Jdi na obsah Jdi na menu
 


CPU - Central processing unit

CPU – Central processing unit

a.png

 

CPU je základní součástí počítače. Nejčastěji je přirovnáván ve vztahu s počítačem k motoru u automobilu, někdy je také přirovnáván k mozku počítače. Procesor čte z paměti strojové instrukce a na jejich základě vykonává program. Protože procesor, který by vykonával program zapsaný ve vyšším programovacím jazyku, by byl příliš složitý, má každá architektura procesoru svůj vlastní jazyk, ve kterém zpracovává úkoly. Tomuto základnímu jazyku říkáme strojový kód.

Architektury CPU

x86

 Jedná se o šestnáctibitovou architekturu, která využívá CISCovou instrukční sadu. Vyznačuje se extrémní asymetrií architektury, jelikož z jeho osmi aritmetických registrů nejsou žádné dva zcela zaměnitelné. Jako x86 jsou v současnosti označovány i procesory IA-32, které na tuto architekturu navazují a jsou s ní kompatibilní.

Tato architektura byla použita v osobních počítačích IBM PC, které zažily obrovský úspěch. Díky vysoké rozšířenosti této architektury a nepřenositelnosti pro ni napsaného software je i dnes nutné udržovat zpětnou kompatibilitu až k prvnímu procesoru této architektury, kterým je procesor Intel 8086 (uveden v roce 1978).

 

b.png

 

 

IA-32

 (Intel Architecture, 32 bit) Dříve byla tato architektura označovaná, jako architektura i386, ale při přípravě nové architektury IA-64 byla přejmenovaná do současné podoby IA-32. Jedna se o 32bitovou CISC architekturu. Lze na ni pohlížet, jako na podmnožinu předchozí architektury x86, ale rozšíření, která procesor Intel 80386 do této architektury přinesl, především stránkování paměti a 32bitové registry, byla natolik významná, že procesory, které jsou s ním kompatibilní lze označit za samostatnou architekturu.

IA-64

 

(Intel Architecture, 64-bit) je 64-bitová architektura vyvinutá firmami Intel a Hewlett-Packard, která je implementovaná v procesorech Itanium a Itanium 2. Cílem IA-64 bylo vyvinout post-RISC architekturu, která by vyřešila mnohé z problémů, kterým čelily starší architektury. Nová architektura byla vystavěna na základech počítačového modelu zvaného Explicitly Parallel Instruction Computing (EPIC). EPIC byl navržen tak, aby zvýšil schopnost mikroprocesorů vykonávat paralelně více instrukcí, a to spíše pomocí softwarového kompilátoru, než pomocí komplexních logických obvodů na procesoru. S tímto přístupem se podařilo zvýšit počet vykonaných instrukcí za jeden takt procesoru a tím zvýšit i celkový výkon procesoru. Procesory architektury IA-64 implementují nejméně 128 obecných (64 bitů širokých) registrů. Pokud jich implementuje více, jsou tyto díky mechanismu RSE posouvány v cyklickém bufferu tak, že programátor vždy vidí 32 nepohybujících se registrů a okno do zmíněního bufferu 96 registrů široké. (Pokud by procesor implementoval pouze 96 pohyblivých registrů, budou tyto pouze rotovat.) Toto umožňuje efektivně předávat parametry funkcím téměř výhradně pomocí registrů oproti předávání zásobníkem. Pokud již nemohou být splněny požadavky na alokaci prázdných registrů z cyklického bufferu, zajistí RSE jejich odložení do předem připraveného bufferu v paměti. Procesory Itanium obsahují podporu i pro vykonávání instrukcí IA-32. Výkon je však v porovnání s nativní IA-32 nižší a dosahuje přibližně 50% výkonu počítačů postavených na architektuře IA-32.

 

c.png

 

x86-64

(dříve AMD64) Je označení generace 64bitových procesorů kompatibilních s původními IBM PC (x86). Touto architekturou, která byla uvedena firmou AMD již v roce 2003, jsou momentálně vyráběny všechny současné desktopové CPU. Procesor je tedy zpětně kompatibilní s 32bitovou (IA-32) a16bitovou (x86) architekturou. Kvůli zpětné kompatibilitě je rozšíření realizováno jako další módy procesoru. Procesor je možné provozovat buď s 32bitovým jádrem operačního systému (kterým může být i systém určený pro i386) v Legacy (zděděných) módech, nebo s 64bitovým jádrem v Long módech - jádro potom běží v 64bitovém módu a aplikace v 64bitovém nebo v kompatibilním režimu. Vzhledem k zjištěným výkonovým výhodám architektury RISC oproti CISC, jsou procesory realizovány interně architekturou RISC emulující pomocí mikrokódu architekturu CISC.

d.png

 

Rychlost procesoru

Zásadním parametrem, který je pro rychlost procesoru důležitý, je frekvence práce jeho jádra. Zdánlivě jde o banální záležitost, protože stačí spočítat kolik milionů či miliard instrukcí je procesor schopen vykonat za sekundu, tedy počet MIPS (million instruction per second). Ovšem z praktického hlediska je počet MIPS např. u 8bitového procesoru PIC a u moderního procesoru architektury x86-64 zcela nesrovnatelnou veličinou, protože instrukční sady těchto procesorů jsou zásadně odlišné a na výpočet v plovoucí čárce, který udělá moderní počítačový procesor v jediném taktu, může PIC potřebovat několik tisíc operací, zatímco jednoduché bitové operace zvládnou oba procesory v několika taktech.

Zdálo by se, že tedy alespoň srovnání výkonu v rámci jedné řady procesorů je snadné, ale není tomu vždy tak. Moderní procesory jsou totiž podstatně rychlejší než externí operační paměť, takže reálný výkon značně závisí také na rychlosti a šířce externí paměti a na velikosti a uspořádání vyrovnávacích pamětí uvnitř procesoru.

V této souvislosti je vhodné si rovněž uvědomit, že celkový výkon a rychlost chodu systému jsou závislé  na výkonu procesoru pouze z jedné části. Rychlost je vždy určena úzkým místem v systému. Například při nedostatku operační paměti se ji systém pokusí nahradit odkládáním na řádově pomalejší pevný disk a chod aplikací náročných na paměť bude téměř stejně pomalý na širokém spektru procesorů. Taková situace se dá přirovnat k jízdě ve sportovním autě mezi semafory, na kterých chytnete červenou vlnu – jízda v pomalejším autě vyjde na rychlost úplně stejně, protože se obě auta vždy vyrovnají na dalším semaforu.

Zákaznicky nejsledovanějším parametrem je frekvence procesoru, která významně ovlivňuje jeho výkon. Vzhledem k odlišné konstrukci výpočetních jednotek procesorů a vnitřní paměti se obtížně porovnávají výkony konkurenčních procesorů AMD, Intel a VIA podle jejich frekvence. Navíc v současné době vyrábějí oba největší výrobci (AMD a Intel) jedno, dvou, čtyř, i šestijádrové (AMD i tříjádrové) procesory s poměrně velkým rozpětím pracovní frekvence a vyrovnávací paměti.

Dalším důležitým faktorem ovlivňujícím celkový výkon procesoru je tedy i velikost vyrovnávací paměti procesoru, která se označuje cache. Ta bývá několikaúrovňová, cache s nejrychlejším přístupem má nyní velikost 32-128 kB na jádro L1 (Level 1 cache), další úroveň má nyní 256 kB – 8 MB L2 (Level 2 cache) a nakonec L3(Level 3 cache) má velikost 2-6 MB a je sdílená pro všechna výpočetní jádra.

Patice procesoru

Patice procesoru neboli Socket či Slot je konektor na základní desce určený pro připojení procesorů. Dnešní osobní počítače používají až na výjimky procesory architektury x86 výrobců AMD a Intel. Dlouhou dobu byly procesory všech značek vyrábějící procesory (nejen AMD a Intel, ale i dalších značek, jako byl například Cyrix nebo IDT) pro osobní počítače vzájemně záměnné, jelikož se jednalo o stejnou architekturu čipů, využívající stejné patice - sockety. V roce 1997 ale společnost Intel začala vyvíjet novou patici nazvanou Slot 1 a vývoj procesorů obou nejvýznamnějších výrobců se od té doby ubíral odlišně. Dnešní procesory se proto často dělí podle patic, do kterých se procesory osazují, přičemž každá nová architektura procesoru bývá uvedena i s novou paticí. Patice se označují podle počtu pinů, nebo kódovým označením.

 

Chronologicky seřazený přehled používaných patic:

Univerzální

Jedná se o nejstarší patice z doby, kdy procesory více výrobců pasovaly do stejné patice

  • DIP socket (40 kontaktů) - Intel 8086, Intel 8088
  • PLCC socket (68 kontaktů) - Intel 80186
  • PLCC socket - Intel 80286
  • PLCC socket - Intel 80386
  • Socket 1 - 80486
  • Socket 2 - 80486
  • Socket 3 - 80486 (3,3 V a 5 V) a kompatibilní
  • Socket 4 - Intel Pentium 60/66 MHz
  • Socket 5 - Intel Pentium 75-133 MHz; AMD K5; IDT WinChip C6, WinChip 2
  • Socket 6 - Navržen pro 80486, nicméně příliš se nepoužíval.
  • Socket 7 - Intel Pentium, Pentium MMX; AMD K6; některé procesory Cyrix

Patice pro procesory AMD

Desktop

  • Super Socket 7 - AMD K6-2, AMD K6-III; Rise mP6. Nejednalo se o patici používanou čistě firmou AMD, avšak často je řazena právě k ní, jelikož nebyla kompatibilní s procesory firmy Intel.
  • Slot A - AMD Athlon
  • Socket A (také znám jako "Socket 462") - Používalo AMD Athlon, Duron, Athlon XP, Athlon XP-M, Athlon MP, Sempron a procesory Geode (PGA 462 kontaktů).
  • Socket 754 - socket AMD pro jednoprocesorové systémy podporující jednokanálovou operační paměť DDR-SDRAM. Podporuje AMD Athlon 64, Sempron, Turion 64 procesory (PGA 754 kontaktů).
  • Socket 939 - socket AMD pro jednoprocesorové systémy podporující dvoukanálovou operační paměť DDR-SDRAM. Podporuje Athlon 64, Athlon 64 FX do 1 GHz, Athlon 64 X2 do 4800+, Opteron (PGA 939 kontaktů). Nahrazen Socketem AM2 krátce po dvou letech po uvedení.
  • Socket AM2 - socket AMD pro jednoprocesorové systémy podporující dvoukanálovou operační paměť DDR2-SDRAM. Nahrazuje Socket 754 a Socket 939 (PGA 940 kontaktů, i přes stejný počet pinů není zaměnitelný se Socketem 940 pro serverové procesory). Podporuje procesory Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX, Opteron a Phenom.
  • Socket AM2+ - jednoprocesorové systémy s podporou DDR2 a HyperTransport 3. Nahrazuje Socket AM2 (PGA 940 kontaktů, elektronicky kompatibilní se Socketem AM2). Podporuje procesory Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX, Opteron a Phenom.
  • Socket AM3 - pro jednoprocesorové systémy s podporou DDR3 a HyperTransport 3. Nahrazuje Socket AM2+ s podporou DDR3-SDRAM (PGA 940 kontaktů). Procesory určené pro Socket AM3 lze použít i v paticích AM2+ (ne obráceně!).

Mobilní zařízení

  • Socket 563 - Athlon XP-M s nízkou spotřebou (µ-PGA 563 kontaktů).
  • Socket 754
  • Socket S1 - AMD socket pro mobilní platformy podporující DDR2-SDRAM. Nahrazuje Socket 754 pro mobilní procesory (PGA 638 kontaktů).

Servery

  • Socket 940 - jedno a více procesorové systémy podpující DDR-SDRAM. Pro procesory AMD Opteron (série 2xx a 8xx), Athlon 64 FX procesory (PGA 940 kontaktů).
  • Socket A
  • Socket F (také znám jako "Socket 1207") - víceprocesorový socket AMD podporující DDR2-SDRAM. Podporuje procesory AMD Opteron(série 2xxx a 8xxx) a procesory Athlon 64 FX. Nahrazuje Socket 940 (LGA 1207 kontaktů) a částečně kompatibilní se socketem F+.
  • Socket F+ - budoucí víceprocesorový socket AMD podporující rychlejší HyperTransport až do 2.6 GHz. Nahradí Socket F, ale procesory pro socket F zůstanou podporovány pro zachování zpětné kompatibility.
  • Socket G34 – víceprocesorový socket pro osmi až dvanáctijádrové procesory AMD Opteron (série 6xxx). Umožňuje zapojení až čtyř procesorů v systému a podporuje čtyřkanálový paměťový řadič.

Patice pro procesory Intel

Desktop

  • Slot 1 - Intel Celeron, Pentium II, Pentium III
  • Socket 370 - Intel Pentium III, Celeron
  • Socket 423 - Intel Pentium 4 a procesory Celeron s jádrem Willamette.
  • Socket 478 - Intel Pentium 4, Celeron, Celeron D, Pentium 4 Extreme Edition, Pentium M
  • Socket N (jádra Northwood, Prescott a Willamette)
  • Socket T (také znám jako 775 nebo LGA 775) - Intel Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Pentium Extreme Edition, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon 3000, Core 2 Quad (jádra Northwood, Prescott, Conroe, Kentsfield a Cedar Mill)
  • Socket H (LGA 1156) - nový socket pro procesory Intel core i3, i5 a i7 s integrovaným paměťovým řadičem
  • Socket B (LGA 1366) - nový socket pro procesory Intel core i7 a budoucí core i9 integrující paměťový řadič a Intel QuickPath Interconnect.

 Mobilní zařízení

  • Socket 479 - Intel Pentium M a Celeron M (jádra Banias a Dothan)
  • Socket 495 - také znám jako PPGA-B495, používán pro mobile P3 Coppermine a Celerony
  • Socket M - Intel Core Solo, Intel Core Duo a Intel Core 2 Duo
  • Micro-FCBGA - Intel Mobile Celeron, Core 2 Duo (mobile), Core Duo, Core Solo, Celeron M, Pentium III (mobile), Mobile Celeron
  • Socket P - náhrada za Socket 479 a Socket M. Uveden v květnu 2007.

Servery

  • Socket 8 - Intel Pentium Pro
  • Slot 2 - Intel Pentium II Xeon, Pentium III Xeon
  • Socket 603 - Intel Xeon (jádra Northwood a Willamette)
  • Socket 604 - Intel Xeon
  • PAC418 - Intel Itanium
  • PAC611 - Intel Itanium
  • Socket J - (také znám jako Socket 771 nebo LGA 771) - Intel Xeon (jádro Woodcrest)
  • Socket N - Intel Dual-Core Xeon LV

Hlavní výrobci CPU

 

Odvěký souboj těchto dvou gigantů v oblasti hardwaru nás dovedl k dnešnímu srovnání dvou výrobců procesorů. Jedná se o AMD a jeho konkurenta firmu INTEL. INTEL se domnívá, že 64-bitový svět pro desktopové počítače je ještě zbytečný. Pravým opakem je AMD, který nenabízí pouze jeden (Athlon 64), ale i high-endového bratříčka Athlon 64 FX-51. Zde jsou grafy, na kterých jsou uvedeny tržby obou společností.

 

 

 

graf-1.png

 

 

 

 

 

 

 

graf-2.png

 

 

 

Intel Corporation

 

 

intel.png

 

 

 

Je největším světovým výrobcem polovodičových obvodů a dalších zařízení. Firma byla založena Robertem Noycem a Gordonem Moorem v roce 1968 pod původním názvem „Integrated Electronics Corporation“. Hlavní sídlo firmy je v kalifornském městě Santa Clara v USA, v lokalitě nazývané Silicon Valley (Křemíkové údolí). Celé sídlo Intelu je složeno z komplexu několika budov, centrála je pak v budově pojmenované po zakladateli firmy Robertu Noyceovi. V sídle Intelu také naleznete muzeum mikroprocesorů.

Intel je znám mezi běžnými lidmi především svými procesory. Intel pokrývá zhruba 72% celosvětové produkce x86 procesorů (r. 2009). Kromě procesorů pro osobní počítače vyrábí procesory pro PDA, čipsety, flash paměti, telekomunikační čipy i multimediální vybavení domácností (elektronické mikroskopy, web kamery...).

Když v šedesátých letech zakladatel Intelu Gordon Moore řekl, že vývoj mikroprocesorů půjde kupředu neuvěřitelně rychle, rozhodně se nepletl. První procesor Intel, který byl vyroben v roce 1971 pod označením Intel 4004, běžel na frekvenci 108kHz (108 000 cyklů za sekundu, 2 300 tranzistorů). Dnešní procesory Intel Core 2 Duo už překonávají rychlost 2GHz (2 miliardy cyklů za sekundu). Navíc procesor Intel Core 2 Duo obsahuje neuvěřitelných 291 milionů tranzistorů. Pro představu – kdyby každý tranzistor v procesoru byl zrnko rýže, bylo by jí dost, aby mohlo v klidu poobědvat větší město až se 166 tisíci obyvateli.

Na tomto grafu jsou zaznamenány výkony jednotlivých druhů procesorů od Intelu:

 

 

intel-graf.jpg

 

 
 

 

AMD (Advanced Micro Devices)

 

 

amd.png

 

 

Je americká firma založená 1. května 1969 v Sunnyvale (Kalifornie). V roce 2009 byla druhým největším výrobcem mikroprocesorů (integrovaných obvodů) a třetí největší výrobce grafických čipů a čipsetů.

Dnes se hlavně orientuje na vývoj procesorů (zejména x86 kompatibilní) a od října roku 2006 (po odkoupení firmy ATI) také na vývoj grafických čipů a čipsetů.

Již koncem roku 1969 vyrobili svůj první integrovaný obvod Am9300. V 80. letech AMD čelilo nátlaku ze strany Intelu, který se nechtěl vzdát svého tehdy monopolního postavení při výrobě procesorů. Nakonec vše skončilo smírem, oba výrobci se dohodli na výměně patentů, čímž způsobili totální “boom” ve vývoji procesorů a růstu společnosti AMD.

Dalším významným milníkem v historii byl 26. říjen roku 2006, kdy AMD plně převzalo pod svá křídla kanadskou společnost ATI, která produkuje již dlouhá léta kvalitní grafické čipy, čipové sady a komponenty pro spotřební elektroniku. AMD je tedy nyní schopno nabídnout komplexní řešení pro výpočetní i grafický výkon Vašeho počítače s velmi příznivým poměrem ceny a výkonu proti konkurenci, což dokazuje unikátní herní platforma AMD Dragon. Ta vzniká skloubením grafické karty ATI Radeon HD řady 4800, čipové sady AMD 790 a procesoru AMD Phenom II. S takovou sestavou dostanete z počítačových her skutečně maximum. Na konci roku 2008 byla dokončena jednání o rozdělení AMD na výrobní a vývojovou část. Následující rok (2009) byl vydán souhlas s rozdělením AMD a odprodejem 66% podílu továren investiční společnosti ATIC (Advanced Technology Investment Company), čímž vznikla firma GlobalFoundries Inc. Firma GlobalFoundries vyrábí pro AMD, ale i ostatní firmy procesory v továrnách, které dříve vlastnila firma AMD a plánuje stavět další.

 

ati.jpg

 

ATI Technologies, Inc. je jedním z největších výrobců grafických karet. Dále se zabývá výrobou v oblasti videa a multimédií. Firma byla založená 20. srpna 1985. První název této firmy byl Array Technologies Inc., ale v roce 1985 se zkrátil na ATI Technologies Inc. 24. června 2006 firmu ATI Technologies, Inc. koupila firma AMD.

Na tomto grafu je zaznamenán prodej jak procesorů, tak i grafických karet od společnosti AMD:

 

 

ati-graf.png

 

 

 

 

 

 

 
 

 


Statistiky

Online: 1
Celkem: 20976
Měsíc: 189
Den: 11