İşlemci veya CPU - bilmeniz gereken tüm bilgiler

Her bilgisayar ve oyun fanı, bilgisayarlarının iç donanımını, özellikle işlemciyi bilmek zorundadır. Ekibimizin merkezi unsuru, onsuz hiçbir şey yapamadık, bu makalede size işlemci hakkında en önemli kavramları anlatıyoruz, böylece kullanımı, parçaları, modelleri, tarihi ve önemli kavramları hakkında genel bir fikriniz var.

İçindekiler dizini

İşlemci nedir

İşlemci veya CPU (Merkezi İşlem Birimi), bilgisayarın içinde bulunan ve özellikle anakarta bir soket veya soket aracılığıyla takılan bir silikon çip şeklinde elektronik bir bileşendir.

İşlemci, sabit diskte veya merkezi depolamada yer alan programlar ve işletim sistemi tarafından oluşturulan tüm mantıksal aritmetik hesaplamaları yapmaktan sorumlu öğedir. CPU, bunları işlemek ve daha sonra yanıtı tekrar RAM belleğine göndermek için RAM bellekten talimatları alır ve böylece kullanıcının etkileşime girebileceği bir iş akışı oluşturur.

İlk yarı iletken transistör tabanlı mikroişlemci, 1971 yılında toplama ve çıkarma için bir seferde 4 bit (4 sıfır ve birinden oluşan dizeler) ile çalışabilen Intel 4004 idi. Bu CPU, mevcut işlemcilerin işleyebileceği 64 bitten uzak. Ancak bundan önce, ENIAC gibi transistör görevi gören vakum tüpleriyle dolu büyük odalarımız vardı.

İşlemci nasıl çalışır

İşlemci mimarisi

Bir işlemci hakkında bilmemiz gereken çok önemli bir unsur, mimarisi ve üretim sürecidir. Fiziksel olarak nasıl üretildiklerine daha çok yönelik kavramlardır, ancak pazar için yönergeleri belirlerler ve pazarlamanın bir başka unsurudur.

Bir işlemcinin mimarisi temel olarak bu öğenin sahip olduğu iç yapıdır. Şekil ve boyuttan bahsetmiyoruz, ancak bir işlemciyi oluşturan farklı mantıksal ve fiziksel birimlerin nasıl bulunduğunu, ALU, kayıtlar, Kontrol Ünitesi vb. Bu anlamda, şu anda iki tür mimari vardır: CISC ve RISC, 1945'te dijital mikroişlemciyi icat eden Von Neuman mimarisine dayanan iki çalışma şekli.

Her ne kadar mimarlığın sadece bu anlama gelmediği doğru olsa da, şu anda üreticiler, işlemcilerinin farklı nesillerini tanımlamak için ticari ilgi ile kavramı tercih ediyorlar. Ancak akılda tutmamız gereken bir şey, mevcut tüm masaüstü işlemcilerin CISC veya x86 mimarisine dayalı olmasıdır. Olanlar, üreticilerin bu mimaride daha fazla çekirdek, bellek denetleyicisi, dahili veri yolu, farklı düzeylerde önbellek vb.Gibi öğeleri içeren küçük değişiklikler yapmasıdır. Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2 gibi mezhepleri böyle duyuyoruz. Bunun ne olduğunu göreceğiz.

Üretim süreci

Öte yandan, temel olarak işlemciyi oluşturan transistörlerin boyutu olan üretim süreci denir. İlk bilgisayarların vakum vanalarından TSMC ve Global Foundries tarafından sadece birkaç nanometrelik üretilen FinFET transistörlerine kadar evrim akıllara durgunluk katıyor.

Bir işlemci, içinde bulunan en küçük birimler olan transistörlerden oluşur. Bir transistör, akımın geçmesine izin veren veya izin vermeyen bir elementtir, 0 (akım dışı), 1 (akım). Bunlardan biri şu anda 14nm veya 7nm'dir (1nm = 0.00000001m). Transistörler mantık kapıları oluşturur ve mantık kapıları farklı işlevleri gerçekleştirebilen entegre devreler oluşturur.

Önde gelen masaüstü işlemci üreticileri

Bunlar, işlemcilerin tarih boyunca bugüne kadar nasıl geliştirildiğini anlamak için temel unsurlardır. En önemlilerinden geçeceğiz ve günümüzün kişisel bilgisayarlarının tartışmasız liderleri Intel ve AMD olan üreticileri unutmamalıyız.

Elbette, işlemcinin yaratıcısı ve teknolojideki temel ölçüt olmak için IBM gibi diğer üreticiler de var. Qualcomm gibi diğerleri , Smartphone için işlemci üretimini tekelleştirerek piyasada bir niş kurdu. Yakında kişisel bilgisayarlara geçebilir, bu yüzden Intel ve AMD'ye hazır olun çünkü işlemcileri harika.

Intel işlemcilerin gelişimi

Öyleyse , Intel işlemci, mavi dev, işlemci ve PC için diğer bileşenlerin satışında her zaman lider olan en büyük şirket olan ana dönüm noktalarını gözden geçirelim.

• Intel 4004 Intel 8008, 8080 ve 8086 Intel 286, 386 ve 486 Intel Pentium Çok çekirdekli dönem: Pentium D ve Core 2 Quad Core iX dönemi

1971 yılında piyasaya sürülen ürün, tek bir yonga üzerine kurulmuş ve endüstriyel olmayan kullanım için ilk mikroişlemcidir. Bu işlemci 16 iğneli CERDIP (tüm yaşamın bir hamamböceği) paketine monte edildi. 2.300 10.000nm transistör ile üretilmiştir ve 4 bit veri yolu genişliğine sahiptir.

4004, Intel'in o zamanlar IBM tarafından tekelleştirilen kişisel bilgisayarlardaki yolculuğunun yalnızca başlangıcıydı. 1972 ve 1978 yılları arasında Intel şirkette kendisini tamamen bilgisayarlar için işlemci yapımına adamış bir felsefe değişikliği yaptı.

4004 8008'den sonra, frekansını 0, 5 MHz'e çıkaran 18 pimli DIP kapsüllemesine sahip bir işlemci ve ayrıca transistör 3.500'e ulaştı. Bundan sonra, Intel 8080 veri yolu genişliğini 8 bite ve 40 pimli DIP kapsülleme altında 2 MHz'den az olmayan bir frekansa yükseltti. Altair 8800m veya IMSAI 8080 gibi makinelerde grafik işleyebilen ilk gerçekten kullanışlı işlemci olarak kabul edilir.

8086, bugüne kadar yürürlükte olan x86 mimarisini ve komut setini ilk benimseyen bir kıyaslama mikroişlemcisidir. 16 bit CPU, 4004'ten on kat daha güçlü.

Bu modellerde, üretici kare yongalı bir PGA soketi kullanmaya başladı. Ve atılımı, komut satırı programlarını çalıştırabilmektir. 386, 32 bit veriyoluna sahip , tarihte ilk çok görevli işlemciydi, ki bu size çok daha fazla geliyor.

1989'da piyasaya sürülen ve kayan nokta birimi ve önbellek uygulayan bir işlemci olması açısından da çok önemli olan Intel 486'ya geldik. Bu ne anlama geliyor? Şimdi bilgisayarlar grafiksel bir arayüz üzerinden kullanılacak komut satırından evrimleşti.

Sonunda, masaüstü bilgisayarlar için bir sürüm olarak Pentium 4'e ve taşınabilir bilgisayarlar için Pentium M'ye kadar birkaç kuşak olan Pentiumlar çağına geliyoruz. Diyelim ki 80586, ancak Intel patentini lisanslayabilmek için adını değiştirdi ve AMD gibi diğer üreticilerin işlemcilerini kopyalamayı bırakması için adını değiştirdi.

Bu işlemciler üretim süreçlerinde 1000 nm'yi ilk kez düşürdüler. 1993 ve 2002 yılları arasında sunuculara yönelik bir işlemci olarak Itanium 2 ve ilk kez 64 bit veri yolu kullanan yıllar geçirdiler. Bu Pentium'lar zaten tamamen masaüstü odaklıydı ve efsanevi Windows 98, ME ve XP ile multimedya oluşturmada sorunsuz bir şekilde kullanılabiliyordu.

Pentium 4, NetBurst adlı mikro mimarisinde tamamen MMX, SSE, SSE2 ve SSE3 gibi multimedyaya yönelik bir dizi talimatı zaten kullandı. Benzer şekilde, 1 GHz'den, özellikle 1.5 GHz'den daha yüksek bir çalışma frekansına ulaşan ilk işlemcilerden biriydi, bu nedenle yüksek performanslı ve büyük soğutucular özel modellerde bile bir görünüm kazandı.

Ve sonra çok çekirdekli işlemciler çağına geldik. Artık her bir saat döngüsünde sadece bir komut değil aynı zamanda ikisini aynı anda uygulayabildik. Pentium D temel olarak aynı pakete yerleştirilmiş iki Pentium 4s içeren bir çipten oluşur. Bu şekilde, CPU'nun yonga seti veya kuzey köprüsü ile iletişim kurmasına hizmet eden FSB (Ön Taraf Veri Yolu) kavramı da yeniden keşfedildi, şimdi her iki çekirdeği de iletişim kurmak için kullanılıyor.

İkisinden sonra, 4 çekirdek 2006'da LGA 775 soketinin altına geldi, çok daha güncel ve hatta bazı bilgisayarlarda bile görebiliyoruz. Hepsi, 65 çekirdekten sonra 45 nm'den başlayan bir üretim süreci ile dört çekirdeği için 64 bit x86 mimarisini zaten benimsedi.

Sonra devimizin çok çekirdekli ve çok iş parçacıklı işlemcileri için yeni bir terminoloji benimsediği günlerimize geliyoruz. Core 2 Duo ve Core 2 Quad'dan sonra, 2008'de CPU'ların i3 (düşük performans), i5 (orta kademe) ve i7 (yüksek performanslı işlemciler) olarak ayrıldığı yeni Nehalem mimarisi kabul edildi .

Buradan itibaren, çekirdekler ve önbellek iletişim kurmak için BSB'yi (Arka Taraf Veri Yolu) veya arka veri yolunu kullandı ve ayrıca DDR3 bellek kontrolörü çipin içine yerleştirildi. Ön veri yolu da, çevre birimleri ile genişletme kartları ve CPU'lar arasında çift yönlü veri akışı sağlayabilen PCI Express standardına evrildi.

2. nesil Intel Core, 2011 yılında 32nm üretim süreci ve 2, 4 ve 6 çekirdeğe kadar Sandy Bridge adını aldı. Bu işlemciler, piyasadaki işlemci çeşitlerine bağlı olarak HyperThreading çok iş parçacıklı teknolojilerini ve Turbo Boost dinamik frekans artışını destekler. Tüm bu işlemciler entegre grafiklere sahiptir ve 1600 MHz DDR3 RAM'i destekler .

Kısa bir süre sonra, 2012 yılında Ivy Bridge adlı 3. nesil sunuldu ve transistörlerin boyutu 22 nm'ye düşürüldü. Sadece azalmakla kalmadılar, aynı performansı veren öncekilere kıyasla tüketimi% 50'ye kadar azaltan 3D veya Tri-Gate oldular. Bu CPU, PCI Express 3.0 için destek sunar ve masaüstü serisi için LGA 1155 soketlerine ve İş İstasyonu aralığı için 2011'e monte edilmiştir.

Dördüncü ve beşinci kuşağa sırasıyla Haswell ve Broadwell denir ve onlar da önceki neslin bir devrimi değildi. Haswells, Ivy köprüsü ve DDR3 RAM ile bir üretim süreci paylaştı. Evet, Thunderbolt desteği tanıtıldı ve yeni bir önbellek tasarımı yapıldı . 8 çekirdeğe kadar işlemciler de tanıtıldı. Bu CPU'lar önceki nesil ile uyumlu olmasa da, soket 1150 kullanılmaya devam etti ve 2011. Broadwells ile ilgili olarak, 14 nm'de düşen ilk işlemcilerdi ve bu durumda Haswell'in LGA 1150 soketi ile uyumlulardı.

14nm üretim süreci ile Skylake ve Kaby Lake adında Intel'in 6. ve 7. nesilleri ile her iki nesil için de yeni bir uyumlu LGA 1151 soketi benimsiyoruz. Bu iki mimaride , DDR4, DMI 3.0 veri yolu ve Thunderbol 3.0 için destek sunuldu. Benzer şekilde, entegre grafiklerin DirectX 12 ve OpenGL 4.6 ve 60 Hz @ 4K ile uyumlu olmasıyla birlikte seviyesi yükseldi.Bu arada Kaby Lake, 2017'de işlemcilerin saat frekanslarındaki iyileştirmeler ve USB 3.1 desteği ile geldi. Gen2 ve HDCP 2.2.

AMD işlemcilerin gelişimi

Bilmek zorunda olduğumuz diğer bir üretici de Intel'in ebedi rakibi olan AMD (Advanced Micro Devices) ve Ryzen 3000 bugün gelene kadar neredeyse her zaman ilkinin gerisinde kalmıştı . Daha sonra göreceğiz, bu yüzden AMD işlemcilerinin geçmişini biraz inceleyelim.

• AMD 9080 ve AMD 386 AMD K5, K6 ve K7 AMD K8 ve Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano ve Buldozer AMD Ryzen geldi

AMD'nin yolculuğu temelde Intel'in 8080'inin bir kopyası olan bu işlemci ile başlar. Aslında üretici, Intel'in sahip olduğu x86 mimarisine sahip işlemciler üretebilmek için Intel ile bir sözleşme imzaladı. Bir sonraki atlama, kreasyonları için grafik sürücüler ve EPROM anılar sunan AMD 29K oldu. Ancak kısa bir süre sonra AMD, kişisel bilgisayarlar ve sunucular için kendi aralarında uyumlu işlemciler sunarak doğrudan Intel ile rekabet etmeye karar verdi.

Ancak elbette Intel işlemcilerin "kopyalarını" oluşturmak için yapılan bu anlaşma, AMD'nin Intel'den gerçek bir rekabet haline geldiği anda bir sorun olmaya başladı. AMD tarafından kazanılan birkaç yasal anlaşmazlıktan sonra, Intel 386 ile sözleşme kesildi ve Intel'in neden Pentium olarak yeniden adlandırıldığını ve böylece patenti kaydettirdiğimizi zaten biliyoruz.

Buradan itibaren AMD'nin işlemcileri tamamen bağımsız olarak yaratmaktan ve sadece kopyalar olmaktan başka seçeneği yoktu. Komik olan şey, AMD'nin ilk bağımsız işlemcisinin açıkça Intel'in 80386 ile mücadele eden Am386 olmasıydı.

Şimdi evet, AMD bu teknolojik savaşta kendi başına sıfırdan üretilen işlemcilerle kendi yolunu bulmaya başladı. Aslında, her iki üretici arasındaki uyumluluk ortadan kalktığında K7 ile oldu ve sonuç olarak AMD kendi kartlarını ve Soket A adı verilen kendi soketini yarattı. İçinde, yeni AMD Athlon ve Athlon XP 2003 yılında kuruldu.

AMD, 64 bit uzantısını Intel'den önce bir masaüstü işlemciye uygulayan ilk üreticiydi. İşlemciler için x64 uzantısını benimsemek ya da AMD'ye kopyalamak için Intel olacak hedefe bakın.

Ancak burada durmadı, çünkü AMD 2005 yılında Intel'den önce çift çekirdekli bir işlemci pazarlayabildi. Mavi dev elbette ona daha önce gördüğümüz Core 2 Duo ile cevap verdi ve buradan AMD liderliği sona erdi.

AMD, çok çekirdekli Intel işlemcilerin performansındaki çarpıcı sıçrama nedeniyle geride kaldı ve K8'in mimarisini yeniden tasarlayarak buna karşı koymaya çalıştı . Aslında, 2010'da piyasaya sürülen Phenom II'nin 6 çekirdeği vardı, ancak serbest bırakılmış bir Intel için de yeterli olmayacaktı. Bu CPU 45 nm transistörlere sahipti ve başlangıçta bir AM2 + soketine ve daha sonra bir DDR3 bellekleriyle uyumluluk sağlamak için bir AM3 soketine monte edildi.

AMD, bugüne kadar 3D grafik kartları için Nvidia'ya doğrudan rakip olan ATI'yi satın aldı. Aslında üretici , entegre GPU'lu işlemcilerin Intel'in Westmere'dekinden çok daha güçlü işlemcileri uygulamak için bu teknolojik avantajdan yararlandı. AMD Llano, önceki Phenom'un K8L mimarisine dayanan ve elbette aynı sınırlamalara sahip bu işlemcilerdi.

Bu nedenle , sonuçlar Intel Core'a kıyasla oldukça kötü olmasına rağmen , AMD yeni Buldozerlerde mimarisini yeniden tasarladı. 4'ten fazla çekirdeğe sahip olmak bir fayda sağlamaz, çünkü zamanın yazılımı çok iş parçacıklı yönetiminde hala çok yeşildir. Paylaşılan L1 ve L2 önbellek kaynakları ile 32nm üretim süreci kullandılar.

AMD'nin önceki mimarideki başarısızlığından sonra, K8 mimarisinin yaratıcısı Jim Keller, Zen veya Summit Ridge mimarisi ile markayı bir kez daha devrim haline getirdi . Transistörler, tıpkı Intel gibi 14nm'ye düştü ve zayıf Buldozerlerden çok daha güçlü ve daha yüksek bir ICP'ye sahip oldular.

Bu yeni işlemcilerin en belirleyici teknolojilerinden bazıları şunlardı: CPU'ların voltajını ve frekansını otomatik olarak artıran AMD Precision Boost. Veya XFR teknolojisi, burada tüm Ryzen'in çarpanları açıkken overclock edilir. Bu CPU'lar bugün de devam eden PGA AM4 soketine takılmaya başladı.

Aslında, bu Zen mimarisinin evrimi, AMD'nin 12nm transistörler uygulayarak Intel'i geliştirdiği Zen + idi. Bu işlemciler düşük tüketimde daha yüksek frekanslarla performanslarını artırdılar. Dahili Infinity Fabric veri yolu sayesinde, CPU ve RAM işlemleri arasındaki gecikme, Intel ile neredeyse kafa kafaya rekabet etmek için önemli ölçüde geliştirildi.

Mevcut Intel ve AMD işlemciler

Daha sonra her iki üreticinin üzerinde çalıştığı mimarilere odaklanmak için günümüze geldik. Bunlardan birini satın almanın zorunlu olduğunu söylemiyoruz, ancak kesinlikle güncellenmiş bir oyun bilgisayarı monte etmek isteyen herhangi bir kullanıcının şimdiki ve yakın geleceği.

Intel Coffee Lake ve 10nm'de giriş

Intel şu anda 9. nesil masaüstü, dizüstü bilgisayar ve iş istasyonu işlemcilerinde. Hem 8. (Kahve Gölü) hem de 9. nesil (Kahve Gölü Yenileme) , önceki nesillerle uyumlu olmasa da, 14nm transistörler ve bir LGA 1151 soketi ile devam ediyor .

Bu nesil temelde her aile için çekirdek sayısını 2 arttırıyor, şimdi 2 yerine 4 çekirdekli i3, 6 çekirdekli i5 ve 8 çekirdekli i7 var. PCIe 3.0 şerit sayısı 24'e yükselir ve 6'ya kadar 3.1 bağlantı noktasını ve ayrıca 128GB DDR4 RAM'i destekler. HyperThreading teknolojisi yalnızca yüksek performanslı 8 çekirdekli, 16 iş parçacıklı işlemciler ve dizüstü bilgisayar işlemcileri gibi i9 cinsinden işlemcilerde etkinleştirilmiştir .

Bu jenerasyonda ayrıca 2 çekirdekli ve 4 iş parçacıklı multimedya istasyonlarına yönelik Intel Pentium Gold G5000 ve çift çekirdekli ve MiniPC ve multimedya için en temel olan Intel Celeron da var. Bu neslin tüm işlemcileri, isimlendirilmelerindeki F mezhebi hariç, UHD 630 grafiklerine entegre edildi.

10. nesil ile ilgili olarak, yeni Ice Lake CPU'ların masaüstü için değil, dizüstü bilgisayar için spesifikasyonlarıyla girmesi bekleniyor olsa da, birkaç onay var. Veriler, çekirdek başına TÜFE'nin Skylake'e kıyasla% 18'e kadar artırılacağını söylüyor. Toplam 6 yeni talimat alt kümesi olacak ve yapay zeka ve derin öğrenme teknikleri ile uyumlu olacaklardır . Entegre GPU da 11. nesle kadar yükselir ve 4K @ 120Hz'de içerik akışı yapabilir. Son olarak , Wi-Fi 6 ve 3200 MHz'e kadar RAM belleği ile entegre desteğe sahip olacağız .

AMD Ryzen 3000 ve önceden planlanmış Zen 3 mimarisi

AMD, bu 2019 Zen 2 veya Matisse mimarisini başlattı ve sadece üretim sürecinde Intel'i değil, aynı zamanda masaüstü işlemcilerinin saf performansında da gelişmiş. Yeni Ryzen, 7nm TSMC transistörler üzerine inşa edilmiştir ve 4 Ryzen 3 çekirdeğinden 16 Ryzen 9 9350X çekirdeğe kadar sayılmaktadır. Hepsi AMD SMT çoklu iş parçacığı teknolojisini uygular ve çarpanlarının kilidini açar. AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS güncellemesi, bu işlemcilerin maksimum stok frekansına ulaşması gereken sorunları düzeltmek için kısa süre önce yayınlandı.

Yenilikleri sadece buraya gelmiyor, çünkü yeni PCI Express 4.0 ve Wi-Fi 6 standardını destekliyorlar, 24 adede kadar PCIe şeridine sahip CPU'lar. Daha yüksek taban frekansı ve Infinty Fabric veriyolundaki iyileştirmeler sayesinde Zen + üzerindeki ortalama ICP artışı% 13 olmuştur. Bu mimari , bellek denetleyicisi için her zaman mevcut olan başka bir modülle birlikte birim başına 8 çekirdeğin bulunduğu yongalara veya fiziksel bloklara dayanmaktadır. Bu şekilde üretici, farklı modellerini oluşturmak için belirli sayıda çekirdeği devre dışı bırakır veya etkinleştirir.

2020'de, üreticinin AMD Ryzen'in verimliliğini ve performansını artırmak istediği Ryzen işlemcilerinde Zen 3'e bir güncelleme yapılması planlanıyor. Mimarisinin tasarımının zaten tamamlandığı ve geriye kalan tek şeyin üretim sürecine başlamak için yeşil ışık vermek olduğu iddia edildi .

Tekrar 7nm'ye dayanacaklar, ancak mevcut yongalardan % 20'ye kadar daha fazla transistör yoğunluğuna izin verecekler. EPYC WorkStation işlemcileri serisi, 64 çekirdeğe ve 128 işleme iş parçacığına sahip olabilecek işlemcilerle ilk çalışacaktı .

Bir işlemci hakkında bilmemiz gereken parçalar

İsteğe bağlı okuma olarak bıraktığımız ve bugün nerede olduğumuzu bilmek için temel olarak bıraktığımız bu bilgi şöleninden sonra, bir işlemci hakkında bilmemiz gereken kavramlar hakkında daha fazla ayrıntıya girme zamanı.

İlk olarak, bir CPU'nun en önemli yapısını ve elemanlarını kullanıcıya açıklamaya çalışacağız. Bu, bu donanım hakkında biraz daha fazla bilgi edinmek isteyen bir kullanıcı için günlük olacaktır.

İşlemcinin çekirdekleri

Çekirdekler bilgi işlem varlıklarıdır. Kontrol Ünitesi (UC), Komut Kod Çözücü (DI), Aritmetik Ünite (ALU), Kayan Nokta Ünitesi (FPU) ve Komut Yığını (PI) gibi x86 mimarisinin temel elemanları tarafından oluşturulan elemanlar .

Bu çekirdeklerin her biri tam olarak aynı iç bileşenlerden oluşur ve her biri her bir talimat döngüsünde bir işlem gerçekleştirebilir. Bu döngü frekans veya Hertz (Hz) cinsinden ölçer, daha fazla Hz, saniyede daha fazla talimat yapılabilir ve daha fazla çekirdek, aynı anda daha fazla işlem yapılabilir.

Bugün AMD gibi üreticiler bu çekirdekleri silikon bloklarda, Chiplet'lerde veya CCX'te modüler bir şekilde uyguluyorlar. Bu sistemle, bir işlemci oluşturulurken daha iyi ölçeklenebilirlik elde edilir, çünkü her bir eleman için 8 çekirdek ile istenen sayıya ulaşılana kadar yongaları yerleştirmekle ilgilidir. Ayrıca, istenen sayıyı elde etmek için her bir çekirdeği etkinleştirmek veya devre dışı bırakmak mümkündür. Bu arada Intel, tüm çekirdekleri tek bir silikona dolduruyor.

Tüm işlemci çekirdeklerini etkinleştirmek yanlış mı? Öneriler ve bunların nasıl devre dışı bırakılacağı

Turbo Boost ve Hassas Boost Overdrive

İşlemcilerinin voltajını aktif ve akıllı bir şekilde kontrol etmek için sırasıyla Intel ve AMD kullanan sistemlerdir. Bu, otomatik bir hız aşırtmadaymış gibi çalışma sıklığını artırmalarına olanak tanır, böylece CPU çok fazla görevle karşılaştığında daha iyi performans gösterir.

Bu sistem mevcut işlemcilerin termal verimliliğini ve tüketimini artırmaya veya gerektiğinde frekanslarını değiştirmeye yardımcı olur.

İş parçacıkları işleniyor

Ama elbette, sadece çekirdeklerimiz değil, aynı zamanda işleme iplikleri de var. Normalde bunların spesifikasyonlarda X Cores / X Threads veya doğrudan XC / X T olarak temsil edildiğini göreceğiz. Örneğin, bir Intel Core i9-9900K 8C / 16T, i5 9400 ise 6C / 6T'ye sahip.

Thread alt işlemden gelir ve fiziksel olarak işlemcinin bir parçası değildir, işlevselliği tamamen mantıklıdır ve söz konusu işlemcinin talimat seti ile yapılır.

İşlemcinin görevlerini iş parçacığı adı verilen daha küçük parçalara bölerek yönetmesini sağlayan bir programın veri kontrol akışı (bir program talimatlardan veya işlemlerden oluşur) olarak tanımlanabilir. Bu, işlem kuyruğundaki her komut için bekleme sürelerini optimize etmektir.

Bunu şu şekilde anlayalım: Diğerlerinden daha zor görevler var, bu yüzden bir görevi tamamlamak için daha fazla veya daha az zaman alacak. İş parçacıkları ile yapılan, bu görevi daha basit bir şeye bölmektir, böylece her parça bulduğumuz ilk serbest çekirdek tarafından işlenir. Sonuç her zaman çekirdekleri sürekli meşgul tutmaktır, böylece kesinti olmaz.

İşlemcinin konuları nelerdir? Çekirdek ile farklar

Çok iş parçacıklı teknolojiler

Neden bazı durumlarda iplikler ile aynı sayıda çekirdek olduğunu, bazılarında ise çekirdek olmadığını görüyoruz? Bu, üreticilerin işlemcilerinde uyguladığı çok iş parçacıklı teknolojilerden kaynaklanıyor.

CPU, çekirdeklerden iki kat daha fazla iş parçacığına sahip olduğunda, bu teknoloji içine uygulanır. Temel olarak, daha önce gördüğümüz kavramı yürütmenin, bir çekirdeği iki iş parçacığına ya da görevleri bölmek için "mantıksal çekirdeklere" bölmenin yolu budur. Bu bölüm her zaman çekirdek başına iki iş parçacığında yapılır ve artık programların çalışabileceği mevcut sınır olduğunu varsayalım.

Intel'in teknolojisine HyperThreading, AMD'nin ise SMT (Eşzamanlı Çok İş parçacığı) denir. Pratik amaçlar için, her iki teknoloji de aynı şekilde çalışır ve ekibimizde, örneğin bir fotoğraf çekersek, bunları gerçek çekirdekler olarak görebiliriz. Aynı hıza sahip bir işlemci, 8 fiziksel çekirdeğe sahipse, 8 mantıksal olandan daha hızlıdır.

HyperThreading nedir? Daha fazla detay

Önbellek önemli mi?

Aslında, bir işlemcinin ikinci en önemli unsurudur. Önbellek, RAM'den çok daha hızlı bir bellektir ve doğrudan işlemciye entegre edilmiştir. 3600 MHz DDR4 RAM okumada 50.000 MB / s'ye ulaşırken, L3 önbellek 570 GB / s, 790 GB / s'de L2 ve 1600 GB / s'de L1'e ulaşabilir. Ryzen 3000 nevisinde kaydedilen tamamen çılgın figürler.

Bu bellek SRAM (Statik RAM) tipi, hızlı ve pahalıdır, RAM'de kullanılan bellek DRAM (Dinamik RAM), yavaş ve ucuzdur, çünkü sürekli olarak bir yenileme sinyaline ihtiyaç duyar. Önbellekte, işlemci tarafından hemen kullanılacak veriler saklanır, böylece verileri RAM'den alırsak ve işlem süresini optimize edersek beklemeyi ortadan kaldırır. Hem AMD hem de Intel işlemcilerde üç düzey önbellek vardır:

• L1: CPU çekirdeklerine en yakın, en küçük ve en hızlı. 1 ns'den daha düşük gecikmelerle, bu bellek şu anda L1I (talimatlar) ve L1D'ye (veri) ikiye ayrılmıştır. Hem 9. nesil Intel Core hem de Ryzen 3000'de, her durumda 32 KB'dir ve her bir çekirdeğin kendine has özellikleri vardır. L2: L2 sonra, 3 ns civarında gecikmelerle , her bir çekirdeğe bağımsız olarak atanır. Intel CPU'lar 256 KB, Ryzen'in 512 KB var. L3: Bu, üçünün en büyük hafızasıdır ve çekirdeklerde paylaşılan formda, normalde 4 çekirdekli gruplar halinde tahsis edilir.

Şimdi CPU'ların içinde kuzey köprüsü

İşlemcinin veya anakartın kuzey köprüsü , RAM belleğini CPU'ya bağlama işlevine sahiptir. Şu anda, her iki üretici de bu bellek denetleyicisini veya PCH'yi (Platform Conroller Hub) CPU'nun içinde, örneğin yongalara dayalı CPU'da olduğu gibi ayrı bir silikonda uygulamaktadır.

Bu, bilgi işlemlerinin hızını önemli ölçüde artırmanın ve anakartlardaki mevcut otobüsleri basitleştirmenin ve sadece yonga seti olarak adlandırılan güney köprüsünün kalmasının bir yoludur. Bu yonga seti, sabit sürücüler, çevre birimleri ve bazı PCIe yuvalarından veri yönlendirmeye adanmıştır . Modern masaüstü ve dizüstü bilgisayar işlemcileri, 3200 MHz yerel hızında (XMP etkin JEDEC profilleri ile 4800 MHz) 128 GB'a kadar Çift Kanallı RAM'i yönlendirebilir. Bu otobüs ikiye ayrılıyor:

• Veri yolu: programların verilerini ve talimatlarını taşır Adres veri yolu: verinin saklandığı hücrelerin adresleri arasında dolaşır.

Bellek denetleyicisinin kendisine ek olarak, çekirdeklerin birbirleriyle ve BSB veya Arka Taraf Veri Yolu olarak adlandırılan önbellekle iletişim kurmak için başka bir veri yolu kullanması gerekir . AMD'nin Zen 2 mimarisinde kullandığı Infinity Fabric, 5100 MHz hızında çalışabilen Intel'e Intel Ring Bus deniyor.

L1, L2 ve L3 önbellek nedir ve nasıl çalışır?

IGP veya entegre grafikler

Oyuna yönelik işlemcilerde çok az değil, daha az güçlü olanlarda oldukça önemli olan bir başka unsur da entegre grafiklerdir. Günümüzde mevcut işlemcilerin çoğu , yalnızca grafik ve dokularla çalışmayı amaçlayan birçok çekirdeğe sahiptir. Intel, AMD ve Adreno for Smartphone ile Qualcomm gibi diğer üreticilerin veya Smart TV ve NAS için Realtek'in bu tür çekirdekleri var. Bu tür işlemcilere APU (Hızlandırılmış İşlemci Birimi) diyoruz

Bunun nedeni basittir, bu sıkı çalışmayı bir programın tipik görevlerinden ayırmaktır, çünkü daha yüksek kapasiteli bir veri yolu, örneğin APU'larda 128 bit kullanılmadığında çok daha ağır ve yavaştırlar. Normal çekirdekler gibi, miktar olarak ve çalıştıkları sıklıkta ölçülebilirler. Ancak gölgeleme birimleri gibi başka bir bileşeni de var. TMU'lar (tekstüre birimleri) ve ROP'lar (oluşturma birimleri) gibi diğer önlemler. Hepsi setin grafik gücünü belirlememize yardımcı olacak.

Şu anda Intel ve AMD tarafından kullanılan IGP'ler aşağıdaki gibidir:

• AMD Radeon RX Vega 11: 1. ve 2. nesil Ryzen 5 2400 ve 3400 işlemcilerindeki en güçlü ve kullanılan özelliktir. Maksimum 1400 MHz'de çalışan GNC 5.0 mimarisine sahip toplam 11 Raven Ridge çekirdeği, maksimum 704 gölgeleme birimi, 44 TMU ve 8 ROP var. AMD Radeon Vega 8: 8 çekirdekli ve 512 gölgeleme ünitesi, 32 TMU ve 8 ROP ile 1100 MHz frekansında çalışan öncekilerden daha düşük spesifikasyon. Bunları Ryzen 3 2200 ve 3200'e monte ediyorlar. Intel Iris Plus 655: bu entegre grafikler, dizüstü bilgisayarlar için U serisinin (düşük tüketim) 8. nesil Intel Core işlemcilerinde uygulanır ve 384 ile 1150 MHz'e ulaşabilir. gölgeleme birimleri, 48 TMU ve 6 ROP. Performansı öncekilere benzer. Intel UHD Graphic 630/620 - Bunlar, adlarında F taşımayan tüm 8. ve 9. nesil masaüstü işlemcilerinde yerleşik olarak bulunan grafiklerdir. 192 gölgeleme birimi, 24 TMU ve 3 ROP ile 1200 MHz'de oluşturulan Vega 11'den daha düşük grafiklerdir.

İşlemcinin soketi

Şimdi CPU'yu nereye bağlamamız gerektiğini görmek için bileşenlerinden çıkıyoruz. Açıkçası, anakart üzerinde bulunan ve işlemek için güç ve veri aktarmak için CPU ile temas edecek yüzlerce pim ile donatılmış soket.

Her zamanki gibi, her üreticinin kendi soketleri vardır ve ayrıca çeşitli tiplerde olabilirler:

• LGA: Pimleri doğrudan kartın soketine takan ve CPU'nun yalnızca düz kontakları olan Kara Izgara Dizisi. Daha yüksek bağlantı yoğunluğu sağlar ve Intel tarafından kullanılır. Mevcut soketler, masaüstü CPU'lar için LGA 1151 ve İş İstasyonu'na yönelik CPU'lar için LGA 2066'dır. Aynı zamanda AMD tarafından TR4 cinsi Diş Açıcılar için de kullanılır. PGA: Pin Izgara Dizisi, tam tersi, şimdi pinlerin CPU'nun kendisinde ve soketin delikleri var. AMD tarafından hala tüm masaüstü Ryzen için BGA: Ball Grid Array adıyla kullanılıyor, temelde işlemcinin doğrudan lehimlendiği bir soket. Hem AMD hem de Intel'den yeni nesil dizüstü bilgisayarlarda kullanılır.

Soğutucular ve IHS

IHS (Entegre Isı Yayıcı), üstünde bir işlemci bulunan pakettir. Temel olarak, CPU'nun substratına veya PCB'sine yapıştırılmış ve sırayla DIE veya dahili silikona yapıştırılmış alüminyumdan yapılmış kare bir plakadır. İşlevi, bunlardan ısıyı soğutucuya aktarmak ve ayrıca bir koruma kapağı görevi görmektir. Doğrudan DIE'ye kaynaklanabilir veya termal macun ile yapıştırılabilirler.

İşlemciler çok yüksek frekansta çalışan elementlerdir, bu nedenle bu ısıyı yakalayan ve bir veya iki fan yardımıyla çevreye gönderen bir soğutucuya ihtiyaç duyacaklardır. En iyi olanları AMD'den olmasına rağmen , çoğu CPU az ya da çok kötü bir stok havuzuyla gelir. Aslında, CPU performansına dayalı modellerimiz var:

• Wrait Stealth: Intel'den daha büyük olmasına rağmen, Ryzen 3 ve 5 için mezhepsiz X Intel: adı yok ve hemen hemen tüm işlemcilerinde gelen çok gürültülü bir fan ile küçük bir alüminyum soğutucu. i9. Bu soğutucu, Core 2 Duo'dan beri değişmedi. Wraith Spire - Medium, daha uzun alüminyum blok ve 85mm fan ile. X işaretli Ryzen 5 ve 7. Wrait Prizma: Performansı artırmak için iki seviyeli bir blok ve bakır ısı boruları içeren üstün model. Ryzen 7 2700X ve 9 3900X ve 3950X tarafından getirildi. Wraith Ripper: Cooler Master tarafından Threadrippers için yapılmış bir kule lavabosudur.

İşlemci ısı emicisi: Nedir bunlar? İpuçları ve öneriler

Bunlara ek olarak, gördüğümüz soketlerle uyumlu kendi özel modellerine sahip birçok üretici var. Benzer şekilde, kule soğutuculara üstün performans sunan sıvı soğutma sistemlerimiz mevcuttur. Üst düzey işlemciler için bu 240 mm (iki fan) veya 360 mm (üç fan) sistemlerden birini kullanmanızı öneririz.

CPU'nun en önemli kavramları

Şimdi kullanıcı için önemli olacak işlemci ile ilgili diğer kavramları da görelim. Bu, iç yapı ile ilgili değil, performanslarını ölçmek veya geliştirmek için içlerinde gerçekleştirilen teknolojiler veya prosedürlerle ilgilidir.

Performans nasıl ölçülür: kıyaslama nedir

Yeni bir işlemci satın aldığımızda her zaman ne kadar ileri gidebileceğini ve diğer işlemcilerle ve hatta diğer kullanıcılarla satın alabileceğimizi görmek isteriz. Bu testlere kıyaslama denir ve işlemcinin performansına bağlı olarak belirli bir puan vermek için tabi tutulduğu stres testleridir.

Cinebench (oluşturma puanı), wPrime (bir görevi yürütme zamanı), Blender tasarım programı (oluşturma zamanı), 3DMark (oyun performansı) vb. ağ üzerinde yayınlanan bir liste üzerinden diğer işlemciler. Hemen hemen hepsi, sadece bu programın sahip olduğu faktörlerle hesaplanan kendi puanıdır, bu nedenle 3DMark puanı olan bir Cinebench puanı alamıyorduk.

Termal azaltmayı önlemek için sıcaklıklar her zaman kontrol altında

Özellikle pahalı ve güçlü bir işlemcisi varsa, her kullanıcının dikkat etmesi gereken sıcaklıklarla ilgili kavramlar da vardır. İnternette sadece CPU'nun değil, sensörlerle sağlanan diğer birçok bileşenin sıcaklığını ölçebilen birçok program var. Şiddetle tavsiye edilen bir HWiNFO olacaktır.

Sıcaklık ile ilgili olarak Termal Kısma olacaktır. Sıcaklıkların izin verilen maksimum değerlerine ulaştığında CPU'ların voltajı ve gücü azaltması gereken otomatik bir koruma sistemidir. Bu şekilde, çalışma frekansını ve sıcaklığı düşürerek çipi yanmayacak şekilde stabilize ediyoruz.

Ancak üreticilerin kendileri de işlemcilerinin sıcaklıkları hakkında veri sunar, böylece bunlardan bazılarını bulabiliriz:

• TjMax: Bu terim , bir işlemcinin matrisinde, yani işlem çekirdeğinde dayanabileceği maksimum sıcaklığı ifade eder. Bir CPU bu sıcaklıklara yaklaştığında, CPU voltajını ve gücünü düşürecek olan yukarıda belirtilen korumayı otomatik olarak atlayacaktır. Tdie, Tjunction veya Kavşak Sıcaklığı: Bu sıcaklık, çekirdeklerin içine yerleştirilen sensörler tarafından gerçek zamanlı olarak ölçülür. Koruma sistemi daha erken hareket edeceğinden asla TjMax'ı geçmeyecek. TCase: işlemcinin IHS'sinde ölçülen sıcaklıktır, yani kapsüllemesinde, her zaman bir çekirdek CPU Paketinin içinde işaretli olandan farklı olacaktır: bu, tüm çekirdeklerin Tunion sıcaklığının ortalamasıdır. işlemci

Delidding

Delid veya delidding, CPU'nun sıcaklıklarını iyileştirmek için yapılan bir uygulamadır. Takılan farklı silikonu ortaya çıkarmak için IHS'yi işlemciden çıkarmaktan oluşur. Ve kaynaklandığı için çıkarılması mümkün değilse, yüzeyini maksimuma çıkaracağız. Bu, doğrudan bu DIE'lerin üzerine sıvı metal termal macun yerleştirerek ve ısı emicisini üstüne koyarak ısı transferini mümkün olduğunca arttırmak için yapılır.

Bunu yaparak ne kazanırız? IHS'nin bize verdiği ekstra kalınlığı ortadan kaldırıyoruz veya minimum ifadesine alıyoruz, böylece ısı doğrudan ara adım olmadan soğutucuya geçiyor. Hem macun hem de IHS, ısıya dirençli elemanlardır, bu nedenle bunları ortadan kaldırarak ve sıvı metal yerleştirerek , hız aşırtma ile sıcaklıkları 20 ⁰C'ye düşürebiliriz. Bazı durumlarda bu kolay bir iş değildir, çünkü IHS doğrudan DIE'ye kaynaklanmıştır, bu yüzden onu çıkarmak yerine zımparalamaktan başka bir seçenek yoktur.

Bunun bir sonraki seviyesi, sadece laboratuvar ortamları için ayrılmış bir sıvı azot soğutma sistemi yerleştirmek olacaktır. Tabii ki, sistemimizi her zaman helyum veya türev içeren bir buzdolabı motoruyla oluşturabiliriz.

İşlemcide overclock ve düşük voltaj

Yukarıdakilerle yakından ilişkili olan , CPU voltajının arttırıldığı ve çarpanın çalışma frekansını arttırmak için değiştirildiği bir teknik olan overclock'tur. Ancak, turbo modu gibi özelliklerde gelen frekanslardan değil , üretici tarafından belirlenenleri aşan kayıtlardan bahsediyoruz. İşlemcinin kararlılığı ve bütünlüğü için bir risk olduğu hiç kimsede kaybolmaz.

Hız aşırtma için önce çarpanı kilitli olmayan bir CPU'ya ve daha sonra bu tür bir eylemi sağlayan bir yonga seti anakartına ihtiyacımız var. Tüm AMD Ryzen, K cinsinden Intel işlemciler gibi hızaşırtmaya açıktır. Benzer şekilde, AMD B450, X470 ve X570 yonga setleri de Intel X ve Z serileri gibi bu uygulamayı da destekliyor.

Hızaşırtma , temel saatin veya BCLK'nın frekansını artırarak da yapılabilir. Anakartın CPU, RAM, PCIe ve Chipset gibi tüm bileşenleri kontrol eden ana saati. Bu saati arttırırsak, çarpanı kilitli olan diğer bileşenlerin sıklığını artırıyoruz, ancak daha fazla risk taşıyor ve çok kararsız bir yöntem.

Diğer taraftan düşük gerilim, tam tersidir, bir işlemcinin termal kısma yapmasını önlemek için voltajı düşürür. Etkisiz soğutma sistemlerine sahip dizüstü bilgisayarlarda veya grafik kartlarında kullanılan bir uygulamadır.

Masaüstü, oyun ve İş İstasyonu için en iyi işlemciler

Bu makalede , piyasadaki en iyi işlemcilere sahip rehberimize referans eksik olamaz . İçinde en iyi olduğunu düşündüğümüz Intel ve AMD modellerini mevcut farklı aralıklara yerleştiriyoruz. Sadece oyun değil, aynı zamanda multimedya ekipmanı ve hatta İş İstasyonu. Biz her zaman güncel tutmak ve doğrudan satın alma bağlantıları ile.

İşlemci hakkında sonuç

İki ana üreticinin ve mimarilerinin tarihini tamamen gözden geçirdiğimizden, bu makalenin hiçbir şey öğrenmediğinden şikayet edemezsiniz. Buna ek olarak, bir CPU'nun onları içeride ve içeride tanımak için gerekli olan ve bazı önemli kavramların yanı sıra topluluk tarafından yaygın olarak kullanılan farklı bölümlerini de inceledik.

Sizi gözden kaçırdığımız ve bu makale için önemli gördüğünüz diğer önemli kavramları yorumlamaya davet ediyoruz. Başlatılan toplum için özel önem taşıyan bu makaleleri her zaman mümkün olduğunca geliştirmeye çalışıyoruz.