Что такое центральный процессор

Под центральным обрабатывающим устройством понимают главную часть сервера, которая отвечает за вычисления. Все данные, поступающие в процессор, проходят процедуру преобразования с помощью математических операций. ЦПУ - главный компонент устройства, обрабатывающий все поступающие на него сигналы. С его помощью сервер может извлечь необходимые алгоритмы для обработки информации, использовать их по назначению, а затем отправить полученные результаты в память устройства.

Как работает процессор

ЦПУ играет самую важную роль абсолютно во всех электронных устройствах. Главное предназначение этой составляющей сервера - осуществление различных логических вычислений. Помимо этого, процессор выполняет следующие процедуры:

• обменивается данными с “оперативкой”;
• использует кратковременную память для сохранения информации об уже выполненных командах;
• осуществляет обработку всех поступающих данных;
• формирует команды, которые используются для взаимодействия с внутренними составляющими компьютера;
• транслирует обработанные данные на носители, не имеющие отношения к основному устройству.

Из чего состоит процессор

Центральная составляющая электронной вычислительной машины сформирована из ряда компонентов:

• устройство, осуществляющее логические и арифметические операции;
• командный блок;
• постоянный запоминающий компонент;
• ряд регистров, отвечающих за обработку и управление информацией.

Характеристики процессора

Общие параметры ЦПУ зависят от большого количества параметров. В первую очередь, речь идет о его быстродействии, которое влияет на скорость обработки информации и выполнение поставленных задач. При выборе сервера заказчики обращают внимание именно на этот параметр процессора. Если самостоятельно выбрать оборудование тяжело, можно обратиться за помощью в сервисную компанию. Профессиональные инженеры прекрасно ориентируются в серверах и смогут в кратчайшие сроки подобрать наиболее подходящий и выгодный вариант.

Все ЦПУ делятся на несколько категорий:

• буферный - занимается промежуточным анализом информации, которую обрабатывает главный компонент сервера;
• CISC - элемент системы, который проводит вычисления, основанные на очень сложных формулах;
• RISC - напротив, занимается расчетами через простые алгоритмы. В некоторых случаях максимально сокращенные алгоритмические выражения используются для построения более трудных для обработки команд. За счет этого удается снизить стоимость создания микропроцессоров, а также сделать их более производительными.
• клон - сервер, выпущенный не производителем, а иным предприятием. В некоторых случаях речь идет о подделках, которые не имеют лицензии, следовательно, они не смогут обеспечивать корректную обработку информации.

Производительность

Под быстродействием процессора принято понимать число операций, которое он способен обработать за одну секунду времени. Для измерения производительности применяют iCOMP - индекс, специально созданный компанией Intel для оценки параметров собственной продукции.

Тактовая частота

Этот параметр необходим, чтобы синхронизировать импульсы, контролирующие скорость выполнения заданных команд и алгоритмов. Тактовая частота должна быть высокой, тогда сервер будет отвечать на запросы быстрее, а общая производительность электронно-вычислительного аппарата увеличится.

Количество ядер

Ядро - важный компонент ЦПУ, который контролирует работу большей части его параметров:

• функционирование сокета,
• определяет диапазон частот, в рамках которых будет осуществляться взаимодействие компонентов серверов;
• параметры функционирования FSB.

При выборе ЭВМ покупатели обращают внимание на количество ядер, поскольку именно от него зависит равномерность распределения обрабатываемых запросов. Чем их больше - тем быстрее и качественнее будут выполняться все поставленные перед серверами задачи. Также особое внимание уделяется многопоточности, при которой физические ядра делятся по ряду логических управляющих систем. Последние могут трудиться независимо от прочих компонентов устройства и при необходимости помогать разгребать нагрузку друг другу.

Размер кэша

Кэшем называется область на сервере, используемая для хранения материалов, связанных с программами на устройстве или интернет-ресурсами. Эти данные необходимы для ускорения получения доступа к ресурсам, важным для пользователя. Периодически необходимо очищать этот раздел ЦПУ, чтобы система функционировала эффективно.

У кэш-памяти есть три уровня, на первый помещаются основные команды, заданные пользователем, а также информация из “оперативки”. Взаимодействие системы на втором уровне осуществляется на более медленной скорости, при этом объем перерабатываемой информации здесь значительно больше. На последнем этапе осуществляется высокоскоростное взаимодействие с ОЗУ, именно оно активно используется в серверах и специализированных проектах настольных компьютеров.

Архитектура

Под этим параметром понимают совместимость процессора с набором алгоритмов. Существует 4 наиболее распространенных типа архитектуры:

• CISC - длина команд не имеет строгой фиксации, вся работа ведется с помощью малого количества регистров. Поставленная задача может быть заменена схожей, а также группой алгоритмов, выполнение которых в совокупности приведет к аналогичному результату.
• RISC - все инструкции, поступающие в систему, максимально упрощаются. С помощью подобного подхода удается значительно уменьшить время обработки действия. Архитектура работает гораздо быстрее предыдущей, используется постоянная длина алгоритмов и очень много регистров.
• MISC - архитектура еще сильнее упрощена и используется самое минимально возможное число алгоритмов;
• VLIW - отличается от всех тем, что используется на серверах, которые должны выполнять сразу несколько действий параллельно.

Техпроцесс

Под этим термином понимают создание процесса, во время которого отслеживается общая разрешительная способность техники. Чем меньше размеры оборудования, используемого для получения сервера, тем большей вместительностью и производительностью последний будет обладать. Размеры чипов при этом не изменяются, однако за счет техпроцесса можно значительно увеличить количество ядер в ЦПУ за счет освободившегося места.

Тепловыделение

Каждый процессор при активном взаимодействии выделяет определенное тепло. Далеко не всегда его количество соответствует тем параметрам, которые официально заявляют производители. Некоторые пользователи компьютеров и серверов намеренно “разгоняют” свои устройства в процессе использования, зачастую оборудование перегревается и выходит из строя. Знание данного параметра очень важно, именно оно позволит выбрать наиболее эффективные компоненты для охлаждения ЦПУ. В комнатах, где хранятся крупные серверы, зачастую ставятся дополнительные системы кондиционирования, чтобы не допустить перегрева техники.

Мобильные процессоры

Производители также устанавливают ЦПУ в мобильные сервера и прочие переносные устройства. В первую очередь используются процессоры с высокой производительностью, способностью работать автономно от прочих девайсов и выполнять одновременно большое количество задач. Наиболее популярными являются Dimensity 9300, A17 Pro и Snapdragon 8 Gen 3. Выбрать устройство с наиболее подходящим ЦПУ довольно трудно, можно обратиться за помощью к специалистам. Сотрудники компании Ittelo имеют большой опыт в выборе устройств, поэтому смогут предложить наиболее подходящие и недорогие варианты.

Конвейерная архитектура

Она используется в ЦПУ, чтобы максимально улучшить быстродействие серверов. Принцип ее работы заключается в следующем: ежесекундно ЦПУ отрабатывает разные этапы выполнения большого количества алгоритмов, для этого используются специально выделенные ресурсы внутри устройства. С помощью постоянно поступающих тактовых импульсов все задачи, попавшие в конвейер обработки, переходят на следующие этапы, а на их место приходят новые. Если конвейер будет работать на протяжении длительного времени, он будет обрабатывать команды гораздо быстрее, чем если бы он делал это последовательно.

Суперскалярная архитектура

Она отличается от конвейерной тем, что одновременно применяет большое количество декодеров, а уже они для расшифровки информации должны нагрузить работой всевозможные исполнительные элементы. Вычислительное ядро самостоятельно планирует, какие задачи и алгоритмы следует выполнить в первую очередь, а какие можно отложить. Не противоречащие друг другу команды здесь могут быть выполнены параллельно в ускоренном режиме. В качестве недостатка архитектуры следует выделить потребность в большом количестве ресурсов, необходимых для самостоятельного принятия решений относительно того, что в каком порядке отрабатывать.

CISC-процессоры

Эта разновидность архитектуры отличается от прочих тем, что здесь можно использовать команды самых разных объемов, но все арифметические процессы должны быть выполнены только в одной из них. Также используется минимальное количество регистров, практически у каждого из них есть только один функционал. В CISC допускается заменить команду схожей или же целым реестром менее сложных приказов, способных реализовать ту же самую функцию, за счет этого ЦПУ с этой архитектурой являются более производительными.

RISC-процессоры

Оборудование, использующее этот тип архитектуры, является более продвинутым и эффективным, с его помощью производители могут существенно снизить общую стоимость ЦПУ, а также затраты энергии на работу, что очень важно для мобильных устройств. В среднем, скорость выполнения запросов у процессоров этого типа в 8-10 раз выше по сравнению с теми, что используют CISC. Однако перейти только на RISC сложно из-за проблем с совместимостью между x_86 и x_64, большая часть старого ПО работает только на x_86 и перевести их на новую архитектуру очень проблематично. Именно поэтому новое программное обеспечение создается так, чтобы на нем могли работать абсолютно все утилиты.

MISC-процессоры

Серверы и компьютеры, при создании которых использовался данный вид архитектуры, обладают ограниченным набором алгоритмов. Создатели ставили перед собой задачу максимально упростить существующие принципы работы ЦПУ, это позволило значительно снизить общую стоимость ПО и минимизировать ситуации, когда устройство перегревается из-за чрезмерной нагрузки. MISC активно применяется разработчиками роутеров, недорогих ПК и прочих устройств в сегменте Low. В некоторых случаях используется так называемая спекулятивная реализация задач, когда она выполняется еще до того, как пользователь отправил в ЦПУ соответствующую команду.

VLIW-процессоры

Эта архитектура во многом напоминает CISC, однако имеет ряд особенностей, связанных со спекулятивной реализацией задач. Процесс происходит в момент компиляции, при этом компиляторы очень сильно зависят от типов процессора. Пользователям серверов и устройств с VLIW приходится делать выбор между совместимостью с устаревшим ПО и возможностью существенно увеличить быстродействие устройства.

Многоядерные процессоры

Чем больше ядер содержит программное обеспечение, тем эффективнее оно будет работать. Все ядра делятся на локальные, каждое из которых может выполнять поставленные задачи самостоятельно и параллельно с другими. Несмотря на то что стоимость многоядерных ЦПУ гораздо выше, это не останавливает пользователей, поскольку именно эти устройства способны выполнять поставленные задачи гораздо быстрее и качественнее. При необходимости приобретения серверов лучше рассматривать те, что обладают 30 ядрами и более. За покупкой лучше обратиться в специализированную компанию, где опытные специалисты смогут на основе поставленных задач подобрать подходящие сервера с хорошим соотношением цены и качества.

Кэширование

Под этим термином понимается специфический механизм хранения временных данных, доступ к которым пользователь может получить быстрее, чем к остальным. Этот способ был создан, чтобы эффективно снова применять в работе информацию, с которой пользователь работал в прошлом. Она хранится в ОЗУ, поэтому задачи по ее извлечению могут быть выполнены одновременно с использованием программных элементов. Для кэша всегда используется маленький объем памяти, за счет этого удается значительно увеличить скорость доступа к данным.

Цифровые сигнальные процессоры

ЦСП представляют собой специализированные микрочипы, основной функционал которых заключается в оперативной обработке всех поступающих цифровых сигналов. Процессоры создаются с помощью микросхем интегрального типа и используются в серверах, отвечающих за обработку радиосигналов и звуков, распознавание человеческой речи, радиолокацию и анализ цифровых картинок.

Ключевая цель этих процессоров - обработка поступающих бесконечных аналоговых сигналов в режиме реального времени. ЦСП более энергоэффективны, поэтому их часто используют при необходимости создания серверов для портативных устройств.

Энергопотребление процессоров

ЦПУ в процессе работы потребляет большое количество электроэнергии, что приводит к росту температуры в системе. Чтобы снизить затраты и увеличить эффективность работы сервера необходимо использовать принципы оптимизации потребления электроэнергии. Необходимо произвести настройку процессора таким образом, чтобы он самостоятельно переключался между доступными режимами функционирования: сна, ожидания и стандартным.

Рабочая температура процессора

Для корректной работы сервера важно постоянно отслеживать температуру его процессора. Считается, что до 70 градусов устройство работает в нормальном режиме, допускаются периодические нагревания до 80. Если же температура поднимается выше 80 градусов, необходимо срочно предпринять меры по охлаждению устройства: можно поставить дополнительные кулеры, также обязательно следует проверить состояние термопасты. При перегреве ЦПУ начнет автоматически сокращать тактовую частоту обработки запросов, чтобы избежать повреждения своих компонентов.

Тепловыделение процессоров и отвод тепла

Каждое ЦПУ в процессе переработки информации выделяет определенное количество тепловой энергии. Чрезмерное воздействие тепла может оказать негативное влияние на все составляющие сервера, именно поэтому необходимо обеспечить его охлаждающими элементами. В частности, речь идет о специальных радиаторах, которые увеличивают общую площадь ЦПУ, так или иначе соприкасающуюся с воздушными массами. Способ поможет только при использовании серверов небольшого объема.

Во всех остальных случаях следует задуматься о более эффективных способах охлаждения оборудования, например, об установке дополнительных кондиционеров в серверную.

Измерение и отображение температуры микропроцессора

Актуальное состояние ЦПУ обычно отображается на дисплее сервера, если же модель не предусматривает наличия экрана, можно использовать альтернативные способы. Наиболее удобный способ заключается в использовании различных утилит, где можно уточнить и ряд прочих параметров.