Αφού αναλύθηκαν μεθοδικά σε προηγούμενα κείμενα το κουτί, το τροφοδοτικό, ο σκληρός δίσκος και η μητρική πάμε να κάνουμε μια ανάλυση στις Κεντρικές Μονάδες Επεξεργασίας (CPU). Και όπως πάντα, στο τέλος υπάρχει και το σχετικό FAQ.

Θα μπορούσε να πει κάποιος «έχω τόσα λεφτά, θέλω έναν τετραπύρηνο, θα πάω σε αυτόν» ή «Θέλω να κάνω server θα πάρω τον τάδε». Στην πραγματικότητα φαίνεται απλό και ίσως είναι δεδομένο για κάποιους να ξέρουν τι CPU θέλουν για κάθε τους ανάγκη. Εγώ όμως είμαι εδώ για να δώσω μια πιο διαφορετική εικόνα σε όλο αυτό αναλύοντας χαρακτηριστικά και τρόπο λειτουργίας μιας τέτοιας μονάδας. Ας ξεκινήσουμε από κάτι που δεν ξέρουν ίσως πολλοί.

cpuarth

Για να δείτε πως λειτουργεί μια CPU δείτε αυτό:

CPU και APU

Το ΑPU είναι ένας επεξεργαστής όπως τον ξέρουμε χωρίς να στερούνται δυνατοτήτων αλλά με υποσύστημα γραφικών ενσωματωμένο στο ίδιο το Chip. Τα ενσωματωμένα γραφικά συναντώνται ως IGP [από το Integrated Graphics Processor(ενσωματωμένος επεξεργαστής γραφικών)]. Η μνήμη γραφικών του IGP είναι κομμάτι της RAM του PC και κυμαίνεται συνήθως μέχρι 1-2GB.

Χαρακτηριστικά μιας CPU :

  • Λιθογραφική μέθοδος: Θα έχετε δει που γράφουν πάνω κάτι αριθμούς όπως: 32nm, 28nm,14nm. 1nm= 10-9 m. Όσο μικρότερο είναι αυτό το νούμερο τόσο το καλύτερο. Ουσιαστικά μας λέει ότι μπορούν να χωρέσουν όλα όσα έχει μια CPU σε μικρότερο χώρο. Έτσι, 2 επεξεργαστές καθόλα όμοιοι μεταξύ τους, με ίδιες συχνότητες, ίδιους πυρήνες, ίδια cache memory αλλά ο ένας μεγέθους 32nm και ο άλλος 22nm έχουν μια διαφορά τουλάχιστον 20% στις επιδόσεις. Γιατί στα 22nm θα έχεις βάλει ό,τι και στα 32 αλλά και κάτι ακόμα που θα σε κάνει καλύτερο. Αυτό σημαίνει αυτόματα καλύτερες επιδόσεις, λιγότερη κατανάλωση ενέργειας χωρίς αύξηση θερμοκρασίας(όσο παράξενο και αν ακούγεται). Από τη λιθογραφία εξαρτώνται τα πάντα που έχουν να κάνουν με τις επιδόσεις της CPU.
  • Πυρήνες: Προκειμένου να μπορούν να κάνουν πολλά πράγματα ταυτόχρονα, οι επεξεργαστές σπάνε την ισχύ τους σε επιμέρους κομμάτια, τους πυρήνες.
  • Modules (AMD only): Στην AMD και στους FX CPU’s κυρίως, θα δείτε 6-cores και 8-cores σε μικρή τιμή. Ουσιαστικά δεν είναι δόκιμο να μιλάμε για cores, αλλά modules. Χοντρικά, η AMD έσπασε τους πυρήνες στα δύο. Έτσι οι 4 core έγιναν 8 core, με ένα μειονέκτημα: Οι δύο πυρήνες που αποτελούν το ένα module έχουν κοινό floating point unit. Θα χρειαζόμουν μια σελίδα μόνο για την ανάλυση αυτή. Έχετε στο μυαλό σας πάντως, ότι οι 8-Core CPU’s είναι στην πραγματικότητα 4-Core σπασμένοι στα δύο.

  • Συχνότητα: Τα γνωστά σε όλους Ghz αναφέρονται σε κάθε πυρήνα χωριστά. Η συχνότητα από μόνη της δεν μας λέει κάτι. Είναι διαφορετικό να βλέπεις CPU 4GHZ των 32nm και διαφορετικό να βλέπεις CPU 4GHZ των 14nm! Το ερώτημα που τίθεται ίσως είναι γιατί να χρειαζόμαστε όλα αυτά τα GHZ. Η απάντηση είναι απλή. Ο επεξεργαστής το μόνο που ξέρει να κάνει είναι πρόσθεση, σύγκριση, μεταφορά. Οτιδήποτε γίνεται στον υπολογιστή σας προέρχεται από τις 3 αυτές λειτουργίες. Ο πολλαπλασιασμός από την διαδοχική πρόσθεση αριθμών, η αφαίρεση από την αντιστροφή της πρόσθεσης Κ.Ο.Κ.
  • Cache Memory: Είναι μια μνήμη μέσα στο chip του επεξεργαστή που είναι πάρα πολύ γρήγορη (πιο γρήγορη από τη RAM) και σκοπός της είναι αποθηκεύονται εκεί προσωρινά δεδομένα που χρησιμοποιεί περισσότερο ο επεξεργαστής. Για τους πιο ψαγμένους η cache είναι τυπικά μια zero-wait-state memory. Ουσιαστικά δεν υπάρχουν zero-wait-state πράγματα. Θα δείτε cache L1/L2/L3. Η L1 και η L2 είναι ξεχωριστές για κάθε πυρήνα και η L3 είναι κοινή για όλους. Σαφώς παίζει ρόλο το μέγεθος της αλλά όλοι είδαμε ότι η Intel την μείωσε στους Skylake και συνεχίζουν να είναι πιο γρήγοροι από τον Haswell λόγω καλύτερης αρχιτεκτονικής.
  • Hyper threading (intel CPU μόνο): Για να εξηγήσουμε τι είναι το hyperthreading πρέπει να εξηγήσουμε τι είναι το thread… Ουσιαστικά είναι μια ακολουθία εντολών που μπορούν να τρέξουν στον ίδιο κύκλο ρολογιού. Ένας κύκλος ρολογιού κρατάει 1 δευτερόλεπτο. Έστω ότι έχουμε έναν επεξεργαστή 1ΗΖ. Με 1ΗΖ μπορεί να γίνει μια πράξη μέσα έναν κύκλο ρολογιού. Στις σύγχρονες mainstream CPU που έχουν 2 -8 πυρήνες ας πούμε των 3GHZ σημαίνει ότι μπορούν μέσα σε έναν κύκλο ρολογιού να εκτελεστούν 3*109 πράξεις σε ΚΑΘΕ πυρήνα. Ένας τέτοιος επεξεργαστής παίρνει τις εντολές μια προς μια και τις εκτελεί. Ένας hyperthreaded επεξεργαστής μπορεί θεωρητικά να επεξεργάζεται 2 εντολές ταυτόχρονα σε κάθε πυρήνα με αποτέλεσμα πολύ καλύτερη ταχύτητα επεξεργασίας.

 

  • Base clock και CPU multiplier: Εκεί κάπου στο 1990, οι συχνότητες των επεξεργαστών ήταν όσο είναι το bus ratio. Αυτό σημαίνει ότι υπήρχαν πρακτικά CPU’s με περιορισμένη συχνότητα. Ήταν η εποχή ακόμα που οι πολυπύρηνοι επεξεργαστές δεν ήταν υλοποιήσιμοι. Έτσι βρήκαν έναν Hardware based τρόπο να παίρνουν αυτή τη συχνότητα και να την πολλαπλασιάζουν. Αυτό γινόταν μέσω ενός PPL–based κυκλώματος πολλαπλασιασμού συχνότητας. Το PPL(phase locked loop) είναι ένα σύστημα ελέγχου που παράγει ένα σήμα ίδιας φάσης με το σήμα εισόδου. Αυτό επιτυγχάνεται με έναν ταλαντωτή και έναν αισθητήρα φάσης. Ο ταλαντωτής παράγει ένα περιοδικό σήμα. Ο αισθητήρας το συγκρίνει με το σήμα εισόδου και φροντίζει κάθε φορά να ρυθμίζει τον ταλαντωτή ώστε να παράγει όμοιο σε φάση σήμα. Το σήμα εξόδου ξαναμπαίνει στην είσοδο του κυκλώματος και αυτό γίνεται διαρκώς. Κρατώντας όμοια τη φάση των σημάτων κρατάμε και τη συχνότητα τους ίδια. Συνεπώς το PPL εκτός από το να συγχρονίζει τα σήματα μπορεί να εντοπίζει και τη συχνότητα τους και να παράγει συχνότητες πολλαπλάσιες από αυτές που εισάγονται.
  • TDP: Thermal Design power. Μετριέται σε Watts και ουσιαστικά όσο ψηλότερο είναι τόσο μεγαλύτερη είναι η κατανάλωση. Το TDP ΔΕΝ μας λέει πόση είναι η κατανάλωση ενέργειας αλλά πόσα Watts ενέργειας γίνονται θερμότητα με τον επεξεργαστή σε FULL Load. Έτσι, τα 91W TDP ενός Skylake ουσιαστικά μας λένε ότι σε πλήρες φόρτο όπως Video Rendering από τα X Watts ενέργειας που καταναλώνει, τα 91 είναι η θερμότητα. Σε συνθήκες OC, το TDP ανεβαίνει! Άρα εμμέσως μας λέει τι κατανάλωση κάνει. Αν θέλετε ακριβή στοιχεία για την κατανάλωση δεν έχετε παρά να αγοράσετε μια πρίζα με ένδειξη της κατανάλωσης σε W. Κάτι αντίστοιχο υπάρχει και στα αυτοκίνητα φυσικά.

Το άρθρο συνεχίζεται στη 2η σελίδα

  • dimitris

    καλησπερα διαβασα οτι το northbringe ειναι στο die του ε
    πεξεργαστη….τι ειναι αυτο το die ?

    • Βαγγέλης

      DIE λέγεται το ίδιο το τσιπ του επεξεργαστη