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

Из чего состоит процессор

7 октября 2026
Содержание:

Процессор (центральное процессорное устройство, ЦП, ЦПУ, CPU от англ. central processing unit) - это микросхема, которая выполняет команды программ и обрабатывает данные. Внутри у неё несколько блоков, и у каждого своя работа. Процессор состоит из:

  • ядер, в каждом из которых есть блок управления, арифметико-логическое устройство (АЛУ) и регистры;
  • кэш-памяти трёх уровней - L1, L2 и L3;
  • контроллера оперативной памяти;
  • контроллера шины PCIe, к которой подключаются накопители, сетевые карты и видеокарты;
  • внутренней шины, которая связывает ядра, кэш и контроллеры;
  • корпуса: кристалла кремния (одного или нескольких), подложки с контактами и металлической крышки.

Как эти блоки работают вместе, видно на примере калькулятора. Программа просит процессор взять два числа, 3 и 5, и перемножить их. Блок управления достаёт команду из памяти и разбирается, что нужно сделать. АЛУ умножает. Результат 15 попадает в регистр, оттуда - обратно в программу, и вы видите его в окошке калькулятора. Архивация, запрос к базе 1С, загрузка страницы - всё это складывается из миллиардов таких же простых шагов.

БлокЧто делаетГде находится
Блок управленияЧитает команды, расшифровывает их и раздаёт работу остальным блокамВ каждом ядре
АЛУСчитает: сложение, вычитание, сравнение, логические операцииВ каждом ядре, обычно несколько штук
РегистрыХранят числа, с которыми ядро работает прямо сейчасВ каждом ядре
Кэш L1 и L2Держат под рукой данные и команды, которые вот-вот понадобятсяУ каждого ядра свой
Кэш L3Общий запас данных для группы ядерОдин на кристалл или группу ядер
Контроллер памятиОбменивается данными с модулями оперативной памятиНа кристалле процессора
Контроллер PCIeПодключает NVMe-диски, сетевые карты, RAID-контроллеры, GPUНа кристалле процессора

Дальше разберём каждый блок по очереди, потом - как устроен серверный процессор целиком, какие бывают архитектуры и как процессор справляется с нагревом.

Фундамент любого процессора: архитектура набора команд

Архитектура набора команд (Instruction Set Architecture, ISA) - это список команд, понятных процессору, и правила их записи в двоичном коде. Это договор между программой и железом. Программа, собранная под x86-64, запустится на любом процессоре с этой архитектурой, от Xeon десятилетней давности до свежего EPYC. На ARM-сервере та же программа работать не будет - её нужно пересобрать.

Распространённые архитектуры набора команд: x86-64 (Intel и AMD), ARM (смартфоны, компьютеры Apple, серверные процессоры Ampere и «Байкал»), RISC-V (открытая архитектура, пока в основном во встраиваемых системах). У российского «Эльбруса» своя архитектура. Набор команд определяет, что процессор умеет, а как блоки внутри эти команды выполняют, решает уже производитель.

Блок управления и путь выполнения

Блок управления (Control Unit, CU) координирует работу всех остальных частей процессора. Он читает очередную команду из памяти, расшифровывает её и подаёт управляющие сигналы тем блокам, которые должны её выполнить. Сам блок управления ничего не вычисляет: его задача - решить, кто, что и в каком порядке делает.

Чем занимается блок управления:

  • задаёт порядок, в котором данные перемещаются между блоками;
  • расшифровывает команды и превращает каждую в последовательность управляющих сигналов;
  • управляет исполнительными блоками: АЛУ, регистрами, буферами;
  • следит, чтобы результат записали туда, куда указывает команда.

Путь выполнения (datapath) - это блоки, через которые проходят данные по командам блока управления: регистры, АЛУ, внутренние шины. Блок управления командует, путь выполнения работает. Без блока управления АЛУ и регистры не знают, что делать.

Цикл выполнения инструкций - выборка и декодирование

Любая команда проходит один и тот же цикл. В учебниках его делят на четыре этапа:

  1. Выборка: блок управления берёт команду из памяти по адресу из счётчика команд и кладёт её в регистр команд.
  2. Декодирование: процессор определяет, что это за команда, какие нужны операнды (числа, над которыми выполняется операция) и где они лежат.
  3. Выполнение: АЛУ или другой исполнительный блок делает саму операцию.
  4. Запись результата: результат уходит в регистр или в память, счётчик команд переходит к следующей команде.

Потом цикл повторяется. В серверном процессоре на 3 ГГц всё устроено так же, просто в работе одновременно находятся сотни команд - об этом ниже, в разделах про конвейер и суперскалярную архитектуру.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ)

Арифметико-логическое устройство (АЛУ, ALU, Arithmetic Logic Unit) - это блок процессора, который выполняет арифметические и логические операции над числами. Блок управления сообщает АЛУ, какую операцию сделать и с какими операндами. АЛУ выполняет её и отдаёт результат.

Что умеет АЛУ:

  • арифметику с целыми числами: сложение, вычитание, умножение, а в части процессоров и деление;
  • логические операции: И, ИЛИ, НЕ, исключающее ИЛИ;
  • сдвиги битов влево и вправо;
  • сравнение чисел - на нём держится любое условие «если... то» в программе.

В одном ядре серверного процессора несколько АЛУ, чтобы за один такт выполнялось несколько операций. Дробные числа считает отдельный блок - FPU (блок вычислений с плавающей запятой), а с векторами работают блоки SIMD, о них - в разделе про расширения набора команд.

Если коротко: блок управления руководит выполнением программы целиком, АЛУ считает конкретную операцию по его команде.

Команды и иерархия памяти

Процессор работает с данными, которые лежат в нескольких видах памяти. Чем ближе память к ядру, тем она быстрее и тем меньше её объём. Поэтому данные раскладывают по уровням: то, что нужно прямо сейчас, держат у ядра, остальное - дальше.

Уровни памяти от ядра к периферии:

УровеньГде находитсяОбъёмСкорость доступа
РегистрыВнутри ядраБайты и килобайтыОдин такт
Кэш L1, L2, L3На кристалле процессораОт десятков килобайт (L1) до сотен мегабайт (L3)От нескольких до нескольких десятков тактов
Оперативная память (ОЗУ)Модули на материнской платеСотни гигабайт и терабайты в сервереСотни тактов, в десятки раз дольше кэша L1
Накопители SSD и HDDОтдельные устройства, данные сохраняются после выключенияТерабайтыНа порядки медленнее ОЗУ
Архивное хранилищеЛенточные библиотеки, холодные копииСотни терабайт и большеМинуты и часы на восстановление

Архивное хранилище в учебниках называют третичной памятью. Оно нужно для резервного копирования, процессор с ним напрямую не работает.

Иерархия работает, потому что программы раз за разом обращаются к одним и тем же данным и к соседним адресам. Процессор сам подтягивает такие данные поближе к ядру, программисту для этого ничего делать не нужно.

Команды перехода и ветвления

Команда перехода заставляет процессор перескочить на другой адрес в памяти и продолжить работу оттуда. Без переходов не было бы ни условий («если пароль верный, пустить»), ни циклов, ни вызовов функций.

Для конвейера переходы - главная помеха. Пока условие не проверено, неизвестно, какие команды загружать следующими. Поэтому в каждом ядре есть предсказатель переходов: он по истории выполнения угадывает, куда пойдёт программа, и процессор заранее начинает выполнять этот путь. Угадал - время сэкономлено. Ошибся - начатую работу отбрасывают, и ядро теряет пару десятков тактов.

Расширения набора команд и внеочередное исполнение

Кроме базовой арифметики, у процессоров x86 есть расширения - наборы специализированных команд под конкретные задачи. Одна такая команда заменяет десятки обычных:

  • SIMD-команды (SSE, AVX2, AVX-512) обрабатывают за раз целый вектор чисел, например 16 чисел одной командой. Нужны для сжатия данных, обработки видео, научных расчётов, нейросетей.
  • AES-NI ускоряет шифрование по алгоритму AES, поэтому TLS, VPN и шифрованные диски почти не нагружают процессор.
  • AMX в Intel Xeon, начиная с 4-го поколения, - блок матричных вычислений для нейросетей.

Для админа у расширений есть практическое следствие. Если в кластере виртуализации стоят хосты с процессорами нескольких поколений, гипервизор не даст перенести работающую виртуальную машину на старый хост, если ей уже доступны команды, которых там нет. Поэтому гипервизоры умеют показывать виртуальным машинам только общий для всех хостов набор команд: в VMware это EVC, в Proxmox - выбор типа процессора у виртуальной машины.

Внеочередное исполнение (out-of-order execution) - отдельная технология. Пока одна команда ждёт данные из памяти, процессор берётся за следующие, если они от неё не зависят. Результаты потом выстраиваются в исходном порядке, и программа ничего не замечает. Так работают все серверные процессоры x86 со времён Pentium Pro (1995) и серверные ядра ARM.

Ускорители и будущее процессоров

Ускоритель - это блок, который выполняет одну узкую задачу быстрее и экономнее универсальных ядер. Классические примеры - GPU (графический процессор) для параллельных расчётов и обучения нейросетей и NPU (нейронный процессор) для запуска уже обученных нейросетей.

Часть ускорителей переехала прямо в серверный процессор. У Intel Xeon 6 на кристаллах ввода-вывода есть QAT (сжатие и шифрование), DSA (копирование и перемещение данных), IAA (ускорение аналитики и запросов к базам данных) и DLB (распределение сетевой нагрузки). Набор и число таких блоков зависят от модели, поэтому перед покупкой под конкретную задачу их проверяют по спецификации. Куда процессоры двигаются дальше, видно уже сейчас: больше ядер, сборка из нескольких кристаллов и встроенные блоки для нейросетей.

Многоядерный процессор

Ядро процессора - это самостоятельный вычислительный блок со своим блоком управления, АЛУ, регистрами и кэшем L1 и L2. Каждое ядро выполняет свой поток команд независимо от соседей. Многоядерный процессор - это несколько таких ядер на одном кристалле или в одном корпусе.

Многоядерность появилась, когда рост частоты упёрся в нагрев: к середине 2000-х частоты остановились в районе 3-4 ГГц, а энергопотребление продолжало расти. Производительность стали наращивать числом ядер. У старших серверных процессоров AMD EPYC и Intel Xeon их больше сотни, у младших - 4-8.

Ещё одна деталь - потоки. Технология SMT (у Intel она называется Hyper-Threading) даёт одному ядру вести два потока команд и занимать блоки, которые иначе простаивали бы. Производительность от этого не удваивается: прибавка зависит от нагрузки и бывает от нуля до нескольких десятков процентов.

Ядра тоже бывают неодинаковыми. Intel выпускает Xeon 6 в двух линейках, на производительных и на энергоэффективных ядрах. Чем они отличаются и под какие задачи брать каждую, разобрано в статье про P-ядра и E-ядра в Intel Xeon 6.

Физическая оболочка процессора

Снаружи процессор выглядит как квадратная или прямоугольная пластина с металлической крышкой сверху и контактами снизу. Серверный AMD EPYC 9005 размером примерно 7,5 × 7 см, у настольных процессоров сторона около 4 см. Всё интересное спрятано под крышкой.

Если идти снизу вверх, процессор состоит из четырёх слоёв:

  • Контакты. У серверных процессоров это плоские площадки (корпус LGA), а подпружиненные ножки стоят в разъёме на материнской плате: 4677 контактов у Xeon 4-го и 5-го поколений, 6096 у AMD EPYC 9004/9005. Какие бывают разъёмы и как они менялись, есть в статье про сокеты серверных процессоров.
  • Подложка. Многослойная плата из текстолита. По ней тысячи сигналов идут от кристалла к контактам.
  • Кристалл. Кусочек кремния площадью от нескольких десятков до нескольких сотен квадратных миллиметров. На нём методом фотолитографии сформированы миллиарды транзисторов и соединяющие их медные дорожки в десяток с лишним слоёв.
  • Крышка-теплораспределитель. Металлическая пластина, которая забирает тепло с кристалла и отдаёт его радиатору. Между кристаллом и крышкой у серверных моделей обычно припой, у части настольных - термопаста.

Транзистор - базовый элемент процессора. Это электронный переключатель: он пропускает ток или не пропускает, и из таких состояний складываются нули и единицы. Транзисторы объединяют в логические элементы, из логических элементов собирают регистры, сумматоры и всё остальное. Процессор не паяют из отдельных деталей: все транзисторы создают на кремниевой пластине одновременно, потом пластину режут на кристаллы, тестируют и упаковывают в корпус.

Радиатор и термопаста к процессору уже не относятся, это система охлаждения.

В школьных учебниках информатики в состав процессора включают ещё тактовый генератор и три шины: адресов, данных и управления. Для учебной модели это верно. В реальном компьютере опорную частоту даёт генератор на материнской плате, а процессор умножает её внутри с помощью схемы ФАПЧ (PLL). Шины внутри кристалла давно превратились в сеть, которая связывает десятки ядер.

Что ещё входит в серверный процессор: память, PCIe, чиплеты

Учебная схема «АЛУ + блок управления + регистры» описывает одно ядро. Серверный процессор 2026 года - это ещё и всё, что раньше жило в чипсете на материнской плате. Именно эти блоки определяют, сколько памяти и дисков можно поставить в сервер.

Контроллер памяти

Раньше контроллер памяти стоял в северном мосту чипсета, в процессор его перенесли AMD в 2003 году (Opteron) и Intel в 2008-м (Nehalem). Сейчас у серверных процессоров до 12 каналов DDR5. Следствие для двухпроцессорного сервера: у каждого процессора своя «половина» памяти, и обращение к памяти соседа идёт дольше. Поэтому модули ставят симметрично на оба процессора, а базы данных и гипервизоры учитывают такую раскладку (её называют NUMA).

Контроллер PCIe

Число линий PCIe решает, сколько устройств подключится напрямую к процессору. NVMe-диску нужно 4 линии, сетевой карте на 100 Гбит/с - 8 или 16 в зависимости от поколения PCIe, видеокарте - 16. Простой подсчёт: 24 NVMe-диска - это уже 96 линий, к одному процессору с 48 линиями их напрямую не подключить, понадобятся PCIe-коммутаторы или второй процессор.

Внутренняя шина

Ядра, кэш и контроллеры связаны сетью внутри процессора: у Intel она называется mesh, у AMD - Infinity Fabric. Между процессорами в двухсокетном сервере работают отдельные каналы: UPI у Intel, Infinity Fabric у AMD.

Чиплеты

Большой кристалл дорог: чем больше площадь, тем выше шанс, что на нём окажется дефект. Поэтому серверные процессоры собирают из нескольких кристаллов (чиплетов) в одном корпусе. У AMD EPYC ядра сидят на отдельных кристаллах CCD, а память и PCIe обслуживает центральный кристалл ввода-вывода (IOD), который делают по старому и дешёвому техпроцессу. Intel Xeon 6900P собран из трёх вычислительных кристаллов и двух кристаллов ввода-вывода. Плата за такую сборку - задержка, когда данные идут между кристаллами.

Xeon 6900P и EPYC 9005 в цифрах

Как это выглядит у двух актуальных серверных платформ:

БлокIntel Xeon 6900PAMD EPYC 9005
Ядер, максимум128128 (Zen 5) или 192 (Zen 5c)
Из чего собран3 вычислительных кристалла + 2 кристалла ввода-выводадо 16 кристаллов с ядрами + 1 кристалл ввода-вывода
Кэш L2 на ядро2 МБ1 МБ
Кэш L3, максимум504 МБ512 МБ
Каналов памяти12, DDR5-6400 (MRDIMM до 8800)12, DDR5
Линий PCIe 5.0 на процессор96128
Где контроллер памятиНа вычислительных кристаллахНа кристалле ввода-вывода
РазъёмLGA 7529SP5

Для малого и среднего бизнеса такие флагманы обычно избыточны: под 1С, файловый сервер или пару десятков виртуальных машин хватает моделей на 16-32 ядра, у которых те же блоки, просто в меньшем количестве. Каналов памяти и линий PCIe у них тоже меньше, поэтому у младшей модели проверяют и их: от этого зависит, сколько памяти и NVMe-дисков сервер примет при расширении.

Конвейерная архитектура

Конвейер - способ ускорить процессор, не поднимая частоту. Выполнение команды делят на этапы, и каждый этап одновременно занят своей командой.

Принцип похож на сборочную линию автомобильного завода. Пока на одном посту ставят двигатель, на предыдущем варят кузов следующей машины, а на следующем красят предыдущую. Ни одна машина не собирается быстрее, но с конвейера они сходят одна за другой без пауз.

Этапы классического конвейера:

  • выборка команды;
  • декодирование;
  • выполнение;
  • обращение к памяти;
  • запись результата.

У серверных процессоров этапов больше, порядка 15-20: чем короче этап, тем выше можно поднять частоту. Конвейерная обработка не сокращает время выполнения отдельной команды, зато увеличивает число команд, которые процессор завершает за секунду, то есть пропускную способность. Полноценный конвейер у x86 появился в Intel 486 в 1989 году.

Суперскалярная архитектура

Суперскалярный процессор выполняет несколько команд за один такт. Для этого в ядре стоит несколько исполнительных блоков: несколько АЛУ, блоки работы с памятью, блоки вычислений с плавающей запятой. Процессор сам на лету находит команды, которые не зависят друг от друга, и раздаёт их свободным блокам.

Разница с обычным конвейером:

  • простой конвейер завершает не больше одной команды за такт;
  • суперскалярное ядро завершает несколько команд за такт, у серверных ядер 2024-2026 годов - до шести-восьми.

Пример: одна команда ждёт данные из памяти. АЛУ тем временем считает другую, которой эти данные не нужны. Поиском такой параллельности занимается само железо, компилятору не обязательно раскладывать команды заранее. Это главное отличие от VLIW (о нём ниже). Обратная сторона - сложная схема и лишнее энергопотребление на планирование.

Из-за суперскалярности процессоры бессмысленно сравнивать только по частоте: ядро нового поколения на тех же 3 ГГц выполняет за такт больше команд, чем старое. Подробнее о том, на что влияет тактовая частота процессора, - в отдельной статье.

CISC-процессоры

CISC (Complex Instruction Set Computer, компьютер со сложным набором команд) - архитектура, где одна команда может делать несколько действий сразу: прочитать число из памяти, сложить его с другим и записать результат. Команды разной длины, у x86 - от 1 до 15 байт.

Идея CISC родилась, когда память была дорогой: сложные команды делали программу короче. Плюс - компактный код. Минус - сложное декодирование, команду разной длины трудно быстро разобрать.

Особенности процессоров CISC:

  • сложное декодирование команд;
  • команды переменной длины;
  • много режимов адресации, команды могут работать с памятью напрямую;
  • выполнение сложной команды занимает несколько тактов.

Главный пример CISC - x86 и x86-64, то есть все процессоры Intel Xeon и AMD EPYC. Конвейер они поддерживают с 1989 года, а с Pentium Pro (1995) внутри разбивают сложные команды на простые микрооперации и дальше работают как RISC-машина. Поэтому спор «CISC против RISC» сегодня больше про совместимость программ, чем про скорость.

RISC-процессоры

RISC (Reduced Instruction Set Computer, компьютер с сокращённым набором команд) - архитектура с короткими простыми командами одной длины. С памятью работают только две команды, загрузка и сохранение, всё остальное идёт через регистры. Простую команду легко декодировать и удобно пускать по конвейеру.

Сильные стороны архитектуры:

  • простое и быстрое декодирование;
  • удобная конвейерная обработка;
  • меньше транзисторов на управление и ниже энергопотребление.

Обратная сторона - программа получается длиннее, ей нужно больше команд на ту же задачу, а значит больше места в памяти и кэше.

К RISC относятся ARM, RISC-V, IBM POWER, а из исторических - MIPS и SPARC. В серверах ARM занимает заметную нишу: облачные провайдеры ставят собственные ARM-процессоры, а в обычных серверах встречаются ARM-серверы на процессорах Ampere. Российский «Байкал» тоже построен на ARM.

MISC-процессоры

MISC (Minimal Instruction Set Computer, компьютер с минимальным набором команд) - архитектура, где команд ещё меньше, чем у RISC: несколько десятков. Часто MISC-процессоры стековые: операнды лежат на вершине стека, поэтому в команде не нужно указывать ни регистры, ни адреса.

Такие процессоры получаются маленькими и экономичными. Пример - чип GreenArrays GA144: на нём 144 крошечных ядра, у каждого 32 команды, программируют его на языке Forth. Ниша MISC - встраиваемые устройства с минимальным энергопотреблением. В серверах и настольных компьютерах MISC-процессоры не используются.

VLIW-процессоры

VLIW (very long instruction word, очень длинное командное слово) - архитектура, где компилятор заранее упаковывает несколько независимых операций в одну длинную команду, и процессор выполняет их одновременно. Процессору не нужно самому искать параллельность, как суперскалярному, поэтому схема управления у него проще.

Вся сложность переходит к компилятору. Если код хорошо предсказуем (расчёты, обработка сигналов), VLIW-процессор работает эффективно. Если в коде много ветвлений и обращений к памяти, компилятор не может заранее заполнить длинные слова, и часть блоков простаивает.

Главный VLIW для российского читателя - «Эльбрус» от МЦСТ. Программы для x86 он запускает через двоичную трансляцию. Intel пробовала похожий подход в Itanium, но линейку закрыли: последние поставки прошли в 2021 году.

Четыре архитектуры рядом:

АрхитектураКомандыКто ищет параллельностьГде встречается
CISCСложные, разной длиныПроцессор (внутри дробит команды на микрооперации)x86-64: Intel Xeon, AMD EPYC
RISCПростые, одной длиныПроцессорARM (Ampere, «Байкал»), RISC-V, IBM POWER
MISCМинимальный набор, часто стековыеНикто: ядра простые, выполняют команды по однойВстраиваемые чипы (GreenArrays)
VLIWДлинные слова из нескольких операцийКомпилятор«Эльбрус», Itanium (снят с производства)

Как процессоры делят по назначению и типу, рассказано в статье про виды процессоров.

Кэширование

Кэш - это быстрая память на кристалле процессора. В ней хранятся копии данных и команд из оперативной памяти, которые с большой вероятностью понадобятся снова. Доступ к кэшу занимает от нескольких до нескольких десятков тактов, к оперативной памяти - сотни.

У серверных процессоров три уровня кэша:

  • L1 у каждого ядра свой, разделён на кэш команд и кэш данных. Объём - десятки килобайт: у ядра AMD Zen 5 это 32 КБ под команды и 48 КБ под данные.
  • L2 тоже у каждого ядра свой, 1-2 МБ у серверных ядер 2024-2026 годов.
  • L3 общий на группу ядер или на весь кристалл. У старших серверных моделей - сотни мегабайт.

Когда нужных данных в кэше нет (это называют промахом), ядро ждёт ответа от оперативной памяти. Поэтому объём L3 заметно влияет на базы данных и виртуализацию, где рабочий набор данных большой.

Цифровые сигнальные процессоры

Цифровой сигнальный процессор (DSP, digital signal processor) - это специализированный процессор для обработки сигналов в реальном времени. Работает он с оцифрованным сигналом: аналоговый сигнал с микрофона или антенны сначала переводит в цифру аналого-цифровой преобразователь. Набор команд у DSP заточен под типовые операции фильтрации, поэтому такие задачи он решает быстрее и с меньшим энергопотреблением, чем универсальный процессор.

Где применяют DSP:

  • в радарах и лидарах;
  • в мультимедийной технике - сжатие и декодирование звука и видео;
  • в телефонии - обработка голоса, подавление эха;
  • в обработке изображений.

Часто DSP стоит рядом с центральным процессором как ускоритель и забирает на себя эти специфические задачи.

Энергопотребление процессора

Энергопотребление процессора измеряют в ваттах. Оно зависит от числа ядер, частоты, напряжения и нагрузки. Для серверов главный ориентир - TDP (расчётная тепловая мощность): столько тепла должна отводить система охлаждения при длительной нагрузке. У серверных процессоров 2026 года TDP лежит в диапазоне от нескольких десятков ватт у младших моделей до 500 Вт у флагманов Xeon 6900P и EPYC 9005.

Чтобы не греться впустую, процессор использует несколько механизмов:

  • динамическое изменение частоты и напряжения (DVFS) под текущую нагрузку;
  • режимы сна для простаивающих ядер (C-states);
  • полное отключение питания неиспользуемых блоков.

На сервере эти механизмы настраивают в BIOS через профиль электропитания. Энергосберегающий профиль экономит электричество, но ядрам нужно время, чтобы проснуться. Для 1С и баз данных с короткими частыми запросами это иногда заметно на отклике, и профиль переключают на производительный.

Рабочая температура процессора

Рабочая температура - диапазон, в котором процессор работает штатно, без снижения частоты. Верхнюю границу задаёт производитель, она называется Tjmax и у большинства моделей лежит в пределах 95-105 °C. Подойдя к ней, процессор сам снижает частоту, чтобы не перегреться. Это называют троттлингом. Если температура продолжает расти, сервер аварийно выключается.

Троттлинг защищает процессор, но снаружи выглядит как просто медленная работа. Производитель закладывает в характеристики запас, поэтому рабочие 70-80 °C под нагрузкой для серверного процессора - нормально. Ненормально, если процессор регулярно доходит до порога.

Если сервер стал медленнее без видимых причин, прежде чем искать проблему в программах, посмотрите температуру процессора и обороты вентиляторов в интерфейсе управления сервером. Забитый пылью радиатор или вставший вентилятор дают троттлинг, который снаружи неотличим от обычных «тормозов».

Рассеивание и отвод тепла процессора

Почти вся энергия, которую потребляет процессор, превращается в тепло. Его нужно непрерывно отводить, иначе через несколько секунд начнётся троттлинг. Варианты охлаждения:

  • термопаста или термопрокладка между крышкой процессора и радиатором;
  • пассивный радиатор, который обдувают вентиляторы корпуса;
  • активный кулер - радиатор с тепловыми трубками и собственным вентилятором;
  • жидкостное охлаждение - водоблок на процессоре, по трубкам жидкость уносит тепло к радиатору.

В стоечном сервере обычно стоит пассивный радиатор. Своего вентилятора у процессора нет, воздух гонят вентиляторы шасси спереди назад. Для процессоров на 350-500 Вт этого бывает мало, и тогда выбирают корпус высотой 2U и больше с крупными радиаторами или переходят на жидкостное охлаждение процессоров в серверах. Погружное охлаждение, когда сервер целиком опускают в ванну с диэлектрической жидкостью, используют в плотных вычислительных кластерах. Для серверной небольшой компании это экзотика.

Измерение и отображение температуры микропроцессора

Температуру измеряют датчики внутри самого процессора, обычно по одному на ядро и общий для всего процессора. Их показания читает контроллер управления сервером (BMC: iDRAC у Dell, iLO у HPE, IPMI у Supermicro) и по ним регулирует обороты вентиляторов. Там же, в веб-интерфейсе BMC, температуру можно посмотреть без доступа к операционной системе.

Из командной строки температуру смотрят так:

# через BMC с самого сервера (Linux)

ipmitool sdr type temperature


# через BMC по сети, с рабочей станции админа

ipmitool -I lanplus -H адрес_BMC -U пользователь -P пароль sdr type temperature


# из Linux, пакет lm-sensors

sensors

У процессоров Intel в выводе sensors ищите строки «Package id» и «Core», у AMD - «Tctl». Для постоянного контроля эти датчики подключают к системе мониторинга (Zabbix, Prometheus), чтобы о перегреве узнавать из уведомления, а не по жалобам пользователей.

Коротко: частые вопросы о составе процессора

Какой блок процессора координирует работу всех остальных?

Блок управления. Он читает команды из памяти, расшифровывает их и подаёт сигналы АЛУ, регистрам и другим блокам: кому что делать и в каком порядке.

Какой компонент процессора хранит часто используемые данные и команды?

Кэш-память. Данные текущей операции лежат в регистрах, а то, что понадобится в ближайшее время, - в кэше L1, L2 и L3.

Из чего сделан процессор физически?

Из кристалла кремния с медными дорожками, многослойной подложки из текстолита с контактами и металлической крышки-теплораспределителя.

Чем ядро отличается от процессора?

Ядро - вычислительный блок внутри процессора со своим блоком управления, АЛУ, регистрами и кэшем L1-L2. Процессор - это все ядра вместе с общим кэшем L3, контроллерами памяти и PCIe в одном корпусе.

Входят ли устройства ввода-вывода в состав процессора?

Сами устройства - нет: клавиатура, диски и сетевые карты подключаются снаружи. Но контроллеры, через которые они работают (PCIe, у части моделей USB и SATA), в серверных процессорах встроены прямо в корпус.

Подбираете процессор для сервера или собираете новую конфигурацию?

Поможем выбрать процессор под вашу нагрузку: посчитаем, сколько нужно ядер, каналов памяти и линий PCIe, проверим совместимость с платформой и соберём сервер с тестом перед отгрузкой. Посмотрите серверные процессоры Intel Xeon и AMD EPYC в каталоге или напишите нам: +7 (800) 551-80-12, info@ittelo.ru. Серверами мы занимаемся больше 11 лет и за это время накопили серьёзную экспертизу. Даём гарантию до 5 лет, берём сервер на постпродажное обслуживание и не пропадаем после отгрузки.

ПОДПИСКА

НА РАССЫЛКУ
ПОЛЕЗНЫЕ СТАТЬИ, АКЦИИ
И ЗАКРЫТЫЕ РАСПРОДАЖИ
Котик подписка
Похожие статьи
Вам также может быть интересно

ТОП-5 ошибок при выборе сервера
Товар добавлен в список сравнения
Перейти в сравнение
Продолжить просмотр
Заявка в тех поддержку
Загрузка формы…
Не удалось загрузить форму. Обновите страницу или свяжитесь с нами по телефону.
Консультация
ИТ-специалиста
Оставьте контакты — свяжемся с вами в течение нескольких минут и подготовим коммерческое предложение
IT-архитектор подберет сервер под вашу задачу
Заполните форму — наш специалист свяжется с вами в течение 15 минут, уточнит задачу и подготовит коммерческое предложение
Заказать сервер
Отправим конфигурацию вам на почту. Менеджер перезвонит в течение 15 минут
Зарегистрироваться в бонусной программе
Консультация
ИТ-специалиста
Оставьте контакты — свяжемся с вами в течение нескольких минут и подготовим коммерческое предложение