Что значит cpu процессор

Чтобы пользователь мог работать на компьютере и взаимодействовать со всеми нужными программами и устройствами, необходимо внедрить связующий элемент – центральный процессор CPU. Он играет роль «управленца» и на программном уровне обеспечивает выполнение команд всеми частями ИТ-системы. Процессор – обязательная составляющая любого электронного устройства от мобильного телефона до коммерческого сервера.

Но чтобы система работала эффективно, к выбору процессора стоит подойти индивидуально и ориентироваться на соответствующие задачам пользователя технические характеристики. Так, например, ИТ-инженеры разделяют процессоры для персональных компьютеров и серверов. При выборе ЦПУ важно учитывать ряд индивидуальных факторов: приоритетные задачи, объем параллельных процессов, количество подключенных к компьютеру устройств, архитектуру локальной сети и т.д. Пользователю без навыков в ИТ выбрать «железо» для компьютера или другого электронного устройства сложно – лучше обратиться за помощью к квалифицированному специалисту и подобрать ЦП для высокой производительности системы.

Что такое центральное процессорное устройство

ИТ-специалисты называют «мозг» компьютера по-разному: ЦП - центральный процессор, ЦПУ - центральное процессорное устройство, CPU - central processing unit. Суть понятий идентична и описывает один и тот же элемент ИТ-системы. Простыми словами, процессор – это чип, который монтируется на материнскую плату и отвечает за все происходящие в компьютере процессы. Существует два ключевых производителя процессоров – AMD и Intel, с каждым годом они стараются модернизировать CPU – повысить мощность устройства, но при этом сократить его размеры.

Процессор – обязательная деталь любой ИТ-системы вне зависимости от ее формата, масштаба и задач. Так, например, центральный процессор для бытовой техники отличается упрощенной архитектурой и встроенными алгоритмами по сравнению с серверными процессорами. Последние так же разделяют в зависимости от типа сервера – облачного хранилища, выделенного сервера, сервера баз данных и т.д. При выборе CPU важно ориентироваться не только на универсальные технические характеристики, но и учитывать его предназначение.

Функционал CPU

Поскольку центральный процессор отвечает за всю ИТ-систему, без него работа компьютера или другого устройства была бы просто невозможна. При этом все задачи CPU можно разделить на три основных категории:

• процессор принимает входящие и отдает исходящие команды от пользователя и других элементов ИТ-системы;
• исследует данные с помощью встроенного аналитического алгоритма;
• временно хранит их во внутренней кэш-памяти, чтобы иметь быстрый доступ к информации, необходимой для работы над текущим процессом.

Цикл обработки одной команды называется тактом и определяет одну из ключевых технических характеристик CPU – тактовую частоту. Результаты каждого цикла сохраняются во внутренней памяти процессора или оперативной памяти компьютера – в зависимости от потребности в конкретных данных. Чем большее количество тактов – процессов – ЦПУ может обрабатывать параллельно без снижения производительности системы, тем выше его мощность.

Одна из значимых характеристик ЦПУ – его архитектура. По этому параметру ИТ-специалист определяет, на решение каких задач рассчитан процессор. Так, процессоры могут быть ориентированы на выполнение простых локальных команд, а также на параллельную работу с несколькими задачами в течение длительного промежутка времени.

Составляющие элементы

В соответствии с тремя ключевыми задачами ЦПУ состоит из трех основных частей – ядра, запоминающего устройства и шины. Эта структура идентична для любого типа процессора, вне зависимости от его архитектуры и предназначения.

Наиболее значимый элемент процессора – его ядро. Именно оно определяет мощность процессора и скорость работы компьютера, поскольку отвечает за создание и обработку команд. В его основе лежит устройство для аналитического алгоритма, а также вспомогательное распределительное устройство, которое отвечает за взаимодействие с другими элементами ИТ-системы. Современные процессоры состоят из нескольких ядер. Для домашнего или офисного использования обычно выбирают 2-ядерные или 4-ядерные процессоры. Причем, чем больше у CPU ядер, тем выше производительность. Так, для серверов применяют 8-ядерные, 16-ядерные и даже 48-ядерные ЦПУ.

Кроме ядра центральный процессор включает в себя запоминающее устройство для хранения использующихся в текущий момент времени данных и шину – канал для связи с другими элементами ИТ-структуры.

На какие характеристики обращать внимание

Несмотря на общий принцип устройства процессора, CPU следует подбирать индивидуально. Здесь ориентируются на приоритетные задачи пользователя. К примеру, если пользователь планирует использовать компьютер только для выполнения простейших задач (работа в офисных программах, доступ к интернету, просмотр видео и т.п.), достаточно выбрать обычный 2-ядерный процессор. Однако для работы с тяжелым софтом, например, профессиональными графическими редакторами или играми с высокой графикой, мощность процессора должна быть выше. Некоторые пользователи предпочитают ЦПУ с графическим ядром – этот элемент направлен на решение задач с высокой графикой.

Кроме количества ядер, стоит опираться и на тактовую частоту – количество команд, которые процессор может обработать за одну секунду. Иногда этот показатель можно увеличить за счет процедуры овеклокинга – увеличения тактовой частоты. На скорость работы влияют и параметры запоминающего устройства CPU: чем выше уровень кэш-памяти, тем быстрее процессор обращается к необходимой для текущей работы информации. При первичном выборе процессора необходимо учитывать и сокет – способ крепления CPU к материнской плате.

Порядок работы

Суть работы центрального процессорного устройства сводится к получению и генерации команд по типу «да» и «нет» в формате двоичного кода – 1 и 0. Когда команда поступает на процессор, в ядре процессора запускается аналитический алгоритм, выводит решение и генерирует ответную команду, которая направлена к другим элементам ИТ-структуры.

Если для решения задачи требуется какой-то промежуток времени, то CPU сохраняет данные во встроенную память: этот процесс называется кэшированием. В зависимости от формата и сложности приоритетных задач пользователя необходимо подобрать соответствующий уровень кэш-памяти. Чем выше уровень, тем большее количество информации может сохраняться во внутренней памяти ЦПУ, и тем быстрее завершается единичный цикл. После завершения цикла данные отправляются на оперативную память компьютера.

С физической точки зрения работа процессора представляет собой отклик транзисторов при прохождении через них электрического тока. Вследствие этого выделяется тепло, поэтому производитель указывает для каждой модели CPU специальный параметр, который определяет величину нормального тепловыделения и рабочую температуру.

Архитектура CPU

Поскольку процессоры используют во всех типах электронных устройств, существуют различные варианты архитектуры элементов. Так, например, один тип используют для мобильных телефонов и планшетов, другой – для бытовой техники, третий – для компьютеров и серверов. Но одновременно CPU разделяют и по механике аналитического алгоритма. Выделяют три категории процессоров:

• CISC – рассчитаны на сложные и объемные команды. Его суть заключается в повышении аналитических расчетов с минимальной привязкой к внутренней памяти процессора и оперативной памяти компьютера;
• RICS – работают с каждой командой за один цикл благодаря разделению сложных процессов на отдельные короткие команды;
• VLIW – разделяют команды на группы и работают с ними одновременно, подходят для пользователей, которым важно параллельное выполнение задач.

Существуют и другие варианты архитектуры процессоров, но их используют значительно реже. Чтобы выбрать подходящий задачам пользователя тип архитектуры CPU, лучше проконсультироваться с квалифицированным ИТ-специалистом.

Особенности производства

Производство чипа CPU – трудоемкая работа, что обусловлено не только сложными технологиями, но и компактными размерами элемента. Чип процессора – кремниевая пластинка с нанесенной на нее системой из полупроводников – транзисторов. Чем больше число транзисторов, тем выше мощность центрального процессора. Поэтому производители стараются уместить как можно больше полупроводников на 1 см² кремниевой пластины. В зависимости от расположения транзисторов изменяется и процессорная архитектура: усредненный параметр расстояния между двумя полупроводниками производитель указывает в спецификации CPU. Этот показатель называют технологическим процессом.

При производстве процессора его масштабы измеряют в нанометрах, а нанесение транзисторов на поверхность кремниевого кристалла выглядит как фотопечать проводников с последующим добавлением слоя диэлектриков. Поэтому важный этап изготовления, транспортировки и установки ЦПУ – сохранения чистоты и качества поверхности кремниевой пластины. Для микрочипа даже одна пылинка может стать причиной потенциальной поломки из-за сбоя алгоритмов.

Установка CPU

Чип центрального процессора монтируется на материнскую плату с помощью специального крепления – сокета. Одна из важнейших характеристик – совместимость сокета с конкретной материнской платой. Ее указывают в характеристиках от производителя. Наибольшее значение эта величина имеет в том случае, когда пользователь приобретает материнскую плату отдельно от процессора или заменяет последний в процессе эксплуатации. Для серверных ЦПУ характерны многосокетные материнские платы с возможностью последующего масштабирования ИТ-системы.

При установке пользователю необходимо обеспечить максимально плотный контакт CPU с материнкой: для этого используют термопасту. В некоторых случаях процессор не устанавливают на материнскую плату, а припаивают. Такая процедура повышает надежность, но усложняет последующую замену процессора. При монтаже CPU важно работать в антистатических перчатках и применять спиртосодержащий раствор для очистки поверхности.

Важный этап установки ЦПУ – монтаж охлаждения. Для обычного компьютера используют кулер – стандартный или адаптированный. Если же пользователь планирует настраивать оверклокинг, следует усилить охлаждение ввиду роста рабочей температуры процессора на повышенных частотах. В случае первичной установки или замены элемента пользователю лучше делать это не самостоятельно, а привлечь грамотного ИТ-инженера.

Значимость процессора

Для домашнего использования или решения простых бизнес-задач обычно приобретают готовые компьютеры, но и здесь стоит оценивать мощность процессора. Чем сложнее задачи нужно решать, и чем тяжелее софт, тем большие показатели тактовой частоты и мощности процессора следует выбрать. Так, например, когда пользователю необходимо одновременно работать в нескольких программах или приложениях или запускать софт или игры с высокой графикой, следует выбирать 4-ядерные CPU с высокой тактовой частотой.

Для компаний среднего и крупного бизнеса важна высокая производительность ИТ-системы и бесперебойная работа, поэтому устанавливают 8-ядерные процессоры и выше. В таких случаях речь чаще идет не о «железе» для отдельных компьютеров, а проектировании сервера и выборе специального серверного ЦПУ.

ИТ-специалисты ittelo.ru помогут сориентироваться в значимых для процессора параметрах и подберут актуальное оборудование в зависимости от текущих и плановых задач, других элементов ИТ-системы и финансовых пожеланий клиента.