Đặc điểm của bộ xử lý máy tính

Dưới đây là các đặc điểm quan trọng của bộ vi xử lý:

Đặc điểm xác định chính của bộ vi xử lý là AMD hoặc Intel và kiểu máy của nó. Mặc dù các mô hình cạnh tranh của hai công ty có các tính năng và hiệu suất tương tự nhau, bạn không thể cài đặt bộ xử lý AMD trong bo mạch chủ tương thích với Intel hoặc ngược lại.

Một đặc điểm xác định khác của bộ vi xử lý là ổ cắm mà nó được thiết kế để phù hợp. Ví dụ: nếu bạn đang thay thế bộ xử lý trong bo mạch chủ Socket 478, bạn phải chọn một bộ xử lý thay thế được thiết kế để phù hợp với ổ cắm đó. Bảng 5-1 mô tả các vấn đề về khả năng nâng cấp của ổ cắm bộ xử lý.

Bảng 5-1: Khả năng nâng cấp theo loại ổ cắm bộ xử lý

Tốc độ đồng hồ của bộ xử lý, được chỉ định bằng megahertz (MHz) hoặc gigahertz (GHz), xác định hiệu suất của nó, nhưng tốc độ đồng hồ là vô nghĩa trên các dòng bộ xử lý. Ví dụ: Pentium 4 lõi Prescott 3,2 GHz nhanh hơn khoảng 6,7% so với Pentium 4 lõi Prescott 3,0 GHz, như tốc độ xung nhịp tương đối cho thấy. Tuy nhiên, bộ xử lý Celeron 3.0 GHz chậm hơn Pentium 4 2,8 GHz, chủ yếu là do Celeron có bộ nhớ đệm L2 nhỏ hơn và sử dụng tốc độ bus máy chủ chậm hơn. Tương tự như vậy, khi Pentium 4 được giới thiệu ở tốc độ 1,3 GHz, hiệu suất của nó thực sự thấp hơn so với bộ xử lý Pentium III 1 GHz mà nó dự định thay thế. Điều đó đúng bởi vì kiến trúc Pentium 4 kém hiệu quả hơn so với kiến trúc Pentium III trước đó.

Tốc độ xung nhịp là vô ích khi so sánh bộ vi xử lý AMD và Intel. Bộ xử lý AMD chạy với tốc độ xung nhịp thấp hơn nhiều so với bộ xử lý Intel, nhưng thực hiện nhiều công việc hơn khoảng 50% cho mỗi lần đánh dấu xung nhịp. Nói chung, AMD Athlon 64 chạy ở tốc độ 2.0 GHz có hiệu suất tổng thể tương tự như Intel Pentium 4 chạy ở tốc độ 3.0 GHz.

'''MODEL NUMBERS VERSUS CLOCK SPEEDS''' Because AMD is always at a clock speed disadvantage versus Intel, AMD uses model numbers rather than clock speeds to designate their processors. For example, an AMD Athlon 64 processor that runs at 2.0 GHz may have the model number 3000+, which indicates that the processor has roughly the same performance as a 3.0 GHz Intel model. (AMD fiercely denies that their model numbers are intended to be compared to Intel clock speeds, but knowledgeable observers ignore those denials.) Intel formerly used letter designations to differentiate between processors running at the same speed, but with a different host-bus speed, core, or other characteristics. For example, 2.8 GHz Northwood-core Pentium 4 processors were made in three variants: the Pentium 4/2.8 used a 400 MHz FSB, the Pentium 4/2.8B the 533 MHz FSB, and the Pentium 4/2.8C the 800 MHz FSB. When Intel introduced a 2.8 GHz Pentium 4 based on their new Prescott-core, they designated it the Pentium 4/2.8E. Interestingly, Intel has also abandoned clock speed as a designator. With the exception of a few older models, all Intel processors are now designated by model number as well. Unlike AMD, whose model numbers retain a vestigial hint at clock speed, Intel model numbers are completely dissociated from clock speeds. For example, the Pentium 4 540 designates a particular processor model that happens to run at 3.2 GHz. The models of that processor that run at 3.4, 3.6, and 3.8 GHz are designated 550, 560, and 570 respectively.

Các tốc độ xe buýt chủ , còn được gọi là tốc độ xe buýt phía trước, tốc độ FSB , hoặc đơn giản FSB , chỉ định tốc độ truyền dữ liệu giữa bộ xử lý và chipset. Tốc độ bus máy chủ nhanh hơn góp phần vào hiệu suất bộ xử lý cao hơn, ngay cả đối với các bộ xử lý chạy ở cùng tốc độ đồng hồ. AMD và Intel thực hiện đường dẫn giữa bộ nhớ và bộ đệm khác nhau, nhưng về cơ bản FSB là một con số phản ánh số lượng khối dữ liệu truyền tải tối đa có thể trong một giây. Với tốc độ đồng hồ bus máy chủ thực tế là 100 MHz, nếu dữ liệu có thể được truyền bốn lần mỗi chu kỳ đồng hồ (do đó 'được bơm bốn lần'), thì tốc độ FSB hiệu dụng là 400 MHz.

Ví dụ, Intel đã sản xuất bộ vi xử lý Pentium 4 sử dụng tốc độ bus máy chủ là 400, 533, 800 hoặc 1066 MHz. Pentium 4 2,8 GHz với tốc độ bus máy chủ là 800 MHz nhanh hơn một chút so với Pentium 4 / 2,8 với tốc độ bus máy chủ 533 MHz, nhanh hơn một chút so với Pentium 4 / 2,8 với máy chủ 400 MHz- tốc độ của xe buýt. Một biện pháp mà Intel sử dụng để phân biệt các bộ vi xử lý Celeron giá thấp hơn của họ là tốc độ bus máy chủ giảm so với các mẫu Pentium 4 hiện tại. Các mẫu Celeron sử dụng tốc độ bus chủ 400 MHz và 533 MHz.

cách khởi động lại iphone 6 plus

Tất cả các bộ xử lý AMD Socket 754 và Socket 939 đều sử dụng tốc độ bus máy chủ 800 MHz. (Trên thực tế, giống như Intel, AMD chạy bus chủ ở tốc độ 200 MHz, nhưng bốn lần bơm nó lên 800 MHz hiệu dụng.) Bộ xử lý Sempron Socket A sử dụng bus chủ 166 MHz, được bơm gấp đôi lên tốc độ bus chủ 333 MHz hiệu dụng .

Bộ xử lý sử dụng hai loại bộ nhớ đệm để cải thiện hiệu suất bằng cách đệm chuyển giữa bộ xử lý và bộ nhớ chính tương đối chậm. Kích thước của Bộ nhớ đệm lớp 1 (bộ nhớ đệm L1 , còn được gọi là Bộ nhớ đệm cấp 1 ), là một đặc điểm của kiến trúc bộ xử lý không thể thay đổi nếu không thiết kế lại bộ xử lý. Bộ nhớ cache lớp 2 (Bộ nhớ cache cấp 2 hoặc bộ nhớ cache L2 ), tuy nhiên, nằm ngoài lõi bộ xử lý, có nghĩa là các nhà sản xuất bộ xử lý có thể sản xuất cùng một bộ xử lý với các kích thước bộ nhớ đệm L2 khác nhau. Ví dụ: các mẫu bộ vi xử lý Pentium 4 khác nhau có sẵn với bộ nhớ đệm L2 512 KB, 1 MB hoặc 2 MB và các mẫu AMD Sempron khác nhau có sẵn với bộ nhớ đệm L2 128 KB, 256 KB hoặc 512 KB.

Đối với một số ứng dụng, đặc biệt là những ứng dụng hoạt động trên dữ liệu nhỏ, bộ đệm L2 lớn hơn làm tăng đáng kể hiệu suất của bộ xử lý, đặc biệt là đối với các kiểu máy của Intel. (Bộ xử lý AMD có bộ điều khiển bộ nhớ tích hợp, ở một mức độ nào đó che lấp lợi ích của bộ nhớ đệm L2 lớn hơn.) Đối với các ứng dụng hoạt động trên tập dữ liệu lớn, bộ nhớ đệm L2 lớn hơn chỉ mang lại lợi ích nhỏ.

'''Prescott, the Sad Exception''' It came as a shock to everyone not the least, Intel to learn when it migrated its Pentium 4 processors from the older 130 nm Northwood core to the newer 90 nm Prescott-core that power consumption and heat production skyrocketed. This occurred because Prescott was not a simple die shrink of Northwood. Instead, Intel completely redesigned the Northwood core, adding features such as SSE3 and making huge changes to the basic architecture. (At the time, we thought those changes were sufficient to merit naming the Prescott-core processor Pentium 5, which Intel did not.) Unfortunately, those dramatic changes in architecture resulted in equally dramatic increases in power consumption and heat production, overwhelming the benefit expected from the reduction in process size.

Quy trình kích thước , còn được gọi là kích thước fab (rication) , được xác định bằng nanomet (nm) và xác định kích thước của các phần tử riêng lẻ nhỏ nhất trên khuôn vi xử lý. AMD và Intel liên tục cố gắng giảm kích thước quy trình (được gọi là chết co lại ) để có được nhiều bộ xử lý hơn từ mỗi tấm silicon, do đó giảm chi phí sản xuất mỗi bộ xử lý. Pentium II và các bộ vi xử lý Athlon đầu tiên sử dụng quy trình 350 hoặc 250 nm. Pentium III và một số bộ xử lý Athlon đã sử dụng quy trình 180 nm. Các bộ vi xử lý AMD và Intel gần đây sử dụng quy trình 130 hoặc 90 nm và các bộ xử lý sắp tới sẽ sử dụng quy trình 65 nm.

Kích thước quy trình quan trọng bởi vì, tất cả những thứ khác đều bằng nhau, bộ xử lý sử dụng kích thước quy trình nhỏ hơn có thể chạy nhanh hơn, sử dụng điện áp thấp hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn và tỏa nhiệt ít hơn. Các bộ xử lý có sẵn tại bất kỳ thời điểm nào thường sử dụng các kích thước fab khác nhau. Ví dụ: tại một thời điểm, Intel đã bán bộ vi xử lý Pentium 4 sử dụng kích thước quy trình 180, 130 và 90 nm, và AMD đã đồng thời bán bộ xử lý Athlon sử dụng kích thước fab 250, 180 và 130 nm. Khi bạn chọn một bộ xử lý nâng cấp, hãy ưu tiên cho một bộ xử lý có kích thước nhỏ hơn.

Các kiểu bộ xử lý khác nhau hỗ trợ các bộ tính năng khác nhau, một số bộ tính năng trong số đó có thể quan trọng đối với bạn và những bộ khác không cần quan tâm. Dưới đây là năm tính năng quan trọng tiềm năng có sẵn với một số, nhưng không phải tất cả, bộ vi xử lý hiện tại. Tất cả các tính năng này đều được hỗ trợ bởi các phiên bản Windows và Linux gần đây:

SSE3 (Truyền trực tuyến Phần mở rộng một lệnh-Đa dữ liệu (SIMD) 3) , được phát triển bởi Intel và hiện có sẵn trên hầu hết các bộ xử lý Intel và một số bộ xử lý AMD, là một tập lệnh mở rộng được thiết kế để xử lý nhanh một số loại dữ liệu thường gặp trong xử lý video và các ứng dụng đa phương tiện khác. Ứng dụng hỗ trợ SSE3 có thể chạy nhanh hơn từ 10% hoặc 15% đến 100% trên bộ xử lý cũng hỗ trợ SSE3 so với ứng dụng không hỗ trợ.

Cho đến gần đây, các bộ xử lý PC đều hoạt động với đường dẫn dữ liệu bên trong 32-bit. Năm 2004, AMD giới thiệu Hỗ trợ 64-bit với bộ vi xử lý Athlon 64 của họ. AMD chính thức gọi tính năng này là x86-64 , nhưng hầu hết mọi người gọi nó là AMD64 . Đặc biệt, bộ xử lý AMD64 tương thích ngược với phần mềm 32-bit và chạy phần mềm đó hiệu quả như khi chúng chạy phần mềm 64-bit. Intel, người đã từng vô địch kiến trúc 64-bit của riêng họ, vốn chỉ có khả năng tương thích 32-bit hạn chế, đã buộc phải giới thiệu phiên bản x86-64 của riêng mình, mà nó gọi là EM64T (Công nghệ 64-bit bộ nhớ mở rộng) . Hiện tại, hỗ trợ 64-bit không còn quan trọng đối với hầu hết mọi người. Microsoft cung cấp phiên bản Windows XP 64-bit và hầu hết các bản phân phối Linux đều hỗ trợ bộ xử lý 64-bit, nhưng cho đến khi các ứng dụng 64-bit trở nên phổ biến hơn thì việc chạy bộ xử lý 64-bit trên máy tính để bàn là rất ít. Điều đó có thể thay đổi khi Microsoft (cuối cùng) xuất xưởng Windows Vista, phiên bản này sẽ tận dụng khả năng hỗ trợ 64-bit và có khả năng tạo ra nhiều ứng dụng 64-bit.

Với Athlon 64, AMD đã giới thiệu NX (Không có eXecute) công nghệ và Intel nhanh chóng theo sau với XDB (Bit vô hiệu hóa eXecute) Công nghệ. NX và XDB phục vụ cùng một mục đích, cho phép bộ xử lý xác định phạm vi địa chỉ bộ nhớ nào có thể thực thi và phạm vi nào không thực thi được. Nếu mã, chẳng hạn như khai thác vượt quá bộ đệm, cố gắng chạy trong không gian bộ nhớ không thực thi, bộ xử lý sẽ trả về lỗi cho hệ điều hành. NX và XDB có tiềm năng lớn để giảm thiệt hại do vi rút, sâu, Trojan và các hoạt động khai thác tương tự, nhưng yêu cầu hệ điều hành hỗ trợ thực thi được bảo vệ, chẳng hạn như Windows XP với Gói Dịch vụ 2.

AMD và Intel đều cung cấp công nghệ giảm năng lượng trong một số mẫu vi xử lý của họ. Trong cả hai trường hợp, công nghệ được sử dụng trong bộ xử lý di động đã được chuyển sang bộ xử lý máy tính để bàn, mà việc tiêu thụ điện năng và sản sinh nhiệt trở nên có vấn đề. Về cơ bản, các công nghệ này hoạt động bằng cách giảm tốc độ bộ xử lý (và do đó tiêu thụ điện năng và sản sinh nhiệt) khi bộ xử lý không hoạt động hoặc tải nhẹ. Intel đề cập đến công nghệ giảm năng lượng của họ là EIST (Công nghệ Intel Speedstep nâng cao) . Phiên bản AMD được gọi là Cool'n'Quiet . Có thể làm giảm nhỏ nhưng hữu ích trong việc tiêu thụ điện năng, sản sinh nhiệt và độ ồn của hệ thống.

Đến năm 2005, AMD và Intel đều đạt đến giới hạn thực tế về những gì có thể với một lõi xử lý duy nhất. Giải pháp rõ ràng là đặt hai lõi xử lý trong một gói bộ xử lý. Một lần nữa, AMD dẫn đầu với Athlon 64 X2 bộ vi xử lý dòng, có hai lõi Athlon 64 tích hợp chặt chẽ trên một con chip. Một lần nữa buộc phải chơi trò đuổi kịp, Intel nghiến răng và kết hợp một bộ vi xử lý lõi kép mà nó gọi là Pentium D . Giải pháp AMD được thiết kế có một số lợi ích, bao gồm hiệu suất cao và khả năng tương thích với gần như bất kỳ bo mạch chủ Socket 939 cũ hơn nào. Giải pháp của Intel, về cơ bản chỉ gắn hai lõi Pentium 4 trên một con chip mà không tích hợp chúng, dẫn đến hai thỏa hiệp. Đầu tiên, bộ vi xử lý lõi kép của Intel không tương thích ngược với các bo mạch chủ trước đó, và do đó yêu cầu một chipset mới và một loạt bo mạch chủ mới. Thứ hai, bởi vì Intel ít nhiều chỉ dán hai lõi hiện có của họ vào một gói bộ xử lý, tiêu thụ điện năng và sản sinh nhiệt rất cao, có nghĩa là Intel đã phải giảm tốc độ xung nhịp của bộ xử lý Pentium D so với Pentium lõi đơn nhanh nhất. 4 mô hình.

Tất cả những điều đó đã nói, Athlon 64 X2 hoàn toàn không phải là kẻ thắng cuộc, bởi vì Intel đã đủ thông minh để định giá Pentium D một cách hấp dẫn. Bộ vi xử lý Athlon X2 rẻ nhất được bán với giá cao hơn gấp đôi so với bộ vi xử lý Pentium D rẻ nhất. Mặc dù giá chắc chắn sẽ giảm, nhưng chúng tôi không mong đợi sự chênh lệch về giá sẽ thay đổi nhiều. Intel có năng lực sản xuất để dự phòng, trong khi AMD khá hạn chế về khả năng sản xuất bộ vi xử lý, vì vậy có khả năng bộ vi xử lý lõi kép của AMD sẽ có giá cao hơn trong tương lai gần. Thật không may, điều đó có nghĩa là bộ vi xử lý lõi kép không phải là một lựa chọn nâng cấp hợp lý cho hầu hết mọi người. Bộ vi xử lý lõi kép của Intel có giá hợp lý nhưng yêu cầu thay thế bo mạch chủ. Bộ vi xử lý lõi kép của AMD có thể sử dụng bo mạch chủ Socket 939 hiện có, nhưng bản thân bộ vi xử lý này quá đắt để trở thành ứng cử viên khả thi cho hầu hết các trình nâng cấp.

'''HYPER-THREADING VERSUS DUAL CORE''' Some Intel processors support ''Hyper-Threading Technology (HTT)'', which allows those processors to execute two program threads simultaneously. Programs that are designed to use HTT may run 10% to 30% faster on an HTT-enabled processor than on a similar non-HTT model. (It's also true that some programs run slower with HTT enabled than with it disabled.) Don't confuse HTT with dual core. An HTT processor has one core that can sometimes run multiple threads a dual-core processor has two cores, which can always run multiple threads.

Các lõi xử lý xác định kiến trúc bộ xử lý cơ bản. Bộ xử lý được bán dưới một tên cụ thể có thể sử dụng bất kỳ lõi nào trong số một số lõi. Ví dụ: bộ vi xử lý Intel Pentium 4 đầu tiên sử dụng Lõi Willamette . Các biến thể Pentium 4 sau này đã sử dụng Lõi gỗ bắc, lõi Prescott, lõi Gallatin, lõi Prestonia , và Prescott lõi 2M . Tương tự, nhiều mẫu Athlon 64 khác nhau đã được sản xuất bằng cách sử dụng Lõi Clawhammer, Lõi búa tạ, lõi Newcastle, lõi Winchester, lõi Venice, lõi San Diego, lõi Manchester , và Toledo lõi .

Sử dụng tên lõi là một cách viết tắt thuận tiện để chỉ định một cách ngắn gọn nhiều đặc tính của bộ xử lý. Ví dụ: lõi Clawhammer sử dụng quy trình 130 nm, bộ nhớ đệm L2 1.024 KB và hỗ trợ các tính năng NX và X86-64, nhưng không hỗ trợ hoạt động SSE3 hoặc lõi kép. Ngược lại, lõi Manchester sử dụng quy trình 90 nm, bộ nhớ đệm L2 512 KB và hỗ trợ các tính năng SSE3, X86-64, NX và lõi kép.

Bạn có thể coi tên lõi của bộ xử lý giống với số phiên bản chính của một chương trình phần mềm. Cũng giống như các công ty phần mềm thường xuyên phát hành các bản cập nhật nhỏ mà không thay đổi số phiên bản chính, AMD và Intel thường xuyên thực hiện các bản cập nhật nhỏ cho lõi của họ mà không thay đổi tên lõi. Những thay đổi nhỏ này được gọi là bước cốt lõi . Điều quan trọng là phải hiểu những điều cơ bản về tên lõi, vì lõi mà bộ xử lý sử dụng có thể xác định khả năng tương thích ngược của nó với bo mạch chủ của bạn. Các bước thường ít quan trọng hơn, mặc dù chúng cũng đáng chú ý. Ví dụ, một lõi cụ thể có thể có sẵn trong các bước B2 và C0. Bước C0 muộn hơn có thể sửa lỗi, chạy mát hơn hoặc cung cấp các lợi ích khác liên quan đến bước trước đó. Bước lõi cũng rất quan trọng nếu bạn cài đặt bộ xử lý thứ hai trên bo mạch chủ bộ xử lý kép. (Nghĩa là, bo mạch chủ có hai ổ cắm bộ xử lý, trái ngược với bộ xử lý lõi kép trên bo mạch chủ một ổ cắm.) Không bao giờ trộn lõi hoặc bước trên bo mạch chủ bộ xử lý kép theo cách đó là sự điên rồ (hoặc có lẽ chỉ là thảm họa).

Thông tin thêm về Bộ xử lý máy tính