Top.Mail.Ru
КОНФИГУРАТОР Серверы
Сетевое оборудование
СХД IP-телефоны IP-камеры Источники бесперебойного питания (ИБП) Комплектующие Готовые решения -40 % Серверы под задачу
О компании Купить в лизинг Блог Отзывы Доставка Гарантия Контакты Работа у нас Реквизиты Спецпредложения Игровые ПК на ISKRAPC
Эксперты в подборе IT-оборудования

Что такое процессор

25 марта 2024

Современные серверы собираются и устанавливаются для решения различных задач. Одним из основных модулей подобного оборудования считается процессор. Он выпускается несколькими компаниями и характеризуется большим количеством параметров. Поэтому при выборе часто возникают проблемы с определением подходящей модели. В этом случае можно обратиться к IT-инженерам ittelo.ru, которые отлично разбираются в этой теме.

Центральный процессор

Центральный процессор (CPU) – модуль аппаратной части сервера, который управляет всеми операциями. Его основные задачи:

  • извлечение данных из оперативной памяти для выполнения с ними арифметических и логических операций для формирования необходимой информации, ее сохранения или отображения;
  • формирование сигналов для обеспечения работы внутренних узлов;
  • временное хранение информации для выполнения операций и формирования сигналов;
  • принятие запросов от внешних источников и их обработка.

В целом можно сказать, что CPU в той или иной степени участвует практически во всех операциях. Поэтому его часто называют «сердцем» сервера.

Гарвардская архитектура

Разновидность архитектуры ЭВМ, особенности которой заключается в хранилище инструкций и данных на различных физических устройствах. Каналы для инструкций также имеют разделение.

Разработкой стали заниматься в 1930 году. Современные вычислительные устройства проводят выборку двух операндов, инструкций для их выполнения. Происходит и автоматическое сохранение данных на промежуточных этапах для исключения вероятности их потери.

 

Параллельная архитектура

Особенность этого решения заключается в том, что оно может одновременно выполнять различные вычислительные процессы. Используется при построении процессов разных классов.

Современные суперкомпьютеры состоят из нескольких десятков процессоров. При применении подобной архитектуры ошибок на момент обработки данных не возникает.

Мобильные процессоры

Ядро представлено отдельным блоком. Оно отвечает за вычислительную мощность сервера. В последние годы все больше внимания уделяется именно мобильным версиям. Это связано с тем, что они компактные, выделяют меньше тепла и характеризуются высокими вычислительными возможностями. Однако для создания профессионального оборудования не подходят.

Условно выделяют несколько микроархитектур ядер мобильного процессора:

  • супервысокопроизводительные;
  • высокопроизводительные;
  • энергоэффективные.

Первых два типа отвечают за работу с высокими частотами при необходимости обеспечения производительности. Остальные — за выполнение простых задач, потребляют минимальное количество энергии.

Несмотря на достаточно высокие показатели, связанные с частотой работы ядер и их количеством, мобильные версии нельзя назвать профессиональным решением. Во многом это связано с низким показателем энергопотребления.

Процесс изготовления

Самая первая модель была представлена в 1971 году. Революционное решение содержало 2250 транзисторов. Но уже всего спустя 7 лет их количество было увеличено до 19 тысяч, что благоприятно отразилось на быстродействии.

Все современные процессоры, которые устанавливаются на сервера, изготавливаются из кремния. Этот выбор связан с особенностями атомной структуры материала. При этом для его получения применяется обычный песок. Но концентрация примесей должна быть не более 0, 00001%. Достигается этот результат путем использования нескольких сложных химических реакций.

Новые технологии направлены на уменьшение размеров чипа. Поэтому производители указывают нанометры в спецификации. Это делается с целью снижения энергопотребления. Подобным образом эффективность чипа увеличивается.

Конвейерная архитектура

Она предусматривает распараллеливание выполнения инструкций, каждая операция делится на несколько небольших задач. В этом случае оборудование может проводить несколько действий.

Но у такого решения есть свой недостаток. Проявляется проблема, связанная с зависимостью данных. Если одна операция зависит от результатов предыдущей, на выполнение задачи требуется много времени.

Суперскалярная архитектура

Основана на использовании сразу нескольких декодеров команд. Поэтому при формировании задачи одновременно задействуются несколько блоков.

Возможно параллельное исполнение команд. Главное условие – они не должны противоречить друг другу. Поэтому в последнее время применяется крайне редко.

CISC-процессоры

Разновидность, которая характеризуется полным набором команд. Производством занимается фирма IBM. Основные черты:

  • программируемая логика;
  • небольшое количество регистров общего назначения;
  • формат команд с разной длиной.

Рассматриваемая архитектура считается одной из первых. Поэтому она стала встречаться все реже.

RISC-процессоры

Производятся на основе архитектуры с сокращенным набором команд. Это означает, что подходит для декодирования и выполнения задач с упрощенной инструкцией.

Они часто устанавливаются для обеспечения высокого быстродействия при простых вычислительных процессах. Распространенным примером считается работа с данными, к примеру, их запись, сохранение, кодирование и декодирование.

MISC-процессоры

Разновидность аппаратной начинки, которая работает с минимальным набором длинных команд. В процессе разработки компания-производитель поставила цель увеличения производительности. Поэтому это негативно отразилось на сложности и стоимости.

Установленные маршрутизаторы настроены так, чтобы максимально нагрузить аппаратные возможности процессора. Поэтому система работает на максимальной скорости.

VLIW-процессоры

Архитектура обладает возможностью объединить сразу несколько простых команд в связку. В этом случае происходит их разделение на параллельные элементы, которые изолированы друг от друга.

Проблема этого решения заключается в усложнении регистрационного файла. Также возникают трудности при формировании компиляторов.


Многоядерные процессоры

В современном мире процессоры представлены несколькими ядрами. Их увеличение становится причиной повышения вычислительных возможностей.

Однако размещение на камне сразу нескольких ядер усложняет процесс производства и увеличивает стоимость. Поэтому при выборе аппаратной начинки для сервера учитывается, какая требуется вычислительная мощность.

Кэширование

Процессор характеризуется большим количеством параметров. Кэш создается по причине того, что оперативная память работает с меньшей скоростью. Обработка данных предусматривает обмен с ОЗУ. Поэтому без интегрированной в кристалл кэш-памяти сервер долго бы выполнял задачи. Она делится на несколько уровней:

  • L1 – самая маленькая и быстрая;
  • L2 – характеризуется средней скоростью, объем большой;
  • L3 – самый медленный, но может сохранить много данных.

Модели, которые подходят для создания сервера, имеют большой объем кэш-памяти. Это позволяет работать аппаратной начинке с высокой скоростью.

Цифровые сигнальные процессоры

Цифровой сигнал процессора – специальный микропроцессор, который отвечает за обработку оцифрованных сигналов. Изготавливается при применении различных архитектур.

Первые разработки начались в 1970 году. Уже в 1978 году появился первый Intel, предназначенный для обработки аналоговых сигналов. Данный вариант аппаратной начинки характеризуется широкой совместимостью:

  • несколько ядер;
  • тактовая частота одного блока более 1 ГГц;
  • двухуровневый кэш;
  • многоканальные контроллеры;
  • выполнение до 8 инструкций за один такт.

Последнее поколение характеризуется расширенным набором команд. Также производители существенно увеличили тактовую частоту.

Энергопотребление процессоров

При установке сервера учитывается также показатель энергопотребления. Это определяет, какие будут затраты при его использовании, нагрузку на сеть и требования к блоку питания. Показатель энергопотребления указывается в характеристиках.

Наиболее высокий показатель наблюдается при пиковой нагрузке, когда задействуется сразу несколько ядер. Средний показатель — около 65 Вт в час. Некоторые процессоры поддерживают режим энергосбережения. Он позволяет снизить потребление.

Производители стараются снизить энергопотребление без уменьшения вычислительной мощности. Это предусматривает использование современных технологий, увеличение количества транзисторов за счет их уменьшения.

Рабочая температура процессора

Еще один показатель, который должен учитываться, связан с рабочей температурой. Серверное оборудование работает без остановок, что приводит к нагреву.

Показатель рабочей температуры зависит от модели процессора. Многие Intel могут нагреваться до 95-98 градусов Цельсия при критической нагрузке. Если установить сразу несколько серверов, в помещении потребуется система вентиляции. Приток холодного воздуха исключит вероятность выхода оборудования из строя.

Энергоэффективные работают при температуре до 80 градусов Цельсия. Это позволяет уменьшить затраты на разработку системы отвода тепла.

Тепловыделение процессоров и отвод тепла

С проблемой выделения большого количества тепла встречаются многие производители процессоров. Современные методы отвода характеризуются низкой эффективностью.

Самый простой метод заключается в установке тепловых трубок и радиатора. Для их получения используется сплав, который характеризуется высокой теплопроводностью. Также есть кулеры для подачи холодного воздуха.

Известные компании постоянно экспериментируют над системой теплоотвода. К примеру, некоторые стали использовать жидкий металл. Он становится прослойкой между камнем и трубками.

Некоторые производители пошли по другому пути. К примеру, стали использоваться энергоэффективные архитектуры. Поэтому даже при длительной работе под нагрузкой не происходит нагрев.

Измерение и отображение температуры микропроцессора

При установке серверного оборудования следует уделить внимание тому, как именно будет контролироваться температура. Есть два основных способа:

  • Аппаратный. Устанавливается специальный блок, который выводит на экран температуру. Считается достаточно популярным решением. Точность показаний высокая.
  • Программный. Заключается в установке программного обеспечения в рамках используемой операционной системы. Есть много решений как платных, так и бесплатных.

Если не контролировать нагрев, эксплуатационный срок существенно снижается. При этом наблюдается падение производительности. Происходит и внезапное отключение, так как многие производители встраивают защитную систему.

Учесть все приведенные выше моменты самостоятельно достаточно сложно. Поэтому многие обращаются к инженерам, которые специализируются на подборе серверного оборудования.

 
Поделитесь статьей в соцсетях   
 
Вам также может быть интересно

ТОП-5 ошибок при выборе сервера
Товар добавлен в список сравнения
Перейти в сравнение
Продолжить просмотр
Подбираете сервер для 1С?
Подпишитесь на специальную серию писем про выбор и настройку сервера под 1С
Подписаться
Боитесь неправильно выбрать сервер?
Оставьте свой email, и мы пришлем чек-лист с 5 самыми распространенными ошибками
Получить чек-лист
Нажимая кнопку "Получить чек-лист", вы даёте согласие на обработку персональных данных
Заказать консультацию
IT-архитектор подберет сервер под вашу задачу
Заказать сервер
Мы свяжемся с вами в течение 15 мин
Заявка на лизинг