PROCESORY CPU (Central Processing Unit)
Řídící jednotka počítače. Jakýsi mozek PC. Provádí různé výpočty a operace, zpracovává data a komunikuje s ostatními komponenty. Procesor pracuje na základě instrukcí, které velice rychle vykonává (v dnešní době desítky miliard instrukcí za vteřinu). Procesor se nachází na MB a je umisťován do specielní patice - socket. Dalo by se říct, že čím má procesor větší frekvenci, tím máme rychlejší počítač, což je pravda, ale s větší frekvencí vzniká i více nežádoucího tepla, tudíž nesmíme zapomínat procesor pořádně chladit.
Části procesorů
Aritmeticko-logická jednotka (ALU):
Logický obvod procesoru, který provádí operace s čísly a základní logické operace. Pro urychlení operací bývá v procesoru víc ALU.
Instrukční sada:
Sada instrukcí neboli kódů procesoru pro ovládání nejrůznějších zařízení a výpočty funkcí. Instrukčních sad existuje opravdu mnoho, ale dělí se na dvě základní architektury, které se dnes nejvíce používají:
CISC
Kompletní instrukční sada procesoru, která obsahuje co nejvíce instrukcí pro co nejvíce funkcí a úkolů včetně hodně složitých. Vychází z myšlenky, že procesor si má poradit se vším. Dokáže zpracovávat sám větší celky, tudíž tolik nezatěžuje ostatní zařízení a sběrnice. Nicméně se došlo k závěru, že většina složitějších instrukcí je zbytečná, a že jejich množství akorát brzdí procesor i při provádění jednoduchých instrukcí.
RISC
Architektura, která využívá omezenou instrukční sadu. Obsahuje pouze nejzákladnější instrukce, které jsou uspořádány tak, aby byly co nejlépe a nejrychleji prováděny. Rychlost je tedy největší výhodou RISC. Pro okamžité načítání informací jsou využívány velice rychlé paměti, které jsou ovšem také velice drahé a náročné na výrobu, což se stává nevýhodou RISC. Jelikož se nedá jednoznačně určit, která architektura je lepší, tak se dnešní vývojáři snaží brát z obou jejich přednosti.
Matematický koprocesor:
Slouží k jednoduchým matematickým výpočtům na základě jednoduchých instrukcí z instrukční sady. Tím ulehčuje procesoru, který se těmito výpočty nemusí zabývat a tím šetří čas.
Registry:
Vnitřní paměť procesoru, do které ukládá mezivýsledky svých činností. Tato paměť je velice rychlá, a jelikož se nachází uvnitř procesoru, tak je přístupová doba k ní velice krátká (nanosekundy), což nám opět šetří čas. Kdyby procesoru používal místo registrů operační paměť, tak se přístupová době zvětší, jelikož se nachází mimo procesor.
Vyrovnávací paměť (cache):
Jedná se o statickou RAM (SRAM) paměť, která je umístěna mezi rychlejší a pomalejší zařízení. Data v ní zůstávají, dokavaď je pomalejší zařízení nezpracuje, což zvyšuje výkon. Paměť je napěťově závislá. Při přerušení napájení se obsah smaže. Paměť čte i zapisuje a má okamžitý přístup k celému obsahu. Velikosti vyrovnávacích pamětí a jejich rychlost hodně ovlivňuje výkon celého systému.
- L1 - vyrovnávací paměť pro vnitřní zařízení procesoru
- L2 - vyrovnávací paměť mezi procesorem a operační pamětí
- L3 - poslední dobou se objevuje cache paměť L3. Používá se u procesorů s více jádry a je pro všechna jádra společná.
Architektura procesoru
Určuje nám, kolika bitový procesor je (s jakým nejvyšším číslem dokáže pracovat během jednoho kmitu), ale taky nám tento pojem říká, že každý procesor má svoji instrukční sadu a způsob zpracování instrukcí (architektura CISC a RISC).
Hyper transport:
Technologie firmy AMD, která vylepšuje systémovou sběrnici. Spojením několika sériových systémových sběrnic do jednoho celku zvyšuje rychlost komunikace
Hyper threading:
Jedná se o technologii od firmy Intel. Procesor s jedním jádrem simuluje dvě jádra (druhé je virtuální), což umožňuje zpracovávat dvě programové struktury najednou. To zvyšuje výkon a rychlost. Nevýhodou je, že nedokáže rozpoznat programy podle náročnosti na výkon a tak může dávat přednost náročnějšímu programu před jednodušším, který pak trvá déle.
Dvoujádrový procesor (dual core):
Procesor vlastnící dvě jádra, která pracují nezávisle na sobě (jako dva procesory). Tato technologie přináší dvounásobný výkon (např. 3,2 GHz x 2 = 6,4 GHz), ovšem pouze v případě, že nainstalované programy podporují dvoujádro, jinak se výkon zmenšuje. V dnešní době se běžně můžeme setkat s procesory s více jádry než s dvěma.
Parametry procesoru
Vnitřní frekvence:
Procesor pracuje podle tzv. hodinových kmitů. Ty jsou generovány krystalem, nacházejícím se na základní desce a je označován jako clock (clk). Procesor pracuje s těmito kmity s určitou frekvencí. Čím je vyšší frekvenci, tím je procesor rychlejší. Jednotky se udávají v megahertzích (MHz).
Vnější frekvence:
Procesor komunikuje s čipovou sadou přes systémovou sběrnici. Tento parametr nám určuje, na jaké frekvenci spolu tyto zařízení komunikují. Vnitřní frekvence je několikanásobně větší než vnější. Hodnotu vnitřní frekvence dostaneme tak, že vynásobíme vnější frekvenci násobičem. Procesor můžeme přetaktovat a zvýšit jeho výkon, pokud změníme hodnotu násobiče. Ovšem tím také zvýšíme vyzařované teplo procesoru a narušíme systémovou stabilitu.
Vnitřní šířka slova:
Parametr určující s jakým největším číslem zvládne procesor pracovat během jednoho hodinového kmitu. Udává se v bitech. 32 bitový procesor zvládne pracovat s číslem 232. 64 bitový zvládne číslo 264.
Vnější šířka slova:
Vnější šířka slova neboli šířka přenosu dat nám určuje, jak velké číslo je procesor schopen vyslat na systémovou sběrnici nebo naopak ze systémové sběrnice přijmout
Procesory Intel
Řada 4000:
4004 Byl uveden na trh 15. listopadu 1971 a stal se vůbec prvním jednočipovým mikroprocesorem. Jeho jádro z 2 300 tranzistorů taktovaných frekvencí 750 kHz vykonávalo až 60 000 instrukcí za sekundu.
Řada 8080:
8086
Tento procesor již byl 16bitový a navazoval na předchozí typ. Pracoval na frekvenci 4,77 MHz. Mohl adresovat maximálně 1 MB operační paměti. Tento procesor byl také rozšířen o nové instrukce, které zajišťovaly operace s 16bitovými operandy (vč. dělení, násobení a operace s řetězci). Byl sestaven z 29 000 tranzistorů.
8088
Je stejný jako předchozí, s tím rozdílem, že s okolím komunikoval po 8bitové datové sběrnici (i když byl uvnitř 16bitový). Proto musel všechna 16bitová slova přenášet nadvakrát po osmi bitech.
Řada 80x86
80186
Příliš se nerozšířil. Část nových instrukcí. Měl o něco výkonnější mikrokód, který dovoloval vyšší výkon.
80286
80286 byl uveden na trh v roce 1981. Představoval velký skok vpřed v technologii procesorů řady 80x86. Vyráběl se v zapouzdření PGA a později v levnějším pouzdru PLCC. Procesor 80286 poskytuje daleko větší výkon než procesor 8086 (8088) a na svém čipu integruje zhruba 130000 tranzistorů. Jedná se o plně 16bitový procesor, který dovoluje práci ve dvou různých režimech:
- 1) reálný režim (real mode, režim reálné adresy)
- 2) chráněný režim (protected mode, režim virtuální adresy)
80386
Je prvním plně 32bitovým procesorem firmy Intel, který používá 32bitovou adresovou sběrnici. Na trh byl uveden v roce 1986 pod oficiálním názvem 80386DX. Tento procesor byl dodáván nejprve v pouzdře PGA a později v levnějším zapouzdření PQFP. V obou případech na svém čipu nesl asi 275000 tranzistorů. Zahrnuje v sobě velké bohatství programovacích možností včetně možnosti provádět programy systému MS-DOS v režimu souběžného zpracování úloh s pomocí programového vybavení, jako je např. OS/2 nebo Windows. Procesor 80386 může pracovat ve třech režimech: Reálný režim a chráněný režim byly velmi podobné režimům z procesoru 80286 a třetím režimem, který je navíc, je tzv. režim virtuální, který je plně podřízen režimu chráněnému, a který umožňoval mít současně spuštěno více programů najednou.
80486 SX a DX
Byly rychlejší a mladší verze předchozích. Takt 25 - 120 MHz. SX je opět trochu okrouhaná verze bez koprocesoru. Vyskytují se i modely 80486DX/2 a 80486DX/4, ty jsou asi 2krát a 3,5krát rychlejší uvnitř, ale se základní deskou komunikují na původní rychlosti.
Intel Pentium
Pentium bylo uvedené v roce 1993, přineslo množství nových technologií a superskalární architekturu. V jeho pojmenování se Intel poprvé odklonil od tradičního číselného značení. Název Pentium, který původně symbolizoval pátou generaci mikroprocesorů Intel, byl uveden jako ochranná známka s patentovou ochranou a stal se takřka synonymem pro procesor. Frekvence procesoru byla 60 až 200 MHz. Osazoval se do socketu 7.
Intel Pentium Pro
Pentium Pro bylo uvedeno v listopadu 1995. Při návrhu procesoru se vycházelo z architektury procesoru Pentium.
Intel Pentium MMX
Pentium MMX bylo uvedeno 22. října 1996.
Intel Pentium 2
Pentium 2 bylo uvedeno 7. května 1997. Verze procesoru pro nepřenosná zařízení měla frekvenci 233 až 450 MHz, pro mobilní byla 266 až 500 MHz. Výrobní proces byl 350 až 250 nm, vyráběno v továrnách Intel. Existovaly 2 verze, první se osazovala do socketu 370 (jednalo se hlavně o Celerony) a druhá se osazovala do slotu 1 (na modulu byla "externí L2 cache CPU").
Intel Pentium 3
Pentium 3 bylo uvedeno 26. února 1999. Frekvence procesoru byla 0,45 až 1,4 GHz. Výrobní proces byl 250 až 130 nm.
Intel Pentium 4
Pentium 4 postavené na unikátní architektuře NetBurst bylo uvedeno v roce 2000. Bylo speciálně navrženo pro dosažení vysokých taktovacích frekvencí. Toto očekávání ovšem naplnilo jen z části a jeho výkon byl vykoupen značnou energetickou spotřebou. P4 se ovšem rovněž vyvíjelo a bylo postupně doplněno o multimediální technologie SSE2 a SSE3, 64bitové rozšíření architektury EM64T a více-vláknová technologie Hyperthreading. Frekvence byla 1,3 až 3,8 GHz. Osazovalo se do 3 socketů, první byl Socket 423 druhý dokonalejší Socket 478 a třetí Socket 775. Procesor byl vyráběn nejdříve 130 nm, nakonec skončil na 65nm procesu v továrnách Intel.
Celeron
Celeron "P6" byl postaven na architektuře procesoru Pentium II/Pentium III.
Intel Pentium D
Pentium D stavělo na procesoru Pentium 4, ale obsahovalo 2 jádra. Ovšem plně se zde projevily nedostatky architektury NetBurst a to vysoké odpadní teplo. Původně se plánovalo až s astronomickými 10 GHz, ale nakonec se zastavili na 3,5 GHz při TDP 140 W. Osazovalo se do socketu 478 a do socketu 775.
Intel Pentium M
Pentium M bylo uvedeno v březnu 2003. Proti očekávání využívali architekturu procesoru Pentium 3 Tualatin (který byl založen na jádru Pentia Pro) místo Pentium 4, kvůli snížení TDP. Bylo určeno hlavně pro přenosné zařízení.
Intel Pentium Dual Core
Pentium Dual-Core bylo uvedeno 2006. Byla použita architektura Intel Conroe (Core 2 Duo,...). Díky tomu se vyrábí 65 později 45 nm v továrnách Intel.
Core 2 Quad
Byl uveden v roce 2007. Obsahuje 2x 2-jádrové procesor (Core 2 Duo). Byl to první 4-jádrový CPU (nebyl nativní). Vyrábí se 65 nm procesem v továrnách vlastnících Intel. Usazuje se do Socket 775. Podporuje instrukční sadu SSE4 pro podporu multimédií.
Atom
Byl uveden v roce 2008. Intel vydal 2 varianty. První pro nepřenosná zařízení (stolní PC, HTPC,...) je bez úsporných technologií (TDP až 8 W). Druhá varianta pro přenosná zařízení (netbook,...) obsahuje úsporné technologie (TDP až 2,5 W).
Core i3
Core i3 byl uveden v roce 2010. FSB je nahrazenou novou sběrnicí Intel QuickPath Interconnect, která má propustnost 25,6 GB/s. Má integrovaný 2-kanálový řadič DDR3 pamětí.
Core i5
Core i5 byl uveden v roce 2009. Usazuje se do Socket 1156. Díky tomu, že paměťový řadič a PCI-E linky pro grafickou kartu (PCI-E x16 2.0) je impletována do CPU, tak místo FSB je propojen s jižním můstek pomocí DMI s propustností 2 GB/s. Má integrovaný 2-kanálový řadič DDR3 pamětí. Podporuje instrukční sadu pro podporu multimédií.
Core i7
Core i7 byl uveden v roce 2008, jeho přesnější název je Core i7-9xx. Je to první nativní čtyř-jádrový CPU od Intelu. Obsahuje funkci Hyper-threading, která rozšiřuje "virtuálně" počet vláken na 8, vyšší výkon než u 4-jádrového CPU bez HT, ale výkon se nevyrovná 8 jádrovému CPU. Je postaven na jádře Nehalem. Usazuje se do Socket 1366. Běží na frekvenci od 2,66 do 3,33 GHz. Vyrábí se 45 nm procesem v továrnách vlastnících Intel. Obsahuje dohromady 9472 KiB cache. FSB je nahrazenou novou sběrnicí Intel QuickPath Interconnect, která má propustnost 25,6 GB/s. Má integrovaný 3-kanálový řadič DDR3 pamětí.
Procesory AMD
Řada Amx86
Am286
Am286 je označení procesorové řady podle standardu x86, kterou (zhruba od roku 1984) začala vyrábět společnost AMD. Počátkem 80. let společnost IBM - ve svém záměru prorazit se standardem osobního počítače - považovala za dobré si smluvně pojistit, aby dodavatelské společnosti na procesory, které do nich používala, byly minimálně dvě. Její primární dodavatel, společnost Intel, tak musela zadat společnosti AMD licenci na výrobu čipů podle jejích návrhů, aby vyhověla požadavkům svého odběratele. To byl pro AMD začátek zkušenosti s x86-kompatibilních procesory a první takový procesor dostal označení Am286. Am286 byl zcela podle návrhů Intelu, kompatibilní byl i rozvod pinů a patice, vnitřek byl založen na mikrokódu podle Intelu. V roce 1989, kdy spatřil světlo světa 80386, význam Am286 rychle upadl. AMD se však paralelně s tím snažila Am286 prodávat i jako embedovaný procesor.
Am386
Am386 byla centrální procesorová jednotka (CPU), kterou v roce 1991 začala vyrábět společnost AMD. Procesor byl 100% kompatibilním klonem 80386 od Intelu a druhým x86-kompatibilní procesorem z dílen AMD po Am286 z roku 1982, kdy se tato společnost stala „záložním dodavatelem“ procesorů pro IBM. Am386 se však prodaly miliony kusů a AMD se tak posunula do pozice respektovaného konkurenta firmy Intel.
Am486
Am486 je série x86-kompatibilních procesorů, kterou zejména v první polovině 90. let vyráběla společnost AMD. V té době soupeřila s firmou Intel, jež měla stále majoritní podíl na trhu s procesory. Snažila se dodávat na trh výkonnější klony za cenu levnějších verzí od konkurence, čímž v podstatě nabízela za stejnou cenu o 20% více výkonu.
Athlon 64
Procesor Athlon, který reprezentuje vstup 64bitových mikroprocesorů společností AMD na běžný spotřebitelský trh, byl vypuštěn 23. září 2003. Tento procesor plně realizuje novou architekturu AMD64. Je to první AMD procesor s jádrem osmé generace (K8) pro desktopové a mobilní počítače. Z tohoto procesoru vznikly další varianty Athlon 64 FX, dvoujádrový Athlon 64 X2 a další.
Athlon 64 X2
Je první vícejádrový procesor pro domácí využití od firmy AMD. Principiálně jsou to dvě spojená procesorová jádra v jednom pouzdře. Jádra jsou založena na E-řadě Athlonu 64, podle modelu obsahují 512 nebo 1024 kB L2-Cache na jádro a sdílí jeden dvoukanálový řadič paměti. Athlon X2 je schopen dekódovat SSE3 instrukce (kromě pár specifických pro architekturu Intel), takže může těžit z optimalizací, které předtím mohly využívat pouze procesory Intel. Toto vylepšení není unikátní pro X2, obsahují jej i nová jádra Athlonu 64 - Venice a San Diego. AMD oficiálně začalo prodávat Athlon X2 na Computexu 1. června 2005.
Sempron
Sempron je levná a úsporná verze Athlonu 64, Athlon X2 atd. Nahradil procesor Duron. Nejnovější je založen na architektuře AMD K10.5.
Duron
Duron byla levnější varianta procesorů Athlon a Athlon XP. Byl nahrazen procesory řady Sempron.
Turion 64
Turion 64 je mobilní verze Athlonu 64. Je postaven na architektuře AMD K8, ale přidává šetřící funkce pro zvýšení výdrže provozu na baterky. Už není vyráběn.
Athlon 64 X2
Turion 64 X2 je mobilní verze Athlonu 64 X2, nahradila Turion 64.
Phenom
Phenom je nově vytvořený procesor na architektuře AMD K10. Jde o první nativní 4-jádrové CPU. Procesor je vyráběn 65 nm procesem v továrnách AMD. A byl nahrazen procesory Phenom II.
Phenom II
Phenom II je vylepšená verze Phenomu „I“. Je postaven na architektuře AMD K10.5. Procesor je vyráběn 45 nm procesem v továrnách AMD ve 2-jádrové, 3-jádrové, 4-jádrové a 6-jádrové variantě. Určené pro střední a vyšší třídu osobních počítačů.
Athlon II
Athlon II je levnější verze Phenom II bez L3 cache. Procesor je vyráběn 45 nm procesem v továrnách GF ve 2-jádrové, 3-jádrové a 4-jádrové variantě. A jsou procesory střední a nižší třídy, určeny jsou pro levnější osobní počítače nebo nejlevnější servery.
Neo a Neo X2
Neo a Neo 2 jsou určeny netbooky a levné notebooky. Jsou postaveny na architektuře K8.
Ostatní procesory - SUN
Starý procesor od firmy Sun. V dnešní době na trhu procesorů kraluje AMD a Intel, protože veškerou svoji konkurenci již odkoupily.
Další rozšiřující informace o procesorech naleznete v tomto PDF souboru.