מעבד או מעבד - כל המידע שאתה צריך לדעת

כל חובב מחשב ומשחקים צריך להכיר את החומרה הפנימית של המחשב האישי שלהם, במיוחד את המעבד. האלמנט המרכזי בצוות שלנו, בלעדיו לא יכולנו לעשות דבר, במאמר זה אנו מספרים לכם את כל המושגים החשובים ביותר אודות המעבד, כך שיש לכם מושג כללי לגבי השימוש בו, חלקים, דגמים, היסטוריה ותפיסות חשובות.

מדד התוכן

מהו מעבד

המעבד או המעבד (יחידת עיבוד מרכזית) הם רכיב אלקטרוני בצורת שבב סיליקון שנמצא בתוך מחשב, המותקן במיוחד על לוח האם דרך שקע או שקע.

המעבד הוא הגורם האחראי לביצוע כל החישובים האריתמטיים הלוגיים שנוצרו על ידי התוכניות ומערכת ההפעלה ששוכנו בדיסק הקשיח או האחסון המרכזי. המעבד לוקח את ההוראות מזיכרון ה- RAM כדי לעבד אותן ואז שולח את התגובה חזרה לזיכרון ה- RAM, וכך נוצר זרימת עבודה איתה יכול המשתמש לקיים אינטראקציה.

מעבד המיקרו- מוליכים למחצה מבוסס טרנזיסטור הראשון היה אינטל 4004, בשנת 1971 שיכול היה לעבוד עם 4 ביטים בכל פעם (מיתרים של 4 אפסים ואלה) כדי להוסיף ולחסר. מעבד זה רחוק מ 64 הסיביות שמעבדים נוכחיים יכולים להתמודד איתם. אך לפני כן היו לנו רק חדרים ענקיים מלאים בצינורות ואקום ששימשו טרנזיסטורים, כמו ה- ENIAC.

איך מעבד עובד

ארכיטקטורת מעבד

אלמנט חשוב מאוד שעלינו לדעת על מעבד הוא הארכיטקטורה שלו ותהליך הייצור שלו. הם מושגים מכוונים יותר לאופן ייצורם פיזית, אך הם קובעים את ההנחיות לשוק וזה עוד מרכיב בשיווק.

הארכיטקטורה של מעבד היא בעצם המבנה הפנימי שיש לאלמנט זה. איננו מדברים על הצורה והגודל, אלא כיצד נמצאים היחידות הלוגיות והפיזיות השונות המרכיבות מעבד, אנו מדברים על ה- ALU, אוגרים, יחידת בקרה וכו '. במובן זה ישנם כיום שני סוגים של אדריכלות: CISC ו- RISC, שתי דרכי עבודה המבוססות על הארכיטקטורה של פון נוימן, האדם שהמציא את המעבד הדיגיטלי בשנת 1945.

למרות שזה נכון שארכיטקטורה לא רק אומרת זאת, מכיוון שכיום היצרנים מעדיפים לקחת את הרעיון בעניין מסחרי, כדי להגדיר את הדורות השונים של המעבדים שלהם. אך דבר אחד שעלינו לזכור הוא שכל המעבדים השולחניים הנוכחיים מבוססים על ארכיטקטורת CISC או x86. מה שקורה הוא שיצרנים מבצעים שינויים קטנים בארכיטקטורה זו הכוללים אלמנטים כמו יותר ליבות, בקרי זיכרון, אוטובוסים פנימיים, זיכרון מטמון ברמות שונות וכו '. כך אנו שומעים ערכים כמו קופי לייק, סקיילק, זן, זן 2 וכו '. נראה מה זה.

תהליך ייצור

מצד שני, יש לנו מה שמכונה תהליך הייצור, שהוא בעצם גודל הטרנזיסטורים המרכיבים את המעבד. החל משסתומי הוואקום של המחשבים הראשונים וכלה בטרנזיסטורים של FinFET של ימינו, שנעשו על ידי TSMC ו- Global Foundries של כמה ננומטר בודדים, התפתחות הייתה קשה.

מעבד מורכב מטרנזיסטורים, היחידות הקטנות ביותר שנמצאות בפנים. טרנזיסטור הוא אלמנט שמאפשר או לא מאפשר זרם לעבור, 0 (לא זרם), 1 (זרם). אחד כזה מודד כיום 14nm או 7nm (1nm = 0.00000001m). טרנזיסטורים יוצרים שערי לוגיקה, ושערי לוגיקה יוצרים מעגלים משולבים המסוגלים לבצע פונקציות שונות.

יצרני המעבדים השולחניים המובילים

אלה האלמנטים הבסיסיים להבנת התפתחות המעבדים לאורך ההיסטוריה עד היום. אנו נעבור את הדבר החשוב ביותר ואסור לשכוח את היצרנים, שהם אינטל ו- AMD, המובילים הבלתי מעורערים של המחשבים האישיים של ימינו.

כמובן שיש יצרנים אחרים כמו יבמ, שהחשובים מכולם הם למעשה היוצר של המעבד והמדד הטכנולוגי. אחרים כמו קוואלקום חצבו נישה בשוק על ידי מונופול כמעט של ייצור מעבדים לסמארטפון. זה עשוי לעבור בקרוב למחשבים אישיים, אז הכינו את אינטל ו- AMD מכיוון שהמעבדים שלהם פשוט נפלאים.

התפתחות מעבדי אינטל

אז בואו נסקור את אבני הדרך ההיסטוריות העיקריות של חברת אינטל, הענק הכחול, החברה הגדולה ביותר שתמיד הייתה בראש מכירות של מעבדים ורכיבים אחרים למחשבי PC.

• אינטל 4004 אינטל 8008, 8080 ו- 8086 אינטל 286, 386 ו- 486 אינטל פנטיום עידן הרב-ליבה: פנטיום D ו- Core 2 Quad עידן Core iX

שווק בשנת 1971, היה זה המעבד הראשון שנבנה על שבב בודד לשימוש לא תעשייתי. מעבד זה הותקן על חבילה של 16 סיכות CERDIP (ג'וק מכל החיים). הוא נבנה עם 2, 300 טרנזיסטורים של 10, 000 ננומטר והיה לו רוחב אוטובוס של 4 סיביות.

ה- 4004 היה רק ​​תחילת המסע של אינטל במחשבים אישיים, שבאותה תקופה היה מונופול בידי יבמ. זה היה אז בין 1972 ל -1978 כאשר אינטל עשתה שינוי בפילוסופיה בחברה כדי להתמסר לחלוטין לבניית מעבדים למחשבים.

אחרי 4004 הגיע 8008, מעבד שעדיין עם אנקפסולציה של 18 פינים DIP שהעלה את התדר שלו ל 0.5 מגה הרץ וגם ספירת הטרנזיסטורים ל -3, 500. לאחר מכן, אינטל 8080 העלה את רוחב האוטובוס ל -8 סיביות ותדר של לא פחות מ -2 מגה הרץ תחת אנקפסולציה של 40 פינים. זה נחשב למעבד הראשון שימושי באמת שמסוגל לעבד גרפיקה במכונות כמו Altair 8800m או IMSAI 8080.

ה- 8086 הוא מעבד מיקרו-מדד מיועד שהוא הראשון לאמץ את ארכיטקטורת ההוראות וההוראות של x86, שנמצא בתוקף עד היום. מעבד 16 סיביות, חזק פי עשרה מ- 4004.

על דגמים אלה החל היצרן להשתמש בשקע PGA עם שבב מרובע. ופריצת הדרך שלה טמונה ביכולת להריץ תוכניות בשורת פקודה. ה- 386 היה מעבד המשימות הרב-משימות הראשון בהיסטוריה, עם אוטובוס בן 32 סיביות, שבוודאי נשמע לכם הרבה יותר.

אנו מגיעים ל- Intel 486 שיצא בשנת 1989, וזה גם חשוב מאוד להיות מעבד שהטמיע יחידת נקודה צפה וזיכרון מטמון. מה המשמעות של זה? ובכן כעת המחשבים התפתחו משורת הפקודה כדי להשתמש בהם באמצעות ממשק גרפי.

סוף סוף אנו מגיעים לעידן הפנטיום, שם יש לנו כמה דורות עד פנטיום 4 כגרסה למחשבים שולחניים, ופנטיום M למחשבים ניידים. נניח שזה 80586, אבל אינטל שינתה את שמה כדי שתוכל להעניק רישיון לפטנט שלה ועבור יצרנים אחרים כמו AMD להפסיק להעתיק את המעבדים שלה.

מעבדים אלו הורידו את 1000 ננומטר לראשונה בתהליך הייצור שלהם. הם פרשו את השנים שבין 1993 ל -2002, כאשר Itanium 2 היה מעבד שנבנה לשרתים והשתמש בפעם הראשונה ב- 64 סיביות. הפנטיומים הללו כבר היו מכוונים למחשבים שולחניים בלבד, ויכולים לשמש בביצוע מולטימדיה ללא בעיות, עם Windows 98, ME ו- XP האגדי.

הפנטיום 4 כבר השתמש בקבוצת הוראות שמכוונות לחלוטין למולטימדיה כמו MMX, SSE, SSE2 ו- SSE3, במיקרו-ארכיטקטורה שלה הנקראת NetBurst. כמו כן, זה היה אחד המעבדים הראשונים שהגיעו לתדר עבודה הגדול מ -1 ג'יגה הרץ, ובמיוחד 1.5 ג'יגה הרץ, וזו הסיבה שבגלל קירור הקיר עם ביצועים גבוהים וגדולי קירור גדולים הופיעו אפילו בדגמים מותאמים אישית.

ואז אנו מגיעים לעידן של מעבדים רב ליבתיים. כעת לא יכולנו לבצע הוראה אחת בלבד בכל מחזור שעון, אלא שתיים מהן בו זמנית. הפנטיום D בעיקרון מורכב משבב עם שני פנטיום 4s שמונחים באותה חבילה. בדרך זו הומצא מחדש הרעיון של FSB (אוטובוס קדמי), ששימש את המעבד לתקשורת עם ערכת השבבים או הגשר הצפוני, המשמש כעת גם לתקשורת שתי הליבות.

אחרי השניים, 4 הליבות הגיעו בשנת 2006 מתחת לשקע LGA 775, הרבה יותר עדכני ושאנו יכולים אפילו לראות עדיין במחשבים מסוימים. כולם כבר אימצו ארכיטקטורה של 64 סיביות x86 לארבע הליבות שלהם עם תהליך ייצור החל מ- 65 ננומטר ואז 45 ננומטר.

ואז אנו מגיעים לימינו, בהם הענק אימץ שמות חדשים למעבדיו הרב-ליבתיים ורב-הברגה. לאחר ה- Duo Core 2 ו- Core 2 Quad, ארכיטקטורת Nehalem החדשה אומצה בשנת 2008, שם חולקו המעבדים ל- i3 (ביצועים נמוכים), i5 (בינוני) ו- i7 (מעבדים בעלי ביצועים גבוהים).

מכאן והלאה, הליבות וזיכרון המטמון השתמשו ב- BSB (Back-Side Bus) או באוטובוס האחורי כדי לתקשר, וגם בקר הזיכרון של DDR3 הוצג בתוך השבב עצמו. האוטובוס הצד הקדמי התפתח גם לתקן PCI Express המסוגל לספק זרימת נתונים דו כיוונית בין ציוד היקפי לכרטיסי הרחבה ומעבדי CPU.

הדור השני של אינטל Core אימץ את שם Sandy Bridge בשנת 2011 בתהליך ייצור של 32 ננומטר וספירת 2, 4 ועד 6 ליבות. מעבדים אלה תומכים בטכנולוגיות HyperThreading multithreading ומגבירות תדר דינמי של Turbo Boost בהתאם לטווח המעבדים הקיימים בשוק. לכל המעבדים הללו גרפיקה משולבת ותומכת ב- 1600 MHz DDR3 RAM.

זמן קצר לאחר מכן, בשנת 2012 הוצג הדור השלישי בשם Ivy Bridge שהפחית את גודל הטרנזיסטורים ל 22 ננומטר. לא רק שהם פחתו, אלא שהם הפכו לתלת מימד או Tri-Gate שהפחיתו את הצריכה עד 50% בהשוואה לקודמים, מה שהעניק את אותם ביצועים. מעבד זה מציע תמיכה ב- PCI Express 3.0 והוא מותקן על שקעי LGA 1155 עבור טווח שולחן העבודה ו- 2011 עבור מגוון תחנות העבודה.

הדור הרביעי והחמישי נקראים הסוול וברודוול בהתאמה, והם גם לא היו בדיוק מהפכה מהדור הקודם. ה- Haswells שיתפו תהליך ייצור עם Ivy bridge ו- DDR3 RAM. כן, תמיכת Thunderbolt הוצגה ועוצב עיצוב מטמון חדש. מעבדים עם עד 8 ליבות הוצגו גם הם. Socket 1150 המשיך להשתמש, ובשנת 2011, למרות שמעבדים אלה אינם תואמים לדור הקודם. לגבי הברודוולים, הם היו המעבדים הראשונים שירדו במהירות 14 ננומטר, ובמקרה זה הם היו תואמים לשקע LGA 1150 של הסוול.

אנו מגיעים לסוף עם הדורות השישים וה 7 של אינטל, בשם Skylake ו- Kaby Lake עם תהליך ייצור של 14 ננומטר, ואימץ שקע תואם חדש של LGA 1151 לשני הדורות. בשני האדריכלות הללו הוצע כבר תמיכה עבור DDR4, אוטובוס DMI 3.0 ו- Thunderbol 3.0. באופן דומה, הגרפיקה המשולבת עלתה ברמה התואמת את הרזולוציה DirectX 12 ו- OpenGL 4.6 ו- 4K @ 60 הרץ. Kaby Lake, בינתיים, הגיעה בשנת 2017 עם שיפורים בתדרי שעון של המעבדים, ותמיכה ב- USB 3.1 Gen2 ו- HDCP 2.2.

התפתחות של מעבדי AMD

יצרן אחר שאנו מחויבים להכיר הוא AMD (Advanced Micro Devices), היריבה הנצחית של אינטל וכמעט תמיד מפגרת אחרי הראשונה עד שהגיע ה- Ryzen 3000 היום. אבל היי, זה אחר נראה בהמשך, אז בואו נסקור מעט את ההיסטוריה של מעבדי AMD.

• הגיעו AMD 9080 ו- AMD 386 AMD K5, K6 ו- K7 AMD K8 ואתלון 64 X2 AMD פנום AMD Llano ובולדוזר AMD Ryzen

המסע של AMD מתחיל בעצם במעבד זה, שהוא לא יותר מעותק של 8080 של אינטל. למעשה, היצרן חתם על חוזה עם אינטל שתוכל לייצר מעבדים עם ארכיטקטורת x86 בבעלות אינטל. הקפיצה הבאה הייתה AMD 29K שהציעה כוננים גרפיים וזיכרונות EPROM ליצירותיהם. אך זמן קצר לאחר מכן, AMD החליטה להתחרות ישירות עם אינטל על ידי הצעת מעבדים תואמים בינם לבין עצמם למחשבים ושרתים אישיים.

אך כמובן שההסכם הזה ליצירת "עותקים" של מעבדי אינטל, החל להיות בעיה ברגע ש- AMD הפכה לתחרות אמיתית מצד אינטל. לאחר מספר מחלוקות משפטיות בהן זכתה AMD, החוזה הופר עם אינטל 386, ואנחנו כבר יודעים מה הסיבה שבגללה שמו של אינטל שונה לפנטיום, ובכך רשם את הפטנט.

מכאן לא הייתה ל- AMD ברירה אלא ליצור מעבדים באופן עצמאי לחלוטין ושאינם רק עותקים. הדבר המצחיק הוא שהמעבד העצמאי הראשון של AMD היה ה- Am386 שברור שנאבק עם 80386 של אינטל.

עכשיו כן, AMD החל למצוא את דרכו במלחמה טכנולוגית זו עם מעבדים המיוצרים על ידי עצמו מאפס. למעשה, זה היה עם K7 כאשר התאימות בין שתי היצרניות נעלמה וכתוצאה מכך AMD יצרה לוחות משלה ושקע משלה, שנקרא Socket A. בו הותקנו AMD החדש Athlon ו- Athlon XP בשנת 2003.

AMD הייתה היצרנית הראשונה שהטמיעה את הרחבה של 64 סיביות למעבד שולחני, כן, לפני אינטל. תראו את היעד, שכעת יהיה אינטל לאמץ או להעתיק את התוסף x64 ל- AMD עבור המעבדים שלה.

אבל זה לא נעצר כאן, מכיוון ש- AMD הצליחה גם לשווק מעבד ליבתי כפול לפני אינטל בשנת 2005. הענק הכחול כמובן ענה לו עם הצמד Core 2 שראינו בעבר, ומכאן מסתיימת הנהגת AMD.

AMD פיגרה מאחור בגלל הקפיצה הדרמטית בביצועים של מעבדי אינטל מרובי ליבות, וניסתה להתנגד לה באמצעות תכנון מחדש של הארכיטקטורה של ה- K8. למעשה, ל- Phenom II ששוחרר בשנת 2010 היו עד 6 ליבות, אבל זה לא יספיק גם לאינטל שנטרקה. למעבד זה היו טרנזיסטורים של 45 ננומטר והם היו רכובים בתחילה על שקע AM2 +, ובהמשך על שקע AM3 כדי להציע תאימות לזיכרונות DDR3.

AMD קנתה את ATI, החברה שעד כה הייתה יריבה ישירה ל- Nvidia לכרטיסי גרפיקה תלת ממדיים. למעשה, היצרן ניצל את היתרון הטכנולוגי הזה כדי להטמיע מעבדים עם GPU משולב חזק בהרבה ממה שהייתה אינטל עם Westmere שלה. AMD Llano היו מעבדים אלה, המבוססים על ארכיטקטורת K8L של הפנום הקודם וכמובן עם אותן מגבלות.

מסיבה זו AMD עיצבה מחדש את הארכיטקטורה שלה בבולדוזרים החדשים, למרות שהתוצאות היו גרועות למדי בהשוואה ל- Intel Core. להחזיק יותר מ -4 ליבות לא היה יתרון, מכיוון שתוכנת התקופה עדיין הייתה ירוקה מאוד בניהול רב-הברגה שלה. הם השתמשו בתהליך ייצור של 32 ננומטר עם משאבי מטמון L1 ו- L2 משותפים.

לאחר כישלונו של AMD בארכיטקטורה הקודמת, ג'ים קלר, יוצר ארכיטקטורת K8 הגיע שוב לחולל מהפכה במותג באמצעות מה שמכונה אדריכלות הזן או Summit Ridge. הטרנזיסטורים ירדו ל 14 ננומטר, ממש כמו אינטל, והם קיבלו הרבה יותר עוצמה ועם ICP גבוה יותר מהבולדוזרים החלשים.

כמה מהטכנולוגיות המזהות ביותר של המעבדים החדשים הללו היו: AMD Precision Boost, שהגדיל אוטומטית את המתח והתדר של המעבדים. או טכנולוגיית XFR, לפיה כל Ryzen מוגזמים יתר על המידה כאשר המכפיל שלהם אינו נעול. מעבדים אלה החלו להתעלות בשקע PGA AM4, שנמשך גם היום.

למעשה, ההתפתחות של ארכיטקטורת הזן הזו הייתה Zen +, בה AMD קידמה את אינטל באמצעות יישום טרנזיסטורים של 12 ננומטר. מעבדים אלה הגדילו את הביצועים שלהם עם תדרים גבוהים יותר בצריכה נמוכה יותר. הודות לאוטובוס אינפיניטי Fabric Fabric, השהיה בין עסקאות מעבד ו- RAM שופרה באופן דרמטי כדי להתחרות כמעט ראש בראש עם אינטל.

מעבדי אינטל ו- AMD הנוכחיים

אנו מגיעים עד היום להתמקד בארכיטקטורות ששני היצרנים עובדים עליהם. אנחנו לא אומרים שחובה לקנות אחד כזה, אך הם ללא ספק ההווה ובעתיד הקרוב של כל משתמש שרוצה להתקין מחשב משחקי מעודכן.

אגם קפה של אינטל וכניסה ב 10nm

אינטל נמצאת כיום בדור ה -9 של מעבדי שולחן עבודה, מחשב נייד ותחנת עבודה. גם הדור השמיני (קפה לייק) וגם הדור התשיעי (קפה לייק רענון) ממשיכים עם טרנזיסטורים של 14 ננומטר ושקע LGA 1151, אם כי לא תואם לדורות קודמים.

הדור הזה מעלה בעצם את ספירת הליבה ב -2 עבור כל משפחה, כעת יש לו i3 4 ליבות במקום 2, i5 עם 6 ליבות ו- i7 עם 8 ליבות. ספירת הנתיבים PCIe 3.0 עולה ל -24 ותומכת בעד 6 3.1 יציאות וגם 128 ג'יגה-בתים RAM של DDR4. טכנולוגיית HyperThreading הופעלה רק במעבדים נקובים ב- i9 כגון מעבדים בעלי 8 ליבות, בעלי 16 חוטים ומעבדי מחברת.

בדור זה ישנם גם Intel Pentium Gold G5000 המכוונים לתחנות מולטימדיה עם 2 ליבות ו -4 חוטים, ו- Intel Celeron, הבסיסי ביותר עם ליבות כפולות ועבור MiniPC ומולטימדיה. כל המעבדים מהדור הזה שילבו גרפיקה של UHD 630 פרט לנקודת F-Nomenclature שלהם.

לגבי הדור העשירי, יש מעט אישורים, למרות שצפוי שמעבדי ה- Ice Lake החדשים יגיעו עם המפרטים שלהם למחשבים ניידים, ולא כאלה המיועדים לשולחן העבודה. הנתונים אומרים כי מדד המחירים לצרכן ללינה יעלה בעד 18% בהשוואה לסקילייק. יהיו בסך הכל 6 קבוצות משנה חדשות של הוראות והם יתאימו לטכניקות AI ולמידה מעמיקה. ה- GPU המשולב מפלס גם הוא עד הדור ה -11 והוא מסוגל להזרים תוכן ב- 4K @ 120Hz. לבסוף תהיה לנו תמיכה משולבת עם Wi-Fi 6 וזיכרון RAM של עד 3200 מגה הרץ.

AMD Ryzen 3000 וארכיטקטורת ה- Zen 3 המתוכננת כבר

AMD השיקה בשנת 2019 את ארכיטקטורת ה- Zen 2 או Matisse ולא רק קידמה את אינטל בתהליך הייצור, אלא גם בביצועים טהורים של מעבדי שולחן העבודה שלה. Ryzen החדשים בנויים על טרנזיסטורים TSMC של 7 ננומטר ונמנים מ -4 ליבות Ryzen 3 ל -16 ליבות Ryzen 9 9350X. כולם מיישמים את טכנולוגיית ה- multtreading של AMD SMD ונטרול המכפיל שלהם. עדכון ה- AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS שוחרר לאחרונה כדי לתקן את הבעיות שיש למעבדים אלה כדי להגיע לתדירות המלאי המרבית שלהם.

החידושים שלהם לא מגיעים רק לכאן, מכיוון שהם תומכים בתקן PCI Express 4.0 ו- Wi-Fi 6 החדשים , שהם מעבדים עם עד 24 נתיבי PCIe. העלייה הממוצעת ב- ICP לעומת Zen + הייתה 13% הודות לתדירות בסיס גבוהה יותר ושיפורים באוטובוס Infinty Fabric. ארכיטקטורה זו מבוססת על צ'יפלטים או בלוקים פיזיקליים בהם יש 8 ליבות ליחידה, יחד עם מודול אחר הקיים תמיד עבור בקר הזיכרון. בדרך זו היצרן מבטל או מפעיל מספר מסוים של ליבות ליצירת דגמים שונים שלה.

בשנת 2020 מתוכנן עדכון ל- Zen 3 במעבדי Ryzen שלו איתם היצרן רוצה לשפר את היעילות והביצועים של AMD Ryzen שלה. נטען כי תכנון האדריכלות שלה כבר הושלם וכל שנותר הוא לתת אור ירוק להתחיל בתהליך הייצור.

הם יתבססו על 7nm שוב, אך יאפשרו עד 20% יותר צפיפות טרנזיסטור מאשר שבבי זרם. קו EPYC של מעבדי WorkStation יהיה הראשון שעובדים עליו, עם מעבדים שיכולים להכיל 64 ליבות ו 128 חוטי עיבוד.

חלקים שעלינו לדעת על מעבד

אחרי חג המידע הזה שאנו משאירים כקריאה אופציונאלית וכבסיס לדעת היכן אנו נמצאים היום, הגיע הזמן להיכנס לפרטים נוספים אודות המושגים שעלינו לדעת על מעבד.

ראשית, ננסה להסביר למשתמש את המבנה והאלמנטים החשובים ביותר של מעבד. זה יהיה היום יום עבור משתמש שמעוניין לדעת קצת יותר על חומרה זו.

ליבות של מעבד

הגרעינים הם הגורמים לעיבוד המידע. אותם אלמנטים שנוצרו על ידי האלמנטים הבסיסיים בארכיטקטורת x86, כגון יחידת הבקרה (UC), מפענח הוראות (DI), היחידה האריתמטית (ALU), יחידת הציפה הצפה (FPU) וערימת ההוראות (PI).

כל אחד מהגרעינים הללו מורכב מאותם רכיבים פנימיים בדיוק, וכל אחד מהם מסוגל לבצע פעולה בכל מחזור הדרכה. מחזור זה נמדד בתדר או הרץ (הרץ), ככל ש- Hz יותר, ניתן לבצע יותר הוראות בשנייה, וככל שיותר ליבות, ניתן לבצע יותר פעולות בו זמנית.

כיום, יצרנים כמו AMD מיישמים את הליבות הללו בלוקי סיליקון, Chiplets או CCX בצורה מודולרית. באמצעות מערכת זו, ניתן להשיג מדרגיות טובה יותר בעת בניית מעבד, מכיוון שמדובר בהצבת צ'יפלטים עד לקבלת המספר הרצוי, עם 8 ליבות לכל רכיב. יתר על כן, ניתן להפעיל או לבטל את כל הליבה כדי להשיג את הספירה הרצויה. אינטל, בינתיים, עדיין ממלאת את כל הליבות בסיליקון בודד.

האם זה לא נכון להפעיל את כל ליבות המעבד? המלצות וכיצד להשבית אותן

Boost Turbo Boost ו- Precision Boost Overdrive

הן המערכות שמשתמשות באינטל ו- AMD בהתאמה כדי לשלוט במתח של המעבדים שלהן באופן פעיל וחכם. זה מאפשר להם להגדיל את תדירות העבודה כאשר, כאילו מדובר ב- overlocking אוטומטי, כך ש- CPU מעניק ביצועים טובים יותר כאשר הוא עומד בפני עומס גדול של משימות.

מערכת זו מסייעת בשיפור היעילות והצריכה התרמית של המעבדים הנוכחיים או באפשרותה לשנות את תדירותם במידת הצורך.

מעבד חוטים

אבל כמובן, לא רק שיש לנו ליבות, יש גם חוטי עיבוד. בדרך כלל נראה אותם מיוצגים במפרטים כ- X Cores / X Threads, או ישירות XC / X T. לדוגמא, ל- Intel Core i9-9900K יש 8C / 16T ואילו ל- i5 9400 יש 6C / 6T.

המונח "חוט" מקורו בתת-עיבוד, וזה לא משהו שהוא חלק מהמעבד פיזית, שהפונקציונליות שלו הגיונית לחלוטין והיא נעשית באמצעות מערך ההוראות של המעבד המדובר.

ניתן להגדיר אותה כזרימת בקרת הנתונים של תוכנית (תוכנית מורכבת מהוראות או תהליכים), המאפשרת ניהול משימות של מעבד על ידי חלוקתן לחלקים קטנים יותר הנקראים פתילים. זה כדי לייעל את זמני ההמתנה לכל הוראה בתור התהליך.

בואו נבין את זה כך: יש משימות קשות יותר מאחרות, לכן ייקח גרעין פחות או יותר זמן להשלים משימה. עם חוטים, מה שנעשה הוא לחלק את המשימה הזו למשהו פשוט יותר, כך שכל יצירה מעובדת על ידי הגרעין החופשי הראשון שנמצא. התוצאה היא תמיד להעסיק את הליבות באופן קבוע ולכן אין השבתה.

מהם החוטים של מעבד? הבדלים עם גרעינים

טכנולוגיות רב-של-חוטים

מדוע אנו רואים במקרים מסוימים שיש מספר זהה של ליבות כמו שיש חוטים ובאחרים לא? ובכן, זה נובע מהטכנולוגיות המרובות גיזוי שהיצרנים יישמו במעבדים שלהם.

כאשר למעבד יש פי שניים אשכולות מליבות, הטכנולוגיה הזו מיושמת בו. בעיקרון זו דרך הביצוע של התפיסה שראינו בעבר, חלוקת גרעין לשני חוטים או "גרעינים הגיוניים" כדי לחלק משימות. החלוקה הזו נעשית תמיד בשני פתילים ליבה ולא יותר, נניח שזה הגבול הנוכחי איתו התוכנות מסוגלות לעבוד.

הטכנולוגיה של אינטל נקראת HyperThreading, בעוד של AMD נקראת SMT (Simultaneous Multithreading). למטרות מעשיות, שתי הטכנולוגיות עובדות זהה, ובצוות שלנו אנו יכולים לראות בהן גרעינים אמיתיים, למשל, אם אנו מציגים תמונה. מעבד בעל אותה מהירות הוא מהיר יותר אם יש לו 8 ליבות פיזיות מאשר אם היו לו 8 כאלה לוגיים.

מה זה HyperThreading? פרטים נוספים

האם המטמון חשוב?

למעשה, זהו המרכיב השני בחשיבותו של מעבד. זיכרון המטמון הוא זיכרון מהיר בהרבה מ- RAM ומשולב ישירות במעבד. בעוד זיכרון RAM של 3600 מגה-הרץ DDR4 יכול להגיע לקריאה של 50, 000 מגה-בייט / שניות, מטמון L3 יכול להגיע ל -570 ג'יגה-בתים / שניות, L2 במהירות של 790 ג'יגה-בתים / שניות ו- L1 במהירות של 1600 ג'יגה-בתים / שניות. דמויות מטורפות לחלוטין שנרשמו ב- Ryzen 3000 nevi.

זיכרון זה הוא מסוג SRAM (RAM סטטי), מהיר ויקר, ואילו זה המשמש ב- RAM הוא DRAM (RAM דינאמי), איטי וזול מכיוון שהוא זקוק כל הזמן לאיתור רענון. במטמון מאוחסנים הנתונים שעובדים להשתמש מייד על ידי המעבד, ובכך מבטלים את ההמתנה אם ניקח את הנתונים מה- RAM ונייעל את זמן העיבוד. במעבדי AMD וגם באינטל קיימות שלוש רמות של זיכרון מטמון:

• L1: זה הכי קרוב לליבות ה- CPU, הקטן והמהיר ביותר. עם איחור של פחות מ- 1 ns, זיכרון זה מחולק כרגע לשניים, L1I (הוראות) ו- L1D (נתונים). שניהם בדור ה- 9 של אינטל Core ו- Ryzen 3000, הם 32 KB בכל מקרה, ולכל ליבה יש משלה. L2: L2 הוא הבא, עם חביונים בסביבות 3 ns, הוא מוקצה גם באופן עצמאי לכל ליבה. למעבדי אינטל יש 256 KB, בעוד של Ryzen 512 KB. L3: זהו הזיכרון הגדול ביותר מבין השלושה, והוא מוקצה בצורה משותפת בליבות, בדרך כלל בקבוצות של 4 ליבות.

הגשר הצפוני עכשיו בתוך המעבדים

לגשר הצפוני של מעבד או לוח אם יש את הפונקציה של חיבור זיכרון RAM למעבד. נכון לעכשיו, שני היצרנים מיישמים בקר זיכרון זה או PCH (Platform Conroller Hub) בתוך המעבד עצמו, למשל, בסיליקון נפרד כפי שהוא מתרחש במעבד המבוסס על כבלים.

זו דרך להגדיל באופן משמעותי את מהירות עסקאות המידע ולפשט את האוטובוסים הקיימים על לוחות האם, ונשארים רק עם הגשר הדרומי הנקרא ערכת השבבים. ערכת שבבים זו מוקדשת לניתוב נתונים מכוננים קשיחים, ציוד היקפי וכמה משבצות PCIe. מעבדים שולחניים ומחשבים ניידים עדכניים מסוגלים לנתב עד 128 ג'יגה-בתים של RAM בערוץ כפול בקצב של 3200 מגה-הרץ (4800 מגה-הרץ עם פרופילי JEDEC עם הפעלת XMP). אוטובוס זה מתחלק לשניים:

• אוטובוס נתונים: הוא נושא את הנתונים ואת ההוראות של התוכניות. אוטובוס כתובת: כתובות התאים שבהם הנתונים מאוחסנים מסתובבים דרכו.

בנוסף לבקר הזיכרון עצמו, הליבות צריכות להשתמש גם באוטובוס אחר כדי לתקשר זו עם זו ועם זיכרון המטמון, הנקרא BSB או Back-Side Bus. זה בו AMD משתמשת בארכיטקטורת Zen 2 שלה נקראת Infinity Fabric, המסוגלת לעבוד במהירות של 5100 מגה הרץ, בעוד של אינטל נקראת Intel Ring Bus.

מה זה מטמון L1, L2 ו- L3 ואיך זה עובד?

IGP או גרפיקה משולבת

אלמנט נוסף שגובה די חשובים, לא כל כך במעבדים שמכוונים למשחקים, אבל באלה פחות חזקים, הם הגרפיקה המשולבת. לרוב המעבדים הקיימים כיום מספר ליבות המיועדות לעבוד אך ורק עם גרפיקה ומרקמים. לאינטל, AMD ויצרנים אחרים כמו קוואלקום עם האדרנו לסמארטפון, או Realtek לטלוויזיה חכמה ו- NAS יש ליבות כאלה. אנו מכנים סוג זה של מעבדים APU (יחידת מעבד מואץ)

הסיבה היא פשוטה, כדי להפריד בין עבודה קשה זו לשאר המשימות האופייניות של תוכנית, מכיוון שהן הרבה יותר כבדות ואטיות יותר אם אוטובוס בעל קיבולת גבוהה יותר, למשל, 128 סיביות לא משמש ב- APUs. כמו גרעינים רגילים, ניתן למדוד אותם בכמות ובתדירות בה הם עובדים. אבל יש להם גם מרכיב נוסף כמו יחידות ההצללה. ואמצעים אחרים כמו TMUs (יחידות טקסטורה) ו- ROPs (יחידות טיוח). כולם יעזרו לנו לזהות את העוצמה הגרפית של הסט.

ה- IGPs המשמשים כיום את אינטל ו- AMD הם כדלקמן:

• AMD Radeon RX Vega 11: זהו המפרט החזק והמשומש ביותר במעבדי Ryzen 5 2400 ו- 3400 מהדור הראשון והשני. מדובר בסך הכל ב -11 ליבות רייבן רידג 'עם ארכיטקטורת GNC 5.0 הפועלות לכל היותר של 1400 מגהרץ. יש להן מקסימום 704 יחידות שיידר, 44 TMU ו -8 ROP. AMD Radeon Vega 8: זהו המפרט הנמוך מהקודם, עם 8 ליבות ופועל בתדר של 1100 מגהרץ עם 512 יחידות הצללה, 32 TMU ו -8 ROP. הם מחברים אותם על Ryzen 3 2200 ו- 3200. Intel Iris Plus 655: גרפיקה משולבת אלה מיושמת במעבדי Intel Core מהדור השמיני של טווח U (צריכה נמוכה) עבור מחשבים ניידים, והם מסוגלים להגיע ל 1150 מגה הרץ, עם 384 יחידות הצללה, 48 TMUs ו- 6 ROP. הביצועים שלו דומים לאלה שקדמו לה. Intel UHD Graphic 630/620 - אלה הגרפיקה המובנית בכל המעבדים השולחניים מהדור ה- 8 וה -9 שאינם נושאים את ה- F על שמם. מדובר בגרפיקה נמוכה יותר מה- Vega 11 המפיקה במהירות 1200 מגהרץ, עם 192 יחידות הצללה, 24 TMU ו- 3 ROP.

שקע של מעבד

כעת אנו עוברים מהרכיבים של מעבד כדי לבדוק היכן עלינו לחבר אותו. ברור שזה השקע, מחבר גדול שנמצא על לוח האם ומסופק עם מאות סיכות שתיצור קשר עם המעבד להעברת חשמל ונתונים לעיבוד.

כרגיל, לכל יצרן יש שקעים משלו, והם יכולים להיות גם מסוגים שונים:

• LGA: Land Grid Array, עם סיכות המותקנות ישירות בשקע הלוח ול- CPU יש רק את המגעים השטוחים. זה מאפשר צפיפות חיבור גבוהה יותר ומשמש את אינטל. השקעים הנוכחיים הם LGA 1151 למעבדי שולחן עבודה ו- LGA 2066 למעבדים מוכווני תחנת עבודה. זה משמש גם על ידי AMD עבור ה- Th4 Threadrippers הנקובים בה. PGA: מערך Pin Grid, בדיוק ההפך, עכשיו הפינים נמצאים במעבד עצמו ובשקע יש חורים. AMD משמשת עדיין עבור כל Ryzen השולחני שלה עם השם BGA: Ball Grid Array, בעיקרון זהו שקע שבו המעבד מולחם ישירות. הוא משמש במחשבים ניידים מהדור החדש, גם מ- AMD וגם מאינטל.

צנרת הקור ו IHS

ה- IHS (משולב חום משולב) הוא החבילה עם מעבד בחלקו העליון. בעיקרון מדובר בפלטה מרובעת הבנויה מאלומיניום המודבקת על המצע או PCB של המעבד ובתורו ל- DIE או לסיליקון פנימי. תפקידו להעביר חום מאלו לצינור הקיר, וגם לפעול ככיסוי הגנה. ניתן לרתך אותם ישירות ל- DIE או להדבקה בעזרת משחה תרמית.

המעבדים הם אלמנטים העובדים בתדירות גבוהה מאוד, ולכן הם יצטרכו כיור קירור שתופס את החום ומגרש אותו לסביבה בעזרת מאוורר אחד או שניים. מרבית המעבדים מגיעים עם כיור מלאי רע פחות או יותר, אם כי הטובים ביותר הם מ- AMD. למעשה, יש לנו מודלים המבוססים על ביצועי מעבד:

• Wrait Stealth: הקטן ביותר, אם כי עדיין גדול מאינטל, עבור Ryzen 3 ו- 5 ללא ערך נקוב X אינטל: אין לו שם, וזה כיור קירור קטן מאלומיניום עם מאוורר מאוד רועש שמגיע כמעט בכל המעבדים שלו למעט ה- i9. כיור קירור זה נותר ללא שינוי מאז ה- Core 2 Duo. ספיר Wraith - בינוני, עם בלוק אלומיניום גבוה יותר ומאוורר 85 מ"מ. עבור Ryzen 5 ו- 7 עם ייעוד X. Wrait Prism: הדגם המעולה, המשלב בלוק דו-קומתי וצינורות חום נחושת כדי לשפר את הביצועים. זה מובא על ידי Ryzen 7 2700X ו- 9 3900X ו- 3950X. Wraith Ripper: זהו כיור מגדל שנעשה על ידי Cooler Master עבור Threadrippers.

גוף קירור מעבד: מה הם? טיפים והמלצות

בנוסף לכל אלה, ישנם יצרנים רבים שיש להם דגמים מותאמים אישית משלהם התואמים לשקעים שראינו. באופן דומה, יש לנו מערכות קירור נוזליות המציעות ביצועים מעולים לכיור קירור מגדל. עבור מעבדים מתקדמים אנו ממליצים להשתמש באחת ממערכות 240 מ"מ (שני מאווררים) או 360 מ"מ (שלוש מאווררים).

המושגים החשובים ביותר של מעבד

עכשיו בואו נראה מושגים אחרים שקשורים גם למעבד שיהיו חשובים למשתמש. זה לא קשור למבנה פנימי, אלא לטכנולוגיות או נהלים שמתבצעות בהן כדי למדוד או לשפר את ביצועיהם.

כיצד למדוד ביצועים: מהו אמת מידה

כאשר אנו קונים מעבד חדש אנו תמיד אוהבים לראות כמה רחוק הוא יכול להגיע ויכול לקנות אותו עם מעבדים אחרים או אפילו עם משתמשים אחרים. בדיקות אלה נקראות מדדי מידה, והן מבחני מתח שאליהם מעבד מעבד כדי לתת ציון מסוים על סמך ביצועיו.

ישנן תוכנות כמו Cinebench (ציון עיבוד), wPrime (זמן לבצע משימה), תוכנית העיצוב של Blender (זמן עיבוד), 3DMark (ביצועי משחקים) וכו 'שאחראיות על ביצוע הבדיקות הללו כדי שנוכל להשוות אותן עם מעבדים אחרים דרך רשימה המפורסמת ברשת. כמעט כולם מה שהם נותנים זה הניקוד שלהם מחושב על ידי גורמים שיש רק לתוכנית הזו, כך שלא יכולנו לקנות ציון Cinebench עם ציון 3DMark.

טמפרטורות הנמצאות תמיד תחת שליטה כדי להימנע מצמצום תרמי

ישנם גם מושגים הקשורים לטמפרטורות שכל משתמש צריך להיות מודע אליהם, במיוחד אם יש להם מעבד יקר וחזק. באינטרנט יש תוכניות רבות המסוגלות למדוד את הטמפרטורה לא רק של המעבד, אלא של רכיבים רבים אחרים המסופקים עם חיישנים. אחד שמומלץ מאוד יהיה HWiNFO.

הקשור לטמפרטורה יהיה מצערת התרמית. זוהי מערכת הגנה אוטומטית שעל המעבדים להפחית את המתח והספק המסופקים כאשר הטמפרטורות מגיעות למקסימום המותר שלה. בדרך זו אנו מורידים את תדירות העבודה וגם את הטמפרטורה, ומייצבים את השבב כך שהוא לא יישרף.

אך גם היצרנים עצמם מציעים נתונים על הטמפרטורות של המעבדים שלהם, כך שנוכל למצוא כמה מאלה:

• TjMax: מונח זה מתייחס לטמפרטורה המרבית שמעבד מסוגל לעמוד במטריקס שלו, כלומר בתוך ליבות העיבוד שלו. כאשר מעבד מתקרב לטמפרטורות אלה הוא יעקוף אוטומטית את ההגנה שצוינה לעיל אשר תוריד את מתח המתח והעוצמה. טדי, צימוד או צומת טמפרטורה: טמפרטורה זו נמדדת בזמן אמת על ידי חיישנים הממוקמים בתוך הגרעינים. היא לעולם לא תעלה על TjMax, מכיוון שמערכת ההגנה תפעל מוקדם יותר. TCase: זו הטמפרטורה שנמדדת ב- IHS של המעבד, כלומר במעטפתו, שתמיד תהיה שונה מזו המסומנת בתוך ליבת מעבד חבילה: היא ממוצעת לטמפרטורת הכוונון של כל הליבות של מעבד ה- CPU

מחליקה

המחיקה או הסילוק הם תרגול המתבצע לשיפור הטמפרטורות של המעבד. זה מורכב מהוצאת IHS מהמעבד כדי לחשוף את הסיליקון השונה שהותקן. ואם לא ניתן להסירו מכיוון שהוא מרותך, אנו מלטשים את פני השטח שלו למקסימום. זה נעשה כדי לשפר את העברת החום ככל האפשר על ידי הנחת ישירות של משחה תרמית מתכתית נוזלית על ה- DIES והנחת גוף הקירור על גבי.

מה אנחנו מרוויחים מכך? ובכן, אנו מבטלים או מבטאים את הביצוע המינימלי שלו לעובי הנוסף ש- IHS מעניק לנו כך שהחום יעבור ישירות לצינור הקירור ללא שלבי ביניים. גם העיסה וגם ה- IHS הם אלמנטים עם עמידות בפני חום, ולכן על ידי ביטולם והנחת מתכת נוזלית נוכל להוריד את הטמפרטורות ל 20 מעלות צלזיוס עם אוברקלוקינג. במקרים מסוימים זו אינה משימה קלה, מכיוון ש- IHS מרותך ישירות ל- DIE, כך שאין אפשרות אחרת מאשר ללטש אותה במקום להוריד אותה.

הרמה הבאה לכך תהיה הצבת מערכת קירור חנקן נוזלי, השמורה רק להגדרות מעבדה. אם כי כמובן, אנו תמיד יכולים ליצור את המערכת שלנו עם מנוע מקרר המכיל הליום או נגזרות.

Overclocking ו undololting על המעבד

בקשר הדוק עם האמור לעיל הוא אוברקלוקינג, טכניקה בה מתח המעבד מוגדל והמכפיל משתנה כדי להגדיל את תדירות ההפעלה שלו. אך איננו מדברים על תדרים המגיעים במפרט כגון מצב טורבו, אלא רישומים העולים על אלה שקבע היצרן. לא מאבד מאף אחד שזה סיכון ליציבותו וליושרו של המעבד.

כדי לבצע שעון יתר, אנו זקוקים תחילה למעבד עם המכפיל לא נעול, ואז לוח אם של שבבים המאפשר פעולה מסוג זה. כל AMD Ryzen רגישים להיות מוגזמים יתר על המידה, כמו גם מעבדי אינטל בעלי שם K. באופן דומה, ערכות השבבים AMD B450, X470 ו- X570 תומכות בפרקטיקה זו, כמו גם סדרות אינטל X ו- Z.

ניתן לבצע overclocking גם על ידי הגדלת תדירות שעון הבסיס או BCLK. זהו השעון הראשי של לוח האם השולט כמעט בכל הרכיבים, כגון מעבד, זיכרון RAM, PCIe ו- Chipset. אם אנו מגדילים את השעון הזה, אנו מגדילים את התדירות של רכיבים אחרים שאפילו נעולים המכפיל, אם כי הוא טומן בחובו עוד יותר סיכונים וזו שיטה מאוד לא יציבה.

לעומת זאת, ההפעלה התחתונה היא הפוכה, הורדת המתח כדי למנוע מעבד לבצע מצערת תרמית. זהו תרגול המשמש במחשבים ניידים או כרטיסי גרפיקה עם מערכות קירור לא יעילות.

המעבדים הטובים ביותר למחשבים שולחניים, משחקים ותחנות עבודה

הפניה למדריך שלנו עם מיטב המעבדים בשוק לא יכולה לפספס במאמר זה . בתוכו אנו ממקמים את דגמי אינטל ו- AMD שאנו רואים בהם את הטוב ביותר בטווחים הקיימים השונים. לא רק גיימינג, אלא גם ציוד מולטימדיה ואפילו תחנת עבודה. אנו תמיד מקפידים על עדכון ועם קישורי רכישה ישירים.

מסקנה לגבי המעבד

אינך יכול להתלונן על כך שמאמר זה אינו לומד דבר, שכן סקרנו את ההיסטוריה של שני היצרנים העיקריים ואת הארכיטקטורה שלהם די לגמרי. בנוסף, סקרנו את החלקים השונים במעבד החיוניים להכרתם בחוץ ובפנים, יחד עם כמה מושגים חשובים ומשמשים את הקהילה בדרך כלל.

אנו מזמינים אתכם להכניס לתגובות מושגים חשובים אחרים עליהם התעלמנו ושאתם רואים חשובים למאמר זה. אנו תמיד מנסים לשפר ככל האפשר מאמרים אלה בעלי חשיבות מיוחדת לקהילה שמתחילה.