, какую из них использовать, но Intel рекомендует по возможности применять TM2. В этом случае у процессора меняется коэффициент умножения до 12 (2,4 GHz у новых образцов) или 14 (2,8 GHz у старых), а затем снижается напряжение питания ядра. При нормализации температуры CPU возвращается в номинальную рабочую точку в обратном порядке. При изменении напряжения питания процессор доступен и работает, тогда как при изменении коэффициента умножения он становится недоступным на 5 или 10 мкс (в зависимости от модели).

По схеме TM1 выполняется модуляция частоты ядра – из 3 мс ядро простаивает 1,5 мс и работает 1,5 мс

У нее есть еще программная возможность управления скважностью. Данной схемой пользуются утилиты, которые снижают шум системы охлаждения

Понятно, что за это приходится платить производительностью, чудес не бывает. Назначение обеих схем простое: если процессор перегрелся, его необходимо притормозить, дав возможность остыть, что лучше, чем сразу останавливать работу – можно будет хотя бы сохранить файлы. Как только процессор остыл и датчик это «почувствовал», схема TCC (Thermal Control Circuitry) отключается. Конечно, добавлен небольшой гистерезис, дабы избежать постоянных переключений режимов.

Для ТМ2 и ТМ1 их включение проявляется в виде замедления работы системы. Если это не исправило положения, датчик немедленно включает схему THERMTRIP, все внутренние блоки процессора останавливаются и формируется сигнал, отдающий команду преобразователю напряжения (VRD) прекратить подачу питания на CPU. Приблизительное значение температуры, при которой возникает данная ситуация, – 90 °С. Совсем недавно появилась возможность включать схемы TM1/TM2 при перегреве VRD: процессор тормозится и начинает меньше потреблять, и VRD может «передохнуть». На Pentium D вместо сигнальной линии PROCHOT# используется FORCEPR# для активации замедления процессора при перегреве преобразователя напряжения.

Наличие отдельного датчика для схемы борьбы с перегревом порождает новую группу проблем. Мы можем видеть на процессоре температуру T_diode = 100 °C, а на датчике T_prochot она достигнет лишь 70 °С, т. е. по показаниям первого датчика процессор должен был уже давно остановиться, а он функционирует. И снова все определяется профилем ПО, который по-разному может влиять на показания этих датчиков. Самое неприятное в этой схеме защиты то, что по умолчанию она заблокирована, и задача BIOS материнской платы – включить ее. (забывчивость проектировщика BIOS или его ошибка может дорого обойтись владельцу ПК). В новейших процессорах Conroe одни и те же датчики используются как для схемы управления частотой вращения вентилятора, так и для управления СPU при перегреве. Это должно устранить проблему разночтения показаний датчиков. Данная схема реализована в Intel Core Duo (Yonah) – уже упоминавшийся DTS. Резюме простое: разработчики процессора делают все, чтобы даже при его перегреве сохранялась возможность продолжать работу. Даже в случае катастрофического перегрева можно не волноваться – сам CPU и правильно спроектированная материнская плата с корректной BIOS не позволят себя сжечь.

Оперативная память и ее контроллер

На установку наиболее новых на тот момент модулей DDR2 был ориентирован сокет AM2

Процессоры, как было отмечено ранее, за счет этого важного нововведения получили дополнительные 30% быстродействия. Как и в случае и 940, контроллер оперативной памяти был интегрирован в состав центрального процессора

Такой инженерный подход позволяет увеличить быстродействие с подсистемой ОЗУ, но ограничивает количество поддерживаемых ЦПУ типов модулей ОЗУ.

Появление в дальнейшем новых модификаций планок приводит к тому, что архитектуру контроллера оперативной памяти необходимо переработать. Именно по этой причине и появилось между АМ2 и АМ3+ промежуточное решение АМ2+. Кардинальных отличий от предшественника оно не получило, и разница заключалась лишь в том, что была добавлена поддержка модулей ОЗУ DDR2-800 и DDR2-1066. В чистом же виде АМ2 мог полноценно работать с планками DDR2-400, DDR2-533 и DDR2-667. Можно в такой ПК устанавливать и более скоростные модули ОЗУ, но в этом случае их быстродействие автоматически понижалось до уровня DDR2-667, и особого выигрыша от использования более скоростного ОЗУ не было.

Ядро процессора и немного истории

Попытаемся ответить на главный вопрос, что такое процессорное ядро. Четкого определения для разного вида микропроцессоров у ядра нет. Наиболее распространенной моделью описания считается, что ядро
— это основная часть микропроцессора, которая содержит блоки и модули на кремниевом кристалле и отвечает за выполнение различных машинных инструкций
. То есть, грубо говоря, ядро или несколько ядер это и есть наш процессор.

Основоположниками строения ядра являются архитектура фон Неймана
и Гарвардская
. В наше время в основном используется архитектура фон Неймана
. Благодаря совместному хранению и чтению команд и информации из памяти, архитектура фон Неймана получила широкое распространение.

На основе архитектуры фон Неймана созданы такие процессорные архитектуры, которые используются в наше время:

• CISC
  ;
• RISC
  ;
• MISC;
• VLIW.

Все вышеописанные архитектуры используются сейчас в производстве процессоров для персональных компьютеров, видеокарт, смартфонов и различной электроники, в которой используются микропроцессоры.

Нюансы терминологии

У каждого из кристаллов обычно имеется своя собственная кэш-память первого
уровня. Однако если оная второго уровня у них общая, то это всё равно один
микропроцессор, а не два (или больше) самостоятельных.

Полноценным отдельным
процессором ядро можно назвать только в том случае, если таковое обладает
собственным кэшем обоих уровней. Но это нужно лишь для применения на очень
мощных серверах и всяческих суперкомпьютерах (любимых игрушках учёных).

Впрочем, «Менеджер задач» в ОС
Windows или «Системный монитор» в GNU/Linux может показывать ядра как CPU. В
смысле, CPU 1 (ЦП 1), CPU 2 (ЦП 2) и так далее. Пусть это не вводит вас в
заблуждение, ведь обязанность программы — не разбираться в
инженерно-архитектурных нюансах, а всего лишь интерактивно отображать загрузку
каждого из кристаллов.

Значит, плавно переходим к этой самой загрузке и вообще к вопросам
целесообразности явления как такового.

Зачем это нужно

Количество ядер, отличающееся от единицы, задумано в первую очередь для
распараллеливания выполняемых задач.

Предположим, вы включили ноутбук и читаете сайты во
всемирной паутине . Скрипты, коими
современные веб-страницы перегружены просто до неприличия (кроме мобильных
версий), будут обрабатываться только одним ядром. На него и обрушится
стопроцентная нагрузка, если что-то нехорошее сведёт браузер с ума.

Второй кристалл продолжит работать в нормальном режиме и позволит справиться
с ситуацией — как минимум, открыть
«Системный монитор»
(или эмулятор терминала) и принудительно завершить спятившую программу.

Кстати, именно в «Системном мониторе» вы сможете собственными глазами
увидеть, какой именно софт внезапно слетел с катушек и который из «камушков»
заставляет кулер отчаянно завывать.

Некоторые программы изначально оптимизированы под многоядерную архитектуру
процессоров и сразу же отправляют разные потоки данных в разные кристаллы. Ну а
обычные приложения обрабатываются по принципу «один поток — одно ядро».

То бишь, прирост производительности станет ощутимым, если одновременно
действует более одного потока. Ну а поскольку почти все ОС являются
многозадачными, позитивный эффект от распараллеливания будет проявляться
практически постоянно.

Итог

В этом материале мы рассмотрели что такое ядро процессора, а также рассмотрели виды современных ЦПУ с различным числом ядер от 1-го до 8-ми и области их применения. Кроме этого, мы рассмотрели примеры использования многоядерных систем на базе процессора Intel Core i7-6700K, а также системы охлаждения температуры для него.

Как видно из рассматриваемых нами моделей можно встретить 8-ми ядерные процессоры. Из этого можно сделать вывод, что новые модели будут обладать еще большим количеством ядер. Возможно в будущем мы встретим 32-х или 64-х ядерные процессоры для персонального компьютера от компаний Intel и AMD.