Επεξεργαστής

Αστέρια ΑνενεργάΑστέρια ΑνενεργάΑστέρια ΑνενεργάΑστέρια ΑνενεργάΑστέρια Ανενεργά
 

Μια κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Central processing unit - CPU), που αλλιώς καλείται κεντρικός υπολογιστής ή κύριως επεξεργαστής είναι το ηλεκτρονικό κύκλωμα μέσα στον υπολογιστή που εκτελεί τις εντολές ενός προγράμματος κάνοντας βασικές αριθμητικές, λογικές, ελέγχου και εισόδου/εξόδου (I/O) λειτουργίες που καθορίζονται από τις εντολές.

cpu ti einai

 Η μορφή και ο σχεδιαμός της CPU έχει αλλάξει με τα χρόνια αλλά η θεμελειώδης λειτουργία του παραμένει σχεδόν αμετάβλητη. Τα βασικά μέρη μιας CPU είναι η Αριθμητική και Λογική Μονάδα (Arithmetic Logic Unit - ALU) που εκτελεί τις αριθμητικές και λογικές πράξεις, οι καταχωρητές (Registers) του επεξεργαστή που παρέχουν του τελεσταίους στην ALU και αποθηκεύουν τα αποτελέσματα των πράξεων, και η μονάδα ελέγχου (Control Unit) που ελέγχει την προσκόμιση (fetching) από την μνήμη, την εκτέλεση των εντολών και γενικότερα ελέγχει τις λειτουργίες της ALU, των καταχωτητών και των υπολοίπων μερών του υπολογιστή.

Οι σύγχρονες CPU είναι μικροεπεξεργαστές, όπου περιέχονται σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (intergrated circuit - IC) MOS (metal-oxide-semiconductor). Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα που περιέχει την CPU μπορεί επίσης να περιλαμβάνει μνήμη, διασυνδέσεις περιφεριακών και άλλα συστατικά ενός υπολογιστή. Αυτές οι ενσωματωμένες συσκευές καλούνται γενικά μικροελεγκτές (microcontrollers) ή System on a Chip (SoC). Πλέον, έχουμε στο ίδιο ολοκληρωμένο πολλαπλούς επεξεργαστές, που καλούνται "πυρήνες".

Αγορά Επεξεργαστή

Οι κυρίαρχοι κατασκευαστές επεξεργαστών για ηλεκτρονικούς υπολογιστές παγκοσμίως είναι η Intel και η AMD, ενώ οι Apple, NVIDIA και Qualcomm κατασκευάζουν επεξεργαστές για φορητές κυρίως συσκευές (tablets, smartphones κλπ.).

Τύπος Επεξεργαστή

Ο τύπος ενός επεξεργαστή υποδηλώνει ουσιαστικά και την λειτουργία για την οποία αυτός προορίζεται. Για παράδειγμα, οι σειριές Xeon της Intel και Opteron της AMD είναι ειδικά σχεδιασμένες για servers, ενώ οι Core i5 Mobile επεξεργαστές έχουν σχεδιαστεί για φορητές συσκευές όπως τα laptops. Οι τρείς βασικοί τύποι στους οποίους κατατάσσονται όλοι οι επεξεργαστές είναι οι Desktop , Mobile και Server.
Σειρά προϊόντων

Η σειρά θα σας βοηθήσει να αναγνωρίσετε γρήγορα εάν ένας επεξεργαστής είναι low-end ή high-end, δίνοντάς σας μια ιδέα για το εύρος τιμής και την απόδοση που πρέπει να περιμένετε. Μερικά παραδείγματα σειρών προϊόντων, αποτελούν οι Core i3, Core i5, Core i7 της Intel ή οι σειρές A και FX της AMD. Συνήθως οι διαφορές ανάμεσα στις ποικίλες σειρές προϊόντων εμφανίζονται στη συχνότητα, τον αριθμό των πυρήνων, το μέγεθος της cache και, φυσικά, την τιμή.

Socket

Το socket είναι η φυσική σύνδεση μεταξύ της CPU και της μητρικής πλακέτας (motherboard). Το μόνο που πρέπει εσείς να προσέξετε είναι να ταιριάζει το socket της μητρικής σας με το socket για το όποιο είναι κατασκευασμένος ο επεξεργαστής ώστε να βεβαιωθείτε ότι αυτά θα είναι συμβατά. Το πιο πιθανό σενάριο αν προσπαθήσετε να εγκαταστήσετε έναν επεξεργαστή σε μια μητρική με την οποία δεν είναι συμβατός, καθώς δεν έχουν το ίδιο socket, είναι το σύστημα να μην δουλεύει, ενώ υπάρχει η πιθανότητα ακόμη και να προκαλέσετε κάποια βλάβη στα εξαρτήματά σας. Αυτό συμβαίνει κυρίως με τους επεξεργαστές της Intel καθώς ο αριθμός των pins του επεξεργαστή αντικατοπτρίζεται και από την ονομασία του socket. Για παράδειγμα οι επεξεργαστές που είναι συμβατοί με το socket LGA 1366 φέρουν 1366 pins στο κάτω μέρος τους και έτσι είναι φυσικώς αδύνατο να τοποθετηθούν στο socket LGA 775. Αντιθέτως, στο στρατόπεδο της AMD τα πράγματα είναι λίγο διαφορετικά καθώς οι περισσότερες μητρικές είναι συμβατές και με επεξεργαστές παλιότερης γενιάς. Επί παραδείγματι, σε μια μητρική με socket AM3+ είναι δυνατό να λειτουργήσουν και με επεξεργαστές προηγούμενης γενιάς (πχ AM3).

LGA Socket 640x353amd CPU socker
Αρχιτεκτονική

H αρχιτεκτονική ενός επεξεργαστή είναι ουσιαστικά η διάταξη των διάφορων στοιχείων, τα οποία τον απαρτίζουν, στο εσωτερικό του. Αφορά, δηλαδή, στην τοποθέτηση των πυρήνων, της cache κ.α εντός του επεξεργαστή. Οι πιο πρόσφατες αρχιτεκτονικές φέρνουν συνήθως αυξημένες αποδόσεις, μειωμένη κατανάλωση ενέργειας και νέα χαρακτηριστικά. Διάφορες αρχιτεκτονικές της Intel και της AMD είναι μεταξύ άλλων οι Bulldozer, Piledriver, Ivy Bridge, Haswell κ.α.

Αριθμός των πυρήνων

Αρχικά, οι επεξεργαστές είχαν κατασκευαστεί με ένα ενιαίο πυρήνα που έκανε όλη τη «σκληρή» δουλειά. Με την πρόοδο, όμως, της τεχνολογίας που έφερε την ανάγκη για περισσότερη επεξεργαστική ισχύ, διαπιστώθηκε πως ένας πυρήνας δεν μπορούσε ποια να ανταπεξέλθει. Το πρόβλημα αυτό ήρθαν να αντιμετωπίσουν οι πολυπύρηνοι επεξεργαστές. Κάθε πυρήνας είναι ουσιαστικά ένας εντελώς νέος επεξεργαστής, έτσι με την προσθήκη ενός επιπλέον πυρήνα η δύναμη της CPU θεωρητικά διπλασιάζεται. Βέβαια στην πράξη τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά, γιατί πολλές εφαρμογές δεν έχουν τη δυνατότητα να εκμεταλλευτούν όλους τους πυρήνες που μπορεί να διαθέτει το σύστημά σας. Όμως η ουσιαστική προσφορά των πολλών πυρήνων γίνεται ολοένα και πιο εμφανής με τις νεότερες εφαρμογές, οι οποίες τους αξιοποιούν καλύτερα.

CPU cores

Συχνότητα

Ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες για την απόδοση ενός επεξεργαστή είναι η συχνότητα, η οποία αντιπροσωπεύει το πόσες εντολές ανά δευτερόλεπτο μπορεί να επεξεργαστεί η CPU μας και έχει ως μονάδα το Hertz (1GHz = 1,000MHz = 1,000,000,000Hz). Όμως, λόγω των διακυμάνσεων στην αρχιτεκτονική των διαφόρων επεξεργαστών, δύο επεξεργαστές με την ίδια συχνότητα δεν είναι απαραίτητα το ίδιο αποδοτικοί. Αυτός είναι και ο λόγος που οι επεξεργαστές της AMD και της Intel δεν έχουν την ίδια ακριβώς απόδοση, ακόμη και αν ο αριθμός των πυρήνων του, καθώς και η ταχύτητα του ρολογιού τους είναι πανομοιότυπα. H απόδοση στα video games εξαρτάται ιδιαίτερα από την συχνότητα, σε σημείο όπου ένας πολύ γρήγορος διπύρηνος επεξεργαστής μπορεί να φθάσει ή ακομη και να ξεπεράσει έναν πιο αργό τετραπύρηνο επεξεργαστή.

Μνήμη cache

H μνήμη Cache είναι μια απίστευτα γρήγορη μνήμη (αισθητά γρηγορότερη από την μνήμη RAM), εντός της CPU, που χρησιμοποιείται από τον επεξεργαστή για την αποθήκευση των δεδομένων που πρόκειται να υποβληθούν σε επεξεργασία ή/ και που χρησιμοποιούνται συχνά. Το μέγεθος της cache δεν καθορίζει πάντα την απόδοση του επεξεργαστή καθώς στην αξιοποίησή της παίζει ρόλο και η αρχιτεκτονική του επεξεργαστή. Συνήθως όσο μεγαλύτερο το μέγεθος της cache, τόσα περισσότερα δεδομένα μπορεί να αποθηκεύσει για πολύ γρήγορη πρόσβαση ο επεξεργαστής πράγμα που βοηθά ιδιαίτερα στην απόδοση του. Γενικά, υπάρχουν τρία επίπεδα μνήμης cache τα L1, L2 και L3. Οι μνήμες L1 και L2 υπάρχουν συνήθως χωριστά για κάθε πυρήνα, ενώ η L3 cache μοιράζεται ανάμεσα σε όλους τους πυρήνες της επεξεργασίας. Το μέγεθος της L1 cache κυμαίνεται συνήθως από 32KB έως 64KB ανα πυρήνα, της L2 cache από 256KB εως 1MB (1024KB) ανα πυρήνα κι της L3 cache φτάνει ακόμη και τα 20MB σε ορισμένους επεξεργαστές.

CPU cache

Νανόμετρα Κατασκευής

Τα νανόμετρα τα οποία ίσως έχετε συναντήσει πολλές φορές στα τεχνικά χαρακτηριστικά ενός επεξεργαστή συμβολίζουν το μέγεθος στο οποίο είναι κατασκευασμένα τα transistors του. Τα μικρότερα νούμερα είναι και τα πιο επιθυμητά καθώς επιτρέπουν περισσότερα transistors να τοποθετηθούν στην ίδια επιφάνεια βοηθώντας στην μείωση της κατανάλωσης ενέργειας.

Thermal Power Design (TDP)

To TDP είναι μια γενική μέτρηση που δείχνει τη μέγιστη κατανάλωση ρεύματος, σε Watts, που θα καταναλώσει ο επεξεργαστής σας στη χειρότερη δυνατή περίπτωση. Το TDP είναι επίσης χρήσιμο στις περιπτώσεις που θέλουμε να έχουμε μια γενική ιδέα για το πόση θερμότητα θα παράγει ο επεξεργαστή μας. Όπως και με τα νανόμετρα στα οποία είναι κατασκευασμένος ένας επεξεργαστής, έτσι και με την το TDP, επιθυμούμε τα μικρότερα δυνατά νούμερα. Ένας μικρότερος αριθμός μεταφράζεται σε μείωση τον λογαριασμού του ηλεκτρικού ρεύματος, ενώ ένας επεξεργαστής που καταναλώνει περισσότερη ενέργεια παράγει και περισσότερη θερμότητα, απαιτώντας κατά συνέπεια και καλύτερο σύστημα ψύξης.

Hyperthreading

To Hyperthreading είναι μια τεχνολογία της Intel, η οποία αυξάνει την αποτελεσματικότητα του multitasking στους επεξεργαστές της. Ουσιαστικά αυτό που κάνει είναι να μπερδεύει το σύστημα στο να νομίζει ότι υπάρχουν διπλάσιοι πυρήνες για την CPU από ότι υπάρχουν πραγματικά, δημιουργώντας εικονικούς ή «λογικούς» πυρήνες. Έτσι, αν ο επεξεργαστής σας υποστηρίζει hyperthreading και έχει 4 πυρήνες, εμφανίζεται στον υπολογιστή ως επεξεργαστής 8 πυρήνων.

Turbo Boost/Turbo Core

Το Turbo Boost είναι μια τεχνολογία η οποία είναι διαθέσιμη σε πολλούς επεξεργαστές της και είναι ουσιαστικά ένας προσωρινός και ασφαλής υπερχρονισμός που αυξάνει τη συχνότητα της CPU, όταν απαιτείται πρόσθετη επεξεργαστική ισχύ. Αυτό μπορεί να συμβεί μόνο εφόσον η CPU είναι κάτω από ορισμένα όρια ισχύος, ρεύματος και θερμοκρασίας. Γι' αυτό και δεν αποτελεί μια μόνιμη αύξηση της απόδοσης του επεξεργαστή. Το Turbo Core είναι η αντίστοιχη τεχνολογία που προσφέρει η AMD σε ορισμένους από τους επεξεργαστές της.

 Voltage regulator module

Το voltage regulator module (VRM), μερικές φορές καλείται και processor power module (PPM), είναι ένας μετατροπέας που παρέχει στον επεξεργαστή την απαραίτητη τάση λειτουργίας, μετατρέποντας +5 V ή +12 V σε ακόμα μικρότερη τάση λειτουργίας για την CPU, επιτρέποντας επεξεργαστές με διαφορετική τάση λειτουργίας να εγκαθιστούνται στην ίδια μητρική.

Voltage regulator module on a computer motherboard

Οι πιο σύγχρονες CPU χρειάζονται λειγότερο από 1.5 V για να λειτουργήσουν, και οι κατασκευαστές τείνουν προς την μείωση αυτών.

Κάποια VRM παρέχουν προκαθορισμένη τάση λειτουργίας, αλλά τα περισσότερα "αισθάνονται" της τάση που χρειάζονται οι επεξεργαστές και λειτουργούν ανάλογα. Some voltage regulators provide a fixed supply voltage to the processor, but most of them sense the required supply voltage from the processor, essentially acting as a continuously-variable adjustable regulator. In particular, VRMs that are soldered to the motherboard are supposed to do the sensing, according to the Intel specification.

Modern graphics processing units (GPU) also use a VRM due to higher power and current requirements. These VRMs may generate a significant amount of heat and require heat sinks separate from the GPU.

TOP