Tipi e velocità del processore

Il microprocessore è il componente del personal computer che esegue il trattamento effettivo dei dati. È un'unità di elaborazione centrale (CPU) che si inserisce in un microchip e ha un circuito di commutazione molto complesso che esegue istruzioni semplici molto rapidamente.

Il pacchetto di circuiti integrati del microprocessore contiene un chip di silicio che contiene milioni di transistor e altri componenti realizzati con questo materiale. Poiché i transistor del chip sono molto piccoli, anche una piccola quantità di corrente ad alta tensione (come l'elettricità statica) potrebbe distruggere un chip.

Per questo motivo, tutti i circuiti integrati su larga scala devono essere gestiti in modo da ridurre al minimo la possibilità di scosse elettriche statiche.

Con così tanti circuiti memorizzati in un'area così piccola, i microchip producono molto calore e richiedono sistemi di raffreddamento per evitare il surriscaldamento del chip. Sulle schede madri del computer, il chip della CPU è coperto da un grande dissipatore di calore in metallo alettato per consentire al flusso d'aria proveniente dalle ventole di raffreddamento di trasportare il calore.

In generale, possiamo dire che un microprocessore è una CPU integrata in un piccolo chip di silicio costituito da migliaia di piccoli componenti come diodi, transistor e resistori, che lavorano insieme.

Tipi di processori

Sia Intel che AMD producono processori per una varietà di sistemi. Intel produce le famiglie di processori Core, Pentium, Atom e Celeron per computer desktop, mentre dall'altra parte troviamo i processori AMD Athlon, Sempron e Ryzen, tra gli altri.

Ogni processore prodotto da Intel o AMD ha funzioni specifiche e fornisce sistemi specifici, come PC o workstation in un ufficio. Ogni processore si adatta a un computer specifico, sia esso assemblato, costruito da zero o aggiornato.

La CPU più comunemente utilizzata nei PC è prodotta da Intel. Poiché IBM ha scelto il chip Intel 8088 per il PC IBM originale, la maggior parte dei cloni di PC ha utilizzato una delle CPU della serie Intel.

I computer della serie Macintosh di Apple originariamente utilizzavano i microprocessori Motorola serie 68000. Ma le CPU Motorola utilizzano un set di istruzioni diverso rispetto alle CPU Intel, quindi non è facile eseguire software per PC su un Mac e viceversa (ma il trasferimento di file di dati non è un problema.)

Diversi tipi di microprocessori sono spiegati di seguito.

8085 microprocessore

Immagine via Wikipedia

Il microprocessore 8085 è stato progettato da Intel nel 1977 con l'aiuto della tecnologia NMOS.

Le configurazioni di questo microprocessore sono il bus dati a 8 bit, il bus indirizzo a 16 bit, che può indirizzare fino a 64 kb, contatore a 16 bit e puntatore stack (SP). I registri a sei bit sono disposti nella coppia di BC, DE e HL. Il microprocessore 8085 richiede un alimentatore da 5 volt.

8086 microprocessore

Immagine via Wikipedia

Questo microprocessore è stato progettato anche da Intel. È un processore a 16 bit con 20 linee bus di indirizzo e 16 linee dati con memoria da 1 MB. Il microprocessore 8086 è costituito da un potente set di istruzioni, che consente di eseguire facilmente operazioni come la moltiplicazione e la divisione.

Il microprocessore 8086 ha due modalità di funzionamento, che sono la modalità massima e la modalità operativa minima. La modalità operativa massima viene utilizzata per il sistema con più processori. La modalità operativa minima viene utilizzata per il sistema che ha un singolo processore. Le caratteristiche di questo microprocessore sono spiegate di seguito.

Caratteristiche del microprocessore 8086

Le caratteristiche più importanti del microprocessore sono le seguenti:

Per migliorare le prestazioni di questo microprocessore ci sono due processi in pipe, che sono nella fase di ottenere ed eseguire le istruzioni. Il ciclo di recupero può trasferire i dati in 6 byte di istruzioni e archiviati in una riga. La fase di esecuzione è responsabile per avviare le istruzioni Il microprocessore 8086 è composto da 2900 transistor e ha 256 interrupt vettorializzati.

Velocità di clock in un microprocessore

La velocità di clock viene misurata in unità di cicli al secondo, che si chiama Hertz (Hz). Schede computer e CPU operano a velocità di milioni e miliardi di hertz, megahertz (MHz) e gigahertz (GHz).

I processori Intel e AMD utilizzano diversi design interni, quindi il confronto, ad esempio, di un processore AMD da 2, 4 GHz con un processore AMD da 3, 0 GHz indica che il processore AMD da 3, 0 GHz funziona più velocemente; Ma confrontare due processori a 2, 4 GHz prodotti da AMD e Intel non individua quale funziona più velocemente.

Per funzionare, il processore divide un'attività in più fasi. In genere, i processori Intel eseguono più fasi e quindi svolgono più lavoro e impiegano più tempo rispetto ai processori AMD per completare le attività.

I chip digitali su una scheda madre sono sincronizzati tra loro dal segnale di clock (una sequenza di impulsi) sulla scheda madre.

Puoi pensarlo come un "battito cardiaco" del computer. Più veloce è il tempo che passa, più veloce sarà il computer; ma l'orologio non può essere più veloce della velocità dei chip, poiché in questo caso falliranno.

Con il miglioramento della tecnologia dei chip, la velocità alla quale i chip possono funzionare è accelerata. La CPU funziona più velocemente del resto della scheda madre (che si sincronizza a una frazione della velocità della CPU).

Aumenta la velocità

Tuttavia, quando stai cercando un processore sul mercato, c'è un elenco di cose da considerare. Tradizionalmente, l'unica cosa che la maggior parte dei consumatori vede è la sua piena potenza Gigahertz.

Molte di quelle persone probabilmente non sanno nemmeno cosa significhi (è il numero di cicli di clock che un processore completa in un secondo, in miliardi), ma è una cosa facile da confrontare.

Gli ultimi anni hanno portato una funzionalità aggiuntiva: la velocità di spinta. La maggior parte delle unità grafiche e di elaborazione ha ora una velocità di clock e una "velocità di boost". Intel chiama Turbo Boost; AMD lo chiama Boost Clock.

Questa nuova tecnologia a microprocessore migliora automaticamente le prestazioni, aumentando la velocità dei core, ottenendo così una migliore efficienza.

Classificazione a microprocessore

Fondamentalmente sono accettate 5 classificazioni di microprocessori:

CISC

Gli ordini possono essere eseguiti insieme ad altre attività di basso livello. Svolge principalmente il compito di caricare, scaricare e recuperare dati da e verso la memory card. Oltre a ciò, esegue anche calcoli matematici complessi all'interno di un singolo comando.

Questo processore è progettato per ridurre al minimo il numero di istruzioni per programma e ignorare il numero di cicli per istruzioni. Il compilatore viene utilizzato per tradurre una lingua di alto livello nella lingua di livello assembly, poiché la lunghezza del codice è relativamente breve e viene utilizzata RAM aggiuntiva per memorizzare le istruzioni.

Architettura del processore CISC

È progettato per ridurre il costo della memoria, poiché è richiesta maggiore memoria in programmi di grandi dimensioni, con un conseguente aumento dei costi di memoria. Per superare questo numero di istruzioni per programma, è possibile ridurre il numero di istruzioni integrando le operazioni in una singola istruzione.

Caratteristiche del processore CISC

Questo processore è costituito da diverse modalità di indirizzamento:

Ha un gran numero di istruzioni Richiede diversi cicli per eseguire un'istruzione La logica di codifica dell'istruzione è complessa Modalità di indirizzamento multiplo quando è richiesta un'istruzione

RISC

RISC è l'abbreviazione di Reduced Instruction Set Computer ed è progettato per ridurre i tempi di esecuzione semplificando il set di istruzioni del computer.

Questi tipi di chip sono prodotti in base alla funzione in cui il microprocessore può eseguire piccole attività all'interno di un determinato comando. In questo modo, completa più comandi a una velocità maggiore.

Nel microprocessore, ogni serie di istruzioni richiede solo un ciclo di clock per implementare il risultato in un tempo di esecuzione uniforme. Pertanto, riduce l'efficienza per più righe di codice, quindi richiede ulteriore RAM per memorizzare le istruzioni. Il compilatore viene utilizzato per convertire le istruzioni di linguaggio di alto livello impostate in un linguaggio informatico.

Architettura del processore RISC

Questo tipo di processore viene utilizzato per il set di istruzioni altamente ottimizzato e le applicazioni del processore RISC sono per dispositivi portatili a causa della loro efficienza energetica. Le caratteristiche di questo processore sono spiegate di seguito.

Caratteristiche del processore RISC

Alcune delle caratteristiche principali e importanti del processore RISC sono le seguenti:

Esistono semplici istruzioni nel processore RISC Consiste nel numero di registri e in un numero inferiore di transistor Le istruzioni di caricamento e memorizzazione vengono utilizzate per accedere alla posizione della memoria Questo processore ha un ciclo di esecuzione

superscalare

Questo è un processore che copia l'hardware sul microprocessore per eseguire più attività contemporaneamente. Possono essere usati per l' aritmetica e come moltiplicatori. Hanno più unità operative e quindi eseguono più di un comando, emettendo costantemente molte istruzioni per unità operative superflue all'interno del processore.

ASIC

È utilizzato per scopi specifici piuttosto che per scopi generali. All'inizio, gli ASIC utilizzavano la tecnologia a matrice di porte. I moderni ASIC hanno spesso processori a 32 bit, Flash, blocchi RAM, ROM, EEPROM e altri tipi di moduli.

DSP (Digital Signal Processor)

Sono utilizzati per codificare e decodificare video o per convertire video digitali in analogici e analogici in digitali. Hanno bisogno di un microprocessore che sia eccellente nei calcoli matematici. I chip in questo processore sono utilizzati in sonar, radar, apparecchiature audio home theater, telefoni cellulari e televisori.

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I componenti richiesti per questo processore sono una memoria programmata, una memoria dati, un input / output e un motore per computer. Questo processore è progettato per elaborare digitalmente il segnale analogico. Questo processo viene eseguito a intervalli regolari e converte la tensione in forma digitale.

Le applicazioni di questo processore sono la produzione di suono e musica, l'elaborazione di segnali video e l'accelerazione della grafica 2D e 3D. L'esempio di questo processore è il TMS320C40.

Processori speciali

Processori speciali sono progettati per alcuni processori speciali e alcuni di essi sono spiegati di seguito.

coprocessore

Può gestire la funzione pratica molte volte più velocemente dei normali microprocessori. L'esempio del coprocessore è il coprocessore matematico, e alcuni di essi sono 8087, che viene utilizzato con 8086; 80287, utilizzato con 80286; e 80387, utilizzato con 80386.

Processore di input / output

Questo processore avrà la propria memoria locale. Viene utilizzato per controllare i dispositivi I / O con la partecipazione della CPU. Esempi del processore di input / output sono controllo DMA, controllo tastiera e mouse, controllo display grafico e controllo porta SCSI.

transputer

Questo processore ha anche una propria memoria locale e ha anche collegamenti per collegare un transputer a un altro per la comunicazione tra processori.

Il transputer viene utilizzato per il sistema a singolo processore o può essere collegato a collegamenti esterni per ridurre i costi di costruzione e aumentare le prestazioni. Alcuni esempi di questo processore sono processori a virgola mobile come T800, T805 e T9000.

La velocità è importante?

Ogni fattore è importante e la velocità non avrebbe fatto di meno. Ma non possiamo confrontare la velocità (GHz o MHz) tra architetture diverse. È un errore equiparare un Pentium 4 a 2, 8 GHz con un Pentium degli ultimi anni alla stessa frequenza. Il salto evolutivo nell'IPC (istruzioni per ciclo) è spaventoso.

La cosa più corretta sarebbe classificare ciascun processore in base alla sua categoria. Inoltre, possiamo trovare casi che, a causa di un "budget limitato", forniscono al tuo PC un processore di fascia bassa e continuano a utilizzarlo fino a quando non esegui l'upgrade a un livello superiore.

Intel Pentium e Celeron / AMD Ryzen 3 / APU

I processori con questa velocità sono ideali per le attività quotidiane di base, ad esempio e-mail, navigazione Web, suite per ufficio e persino prestazioni eccezionali come media / centri HTPC. Nel caso dei Pentiums, Ryzen 3 e APU possono offrire prestazioni eccezionali con risoluzione 720p o 1080 se è dotato di una scheda grafica decente.

Intel Core i3 / AMD Ryzen 5 Quad Core

Questa gamma di velocità è perfettamente adatta per la navigazione Web, l'utilizzo di e-mail, l'esecuzione di programmi aziendali come i sistemi di gestione dei pazienti e il multitasking in generale. Questa categoria funziona bene per il computer da ufficio medio o per gli utenti che non vogliono spendere un sacco di soldi sul proprio PC da gioco ma vogliono aggiornare il proprio computer in futuro.

Attualmente l' ottava Intel Core i3 di ottava generazione ha 4 core che ci danno un vantaggio in termini di prestazioni (rispetto alla settima generazione) e possono darci molte gioie con un Nvidia GTX 1050 Ti o GTX 1060 da 3 o 6 GB. Interessante anche il quad-core AMD Ryzen 5 1400 che funziona molto bene come processore 4 × 4. Mentre gli AMD Ryzen 5 1600 / 1600X sono perfetti per i giochi e lo streaming, dal momento che non è molto difficile overcloccarli a 3, 9 o 4 GHz.

Intel Core i5 / Intel Core i7 e AMD Ryzen 7

All'interno della piattaforma mainstream sono i migliori della gamma. Se hai bisogno di un computer super potente, ideale per giocare alle massime esigenze, lavorando con database super potenti e editing multimediale, dovrai disporre di un computer ad alte prestazioni. Personalmente, l' 8a generazione Intel Core i7 e la serie AMD Ryzen 7 (con overclock a 3, 8 o 4 GHz) offrono prestazioni brutali per i giochi e il lavoro.

Senza dubbio, sono un'ottima opzione per una piattaforma entusiasta come Intel Core i9 o AMD Threadripper con un importo molto più elevato. Con questo terminiamo il nostro articolo su tutti i dettagli che dovresti sapere sui processori. Tra questi i tipi esistenti e le velocità?