Файл: Процессор персонального компьютера. Назначение, функции, классификация процессора (Назначение процессоров).pdf

1.3. Классификация процессоров

По числу больших интегральных схем в микропроцессорном комплекте различают микропроцессоры однокристальные, многокристальные и многокристальные секционные.

Однокристальные микропроцессоры получаются при реализации всех аппаратных средств процессора в виде одной большой интегральной схемы или сверхбольшой интегральной схемы. По мере постоянного увеличения степени практической интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса параметры однокристальных микропроцессоров улучшаются.

Однако необходимо отметить, что возможности однокристальных микропроцессоров достаточно ограничены существующими аппаратными ресурсами кристалла и его корпуса. Для получения многокристальных микропроцессоров необходимо выполнить разбиение его логической структуры на специализированные функционально законченные части и реализовать их в виде большой интегральной схемы [15]. Функциональная законченность большой интегральной схемы многокристального микропроцессора означает, что его части будут реализованы заранее определенные функции и могут работать в автономном режиме.

Многокристальные секционные микропроцессоры могут быть получены в том случае, когда в большой интегральной схеме будут реализованы части логической структуры центрального процессора при функциональном разбиении ее вертикальными плоскостями. Для разработки многоразрядных микропроцессоров при параллельном включении секций большой интегральной схемы в них необходимо добавить специализированные средства «стыковки».

Универсальные микропроцессоры могут быть применены для решения большого круга различных задач. При этом их эффективная производительность в меньшей степени зависит от проблемной специфики решаемых задач. Специализация микропроцессора, т.е. его проблемная ориентация на ускоренное выполнение конкретных функций позволяет существенно увеличить эффективную производительность при решении только определенного круга задач.

Среди специализированных микропроцессоров можно выделить различные микроконтроллеры, которые ориентированы на выполнение достаточно сложных последовательностей логических операций, математические микропроцессоры, которые предназначены для значительного повышения производительности при выполнении арифметических операций за счет, например, использования матричных методов их выполнения, микропроцессоры для обработки оперативных данных в различных областях применений и т.д. С помощью специализированных микропроцессоров можно эффективно решать новые сложные задачи параллельной обработки различного рода данных.

Например, конволюция позволяет выполнить более сложную математическую обработку сигналов, чем широко используемые методы корреляции. Последние в основном сводятся к операциям сравнения всего двух серий данных: входных, которые передаются формой сигнала, и фиксированных опорных и к определению их подобия. Конволюция дает возможность в реальном масштабе времени находить соответствие для сигналов изменяющейся формы путем сравнения их с различными эталонными сигналами, что, например, может позволить эффективно выделить полезный сигнал на фоне шума.

Синхронные микропроцессоры представляют собой микропроцессоры, в которых начало и конец выполнения вычислительных операций задаются устройством управления (время выполнения операций в этом случае не зависит от вида выполняемых команд и величин операндов). Асинхронные микропроцессоры позволяют начало выполнения каждой следующей операции определить по сигналу фактического окончания выполнения предыдущей операции [12].

Для более эффективного использования каждого отдельного устройства микропроцессорной системы в состав асинхронно работающих устройств вводят электронные цепи, которые обеспечивают автономное функционирование конечного устройств. Закончив работу над какой-либо операцией, устройство вырабатывает специализированный сигнал запроса, который означает его полную готовность к выполнению следующей операции. При этом роль естественного распределителя работ принимает на себя оперативная память, которая в соответствии с заранее установленным приоритетом выполняет необходимые запросы остальных устройств вычислительной системы по обеспечению их командной информацией и данными.

В однопрограммных микропроцессорах выполняется только одна прикладная программа. Переход к выполнению другой прикладной программы происходит после завершения текущей программы.

В много- или мультипрограммных микропроцессорах может одновременно выполняться несколько (обычно несколько десятков) прикладных программ. Организация мультипрограммной работы микропроцессорных управляющих систем позволяет осуществить контроль за состоянием и управлением большим числом источников или приемников информации.

2. Современные процессоры

2.1. Intel Core i7-8700K

Новый процессор Intel Core i7-8700K i7-8700K 3.7GHz/8GT/s/12MB 8-го поколения, с кодовым названием микроархитектуры Coffee Lake. Предназначен для настольной платформы Intel LGA 1151. Принадлежит к семейству высокопроизводительных процессоров линейки Core i7 с большим разгонным потенциалом.

Процессор Intel Core i7-8700K производится по стандарту 14-нм техпроцесса, имеет 4 ядра, которые работают в 8 потоков со штатной тактовой частотой 3.7 ГГц, 4.7 ГГц в режиме Turbo Boost. Объем кэш-памяти 3 уровня равен 12 МБ. Имеет 2-х канальный контроллер памяти DDR4 и разблокированный множитель. Сравнительная таблица технических характеристик процессоров Intel Core i7-8700K и Intel Core i7-8700 представлена в Приложении А.

Внешний вид процессора Intel Core i7-8700K i7-8700K 3.7GHz/8GT/s/12MB представлена на рис. 2.

Рисунок 2 – Внешний вид процессора Intel Core i7-8700K

Технологии защиты, используемая в процессоре Intel Core i7-8700K 4.2GHz:

– Intel Software Guard Extensions;

– Intel Advanced Encryption Standard Instructions;

– Intel Secure Key;

– Intel OS Guard;

– Intel Identity Protection Technology;

– Intel Device Protection Technology with Boot Guard.

Технические характеристики Intel Core i7-8700K i7-8700K 3.7GHz/8GT/s/12MB представлены в таблице 1.

Таблица 1

Технические характеристики Intel Core i7-8700K

Особенности процессора Intel Core i7-8700K:

– Intel Hyper-Threading позволяет процессору работать над двумя задачами одновременно, поможет выполнить больше задач за меньшее количество времени;

– наличие встроенного графического ядра нового поколения Intel HD Graphics 630;

– Ultra HD 4K предоставляет возможности польлзователю воспроизводить динамичное видео на Ultra HD и 4K дисплеях (поддерживает разрешение до 4096 х 2304);

– Intel Quick Sync Video предоставляет возможности организации видеоконференций, быстрого преобразования, редактирования и авторизации видео, а также онлайн обмена данными;

– OpenCL предоставляет программистам возможности легко воспользоваться вычислительными мощностями графического ядра данного процессора. OpenCL обеспечивает параллелизм на уровне исполнения инструкций и на уровне обработкиданных и является осуществлением техники GPGPU. OpenCL является полностью открытым стандартом;

– встроенный DirectX 12 API обеспечит наилучшие впечатление от игр и графики.

2.2. Intel Core i9-7980XE Extreme Edition

Intel Core i9-7980X Extreme Edition 2.6GHz/8GT/s/24.75MB является топовым процессором для настольной платформы Intel LGA 2066. Внешний вид процессора Intel Core i9 i9-7980X Extreme Edition представлен на рис. 3.

Данный процессор имеет 18 ядер, которые работают на штатной тактовой частоте 2.6 ГГц, и 4.2 ГГц в режиме Turbo Boost. Из особенностей стоит выделить 4-х кaнaльный контроллер памяти DDR4 и рaзблокировaнный множитель.

Процессор Intel Core i9 i9-7980X справляется с самыми ресурсоемкими задачами –просмотр контента в формате HD или 3D, работа в многозадачном режиме или при воспроизведении мультимедиа.

Процессор Intel Core i9-7980X Extreme Edition содержит передовые технологии, которые обеспечивают более быструю и плавную работу, а также более широкие возможности и качество изображения при выполнении всех ресурсоемких задач – от редактирования фильмов до игр.

Рисунок 3 – Внешний вид процессора Intel Core i9-7980X Extreme Edition

Технические характеристики Intel Core i9-7980X Extreme Edition 2.6GHz/8GT/s/24.75MB представлены в таблице 2.

Таблица 2

Технические характеристики Intel Core i9-7980X

2.3. AMD Ryzen 7 1800Х

В новой архитектуре AMD Zen процессора AMD Ryzen 7 1800X 3.6GHz/16MB используется мощный механизм исполнения, а также поддерживается функция одновременной многопоточности (SMT). Ядра Zen разработаны для эффективного использования имеющихся ресурсов микроархитектуры для обеспечения максимальной вычислительной производительности.

Новая трехуровневая кэш-память с низкой задержкой и новые алгоритмы предварительной выборки значительно уменьшают количество кэш-промахов и увеличивают пропускную способность по сравнению с предыдущей микроархитектурой [4].

Облачные вычисления, производительность промышленного уровня, технологии виртуальной реальности, игры и безопасность данных открывают новые горизонты и требуют более высокого уровня производительности вычислений при максимальной энергоэффективности.

Изначально инженеры компании AMD разработали новую архитектуру Zen таким образом, чтобы она могла в полной мере соответствовать и даже превосходить высокие требования, которые касаются общей производительности и эффективности, не только приложений следующего, но и дальнейших поколений. Внешний вид процессора AMD Ryzen 7 представлена на рис. 4.

Рисунок 4 – Внешний вид процессора AMD Ryzen 7 1800X

Встроенный искусственный интеллект Neural Net Prediction позволяет процессору AMD Ryzen 7 1800 X эффективнее справляться с выполнением ваших приложений.

Используемые алгоритмы обучения Smart Prefetch, которые заранее предугадывают и предзагружают в кэш-память необходимые программное обеспечения данные для ускорения вычислений и минимизации времени отклика процессора AMD Ryzen 7 1800.

Технология Extended Frequency Range предоставляет возможности автоматического дополнительного повышения производительности для пользователей игровых персональных компьютеров с системами охлаждения премиум-класса.

Технология Precision Boost позволяет регулировать производительность процессора AMD Ryzen 7 1800 в режиме реального времени для соответствия требованиям нагрузки ваших игр и прикладных программных приложений различного рода.

Технология Pure Power позволяет работать процессору AMD Ryzen 7 1800 без излишнего тепловыделения, что обеспечивается с помощью использования искусственного интеллекта, встроенных датчиков и оптимизированного дизайна микросхемы. Также, можно отметить следующие характеристики данной технологии: