РЕФЕРАТ
по предмету «Персональний комп'ютер»
по предмету «Персональний комп'ютер»
ЗМІСТ
1. Принцип роботи
Виконання інструкцій
Логіка і арифметика
Архітектура та мікроархітектура
2. Принцип обчислень
3. Шини процесора
Шина даних
Шина адреси
Шина управління
4. Адресація
5. Розрядність
6. Кеш - пам'ять
7. Технології розширення команд процесора
8. Hyper - Threading
9. Класичний потік команд процесора
10. Потік команд процесора
11. Кодові назви
Кодові назви процесорів Intel
Кодові назви процесорів AMD
Кодові назви процесорів Cyrix
Кодові назви процесорів VIA
Кодові назви процесорів Transmeta
12. Картриджі процесорів
13. Охолодження процесорів
Неминучість нагріву
Повітряне охолодження
Типи радіаторів
Процесорні вентилятори та їх характеристика
Електричне охолодження
Водяне охолодження
Термопасти
Badong
14. Розгін процесора
Підстави для розгону
Способи розгону
Апаратне і програмне керування розгоном
Тестування стабільності роботи
Особливості розгону процесорів AMD і INTEL
Вимірювання температури
1. Принцип роботи
Виконання інструкцій
Логіка і арифметика
Архітектура та мікроархітектура
2. Принцип обчислень
3. Шини процесора
Шина даних
Шина адреси
Шина управління
4. Адресація
5. Розрядність
6. Кеш - пам'ять
7. Технології розширення команд процесора
8. Hyper - Threading
9. Класичний потік команд процесора
10. Потік команд процесора
11. Кодові назви
Кодові назви процесорів Intel
Кодові назви процесорів AMD
Кодові назви процесорів Cyrix
Кодові назви процесорів VIA
Кодові назви процесорів Transmeta
12. Картриджі процесорів
13. Охолодження процесорів
Неминучість нагріву
Повітряне охолодження
Типи радіаторів
Процесорні вентилятори та їх характеристика
Електричне охолодження
Водяне охолодження
Термопасти
Badong
14. Розгін процесора
Підстави для розгону
Способи розгону
Апаратне і програмне керування розгоном
Тестування стабільності роботи
Особливості розгону процесорів AMD і INTEL
Вимірювання температури
1. Принцип роботи
Виконання інструкцій
Центральний процесор (ЦП), або CPU, або процесор ПК - це спеціальний чіп, який виконує всі основні обчислювальні операції і здійснює обробку інформації. Процесор ПК виконує програмний код - послідовність команд (інструкцій), кожна з яких закодована і розміщена в пам'яті.
У загальному випадку кожна команда містить операційну і операндную частини. Перша містить відомості про дії, які процесор повинен виконати, а друга вказує процесору операнди - те, над чим повинен «трудиться» процесор. Операндная частина описує до двох операндів інструкції. Це можуть бути значення операндів, явні або неявні посилання на регістри процесора, що зберігають операнди, адреса комірки пам'яті, регістри процесора і т. д. довжина інструкції виражається в байтах.
Логічна адреса виконуваної команди (інструкції) зберігається в регістрі Instruction Pointer (покажчик інструкції) - лічильнику команд. Після виконання значення лічильника збільшується на довжину інструкції, вказуючи на початок наступної інструкції.
Існує два типи інструкцій:
- Лінійні. Виконуються відповідно до їх розміщенням у пам'яті по наростанню адреси;
- Передачі управління. До них відносяться інструкції переходів і викликів процедур, які містять адреса наступної виконуваної інструкції.
Незважаючи на те, що послідовність виконання інструкцій чітко пропонується командним кодом, вона може бути порушена винятками і переривань. Винятки - це особливі ситуації, що виникають при виконанні інструкцій (управляються ОС). Апаратні переривання представляють собою виклики процедур по електричних сигналів у спеціальних контактах процесора. Джерелами апаратних переривань є, наприклад, контролери пристроїв, системи керування живленням. Крім того, послідовність інструкцій може змінюватися за сигналом перезапуску процесора.
Логіка і арифметика
При виконанні інструкції процесор витягує із зазначених у ній місць (регістр, пам'ять, константа) два двійкових числа, а результат дії над ними записує на місце одного з них. Процесор виконує арифметичні функції (додавання, віднімання, множення, ділення) над цілочисельними даними (знаковими і беззнаковими, двійковими і двійково-десятковими).
Робота над числами з плаваючою точкою (у вигляді мантиси і порядку) покладається на математичний співпроцесор. Це набір 80 - бітових регістрів і арифметичне пристрій, який крім чотирьох арифметичних дій обчислює значення квадратного кореня, логарифмів, ступенів чисел і тригонометричних функцій.
Архітектура та мікроархітектура
Архітектура процесора ПК визначається набором команд, регістрами і структурою даних, а мікроархітектура - схемотехнічна реалізація його архітектури. Нові мікроархітектури створювалися з метою одержання високопродуктивних процесорів, наприклад Intel NetBurst в процесорах Pentium IV, або P6 в більш старих процесорах.
Виконавчі блоки процесора (для обробки цілих чисел і чисел з плаваючою комою) повинні безперервно отримувати необхідні команди. У мікроархітектурі Intel NetBurst застосовано кілька новинок, що забезпечують постійне завантаження виконавчих блоків. Серед них - системна шина з частотою 400 Мгц, кеш - пам'ять L2 з покращеною передачею даних (Advanced Transfer Cache), кеш - пам'ять L1 з відстеженням виконання і зменшеним часом затримки для даних, покращене динамічне виконання.
2. Принцип обчислень
Конструкторний процесор являє собою пластину кремнію з кількома сотнями контактів, на якій розміщується кілька мільйонів транзисторів. Кількість контактів визначається роз'ємів материнської плати. Транзистори і контакти розміщені в корпусі, на який встановлюється радіатор з вентилятором (ця конструкція називається кулером, від англ. Сooler - охолоджувач).
Принцип роботи процесора полягає в наступному. Дані, з якими працює процесор, розміщуються в його регістрах (пам'ять процесора) або мікрокоманд, в оперативній пам'яті ПК. Якщо інформація зберігається в пристроях зовнішньої пам'яті, наприклад на жорсткому диску, вона повинна бути прочитана в оперативну пам'ять, з неї - в кеш процесора, а вже потім в регістри процесора. Мікрокоманд процесора заносять числа в його регістри, обробляють їх, а потім видають результат, наприклад в оперативну пам'ять. Щоб скласти цілі числа 5 і 3, в процесор, крім них, надходить команда «скласти числа». На виході виходить результат - ціле число 8.
3. Шини процесора
В основу архітектури сучасних ПК покладено магістрально - модульний принцип. Модульна архітектура припускає магістральний (шинний) принцип обміну інформацією між пристроями за допомогою наступних шин:
- Даних;
- Адреси;
- Управління.
Фізично шини являють собою багатопровідні лінії.
Шина даних
По цій шині дані, наприклад лічені з оперативної пам'яті блоки інформації, можуть бути передані процесору, а потім після обробки відправлені назад в оперативну пам'ять для тимчасового зберігання. Основна характеристика шини даних - розрядність, яка визначається розрядністю процесора (кількістю двійкових розрядів, оброблюваних за один такт). Чим вище розрядність, тим більше пропускна здатність. Процесори x486 мали 32 - розрядні шини даних, Pentium - 64 - розрядні, а Pentium III - подвійні 64 - розрядні.
Шина адреси
Відомо, що кожен пристрій ПК або осередок оперативної пам'яті має свою адресу. Процесор вибирає пристрою або комірки пам'яті, у яких записує або з яких зчитує інформацію по шині даних. Адреса ж передається по адресній шині тільки в одному напрямку від процесора до оперативної пам'яті і пристроїв.
Розрядність шини адреси зумовлює кількість комірок оперативної пам'яті з унікальними адресами, які можна розрахувати за формулою 2 р, де р - розрядність шини адреси. Наприклад, для 32 - розрядної шини адреси кількість адресованих комірок пам'яті складає 4 294 967 296 (2 32).
Шина управління
По шині управління передаються сигнали, що визначають характер обміну інформацією. Сигнали управління визначають, яку операцію потрібно виконувати, синхронізують обмін інформацією між пристроями і т. д.
4. Адресація
Майже весь час роботи процесора пов'язано з оперативною пам'яттю, з якої беруться і в яку заносяться дані (операнди), що підлягають обробці. Тому робота розбивається на кілька етапів, а їх результати зберігаються. Для цих ланцюгів використовується власна пам'ять процесора (регістри).
Всі дії з обробки даних в процесорі виконуються командами, представленими в певному форматі - комбінації розміру всіх полів та їх розташування в команді. Команда ділиться на дві області:
- Область коду операції (вказує, що взагалі необхідно робити);
- Область адрес (операнд, з яким це треба робити).
Область адрес складається з трьох полів: у перших двох зберігаються адреси операндів, а в третю записується адреса результату дії над операндами.
У двохадресна командах область адрес складається з двох полів: полів адрес першого і другого операндів, а адреса результату записується у полі адреси першого операнда. У одноадресних командах область адрес складається з одного поля, в якому знаходитися адресу операнда, а адреса другого операнда і результату збігається з суматором. Є й безадресні команди.
Існує кілька типів адресації одного операнда:
- Безпосередня адресація (замість адреси операнда в команді визначається сам операнд (ціле число));
- Повний, або абсолютний, тип адресації (в команді вказано повну адресу осередку, де знаходяться дані);
- Непряма адресація (у полі адреси операнда може бути вказана адреса регістра або комірки оперативної пам'яті, де зберігається той же адреса, за якою можна знайти клітинку з потрібним операндом). Кількість ланок (або ступенів переходу) називається глибиною непрямої адресації.
Для кількох операндів, або масивів, зазвичай вказується адреса масиву і номер (індекс) елемента. Початковий адреса вказується в команді, де також є поле з номером регістра, в якому знаходиться значення індексу або номер комірки у масиві щодо початкової адреси - модифікація адрес. Існує і відносна адресація, коли в регістрі вказаний початкову адресу, в команді - адресу цього регістра і зсув щодо початкової адреси. Всі інші адреси операндів вийдуть підсумовуванням адреси і зсуву.
5. Розрядність
Перші процесорні регістри могли зберігати лише 4 - бітні числа. Потім з'явилися 8 - і 16 - бітні процесори, з появою процесора x386 був реалізований 32 - бітний режим, що дозволило працювати з числами розмірністю понад два мільярди.
6. Кеш - пам'ять
Це статична пам'ять (Statiс RAM - SRAM), яка, на відміну від динамічної пам'яті, не вимагає періодичної регенерації (оновлення). Час доступу в цієї пам'яті не більше 2 нс., Тобто вона може синхронно працювати з процесором на частоті 500 МГц і більше. Контролер кеш - пам'яті знаходиться в чіпі північного моста чіпсета материнської плати.
У x386 процесорах кеш - пам'ять об'ємом 128 Кб розташовувалася на материнській платі. Починаючи з процесорів x486, з'явився додатковий кеш в процесорі, що працює на його частоті, - кеш першого рівня (Level I - LI). На материнській платі встановлюється кеш другого рівня (L2). У більшості сучасних процесорів кеш LI і L2 вбудовані в ядро процесора. Причому якщо в Pentium II і Pentium III кеш другого рівня працює на половинній частоті процесора, то в Celeron, AMD K6 - III, Athlon і Pentium IV - на частоті процесора, що позитивно позначається на продуктивності.
7. Технології розширення команд процесора
Першою такою виділеної технологією можна вважати MultiMedia eXtension (MMX) - розширення базового набору команд процесора (57 команд для обробки графіки і звуку). Однією командою можна обробляти безліч даних, що істотно підвищує продуктивність (SIMD - Single Instruction, Many Data - одна команда, багато даних).
При роботі з ММХ - командами дані зберігаються в регістрах співпроцесора, що означає неможливість виконання операції з плаваючою комою при одночасному виконанні ММХ - програми. Крім того, ММХ - команди призначені тільки для роботи з цілими числами.
З технології SIMD вийшли дві конкуруючі системи для потокової обробки даних.
Так, в процесори AMD K6 - 2, крім блоку ММХ - команд, був доданий блок 3D Now!, Що відповідає за обробку тривимірних зображень. У нього включено 27 нових команд для обробки чисел з плаваючою комою, і, на відміну від ММХ, 3D Now! Не підтримує роботу з процесором.
У процесорах Pentium III з'явився універсальний мультимедійний прискорювач, який працює за принципом SIMD, але не залежить від ядра. Це стало можливо завдяки новому блоку SSE (Streaming SIMD Extensions - потокове SIMD - розширення). У нього входять 70 команд, що оперують 8 спеціальними 128 - бітними регістрами. SSE дозволяє виконувати одночасні операції над вмістом двох регістрів.
8. Hyper - Threading
До недавнього часу підвищення швидкості роботи процесорів пов'язували виключно із збільшенням їх тактової частоти і розміру кешу. Але одночасне виконання декількох потоків також призводить до зростання швидкості роботи процесора, причому більш суттєвого. Саме в обробці декількох потоків полягає суть нової технології Hyper - Threading.
Як відомо, процесор оперує набором кількох команд, які необхідно виконати. Для цієї мети використовується лічильник команд, який вказує на елементи пам'яті, де зберігається наступна для виконання команда. Після кожної команди значення цього регістра збільшується до самого завершення потоку. По закінченні виконання потоку в лічильник команд заноситься адреса наступної підлягає виконанню інструкції. Потоки можуть переривати один одного, але процесор запам'ятовує значення лічильника команд в стеку і завантажує в лічильник нового значення. Загальновідомий спосіб вирішення даної проблеми полягає у використанні двох процесорів - якщо один процесор в кожний момент часу може виконувати один потік, то два процесори за той же час можуть виконувати вже два потоки. Здатність розподілити виконання декількох потоків по ресурсах комп'ютера називають багатопоточність.
Щось подібне багатопоточності пропонує і нова технологія від компанії Intel під назвою Hyper - Threading. З'явилася вона у відповідь на проблему неповного використання виконавчих блоків процесора. Hyper - Threading - це назва технології одночасної багатопоточності (Simultaneous Multi - Threading - SMT). Один фізичний процесор, по суті, емулює ОС як два логічних. У процесорі з Hyper - Threading кожен логічний процесор має свій набір регістрів (включаючи і окремий лічильник команд), а щоб не ускладнювати технологію, в ній не реалізується одночасне виконання деяких команд у двох потоках.
9. Класичний потік команд процесора
Коли команди витягуються з кеша (або оперативної пам'яті), їх необхідно декодувати і відправити на виконання. Ці операції (отримання команд, декодування і відправка на виконання) виконуються на препроцесора. З препроцесора вони направляються на постпроцесор, де і виконуються. Після цього результат попадає назад в кеш (оперативну пам'ять).
Як видно, весь процес обробки команди складається з чотирьох кроків, що і визначає так званий 4 - ступінчастий процес (конвеєр).
1. Витяг з кешу (оперативної пам'яті).
2. Декодування (розбирання команди).
3. Виконання команди (застосування дій).
4. Запис в кеш (оперативну пам'ять).
Кожну з цих щаблів команда повинна проходити рівно за один такт. Тому чим швидше кожна із ступенів виконує свої функції, тим швидше працює весь процесор і тим вища його тактова частота. Виконання всіх цих чотирьох команд визначає цикл. Більшість процесорів дійсно виконують команди за один цикл, але існують складні команди, для яких потрібно кілька циклів. При виконанні складних команд різні пристрої задіють власні виконавчі конвеєри, тим самим, додаючи ще декілька ступенів до основного конвеєру процесора. Кількість ступенів визначає глибину конвеєра.
10. Потік команд процесора
На відміну від класичного варіанта, коли весь конвеєр складається з чотирьох ступенів, в більшості сучасних процесорів конвеєр розбивається на сім і більше ступенів (гіперконвейерная обробка), для чого потрібна вища тактова частота.
Технологія гіперконвейерой обробки передбачає подвоєння довжини конвеєра в порівнянні з попередньою мікроархітектурою Р6. наприклад, один з основних елементів конвеєра - блок пророкування розгалужень і відновлення роботи - розбитий на 20 тактів.
У Pentium IV на щаблі виконання використовується менша кількість функціональних блоків процесора. Але кожен з них має більш довгим і більш коротким конвеєром. Процесор Pentium IV може одночасно виконувати на різних щаблях по 126 інструкцій. Крім того, в Pentium IV кеш першого рівня розділений і його кеш команд знаходиться фактично на препроцесора. Він називається кешем з відстеженням (trace cache) і надає вплив і на конвеєр, і на основний потік команд. Ця кеш - пам'ять містить декодовані команди х86 (мікрокоманд), що усуває затримку на розшифровку кодів команд. Виконавчі пристрої процесора отримують безперервний потік команд, а загальний час відновлення роботи при неправильному пророкуванні розгалуження істотно скорочується.
У процесорах з мікроархітектури х86, таких як Pentium III або Athlon, команди надходять в декодер з кеша команд, де вони розбиваються на менші частини (мікрокоманд). Ці мікрокоманд застосовуються при позачерговому виконанні команд, виконавчий пристрій виконує їх планування, виконання і скидання. Таке розбиття має місце, коли процесор виконує інструкцію. Виконання інструкцій
Центральний процесор (ЦП), або CPU, або процесор ПК - це спеціальний чіп, який виконує всі основні обчислювальні операції і здійснює обробку інформації. Процесор ПК виконує програмний код - послідовність команд (інструкцій), кожна з яких закодована і розміщена в пам'яті.
У загальному випадку кожна команда містить операційну і операндную частини. Перша містить відомості про дії, які процесор повинен виконати, а друга вказує процесору операнди - те, над чим повинен «трудиться» процесор. Операндная частина описує до двох операндів інструкції. Це можуть бути значення операндів, явні або неявні посилання на регістри процесора, що зберігають операнди, адреса комірки пам'яті, регістри процесора і т. д. довжина інструкції виражається в байтах.
Логічна адреса виконуваної команди (інструкції) зберігається в регістрі Instruction Pointer (покажчик інструкції) - лічильнику команд. Після виконання значення лічильника збільшується на довжину інструкції, вказуючи на початок наступної інструкції.
Існує два типи інструкцій:
- Лінійні. Виконуються відповідно до їх розміщенням у пам'яті по наростанню адреси;
- Передачі управління. До них відносяться інструкції переходів і викликів процедур, які містять адреса наступної виконуваної інструкції.
Незважаючи на те, що послідовність виконання інструкцій чітко пропонується командним кодом, вона може бути порушена винятками і переривань. Винятки - це особливі ситуації, що виникають при виконанні інструкцій (управляються ОС). Апаратні переривання представляють собою виклики процедур по електричних сигналів у спеціальних контактах процесора. Джерелами апаратних переривань є, наприклад, контролери пристроїв, системи керування живленням. Крім того, послідовність інструкцій може змінюватися за сигналом перезапуску процесора.
Логіка і арифметика
При виконанні інструкції процесор витягує із зазначених у ній місць (регістр, пам'ять, константа) два двійкових числа, а результат дії над ними записує на місце одного з них. Процесор виконує арифметичні функції (додавання, віднімання, множення, ділення) над цілочисельними даними (знаковими і беззнаковими, двійковими і двійково-десятковими).
Робота над числами з плаваючою точкою (у вигляді мантиси і порядку) покладається на математичний співпроцесор. Це набір 80 - бітових регістрів і арифметичне пристрій, який крім чотирьох арифметичних дій обчислює значення квадратного кореня, логарифмів, ступенів чисел і тригонометричних функцій.
Архітектура та мікроархітектура
Архітектура процесора ПК визначається набором команд, регістрами і структурою даних, а мікроархітектура - схемотехнічна реалізація його архітектури. Нові мікроархітектури створювалися з метою одержання високопродуктивних процесорів, наприклад Intel NetBurst в процесорах Pentium IV, або P6 в більш старих процесорах.
Виконавчі блоки процесора (для обробки цілих чисел і чисел з плаваючою комою) повинні безперервно отримувати необхідні команди. У мікроархітектурі Intel NetBurst застосовано кілька новинок, що забезпечують постійне завантаження виконавчих блоків. Серед них - системна шина з частотою 400 Мгц, кеш - пам'ять L2 з покращеною передачею даних (Advanced Transfer Cache), кеш - пам'ять L1 з відстеженням виконання і зменшеним часом затримки для даних, покращене динамічне виконання.
2. Принцип обчислень
Конструкторний процесор являє собою пластину кремнію з кількома сотнями контактів, на якій розміщується кілька мільйонів транзисторів. Кількість контактів визначається роз'ємів материнської плати. Транзистори і контакти розміщені в корпусі, на який встановлюється радіатор з вентилятором (ця конструкція називається кулером, від англ. Сooler - охолоджувач).
Принцип роботи процесора полягає в наступному. Дані, з якими працює процесор, розміщуються в його регістрах (пам'ять процесора) або мікрокоманд, в оперативній пам'яті ПК. Якщо інформація зберігається в пристроях зовнішньої пам'яті, наприклад на жорсткому диску, вона повинна бути прочитана в оперативну пам'ять, з неї - в кеш процесора, а вже потім в регістри процесора. Мікрокоманд процесора заносять числа в його регістри, обробляють їх, а потім видають результат, наприклад в оперативну пам'ять. Щоб скласти цілі числа 5 і 3, в процесор, крім них, надходить команда «скласти числа». На виході виходить результат - ціле число 8.
3. Шини процесора
В основу архітектури сучасних ПК покладено магістрально - модульний принцип. Модульна архітектура припускає магістральний (шинний) принцип обміну інформацією між пристроями за допомогою наступних шин:
- Даних;
- Адреси;
- Управління.
Фізично шини являють собою багатопровідні лінії.
Шина даних
По цій шині дані, наприклад лічені з оперативної пам'яті блоки інформації, можуть бути передані процесору, а потім після обробки відправлені назад в оперативну пам'ять для тимчасового зберігання. Основна характеристика шини даних - розрядність, яка визначається розрядністю процесора (кількістю двійкових розрядів, оброблюваних за один такт). Чим вище розрядність, тим більше пропускна здатність. Процесори x486 мали 32 - розрядні шини даних, Pentium - 64 - розрядні, а Pentium III - подвійні 64 - розрядні.
Шина адреси
Відомо, що кожен пристрій ПК або осередок оперативної пам'яті має свою адресу. Процесор вибирає пристрою або комірки пам'яті, у яких записує або з яких зчитує інформацію по шині даних. Адреса ж передається по адресній шині тільки в одному напрямку від процесора до оперативної пам'яті і пристроїв.
Розрядність шини адреси зумовлює кількість комірок оперативної пам'яті з унікальними адресами, які можна розрахувати за формулою 2 р, де р - розрядність шини адреси. Наприклад, для 32 - розрядної шини адреси кількість адресованих комірок пам'яті складає 4 294 967 296 (2 32).
Шина управління
По шині управління передаються сигнали, що визначають характер обміну інформацією. Сигнали управління визначають, яку операцію потрібно виконувати, синхронізують обмін інформацією між пристроями і т. д.
4. Адресація
Майже весь час роботи процесора пов'язано з оперативною пам'яттю, з якої беруться і в яку заносяться дані (операнди), що підлягають обробці. Тому робота розбивається на кілька етапів, а їх результати зберігаються. Для цих ланцюгів використовується власна пам'ять процесора (регістри).
Всі дії з обробки даних в процесорі виконуються командами, представленими в певному форматі - комбінації розміру всіх полів та їх розташування в команді. Команда ділиться на дві області:
- Область коду операції (вказує, що взагалі необхідно робити);
- Область адрес (операнд, з яким це треба робити).
Область адрес складається з трьох полів: у перших двох зберігаються адреси операндів, а в третю записується адреса результату дії над операндами.
У двохадресна командах область адрес складається з двох полів: полів адрес першого і другого операндів, а адреса результату записується у полі адреси першого операнда. У одноадресних командах область адрес складається з одного поля, в якому знаходитися адресу операнда, а адреса другого операнда і результату збігається з суматором. Є й безадресні команди.
Існує кілька типів адресації одного операнда:
- Безпосередня адресація (замість адреси операнда в команді визначається сам операнд (ціле число));
- Повний, або абсолютний, тип адресації (в команді вказано повну адресу осередку, де знаходяться дані);
- Непряма адресація (у полі адреси операнда може бути вказана адреса регістра або комірки оперативної пам'яті, де зберігається той же адреса, за якою можна знайти клітинку з потрібним операндом). Кількість ланок (або ступенів переходу) називається глибиною непрямої адресації.
Для кількох операндів, або масивів, зазвичай вказується адреса масиву і номер (індекс) елемента. Початковий адреса вказується в команді, де також є поле з номером регістра, в якому знаходиться значення індексу або номер комірки у масиві щодо початкової адреси - модифікація адрес. Існує і відносна адресація, коли в регістрі вказаний початкову адресу, в команді - адресу цього регістра і зсув щодо початкової адреси. Всі інші адреси операндів вийдуть підсумовуванням адреси і зсуву.
5. Розрядність
Перші процесорні регістри могли зберігати лише 4 - бітні числа. Потім з'явилися 8 - і 16 - бітні процесори, з появою процесора x386 був реалізований 32 - бітний режим, що дозволило працювати з числами розмірністю понад два мільярди.
6. Кеш - пам'ять
Це статична пам'ять (Statiс RAM - SRAM), яка, на відміну від динамічної пам'яті, не вимагає періодичної регенерації (оновлення). Час доступу в цієї пам'яті не більше 2 нс., Тобто вона може синхронно працювати з процесором на частоті 500 МГц і більше. Контролер кеш - пам'яті знаходиться в чіпі північного моста чіпсета материнської плати.
У x386 процесорах кеш - пам'ять об'ємом 128 Кб розташовувалася на материнській платі. Починаючи з процесорів x486, з'явився додатковий кеш в процесорі, що працює на його частоті, - кеш першого рівня (Level I - LI). На материнській платі встановлюється кеш другого рівня (L2). У більшості сучасних процесорів кеш LI і L2 вбудовані в ядро процесора. Причому якщо в Pentium II і Pentium III кеш другого рівня працює на половинній частоті процесора, то в Celeron, AMD K6 - III, Athlon і Pentium IV - на частоті процесора, що позитивно позначається на продуктивності.
7. Технології розширення команд процесора
Першою такою виділеної технологією можна вважати MultiMedia eXtension (MMX) - розширення базового набору команд процесора (57 команд для обробки графіки і звуку). Однією командою можна обробляти безліч даних, що істотно підвищує продуктивність (SIMD - Single Instruction, Many Data - одна команда, багато даних).
При роботі з ММХ - командами дані зберігаються в регістрах співпроцесора, що означає неможливість виконання операції з плаваючою комою при одночасному виконанні ММХ - програми. Крім того, ММХ - команди призначені тільки для роботи з цілими числами.
З технології SIMD вийшли дві конкуруючі системи для потокової обробки даних.
Так, в процесори AMD K6 - 2, крім блоку ММХ - команд, був доданий блок 3D Now!, Що відповідає за обробку тривимірних зображень. У нього включено 27 нових команд для обробки чисел з плаваючою комою, і, на відміну від ММХ, 3D Now! Не підтримує роботу з процесором.
У процесорах Pentium III з'явився універсальний мультимедійний прискорювач, який працює за принципом SIMD, але не залежить від ядра. Це стало можливо завдяки новому блоку SSE (Streaming SIMD Extensions - потокове SIMD - розширення). У нього входять 70 команд, що оперують 8 спеціальними 128 - бітними регістрами. SSE дозволяє виконувати одночасні операції над вмістом двох регістрів.
8. Hyper - Threading
До недавнього часу підвищення швидкості роботи процесорів пов'язували виключно із збільшенням їх тактової частоти і розміру кешу. Але одночасне виконання декількох потоків також призводить до зростання швидкості роботи процесора, причому більш суттєвого. Саме в обробці декількох потоків полягає суть нової технології Hyper - Threading.
Як відомо, процесор оперує набором кількох команд, які необхідно виконати. Для цієї мети використовується лічильник команд, який вказує на елементи пам'яті, де зберігається наступна для виконання команда. Після кожної команди значення цього регістра збільшується до самого завершення потоку. По закінченні виконання потоку в лічильник команд заноситься адреса наступної підлягає виконанню інструкції. Потоки можуть переривати один одного, але процесор запам'ятовує значення лічильника команд в стеку і завантажує в лічильник нового значення. Загальновідомий спосіб вирішення даної проблеми полягає у використанні двох процесорів - якщо один процесор в кожний момент часу може виконувати один потік, то два процесори за той же час можуть виконувати вже два потоки. Здатність розподілити виконання декількох потоків по ресурсах комп'ютера називають багатопоточність.
Щось подібне багатопоточності пропонує і нова технологія від компанії Intel під назвою Hyper - Threading. З'явилася вона у відповідь на проблему неповного використання виконавчих блоків процесора. Hyper - Threading - це назва технології одночасної багатопоточності (Simultaneous Multi - Threading - SMT). Один фізичний процесор, по суті, емулює ОС як два логічних. У процесорі з Hyper - Threading кожен логічний процесор має свій набір регістрів (включаючи і окремий лічильник команд), а щоб не ускладнювати технологію, в ній не реалізується одночасне виконання деяких команд у двох потоках.
9. Класичний потік команд процесора
Коли команди витягуються з кеша (або оперативної пам'яті), їх необхідно декодувати і відправити на виконання. Ці операції (отримання команд, декодування і відправка на виконання) виконуються на препроцесора. З препроцесора вони направляються на постпроцесор, де і виконуються. Після цього результат попадає назад в кеш (оперативну пам'ять).
Як видно, весь процес обробки команди складається з чотирьох кроків, що і визначає так званий 4 - ступінчастий процес (конвеєр).
1. Витяг з кешу (оперативної пам'яті).
2. Декодування (розбирання команди).
3. Виконання команди (застосування дій).
4. Запис в кеш (оперативну пам'ять).
Кожну з цих щаблів команда повинна проходити рівно за один такт. Тому чим швидше кожна із ступенів виконує свої функції, тим швидше працює весь процесор і тим вища його тактова частота. Виконання всіх цих чотирьох команд визначає цикл. Більшість процесорів дійсно виконують команди за один цикл, але існують складні команди, для яких потрібно кілька циклів. При виконанні складних команд різні пристрої задіють власні виконавчі конвеєри, тим самим, додаючи ще декілька ступенів до основного конвеєру процесора. Кількість ступенів визначає глибину конвеєра.
10. Потік команд процесора
На відміну від класичного варіанта, коли весь конвеєр складається з чотирьох ступенів, в більшості сучасних процесорів конвеєр розбивається на сім і більше ступенів (гіперконвейерная обробка), для чого потрібна вища тактова частота.
Технологія гіперконвейерой обробки передбачає подвоєння довжини конвеєра в порівнянні з попередньою мікроархітектурою Р6. наприклад, один з основних елементів конвеєра - блок пророкування розгалужень і відновлення роботи - розбитий на 20 тактів.
У Pentium IV на щаблі виконання використовується менша кількість функціональних блоків процесора. Але кожен з них має більш довгим і більш коротким конвеєром. Процесор Pentium IV може одночасно виконувати на різних щаблях по 126 інструкцій. Крім того, в Pentium IV кеш першого рівня розділений і його кеш команд знаходиться фактично на препроцесора. Він називається кешем з відстеженням (trace cache) і надає вплив і на конвеєр, і на основний потік команд. Ця кеш - пам'ять містить декодовані команди х86 (мікрокоманд), що усуває затримку на розшифровку кодів команд. Виконавчі пристрої процесора отримують безперервний потік команд, а загальний час відновлення роботи при неправильному пророкуванні розгалуження істотно скорочується.
КЕШ L1
↓
Декодування
інструкцій
↓
Планування
↓
Виконання
↓
Скидання
(Узагальнена схема роботи процесора х86)
Кеш команд Pentium IV приймає трансльовані і декодувати мікрокоманд, готові до передачі на позачергове виконання, і формує з них міні - програми («відстеження» - traces).
Декодування
інструкцій
↓
Тrace Сache
↓
Планування
↓
Виконання
↓
Скидання
(Схема роботи процесора Pentium IV)
По мірі виконання препроцесором накопичених відстежень кеш з відстеження посилає до трьох мікрокоманд за такт на позачергове влаштування виконання. У цьому випадку команди не потрібно транслювати або декодувати. І тільки у випадку промаху кеші першого рівня (L1) препроцесор почне вибирати і декодувати інструкції з кеша другого рівня (L2) - до основного конвеєру додається додаткові 8 ступенів.
Кеш з відстеження працює в двох режимах:
- Виконавчому (execute mode);
- Побудови відстежують сегментів (trace segment build mode).
У режимі виконання кеш L1 передає команди виконавчим пристроям. Коли настає промах цього кешу, він переходить в режим відстежують сегментів. У цьому режимі препроцесор вибирає команди з кеша L2, транслює їх у мікрокоманд, створює відслідковує сегмент, який потім переміщається в кеш з відстежують і далі виконується. Кеш - пам'ять рівня L2 з покращеною передачею даних обсягом 256 Кб прискорює обмін інформацією між кеш - пам'яттю рівня 2 і ядром процесора.
Покращена система динамічного виконання - складний пристрій можливого виконання, що зберігають команди для виконавчих пристроїв. Ця система дозволяє виконавчим пристроям вибирати команди з великого набору майбутніх операцій.
Як було зазначено вище, процесор починає декодування лише у випадку промаху кешу L1. Тому він розроблений таким чином, щоб декодувати тільки одну х86 - команду за такт. Так як довгий х86 - команди декодуються в 2 або 3 мікрокоманд, то щоб не засмічувати кеш з відстеження, надходять у такий спосіб. Як тільки при створенні відстеженням сегмента кеш з відстеження зустрічає довгу х86 - інструкцію, він вставляє в відслідковує сегмент мітку, яка вказує осередку оперативної пам'яті з послідовністю мікрокоманд даної інструкції. У режимі виконання, коли кеш з відстеження буде передавати потік інструкцій на щабель виконання, при попаданні на таку мітку він призупинить роботу і на час передасть управління потоком команд мікрокоду оперативної пам'яті.
11. Кодові назви
Кодові назви процесорів Intel
Сімейство 486.
Р24. Перший 32 - розрядний процесор. 1,25 млн. транзисторів; тактова частота - 50 - 66 МГц; кеш - пам'ять L1 - 8 Кб; кеш - пам'ять L2 на матричній платі - до 512 Кб; шина даних 32 - розрядна (25 - 33 МГц); адресна шина 32 - розрядна; загальна розрядність - 32.
Р24С. Останній 486 процесор з 16 Кб кешем першого рiвня; 1,6 млн. транзисторів; тактова частота - 75 - 100 МГц; кеш першого рівня 16 Кб; кеш другого рівня на матричній платі - до 512 Кб; процесор 32 - розрядний, шина даних 32 - розрядна (25 - 33 МГц); адресна шина 32 - розрядна; загальна розрядність - 32.
Сімейство Pentium MMX.
Р5. Перший процесор з двухконвейерную структурою, випускався під Socket 4; кеш - пам'ять - 16 Кб; 3,1 млн. транзисторів; технологія виробництва - 0,8 мкм; тактова частота - 60 - 66 МГц; L1 - 16 Кб; L2 на матричній платі - до 1 Мб; процесор 64 - розрядний; шина даних 64 - розрядна (60 - 66 МГц); адресна шина 32 - розрядна; загальна розрядність - 32.
Р54. 3,3 млн. транзисторів; технологія виробництва - 0,5 - 0,35 мкм; тактова частота - 75 - 200 МГц; L1 - 16 Кб; L2 на матричній платі - до 1 Мб; процесор 64 - розрядний; шина даних 64 - розрядна (50 - 66 МГц); адресна шина 32 - розрядна; роз'єм Socket 5, пізніше Socket 7.
Р55С. Розширення MMX (Multi Media eXtention), що містить 57 команд для обчислень з плаваючою точкою, що збільшує продуктивність комп'ютера в мультимедіа додатках; 4,5 млн. транзисторів; технологія виробництва - 0,28 мкм; тактова частота - 166 - 233 МГц; L1 - 32 Кб; L2 на матричній платі - до 1 Мб; процесор 64 - розрядний; шина даних 64 - розрядна (60 - 66МГЦ); адресна шина 32 - розрядна; загальна розрядність - 32; роз'єм Socket 7.
Сімейство Pentium Pro.
Pentium P6. Створювався як процесор для серверів і робочих станцій, має об'єднаний в одному корпусі L2 об'ємом 256Кб; 5,5 млн. транзисторів; технологія виробництва - 0,35 мкм; тактова частота - 150 - 200 МГц.
Klamath. Перший процесор лінійки Pentium II і перша модель з роз'ємом Slot 1; технологія - 0,35 мкм; тактові частоти ядра - 233 - 300 МГц, частота шини - 66 МГц; L1 - 32 Кб; L2 - 512 Кб; конструктивне виконання - картридж SECC .
Deschutes. Ядро процесор лінійки Pentium II, який змінив Klamath; технологія - 0,25 мкм; тактові частоти ядра - 233 - 300 МГц, частота шини - 66 МГц; L1 - 32 Кб; L2 - 512 Кб; тактова частота - 266 - 450 МГц, частота шини - 66 - 100 МГц; L2 на процесорі - 521 Кб. Роз'єм Slot 1; конструктивне виконання - картридж SECC, який в старших моделях був змінений на SECC2.
Katmai. Ядро процесора Pentium III, який прийшов на зміну Deschutes. Додано блок SSE (Streaming SIMD Extensions), розширено набір команд MMX, удосконалено механізм потокового доступу до пам'яті. Технологія - 0,25 мкм; тактова частота - 450 - 600 МГц; L2 на процесорі - 512 Кб; частота шини - 100 МГц; роз'єм - Slot 1.
Coppermine. Ядро процесорів Pentium III і Celeron; технологія - 0,18 мкм; 256 Кб L2 для Pentium III і 128 Кб - для Celeron. Частота - от533 МГц і вище. Поряд з FSB100 МГц версіями Pentium III випущені і варіанти FSB133 МГц. Останні процесори, розраховані на Slot 1, поступово були витіснені виробами в конструктивному виконанні FC - PGA 370, розрахованими на роз'єм Socket 370. частота шини для процесорів Celeron - 66 МГц, а починаючи з моделі Celeron 800 - 100 МГц.
Tualatin - 256K. Кодове найменування ядра і процесорів Socket 370 Pentium III, зроблених за технологією 0,13 мкм. Робоча частота моделей для Desktop з частотою системної шини 100 МГц - 1,1 ГГц.
Сімейство Celeron.
Covington. Перший процесор лінійки Celeron. Побудований на ядрі Deschutes і випускався по 0,25 - мікронної технології. Тактова частота - 266 - 300 МГц, частота системної шини 66 МГц; L1 - 32 Кб; Slot 1.
Mendocino. L2 - 128 Кб, інтегрована на одному кристалі з ядром. Тактова частота - 300 - 533 МГц, частота системної шини - 66 МГц; технологія 0,25 мкм для Slot 1, 0,22 мкм - для Socket - 370.
Coppermine 128K. Починаючи з частоти 533 МГц, в Celeron з'явилося ядро - Coppermine з урізаним до 128 Кб кешем L2. за своїми характеристиками цей процесор максимально близький до Pentium III, побудованому на базі Coppermine, в тому числі вперше для Celeron включає підтримку SSE. Частота процесора - 900 МГц і вище; технологія 0,13 мкм; частота системної шини - 100 МГц.
Willamette - 128. Технологія 0,18 мкм; тактова частота - 1,6 - 2 ГГц; L1 - 8 Кб; L2 - 128 Кб; процесор 64 - розрядний; шина даних 64 - розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 478.
Сімейство Pentium IV.
Willamette 423. Процесор з гіперконвейерізаціей (hyperpipelining) - з конвеєром, що складається з 20 сходинок. Технологія 0,18 мкм; тактова частота процесора - 1,3 - 2 ГГц; L1 - 8 Кб; L2 - 256 Кб; процесор 64 - розрядний; шина даних 64 - розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 423.
Willamette 478. Технологія 0,18 мкм; тактова частота - 1,3 - 2 ГГц; L1 - 8 Кб; L2 - 256 Кб (полноскоростной); процесор 64 - розрядний; шина даних 64 - розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 478.
Northwood. Виробляється з дотриманням технологічних норм 0,13 мкм в 478 - контактному корпусі форм - фактора mPGA478 (FC - PGA2). Особливістю процесора є спеціальна алюмінієва пластина над кристалом, яка одночасно виконує функції тепловідведення і екрануючого елемента.
Prescott. Спадкоємець ядра Northwood, буде виготовлятися за технологією 90 нм, частота системної шини 667 МГц, підтримка Hyper - Threading, Socket 478. Спадкоємець ядра Prescott - Tejas.
Nehalem. Виробляється за технологією 90 нм, а наприкінці 2005 р. - планувалося і за технологією 65 нм.
Процесори Intel для портативних ПК.
Dixon. Технологія - 0,25 мкм і 0,18 мкм; L1 - 32 Кб; L2 - 256 Кб на чіпі; тактова частота процесора - 300 - 500 МГц, частота шини - 66 МГц. Офіційна класифікація - мобільні процесори Pentium II.
Pentium III - M. Мобільні процесори нового покоління, виготовлені з використанням технологічного процесу 0,13 мкм. Мають нові засоби управління енергоспоживанням SpeedStep, Deeper Sleep.
Процесори Intel для серверів.
Xeon. Офіційне найменування лінійки процесорів для потужних серверів і робочих станцій. Перші варіанти були побудовані на ядрі Deschutes. Технологія - 0,25 мкм; Slot 2; L2 має обсяг 512, 1024, 2048 Кб.
Tanner. Pentium III Xeon. Тактова частота від 500 МГц; частота системної шини 100 МГц; CSRAM - кеш другого рівня об'ємом 512, 1024, 2048 Кб. Підтримується MMX і SSE; L1 - 32 Кб.
Cascades. Pentium III Xeon, створений за технологією 0,18 мкм. Це серверний варіант Coppermine. На чіпі міститься L2 - 256 Кб; тактова частота від 600 МГц; частота шини процесора - 133 МГц.
Pentium III - S. Процесори з ядром Tualatin; технологія - 0,13 мкм; кеш L2 - 512 Кб; робочі частоти - з 1,13 ГГц. Призначені для двопроцесорних конфігурацій.
Foster. Pentium IV в серверному варіанті. Тактова частота - 100 МГц при передачі даних з частотою 400 Мгц; Socket 603.
Prestonia. Pentium IV в серверному варіанті, створений за технологією 0,13 мкм. Основну систему складає спеціальний чіпсет Plumas. Частота перших моделей процесора - 2,20 ГГц.
Nocona. Xeon з новим ядром, виготовленим за технологією 90 нм. Ядро Pentium IV, Prescott; L2 - 1 Мб; тактова частота системної шини 533 - 667 МГц.
64 - розрядні процесори Intel.
Merced. Кодове найменування ядра і першого процесора архітектури IA - 64; апаратно сумісний з архітектурою IA - 32. включає трирівневу кеш - пам'ять 2 - 4 Мб. Технологія виготовлення - 0,18 мкм; частота ядра - 667 МГц і вище; частота шини - 266 МГц. Фізичний інтерфейс - Slot M. офіційне найменування - Itanium.
McKinley. Друге покоління процесорів архітектури IA - 64. Тактова частота ядра процесорів починається з 1 Ггц. Фізичний інтерфейс - Slot M.
Itaniym 2. Торгова марка, під якою анонсований 64 - розрядний процесор, раніше відомий під кодовою назвою McKinley. Тактова частота 1 ГГц; 3 Мб кеша L3.
Madison. Побудований по 0,13 мкм технології. Тактові частоти перших процесорів Madison і Deerfield склали 1,5 ГГц. Обидва чіпа оснащені 6 Мб кеша L3 і виготовляються за технологією 0,13 мкм.
Deerfield. Ці процесори мають здійснюватися по 0,13 або 0,1 мкм технології фірми Motorola. Ядро є наступником Foster. Процесори розраховані на Slot M і позиціонуються як недорогі процесори архітектури IA - 64 для робочих станцій і серверів середнього рівня. Тактові частоти перших процесорів Madison і Deerfield на момент початку постачань складуть як мінімум 1,5 ГГц, при цьому, як відомо, обидва чіпа будуть мати 6 Мб кеша L3 і будуть виготовлятися по технології 0,13 мкм.
Montecito. Двоядерний чіп на базі архітектури IA - 64, який Intel планував випустити в кінці 2005р.
Кодові назви процесорів AMD
К5. Перші процесори AMD. Роз'єм - Socket 7, частота системної шини 50 - 66 МГц; кеш - пам'ять L1 - 24 Кб. Кеш - пам'ять L2 розташована на материнській платі і працює на частоті процесорної шини.
К6. Процесори - конкуренти Pentium II. Перші моделі вироблялися за технологією 0,35 мкм (кодове ім'я Little Foot). Процесори працювали на частоті від 166 до 233 МГц; кеш - пам'ять L1 - 64 Кб (по 32 Кб для команд і даних).
К6 - 2. Покоління К6 з кодовим ім'ям Chomper. Підтримка додаткового набору інструкцій 3D Now! І частоти системної шини 100 МГц. Кеш - пам'ять L1 - 64 Кб; кеш L2 знаходиться на материнській платі і може мати об'єм від 512 Кб до 2 Мб, працюючи на частоті шини процесора.
К6 - III (Sharptooth). Перші процесори від AMD, що мають кеш - пам'ять L2, об'єднану з ядром, останні процесори для Socket 7. Кеш - пам'ять L1 - 64 Кб; кеш - пам'ять L2 перебувати на материнській платі і може мати об'єм від 512 Кб до 2 Мб, працюючи на частоті процесора. Перші моделі були розраховані на 400 і 450 МГц.
Argon. Кодова назва використаного ядра К7.
К7 (Argon). Перші процесори, архітектура і інтерфейс яких відрізняються від Intel. Об'єм кеш - пам'яті L1 - 128 Кб, кеш - пам'ять L2 - 512 Кб, що працює на 1 / 2, 2 / 5 або 1 / 3 частоти процесора. Тактова частота шини - 100 МГц з передачею даних при 200 МГц. Підтримувані набори інструкцій - MMX і розширений у порівнянні з К6 - III 3D Now!. Форм - фактор - Slot A.
Magnolia. Кодова назва 1 ГГц Athlon з ядром К76 до його виходу.
Thunderbird. Ядро процесорів Athlon, випущених за технологією 0,18 мкм з використанням технології мідних з'єднань. Основним форм - фактором є Socket A.
Athlon. Найменування процесорів, створених на основі архітектур К7, К75, К76, Thunderbird у варіантах Slot A і Socket A (Socket 462).
Athlon XP. Процесори, створені на основі ядра Palomino, Socket A (Socket 462).
Duron. Лінійка процесорів, які є конкурентами процесорів Celeron. Побудовано на варіанті ядра Thunderbird з урізаною до 64 Кб кеш - пам'яттю L2. Форм - фактор Socket A.
Spitfire. Кодове найменування ядра і процесорів Duron.
Corvette. Мобільний варіант ядра Mustang. Перейменований в Palomino.
Palomino. Кодова назва ядра процесорів Athlon, що прийшов на зміну архітектурі Thunderbird. У складі ядра використовуються покращений блок пророкування вставлений і апаратна попередня вибірка з пам'яті. Palomino швидше, ніж Thunderbird, що працює на тій же частоті. Використовуючи цей факт, AMD ввела новий рейтинг на основі розробленої технології QuantiSpeed, за яким, наприклад, процесор Athlon XP з частотою 1,73 МГц отримав рейтинг 2100 +.
Morgan. Кодова назва ядра процесорів Duron. Відрізняється від Palomino не тільки об'ємом кешу L2, але і тим, що буде проводитися за технологією з використанням алюмінієвих з'єднань.
Thoroughbred. Покращена версія Palomino, створена за технологією 0,13 мкм. Тактова частота - 2 ГГц.
Appaloosa. Покращена версія Morgan, створена за технологією 0,13 мкм.
Hammer. Сімейство 64 - розрядних процесорів. У нього входять ClawHammer і SledgeHammer. Сімейство 64 - розрядних процесорів Hammer базується на архітектурі К7, в яку додані 64 - розрядні регістри і додаткові інструкції для роботи з цими регістрами, а також нові серверні інструкції.
Кодові назви процесорів Cyrix
6х86. Найменування процесорів Cyrix. Для оцінки продуктивності щодо процесора Pentium використовувався P - Rating, що показує частоту, на якій би довелося працювати процесору Pentium для досягнення такої ж продуктивності. P - Rating 6x86 становив 120 - 200 МГц; кеш - пам'ять L1 - 16 Кб, частота шини процесора - 50 - 75 МГц; роз'єм - Socket 5 і Socket 7.
MediaGX. Перший процесор, зроблений за ідеологією PC - on - a - chip. До ядра 5х86 були додані контролери пам'яті і PCI, в чіп інтегрований відеоприскорювач з кадровим буфером в основній пам'яті PC. PR - рейтинг 180 - 233 МГц; кеш - пам'ять L1 - 16 Кб; технологія - 0,5 мкм.
6х86МХ. Перероблений варіант 6х86. Кеш - пам'ять L1 - до 64 Кб. До складу архітектури ядра був доданий блок ММХ. Частота шини процесора - 60 - 75 Мгц. PR - рейтинг - 166 - 266 МГц.
MII. Останній процесор від Cyrix. Кеш - пам'ять L1 - 64 Кб. L2, як звичайно для Socket 7, знаходиться на материнській платі і має обсяг від 512 до 2 Мб. Підтримувані набори інструкцій - ММХ. Технологія 0,25 мкм.
Кодові назви процесорів VIA
Samuel. Кодове найменування процесорів і ядра. Основою послужило ядро Winchip - 4, що дісталася VIA в спадщину від Centaur. Працюють на частотах 500 - 700 МГц. Виробляються за технологією 0,18 мкм. Процесори використовують набір SIMD 3D Now!. Форм - фактор - Socket - 370. Кеш - пам'ять L1 - 128 Кб. Тактова частота ядра - 500 - 667 МГц. Отримали найменування Cyrix III.
Samuel 2. Найменування процесорів і ядра, розроблених групою Centaur. Кеш - пам'ять L2 об'ємом 64 Кб. Тактова частота ядра - 667 - 800 МГц. Частота шини процесора 100, 133 МГц; форм - фактор - Socket 370.
Matthew. Кодове найменування інтегрованих процесорів. Мають у своєму складі ядро Samuel 2 з інтегрованим відео і компонентами North Bridge.
Ezra. Спільна розробка груп Cyrix і Centaur. Перше справді нове ядро VIA. Кеш - пам'ять L1 - 128 Кб, кеш - пам'ять L2 - 64 Кб. Технологія - 0,15 мкм з переходом на 0,13 мкм. Тактова частота ядра - 750 МГц.
Ezra - T. Кодове найменування процесорів і ядра. Технологія 0,13 мкм; кеш-пам'ять L1 - 128 Кб, L2 - 64 Кб. Підтримка ММХ, 3D Now!. Тактова частота ядра - від 800 МГц (6х133 МГц).
Nehemiah. Розраховані на роботу при частотах 1,2 ГГц. Кеш - пам'ять L1 - 128Кб; кеш - пам'ять L2 - 256 Кб. Конвеєр в 17 ступенів; напруга живлення ядра 1,2 В; технологія 0,13 мкм з використанням мідних з'єднань.
Esther. Найменування процесорів і ядра. Кеш - пам'ять L1 - 128 Кб; L2 - 256 Кб. Конвеєр в 17 ступенів, тактова частота ядра 2 ГГц.
Кодові назви процесорів Transmeta
Crusoe. Лінійка процесорів, орієнтованих на мобільні системи. Складається з моделей ТМ3200 (L2 = 0), ТМ5400 (L2 = 256 Кб), ТМ5500 (L2 = 256 Кб), ТМ5600 (L2 = 512 Кб), ТМ5800 (L2 = 512 Кб), що мають у своєму складі інтегровані компоненти North Bridge .
Astro. Кодова назва високопродуктивних процесорів з наднизьким рівнем енергоспоживання. Робоча частота - 1,4 Ггц.
12. Картриджі процесорів
Процесори Pentium II, а за ними і Pentium III випускалися в спеціальному картріджі SECC, призначеним для установки в Slot 1 - 242 - контактний роз'єм на материнській платі. На платі картриджа розташовується і кеш - пам'ять L2.
Для Slot 1 призначений і картридж SEPP, але він використовується в процесорах Celeron. Від SECC відрізняється відсутністю пластикового корпусу. Всі ці картриджі повністю сумісні, і материнські плати на основі Slot 1 можна використовувати як для Pentium II, Pentium III, так і для Celeron.
Нові Celeron випускаються в корпусах типу PPGA, нагадує корпусу Pentium, але з іншою кількістю висновків і призначених для установки в 370 - контактний Socket 370.
Більшість процесорів інших виробників також випускається в корпусах типу PPGA, проте вони призначені для установки в старий 237 - контактний роз'єм Socket 7. Процесор AMD Athlon, так само як і Pentium II, має картриджних конструкцію, але він призначений для установки в новий Slot А, який механічно сумісний сj Slot 1, але має іншу електричну розводку.
13. Охолодження процесорів
Неминучість нагріву
У міру підвищення обчислювальної продуктивності процесорів ПК вони більше споживають електроживлення і сильніше нагріваються, а отже, збільшується і тепловиділення. Так, наприклад, якщо для процесора Celeron значення потужності не перевищувало і 20 Вт, то для Pentium III, Duron це значення зросло до 30 - 40 Вт, а для Pentium IV і Athlon вже склало більше 80 Вт. Якщо не розсіювати тепло, що виділяється, то процесор перегрівається і відмовляється працювати. Щоб уникнути цього, необхідно ефективне охолодження. Можна виділити три технології охолодження, застосовувані в обчислювальній техніці.
Повітряне охолодження
Ця технологія набула найбільшого поширення в світі ПК. Для охолодження процесора на нього встановлюється радіатор, а на радіатор - вентилятор. Така комбінація приладів охолодження називається кулером.
Основні характеристики радіатора - це матеріал, з якого він виготовлений, а також чистота контактної поверхні між радіатором і процесором. Збільшення коефіцієнтів тепловіддачі та теплопередачі досягається підбором матеріалу радіатора. Радіатори виготовляються з алюмінію і міді (або з додаванням міді).
Через мікроскопічних нерівностей між процесором і радіатором неминуча повітряний прошарок, яка негативно позначається на теплообміні між процесором і радіатором. Для цих цілей застосовуються різні силікономістка термопласти, які покращують передачу тепла радіатора.
Типи радіаторів
Найпоширеніші - пресовані алюмінієві радіатори, які виготовляються пресуванням зі складним профілем поверхні з ребрами жорсткості.
«Складчасті» радіатори виготовляються з алюмінію і міді. На пластині радіатора пайкою або за допомогою теплопровідних паст фіксується тонка металева стрічка, згорнута в гармошку.
«Куті» радіатори виготовляються з алюмінію холодної прессовкой, що дозволяє виконувати поверхню радіатора у формі ребер і у вигляді стрижнів.
У «складових» радіаторах поверхню створюється окремими тонкими мідними пластинами, припаяними до основи радіатора.
«Точені» радіатори виготовляються прецизійної механічною обробкою цільних заготовок з алюмінію і міді.
Процесорні вентилятори та їх характеристика
У процесорних кулерах в основному знаходять застосування осьові (аксіальні) вентилятори. Вони створюють повітряний потік паралельно осі обертання крильчатки. Механічна частина вентилятора може бути побудована на підшипнику ковзання, на двох підшипниках кочення і на комбінованому підшипнику - один підшипник ковзання і один кочення. Для обертання крильчатки вентилятора застосовується електродвигун постійного струму.
Серед основних характеристик вентиляторів виділяють:
- Продуктивність. Величина, що показує об'ємну швидкість повітряного потоку. Виражається в кубічних футів за хвилину (cubic feet per minute - CFM);
- Швидкість обертання крильчатки. Виражається в об / хв, або rotations per minute - RPM);
- Рівень шуму. Показує, наскільки гучним буде вентилятор у суб'єктивному сприйнятті, і виражається в децибелах (дБ).
Електричне охолодження
Кулери Пельтье засновані на явищі Пельтье, суть якого полягає у виділенні або поглинанні тепла на контакті двох різних провідників в залежності від напрямку електричного струму. Цей ефект виявив французький фізик Жан Пельтье, коли пропустив постійний струм через смужку вісмуту, підключену за допомогою двох мідних дротів. Він зауважив, що з'єднання «мідь - вісмут» (струм від міді до вісмуту) нагрівається, іншу сполуку - «вісмут - мідь» (струм від вісмуту до міді) - охолоджується. Було відмічено, що кількість виділеної теплоти пропорційно силі струму. Такі елементи згодом отримали назву термопара, чи термоелемент. Елементи Пельтье складаються з послідовних каскадів, реалізованих за принципом: гарячий полюс одного елемента платівки до холодного полюса іншого.
Як з'ясувалося пізніше, даний ефект в значній мірі посилюється, якщо замість металів використовувати різнорідні напівпровідники. Конструктивно охолоджувач Пельтье складається з послідовного з'єднання чергуються напівпровідників n - і p - типів. При проходженні постійного струму через таке з'єднання одна половина контактів n - p нагрівається, інша - охолоджується.
Якщо подати на платівку елементів Пельтье сильний струм, то одна її сторона (на неї виведені нагріваються контакти) нагріється, а інша - з охолодженими контактами - охолонув. Холодну бік встановлюють на процесор, а гарячу з'єднують з радіатором.
Водяне охолодження
Принцип дії водяного (рідинного) охолодження подібний системі повітряного охолодження. Необхідність циркуляції рідини в охолоджувачі вимагає наявності в ньому таких елементів, як трубовод (як правило, з силікону), по якому тече охолоджена рідина, і водяного насоса, що забезпечує її циркуляцію. Перевагами такої системи є висока якість охолодження і значне зниження шуму. Але в той же час виникає проблема герметичності контурів охолодження.
Термопасти
Термопасти створюються на основі порошкоподібних матеріалів, а в'язких сполучною у них служить силікон. В якості порошкоподібних складових виступають оксид цинку, нітрит алюмінію і графіт. Термопласти ефективно відводять тепло, якщо їх перетворити на якісну тонкий прошарок між процесором і кулером. Якщо доведеться знімати кулер, то необхідно ретельно видалити стару і нанести нову пасту.
Badong
Для примусового повітряного охолодження процесора ПК може застосовуватися Badong у вигляді шланга. Один кінець цього шланга підключається до кулера на процесорі, а другий - до видувається вентилятором. Слід враховувати важливу деталь: щоб процесорного кулера надати зовнішнє повітря, його треба перегорнути.
14. Розгін процесора
Підстави для розгону
Розгін процесора, або overclocking (оверклокінг), - це процес збільшення швидкості роботи процесора вище рекомендованої виробником. Що ж є підставою для такого підвищення продуктивності процесора? Відповідь випливає з того, як призначається процесору тактова частота. Після виробництва партії кристалів - заготовок (зазвичай не менше 10 000) їх піддають тестуванню на загальну працездатність. Після цього, для вибірки процесорів з тестовано партії визначають, на якій максимальній тактовій частоті вони будуть гарантовано стійко працювати. Якщо процесори «не витримують» задану частоту, їх тестують на меншій. Відповідно до результатів тестів всієї партії призначається номінальна частота, яка і вказується в специфікаціях, наприклад Celeron 1,7 ГГц або Pentium IV 3,3 ГГц.
Природно, у тестованому партії процесорів можуть виявитися екземпляри, що забезпечують стійку роботу і на більшій частоті. А враховуючи, що температурні умови при тестуванні більш жорсткі, ніж при роботі у вентильованому корпусі, при ефективному та інтенсивному охолодженні процесора можна забезпечити нормальну роботу на частоті вище номінальної.
Способи розгону
Відразу ж слід зауважити, що розгін процесора - справа небезпечна, оскільки може призвести до втрати працездатності окремих пристроїв ПК. І, як правило, всі, хто розповідає про розгін процесорів, здійснюють обов'язкові приписки про те, що не несуть відповідальності за вихід з системи користувача ладу при її розгоні. Але в більшості випадків процесор виходить з ладу, тому що користувач нехтує деякими загальними правилами виконання цього процесу:
- Розганяти процесор потрібно поступово;
- Ні в якому разі не нехтувати охолодженням процесора;
- Після розгону процесора необхідно протестувати стабільність роботи ПК з різними програмами.
Швидкість виконання операцій процесора визначається таким відповідністю:
Швидкість процесора = швидкість (тактова частота)
системної шини * множник частоти
Тому його спільну тактову частоту можна підвищити трьома способами:
- Збільшити множник частоти;
- Збільшити швидкість системної шини;
- Збільшити і швидкість системної шини, і множник.
Алгоритм розгону.
Рекомендації, виконавши які можна розігнати процесор до потрібної частоти і забезпечити стабільну роботу ПК:
- Змінюйте частоту системної шини не біліше ніж на 10 МГц за одну ітерацію;
- Не змінюйте множник частоти за одну ітерацію на величину, більшу одиниці;
- Після кожної зміни параметрів системи перезавантажуйте ПК і переконуйтеся, що Windows завантажується без проблем;
- Дійшовши до такої швидкості, при якій Windows не завантажується, поверніться до попереднього значення швидкості (зменшення швидкості також проводите поступово);
- Визначивши необхідну швидкість роботи процесора і, перезагрузив комп'ютер, проведіть тестування системи на предмет стабільної її роботи.
Апаратне і програмне керування розгоном
Для зміни частоти системної шини і значення множника на старих материнських платах використовувалися джампери, які були фізично реалізованими перемичками та / або перемикачами. Саме з їх допомогою здійснювалося апаратне керування розгоном. Положення перемичок зазвичай вказувалося на платах. Крім того, цю інформацію можна отримати і в керівництві по материнській платі.
На сучасних материнських платах такі джампери відсутні, а для конфігурування їх роботи використовується BIOS, що дозволяє легко визначити поточні установки для процесора, а сам розгін провести досить точно. Щоб дізнатися, чи має материнська плата перемички чи ні, увійдіть в BIOS - Setup, знайдіть розділ, присвячений CPU, і зміни швидкості системної шини і / або множник частоти.
Тестування стабільності роботи
Домігшись того, що Windows нормально завантажується при певній швидкості роботи процесора, необхідно переконатися, що при даній швидкості розігнаний процесор і материнська плата працюють стабільно. Для тестування стабільної роботи процесора можна використовувати, наприклад, програму CPU Stability Test. З її допомогою можна «навантажити» процесор на 95% і підтримувати таке навантаження протягом тривалого часу.
Щоб перевірити стабільність всієї системи в цілому, рекомендується використовувати 3D - додаток, наприклад демо-версію Unreal, оскільки ця ігрова програма «серйозно навантажить» всю систему. Також можна скористатися тестом 3DMark2000, який не складний в налаштуванні, але досить ефективний.
Особливості розгону процесорів AMD і INTEL
Запас по підвищенню частоти системної шини на платах, що підтримують процесори AMD, відсутній, а множник частоти зафіксований виробником. Але так звані «містки», винесені на поверхню корпусу процесора, дозволяють змінювати множник і напруга ядра. Саме перепалювання «містків» до певної комбінації виробник задає частоту процесора, а також напруга живлення ядра.
Теоретично все просто, але на ділі ж належить ювелірна робота. Перший спосіб - використання автоматичного олівця з твердо - м'яким графітовим стрижнем завтовшки 0,5 мм. Другий спосіб передбачає використання спеціального капілярного олівця з струмопровідними срібними чорнилом. Третій спосіб передбачає малювання провідних доріжок («містків») пером, виготовленим з тонкого припою. «Малювати» потрібно дуже акуратно, так як розмикання «містків» доведеться виконувати скальпелем.
З деякого часу компанія Intel перестала дозволяти користувачам використовувати множник, залишивши єдину можливість розгону через зміну частоти системної шини. Як відомо, тільки з Celeron 800 частота системної шини досягла значення 100 МГц, у всіх попередніх моделях вона була 66 МГц. Так, наприклад, для Celeron 600 з множником 9, піднявши частоту системної шини з 66 до 100 МГц, можна отримати Celeron 900. при розгоні Pentium III і Celeron необхідно, щоб BIOS «знала» про процесори Intel з ядром Coppermine, а на материнській платі був регулятор, що підтримує напругу живлення ядра Vcore 1,5 - 1,6 В.
Вимірювання температури
Підвищення температури процесора - головна проблема при збільшенні тактової частоти, тому особливо важливо забезпечити його якісне охолодження. Щоб виключити вихід процесора з ладу через перегрів, необхідно зменшити його тактову частоту. При цьому температура знижується до безпечного значення, а процесор не припиняє своєї роботи.
Для визначення температури застосовуються спеціальні датчики, наприклад LM75 від компанії National Semiconductor, які розміщуються під процесором або поруч з ним. (Це реалізовано тільки в нових материнських платах). В основу роботи цих датчиків покладено властивість деяких металів змінювати електричну провідність при зміні температури.
Але якщо процесор навантажується не повністю, то спеціальні утиліти, такі як CPUIdle, Rain або Waterfall, можуть переводити невживані частини процесора в режим економії енергії. Знижуючи таким способом енергоспоживання, можна досягти того, що процесор значно довше не буде нагріватися.
Програми контролю, такі як Motheboard Monitor, Hardware Monitor або CP Monitor, відображають в маленьких вікнах рядка стану або панелі завдань поточну температуру процесора, його напругу і частоту обертання вентиляторів всередині комп'ютера. Користувач може також задати граничні значення, про досягнення яких сигналізує програма.
Matthew. Кодове найменування інтегрованих процесорів. Мають у своєму складі ядро Samuel 2 з інтегрованим відео і компонентами North Bridge.
Ezra. Спільна розробка груп Cyrix і Centaur. Перше справді нове ядро VIA. Кеш - пам'ять L1 - 128 Кб, кеш - пам'ять L2 - 64 Кб. Технологія - 0,15 мкм з переходом на 0,13 мкм. Тактова частота ядра - 750 МГц.
Ezra - T. Кодове найменування процесорів і ядра. Технологія 0,13 мкм; кеш-пам'ять L1 - 128 Кб, L2 - 64 Кб. Підтримка ММХ, 3D Now!. Тактова частота ядра - від 800 МГц (6х133 МГц).
Nehemiah. Розраховані на роботу при частотах 1,2 ГГц. Кеш - пам'ять L1 - 128Кб; кеш - пам'ять L2 - 256 Кб. Конвеєр в 17 ступенів; напруга живлення ядра 1,2 В; технологія 0,13 мкм з використанням мідних з'єднань.
Esther. Найменування процесорів і ядра. Кеш - пам'ять L1 - 128 Кб; L2 - 256 Кб. Конвеєр в 17 ступенів, тактова частота ядра 2 ГГц.
Кодові назви процесорів Transmeta
Crusoe. Лінійка процесорів, орієнтованих на мобільні системи. Складається з моделей ТМ3200 (L2 = 0), ТМ5400 (L2 = 256 Кб), ТМ5500 (L2 = 256 Кб), ТМ5600 (L2 = 512 Кб), ТМ5800 (L2 = 512 Кб), що мають у своєму складі інтегровані компоненти North Bridge .
Astro. Кодова назва високопродуктивних процесорів з наднизьким рівнем енергоспоживання. Робоча частота - 1,4 Ггц.
12. Картриджі процесорів
Процесори Pentium II, а за ними і Pentium III випускалися в спеціальному картріджі SECC, призначеним для установки в Slot 1 - 242 - контактний роз'єм на материнській платі. На платі картриджа розташовується і кеш - пам'ять L2.
Для Slot 1 призначений і картридж SEPP, але він використовується в процесорах Celeron. Від SECC відрізняється відсутністю пластикового корпусу. Всі ці картриджі повністю сумісні, і материнські плати на основі Slot 1 можна використовувати як для Pentium II, Pentium III, так і для Celeron.
Нові Celeron випускаються в корпусах типу PPGA, нагадує корпусу Pentium, але з іншою кількістю висновків і призначених для установки в 370 - контактний Socket 370.
Більшість процесорів інших виробників також випускається в корпусах типу PPGA, проте вони призначені для установки в старий 237 - контактний роз'єм Socket 7. Процесор AMD Athlon, так само як і Pentium II, має картриджних конструкцію, але він призначений для установки в новий Slot А, який механічно сумісний сj Slot 1, але має іншу електричну розводку.
13. Охолодження процесорів
Неминучість нагріву
У міру підвищення обчислювальної продуктивності процесорів ПК вони більше споживають електроживлення і сильніше нагріваються, а отже, збільшується і тепловиділення. Так, наприклад, якщо для процесора Celeron значення потужності не перевищувало і 20 Вт, то для Pentium III, Duron це значення зросло до 30 - 40 Вт, а для Pentium IV і Athlon вже склало більше 80 Вт. Якщо не розсіювати тепло, що виділяється, то процесор перегрівається і відмовляється працювати. Щоб уникнути цього, необхідно ефективне охолодження. Можна виділити три технології охолодження, застосовувані в обчислювальній техніці.
Повітряне охолодження
Ця технологія набула найбільшого поширення в світі ПК. Для охолодження процесора на нього встановлюється радіатор, а на радіатор - вентилятор. Така комбінація приладів охолодження називається кулером.
Основні характеристики радіатора - це матеріал, з якого він виготовлений, а також чистота контактної поверхні між радіатором і процесором. Збільшення коефіцієнтів тепловіддачі та теплопередачі досягається підбором матеріалу радіатора. Радіатори виготовляються з алюмінію і міді (або з додаванням міді).
Через мікроскопічних нерівностей між процесором і радіатором неминуча повітряний прошарок, яка негативно позначається на теплообміні між процесором і радіатором. Для цих цілей застосовуються різні силікономістка термопласти, які покращують передачу тепла радіатора.
Типи радіаторів
Найпоширеніші - пресовані алюмінієві радіатори, які виготовляються пресуванням зі складним профілем поверхні з ребрами жорсткості.
«Складчасті» радіатори виготовляються з алюмінію і міді. На пластині радіатора пайкою або за допомогою теплопровідних паст фіксується тонка металева стрічка, згорнута в гармошку.
«Куті» радіатори виготовляються з алюмінію холодної прессовкой, що дозволяє виконувати поверхню радіатора у формі ребер і у вигляді стрижнів.
У «складових» радіаторах поверхню створюється окремими тонкими мідними пластинами, припаяними до основи радіатора.
«Точені» радіатори виготовляються прецизійної механічною обробкою цільних заготовок з алюмінію і міді.
Процесорні вентилятори та їх характеристика
У процесорних кулерах в основному знаходять застосування осьові (аксіальні) вентилятори. Вони створюють повітряний потік паралельно осі обертання крильчатки. Механічна частина вентилятора може бути побудована на підшипнику ковзання, на двох підшипниках кочення і на комбінованому підшипнику - один підшипник ковзання і один кочення. Для обертання крильчатки вентилятора застосовується електродвигун постійного струму.
Серед основних характеристик вентиляторів виділяють:
- Продуктивність. Величина, що показує об'ємну швидкість повітряного потоку. Виражається в кубічних футів за хвилину (cubic feet per minute - CFM);
- Швидкість обертання крильчатки. Виражається в об / хв, або rotations per minute - RPM);
- Рівень шуму. Показує, наскільки гучним буде вентилятор у суб'єктивному сприйнятті, і виражається в децибелах (дБ).
Електричне охолодження
Кулери Пельтье засновані на явищі Пельтье, суть якого полягає у виділенні або поглинанні тепла на контакті двох різних провідників в залежності від напрямку електричного струму. Цей ефект виявив французький фізик Жан Пельтье, коли пропустив постійний струм через смужку вісмуту, підключену за допомогою двох мідних дротів. Він зауважив, що з'єднання «мідь - вісмут» (струм від міді до вісмуту) нагрівається, іншу сполуку - «вісмут - мідь» (струм від вісмуту до міді) - охолоджується. Було відмічено, що кількість виділеної теплоти пропорційно силі струму. Такі елементи згодом отримали назву термопара, чи термоелемент. Елементи Пельтье складаються з послідовних каскадів, реалізованих за принципом: гарячий полюс одного елемента платівки до холодного полюса іншого.
Як з'ясувалося пізніше, даний ефект в значній мірі посилюється, якщо замість металів використовувати різнорідні напівпровідники. Конструктивно охолоджувач Пельтье складається з послідовного з'єднання чергуються напівпровідників n - і p - типів. При проходженні постійного струму через таке з'єднання одна половина контактів n - p нагрівається, інша - охолоджується.
Якщо подати на платівку елементів Пельтье сильний струм, то одна її сторона (на неї виведені нагріваються контакти) нагріється, а інша - з охолодженими контактами - охолонув. Холодну бік встановлюють на процесор, а гарячу з'єднують з радіатором.
Водяне охолодження
Принцип дії водяного (рідинного) охолодження подібний системі повітряного охолодження. Необхідність циркуляції рідини в охолоджувачі вимагає наявності в ньому таких елементів, як трубовод (як правило, з силікону), по якому тече охолоджена рідина, і водяного насоса, що забезпечує її циркуляцію. Перевагами такої системи є висока якість охолодження і значне зниження шуму. Але в той же час виникає проблема герметичності контурів охолодження.
Термопасти
Термопасти створюються на основі порошкоподібних матеріалів, а в'язких сполучною у них служить силікон. В якості порошкоподібних складових виступають оксид цинку, нітрит алюмінію і графіт. Термопласти ефективно відводять тепло, якщо їх перетворити на якісну тонкий прошарок між процесором і кулером. Якщо доведеться знімати кулер, то необхідно ретельно видалити стару і нанести нову пасту.
Badong
Для примусового повітряного охолодження процесора ПК може застосовуватися Badong у вигляді шланга. Один кінець цього шланга підключається до кулера на процесорі, а другий - до видувається вентилятором. Слід враховувати важливу деталь: щоб процесорного кулера надати зовнішнє повітря, його треба перегорнути.
14. Розгін процесора
Підстави для розгону
Розгін процесора, або overclocking (оверклокінг), - це процес збільшення швидкості роботи процесора вище рекомендованої виробником. Що ж є підставою для такого підвищення продуктивності процесора? Відповідь випливає з того, як призначається процесору тактова частота. Після виробництва партії кристалів - заготовок (зазвичай не менше 10 000) їх піддають тестуванню на загальну працездатність. Після цього, для вибірки процесорів з тестовано партії визначають, на якій максимальній тактовій частоті вони будуть гарантовано стійко працювати. Якщо процесори «не витримують» задану частоту, їх тестують на меншій. Відповідно до результатів тестів всієї партії призначається номінальна частота, яка і вказується в специфікаціях, наприклад Celeron 1,7 ГГц або Pentium IV 3,3 ГГц.
Природно, у тестованому партії процесорів можуть виявитися екземпляри, що забезпечують стійку роботу і на більшій частоті. А враховуючи, що температурні умови при тестуванні більш жорсткі, ніж при роботі у вентильованому корпусі, при ефективному та інтенсивному охолодженні процесора можна забезпечити нормальну роботу на частоті вище номінальної.
Способи розгону
Відразу ж слід зауважити, що розгін процесора - справа небезпечна, оскільки може призвести до втрати працездатності окремих пристроїв ПК. І, як правило, всі, хто розповідає про розгін процесорів, здійснюють обов'язкові приписки про те, що не несуть відповідальності за вихід з системи користувача ладу при її розгоні. Але в більшості випадків процесор виходить з ладу, тому що користувач нехтує деякими загальними правилами виконання цього процесу:
- Розганяти процесор потрібно поступово;
- Ні в якому разі не нехтувати охолодженням процесора;
- Після розгону процесора необхідно протестувати стабільність роботи ПК з різними програмами.
Швидкість виконання операцій процесора визначається таким відповідністю:
Швидкість процесора = швидкість (тактова частота)
системної шини * множник частоти
Тому його спільну тактову частоту можна підвищити трьома способами:
- Збільшити множник частоти;
- Збільшити швидкість системної шини;
- Збільшити і швидкість системної шини, і множник.
Алгоритм розгону.
Рекомендації, виконавши які можна розігнати процесор до потрібної частоти і забезпечити стабільну роботу ПК:
- Змінюйте частоту системної шини не біліше ніж на 10 МГц за одну ітерацію;
- Не змінюйте множник частоти за одну ітерацію на величину, більшу одиниці;
- Після кожної зміни параметрів системи перезавантажуйте ПК і переконуйтеся, що Windows завантажується без проблем;
- Дійшовши до такої швидкості, при якій Windows не завантажується, поверніться до попереднього значення швидкості (зменшення швидкості також проводите поступово);
- Визначивши необхідну швидкість роботи процесора і, перезагрузив комп'ютер, проведіть тестування системи на предмет стабільної її роботи.
Апаратне і програмне керування розгоном
Для зміни частоти системної шини і значення множника на старих материнських платах використовувалися джампери, які були фізично реалізованими перемичками та / або перемикачами. Саме з їх допомогою здійснювалося апаратне керування розгоном. Положення перемичок зазвичай вказувалося на платах. Крім того, цю інформацію можна отримати і в керівництві по материнській платі.
На сучасних материнських платах такі джампери відсутні, а для конфігурування їх роботи використовується BIOS, що дозволяє легко визначити поточні установки для процесора, а сам розгін провести досить точно. Щоб дізнатися, чи має материнська плата перемички чи ні, увійдіть в BIOS - Setup, знайдіть розділ, присвячений CPU, і зміни швидкості системної шини і / або множник частоти.
Тестування стабільності роботи
Домігшись того, що Windows нормально завантажується при певній швидкості роботи процесора, необхідно переконатися, що при даній швидкості розігнаний процесор і материнська плата працюють стабільно. Для тестування стабільної роботи процесора можна використовувати, наприклад, програму CPU Stability Test. З її допомогою можна «навантажити» процесор на 95% і підтримувати таке навантаження протягом тривалого часу.
Щоб перевірити стабільність всієї системи в цілому, рекомендується використовувати 3D - додаток, наприклад демо-версію Unreal, оскільки ця ігрова програма «серйозно навантажить» всю систему. Також можна скористатися тестом 3DMark2000, який не складний в налаштуванні, але досить ефективний.
Особливості розгону процесорів AMD і INTEL
Запас по підвищенню частоти системної шини на платах, що підтримують процесори AMD, відсутній, а множник частоти зафіксований виробником. Але так звані «містки», винесені на поверхню корпусу процесора, дозволяють змінювати множник і напруга ядра. Саме перепалювання «містків» до певної комбінації виробник задає частоту процесора, а також напруга живлення ядра.
Теоретично все просто, але на ділі ж належить ювелірна робота. Перший спосіб - використання автоматичного олівця з твердо - м'яким графітовим стрижнем завтовшки 0,5 мм. Другий спосіб передбачає використання спеціального капілярного олівця з струмопровідними срібними чорнилом. Третій спосіб передбачає малювання провідних доріжок («містків») пером, виготовленим з тонкого припою. «Малювати» потрібно дуже акуратно, так як розмикання «містків» доведеться виконувати скальпелем.
З деякого часу компанія Intel перестала дозволяти користувачам використовувати множник, залишивши єдину можливість розгону через зміну частоти системної шини. Як відомо, тільки з Celeron 800 частота системної шини досягла значення 100 МГц, у всіх попередніх моделях вона була 66 МГц. Так, наприклад, для Celeron 600 з множником 9, піднявши частоту системної шини з 66 до 100 МГц, можна отримати Celeron 900. при розгоні Pentium III і Celeron необхідно, щоб BIOS «знала» про процесори Intel з ядром Coppermine, а на материнській платі був регулятор, що підтримує напругу живлення ядра Vcore 1,5 - 1,6 В.
Вимірювання температури
Підвищення температури процесора - головна проблема при збільшенні тактової частоти, тому особливо важливо забезпечити його якісне охолодження. Щоб виключити вихід процесора з ладу через перегрів, необхідно зменшити його тактову частоту. При цьому температура знижується до безпечного значення, а процесор не припиняє своєї роботи.
Для визначення температури застосовуються спеціальні датчики, наприклад LM75 від компанії National Semiconductor, які розміщуються під процесором або поруч з ним. (Це реалізовано тільки в нових материнських платах). В основу роботи цих датчиків покладено властивість деяких металів змінювати електричну провідність при зміні температури.
Але якщо процесор навантажується не повністю, то спеціальні утиліти, такі як CPUIdle, Rain або Waterfall, можуть переводити невживані частини процесора в режим економії енергії. Знижуючи таким способом енергоспоживання, можна досягти того, що процесор значно довше не буде нагріватися.
Програми контролю, такі як Motheboard Monitor, Hardware Monitor або CP Monitor, відображають в маленьких вікнах рядка стану або панелі завдань поточну температуру процесора, його напругу і частоту обертання вентиляторів всередині комп'ютера. Користувач може також задати граничні значення, про досягнення яких сигналізує програма.
Список використаної літератури:
1. С.Е. Зелінський «ПК. Пристрої, периферія, комплектуючі ». - 2005 р.
2. А.Г. Кушніренко, Г.В. Лебедєв, Р.А. Сворення «Основи інформатики і обчислювальної техніки". - 1911 р
3. С.В. Глушаков, А.С. Сурядні «Персональний комп'ютер». - 2002 р.
4. «Комп'ютерний словник».
5. В.Е. Фролов «IBM PC для користувача. Короткий курс ». - 1998 р.
6. О. Вудз, Д. Фурлонг, С.Є. Роу "Мова програмування». - 1989 р.
7. С.В. Глушаков, В.М. Зорянський, С.М. Хоменко «Turbo Pascal 7.0». - 2005р.
8. В.М. Португал «П'яте покоління». - 1988 р.
9. Т.А. Павловська «Паскаль. Програмування на мові високого рівня ». - 2004 р.
1. С.Е. Зелінський «ПК. Пристрої, периферія, комплектуючі ». - 2005 р.
2. А.Г. Кушніренко, Г.В. Лебедєв, Р.А. Сворення «Основи інформатики і обчислювальної техніки". - 1911 р
3. С.В. Глушаков, А.С. Сурядні «Персональний комп'ютер». - 2002 р.
4. «Комп'ютерний словник».
5. В.Е. Фролов «IBM PC для користувача. Короткий курс ». - 1998 р.
6. О. Вудз, Д. Фурлонг, С.Є. Роу "Мова програмування». - 1989 р.
7. С.В. Глушаков, В.М. Зорянський, С.М. Хоменко «Turbo Pascal 7.0». - 2005р.
8. В.М. Португал «П'яте покоління». - 1988 р.
9. Т.А. Павловська «Паскаль. Програмування на мові високого рівня ». - 2004 р.