ما هي أنواع معالجات إنتل الموجودة؟ معالجات Intel و AMD الحديثة

حتى في وقت سابق من Pentium MMX، ظهر معالج الجيل السادس - Pentium Pro. ولأول مرة بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM، تم استخدام عناصر بنية RISC، مما جعل من الممكن زيادة الأداء بمرونة تامة. ومع ذلك، فإن تحسين المعالج لبرامج 32 بت وتكاليف الإنتاج المرتفعة لم يسمح له بالانتشار على نطاق واسع.

ملحوظة
تُصنف معالجات Pentium Pro على أنها حديثة نظرًا لكونها خليفة Pentium 4 المعالج الأساسيكان 2 Duo يعتمد بشكل خاص على بنية Pentium Pro، على الرغم من تحديثها بشكل كبير.

بنتيوم الثاني، بنتيوم الثالث وسيليرون

بعد إجراء عدد من التحسينات على Pentium Pro وإضافة دعم لتعليمات MMX، وجدت Intel أخيرًا بديلاً لـ Pentium وأطلقت عليه اسم Pentium II. تم تشغيل أجهزة Pentium II الأولى على ناقل بسرعة 66 ميجاهرتز وكان تردد الساعة الأصلي يتراوح بين 233 إلى 333 ميجاهرتز. ثم ظهرت حافلة بسرعة 100 ميجاهرتز ومعالجات جديدة بترددات 350 و400 و450 ميجاهرتز. لكن المعالج الجديدظلت مكلفة للغاية بالنسبة للأنظمة مبتدأمما أدى إلى ظهور سيليرون - التناظرية الكاملة Pentium II، إلا أنه يحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت أقل (والنموذج الأول لم يكن به هذه الذاكرة على الإطلاق) ويعمل فقط على ناقل 66 ميجاهرتز.

ملحوظة
بدءًا من المعالج 386، بدأت Intel في استخدام ذاكرة خاصة فائقة السرعة تقع بالقرب من المعالج قدر الإمكان. يقوم بتخزين البيانات التي تشارك بشكل مباشر في الحساب الحالي. تسمى هذه الذاكرة ذاكرة التخزين المؤقت وتزيد بشكل كبير من سرعة جهاز الكمبيوتر. يتراوح حجمه عادة من 128 إلى 512 كيلو بايت.

أحدث تعديل لـ Pentium Pro هو Pentium III. إنه يختلف عن سابقه (Pentium II) بشكل أساسي في وجود أوامر SSE، والتي تعد أكثر كفاءة بشكل ملحوظ من MMX. تعمل أحدث طرازات Pentium III وCeleron بترددات أعلى من 1 جيجاهرتز.

نظائرها: أيه إم دي أثلون(K7)، أيه إم دي دورون.

بنتيوم 4

أواخر عام 2000 إنتل لهذا العامصدر أخيرا معالج الجيل السابع. وعلى الرغم من أن Pentium 4 هو المعالج الأول الذي لا يستطيع تنفيذ المزيد من التعليمات في دورة ساعة واحدة مقارنة بسابقه، إلا أنه يتمتع بإمكانيات جيدة جدًا لزيادة سرعة الساعة. بالفعل عملت العينات الأولى على 1.5 جيجا هرتز (1500 ميجا هرتز)، وأحدث الموديلات عملت على تردد الساعةفوق 3.5 غيغاهرتز، وتخطط إنتل لإصدار نماذج بتردد 10 غيغاهرتز بحلول نهاية عام 2010.

بالإضافة إلى سرعات الساعة العالية، يتمتع Pentium 4 بدعم أوامر SSE2 الجديدة المصممة لتسريع معالجة الفيديو، ويمكن لأحدث الموديلات، بدءًا من 3.06 جيجا هرتز، محاكاة تشغيل معالجين.

تتضمن ميزات الأنظمة الأولى المستندة إلى Pentium 4 استهلاكًا عاليًا للطاقة - للتشغيل المستقر يوصى باستخدام مصدر طاقة بقوة 300 واط على الأقل. وكان Pentium 4 يتنافس حاليًا مع معالجات Athlon XP وAthlon 64 من AMD.

كور 2 ديو، كور 2 كواد

نظرًا لأن القيود المادية والتكنولوجية الأساسية الخطيرة حالت دون إصدار نماذج المعالجات بترددات 4 جيجا هرتز أو أكثر، فقد أصدرت Intel في عام 2006 معالجات من عائلة Core 2، والتي يمكنها تنفيذ المزيد من الأوامر في دورة ساعة واحدة وتضمنت في البداية نواتين للحوسبة. أولئك. في الواقع، تحتوي بلورة واحدة على معالجين كاملين في وقت واحد. وبعد ذلك بقليل ظهرت نماذج رباعية النواة (Core 2 Quad). وهكذا اكتمل سباق الجيجاهرتز وبدأ سباق النوى.

المنافسون - أيه إم دي أثلون X2، فينوم

كور i3/i5/i7

أحدث معالجات Intel - Core i7 - ورثت دعم الخيوط الأحادية من Pentium 4، وكثافة الطاقة العالية لنواة الحوسبة من Core 2. وبالتالي، يحتوي Core i3/i5 ثنائي النواة على 4 نوى افتراضية، وCore i7 رباعي النواة يحتوي على 8، وCore i7 رباعي النواة يحتوي على ما يصل إلى 12!

المنافسون Core i3/i5 - AMD Athlon II/Phenom II X2/X3/X4، Core i7 - Phenom II X6.

I. كيف يتم قياس المعالجات؟

هناك مشكلة خطيرة للغاية في العصر الحديث معدات الحاسوببشكل عام والمعالجات بشكل خاص - كيفية تقييم سرعة الكمبيوتر بشكل مستقل وبشكل لا لبس فيه؟ حتى وقت قريب، كان الكثيرون يقارنون سرعة المعالجات ببعضها البعض بناءً على سرعة الساعة الخاصة بها. اعتقدت الغالبية العظمى من مشتري أجهزة الكمبيوتر أن الكمبيوتر الذي يحتوي على معالج "ألفين شيء"، على سبيل المثال، سيكون أسرع من معالج "ألف وثمانمائة". والمعالج "ألفين ونصف" أسرع. كان هذا صحيحًا جزئيًا فقط، لأنه حتى ذلك الحين، بالإضافة إلى "الآلاف من الأشياء هناك"، كانت المعالجات تتمتع أيضًا بخصائص أخرى: تردد ناقل النظام - أي السرعة التي "يتواصل بها" المعالج مع بقية أجهزة الكمبيوتر؛ حجم ذاكرة التخزين المؤقت – أي حجم الذاكرة الداخلية للمعالج. على سبيل المثال، كان معالج Pentium IV بسرعة 2.8 جيجا هرتز مع سرعة ناقل النظام 400 ميجا هرتز أبطأ أحيانًا في بعض البرامج من معالج Pentium IV بسرعة 2.6 جيجا هرتز مع سرعة ناقل النظام 533 ميجا هرتز. في هذه الحالة المؤشر تردد طبيعي- 2.8 جيجا هرتز (أو "ألفان وثمانمائة ميجا هرتز") كانت متحيزة تمامًا وليست كذلك

عرض السرعة الفعلية للمعالج.

والآن أصبح الوضع أسوأ. بدأت شركات Intel و AMD في زيادة سرعة معالجاتها ليس بسبب التردد، ولكن بسبب معلمات أخرى - الدوائر الداخلية والنوى المتعددة. وهذا هو، أولا، تم تحسين الدائرة الداخلية للمعالج بشكل كبير، بحيث بدأ المعالج في معالجة المزيد من المعلومات في دورة واحدة من عملها. ثانيًا، تم اتخاذ أحد أكثر القرارات ثورية: فبدلاً من بذل المزيد من الجهد من خلال زيادة سرعة معالج واحد، أخذ المهندسون معالجين وأدخلوا معالجين في وقت واحد، أو حتى أربعة، في شريحة مادية واحدة. تسمى هذه الحلول ثنائية النواة ورباعية النواة. ومن المنطقي أن نفترض أن معالجين معًا يمكنهما معالجة معلومات أكثر من معالج واحد،

وفقا لذلك، سوف يعملون معا بشكل أسرع. وهو ما تم تأكيده بشكل عام من خلال الممارسة. مع تردد معالج فعلي يبلغ، على سبيل المثال، 1.86 جيجا هرتز، تكون المعالجات ثنائية النواة الجديدة أسرع بعدة مرات من نظيراتها السابقة من Pentium IV بتردد 3.2 جيجا هرتز أو حتى 3.4 جيجا هرتز. وفي الوقت نفسه، تسخن المعالجات الجديدة بشكل أقل بكثير وتستهلك كهرباء أقل بكثير.

ولكن كيف يمكنك مقارنة سرعة المعالجات الجديدة بدقة مع المعالجات القديمة؟ كيفية قياس سرعة العمل، في أي وحدات؟ إذا أكرر، في وقت سابق، نظر الناس إلى تردد المعالج (على الرغم من أن هذا لم يكن صحيحًا تمامًا حتى ذلك الحين)، فكيف يمكنهم تقدير السرعة الآن؟ ماذا؟ إنه غير واضح

الأشخاص غير المطلعين على هذه التفاصيل الدقيقة، يبدأ الكثيرون في التوصل إلى بعض المقارنات غير المفهومة لأنفسهم. على سبيل المثال، هناك عبارة مفادها أنه يجب ضرب تردد المعالج بعدد النوى. قل إذا معالج ثنائي النواةبتردد 1.86 أي أن كل نواة تعمل بتردد 1.86 أي أن المعالج بأكمله يعمل بتردد 3.72. سأخبرك بماذا - هذا محض هراء. ما لا يستطيع الناس فهمه هو أن المعالج يعمل بالكامل عند 1.86 جيجا هرتز، ويتم تحقيق السرعة من خلال دائرة داخلية أكثر تقدمًا وتحسين البرامج للنوى المتعددة، حيث يمكن مقارنة سرعته الحقيقية في العمل مع البرامج بـ افتراضي بنتيوم الرابع 4.5، أو ربما حتى 5.0.

من أجل عدم إزعاج المشترين بجميع أنواع الترددات وذاكرة التخزين المؤقت وغيرها من الخصائص، قامت Intel منذ فترة طويلة بخطوة تسويقية منطقية - فقد قدمت رقم المعالج. اسمحوا لي أن أشرح: كل منتج تقني له رقم طراز معين، والذي يحدد بدقة وبشكل لا لبس فيه جهازًا معينًا بخصائص تقنية معينة. ومن المنطقي تمامًا أنه كلما زاد هذا الرقم، كلما كان النموذج أحدث، وبالتالي أعلى وأفضل تحديد. إن إدخال رقم المعالج يجعل من السهل جدًا على المشتري تحديد عملية الشراء اللازمة. الآن لا تحتاج إلى الخوض في الترددات، وذاكرة التخزين المؤقت، والحافلات، والآن تحتاج فقط إلى معرفة رقم (طراز) المعالج. مع تساوي جميع الأشياء الأخرى، فإن المعالج، على سبيل المثال، Core 2 Duo E8400 سيكون أقوى من Core 2 Duo E7400. ولا تحتاج إلى معرفة أن Core 2 Duo E7400 لديه تردد 2.8 جيجا هرتز، وناقل النظام 1066 ميجا هرتز، وذاكرة تخزين مؤقت 3 ميجا بايت، وCore 2 Duo E8400 لديه تردد 3 جيجا هرتز، وناقل النظام 1333 ميجا هرتز، ذاكرة تخزين مؤقت 6 ميجابايت. لا تحتاج إلى معرفة كل هذه الأرقام، ناهيك عن فهمها !!! يكفي مقارنة رقمين: 7400 و 8400. حسنًا، وبالطبع، انظر إلى الفرق في السعر.

الآن دعونا نلقي نظرة على نوع المعالجات التي ينتجها مصنعونا العالميون المحترمون اليوم، وفي أي الحالات ولأي أغراض يمكن استخدام هذه المعالجات.

ثانيا. معالجات إنتل.
II.1 لماذا هذا التنوع.
كما تعلمون، سأخبركم سرًا، في إحدى ندوات إنتل للبائعين، أخبرنا أحد ممثلي الشركة أن إنتل تقوم بإعداد جميع البائعين لمحاولة إقناع المشترين بأقوى وأحدث وأغلى نماذج المعالجات بشكل طبيعي. من حيث المبدأ، هذا صحيح، والنقطة هنا ليست فقط أن إنتل تحاول ببساطة زيادة الأرباح بهذه الطريقة. والحقيقة هي أنه من خلال شراء أحد أسرع المعالجات أو حتى أسرعها اليوم، فإنك تحصل على أقصى استفادة من جهاز الكمبيوتر الخاص بك ويمكنك تنفيذ مجموعة واسعة من المهام.

ولكن، إجراء تدريبات مماثلة للبائعين، شركة إنتلأن تكون مخادعًا بعض الشيء، لأنها في الوقت نفسه تقوم بإنشاء مجموعة كبيرة من المعالجات الجديدة تمامًا، من الأبسط والأرخص إلى الأسرع والأغلى. لم تكن هذه المجموعة الواسعة من المعالجات التي تمتلكها Intel اليوم موجودة على الإطلاق في تاريخ هذه الشركة.

لماذا يحدث هذا؟ والحقيقة هي أن معظم مشتري أجهزة الكمبيوتر الجديدة ربما يعرفون القليل عنها أو حتى لا يعرفون شيئًا عنها على الإطلاق. لكن الجميع تقريبًا سمعوا أن أجهزة الكمبيوتر تتطور بسرعة كبيرة، وتصبح أكثر قوة كل يوم تقريبًا. هذا صحيح تمامًا، ولكن هذا هو الأمر: في السنوات الأخيرة، تقدمت أجهزة الكمبيوتر كثيرًا، وتطورت كثيرًا لدرجة أنه حتى أقل الأجهزة الجديدة تكلفةً أجهزة الكمبيوتر الحديثةالتعامل بسهولة مع مجموعة واسعة جدًا من المهام.

حتى لو كنت تأخذ جهاز كمبيوتر يعتمد على "أضعف" معالجات Intel الحديثة - Celeron 430، فيمكنك بسهولة إجراء أي عمل مكتبي على هذا الكمبيوتر: مجموعة من الاختبارات والملخصات والدورات الدراسية، الأطروحات، يمكنك إعداد أطروحات الدكتوراه، ويمكنك العمل على الإنترنت، ودراسة اللغة الإنجليزية واللغات الأخرى، ويمكنك مشاهدة الأفلام والاستماع إلى الموسيقى، والاحتفاظ بحسابات لعدة مؤسسات. لماذا أقول كل هذا: شراء أجهزة كمبيوتر قوية جدًا و معالجات باهظة الثمناليوم، ربما تدفع مبالغ زائدة مقابل ميزات لن تستخدمها على الأرجح.

هذا هو السبب في وجود مجموعة متنوعة من المعالجات. حتى يتمكن الجميع من اختيار الكمبيوتر الأنسب سواء من حيث الخصائص أو السعر.

II.2 الخط الواصلمعالجات إنتل.
إذا تم تقسيم جميع معالجات Intel سابقًا إلى مجموعتين كبيرتين - Celeron وPentium، فيمكن تقسيم المعالجات الحديثة من Intel اليوم إلى 4 مجموعات كبيرة:

1. سيليرون.
2. بنتيوم ثنائي النواة.
3. كور 2 ديو.
4. رباعية النواة.

هناك نقطتان أخريان حول Intel: أولاً، قد يكون لديك سؤال: "أين ذهب معالج Core 1 Duo أو Core Duo فقط؟ بعد كل شيء، إذا كان هناك Core 2 Duo، فمن الناحية النظرية يجب أن يكون هناك نفس الشيء". المعالج، ولكن من دون 2. هذا صحيح، مثل هذا المعالج موجود، ولكن يتم إنتاجه فقط في تعديلات خاصة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة، ولا يوجد مثل هذا المعالج لأجهزة الكمبيوتر المكتبية. ثانياً، في قوائم الأسعار يمكنك رؤية مجموعة من المعالجات التي تحتوي أسماؤها على كلمة Xeon. تجاهل هذه المعالجات، فهي موجودة لأجهزة كمبيوتر خادم قوية خاصة مصممة للإدارة شبكات الحاسب. في العادي أجهزة الكمبيوتر المكتبية معالجات زيونلا تنطبق.

ثالثا. معالجات ايه ام دي.
مع إصدار معالجات K6 وK6-2، أصبحت AMD لاعباً كاملاً في سوق المعالجات الدقيقة. في البداية، اعتبرت معالجات AMD رخيصة وسريعة للغاية. ثم - ماذا عن الأرخص والأسرع. وعندما كان سعر معالجات AMD يساوي تقريبًا سعر معالجات Intel، كان على AMD أن تفكر في الشرائح الرخيصة في السوق. وتقليداً لشركة Intel بمعالجاتها Celeron، بدأت AMD بإصدار معالجاتها بخصائص مبسطة وأسعار رخيصة. تسمى هذه المعالجات دورون. بعد فترة من الوقت هذه معالجات غير مكلفةأصبح يعرف باسم سيمبرون. اليوم، بسبب المنافسة مع Intel، اضطرت AMD إلى تقليل أسعار معالجاتها بشكل كبير، ونتيجة لذلك أصبحت معالجات AMD Athlon أرخص بكثير لدرجة أن الحاجة إلى Semprons الأرخص اختفت تمامًا. معالجات اثلوناليوم احتلوا مكانة المنتجات الرخيصة، ولكن تم استبدالهم بمنتجات أكثر تقدمًا و معالجات قويةالظاهرة.

تنقسم معالجات AMD اليوم إلى ثلاث مجموعات كبيرة:

1. أثلون.
2. الظاهرة X3 - ثلاثي النواة.
3. الفينوم X4 - رباعي النواة.

رابعا. المقارنة والاستنتاجات.
كما ترون، فإن أسعار المعالجات من AMD اليوم أقل بكثير. ماذا عن السرعة؟ سؤال صعب للغاية طرحته مرة أخرى في الفصل الأول. كيفية قياس سرعة معالجين مباشرة وبأي طريقة؟ يوجد عدد كبير من مجموعة واسعة من برامج الاختبار التي تستخدمها مختبرات اختبار مجلات الكمبيوتر المختلفة. ومع ذلك، يجب الوثوق بنتائج هذه الاختبارات جزئيًا فقط.

على سبيل المثال، إذا قمنا بتشغيل برنامج اختبار على جهاز كمبيوتر يعمل بنظام Celeron، فإن البرنامج يبدأ العمل في ظروف هذا الكمبيوتر بالذات، مع تردد الساعة لهذا المعالج بالذات، مع هذا اللوحة الأمإلخ. أي أن البرنامج يقوم بإجراء كافة القياسات في بعض الوحدات النسبية بالنسبة لهذا الكمبيوتر بالتحديد. إذا قمت بتشغيل نفس البرنامج على جهاز كمبيوتر يعتمد على Core 2 Duo، فسيقوم البرنامج بأخذ القياسات بالوحدات النسبية لهذا الكمبيوتر الأسرع.

وبطبيعة الحال، يحاول المبرمج أن يجعل البرنامج مستقلاً عن المعالجات وأجهزة الكمبيوتر، ولكن هذا أمر صعب للغاية. لأنه، مرة أخرى، لا توجد وحدات نسبية واحدة للسرعة للمعالج بشكل خاص والكمبيوتر بشكل عام.

هناك حالات عندما يقوم المبرمج بتحسين البرنامج بشكل متعمد لنوع واحد من المعالجات، على سبيل المثال، فقط لـ Intel أو AMD. وعلى معالج من مصنع آخر، فإن البرنامج إما لا يعمل على الإطلاق، أو يعمل ببطء شديد. ولهذا السبب لا أوصي بالثقة في برامج الاختبار المختلفة، وكذلك نتائج الاختبار على هذه البرامج.

بشكل شخصي، يمكنك تشغيل العديد من البرامج التي تعمل معها غالبًا على العديد من أجهزة الكمبيوتر ومقارنة مدى سرعة عمل هذه البرامج بصريًا. بهذه الطريقة، يمكنك تقييم سرعة أجهزة الكمبيوتر المختلفة بشكل شخصي.

على أي حال، عليك أن تفهم أنه كلما ارتفع طراز المعالج، وبالتالي سعره، كلما كان المعالج نفسه والكمبيوتر الذي تم تجميعه على أساسه أسرع. كل ما عليك فعله هو مقارنة احتياجاتك من الكمبيوتر مع إمكانياتك المالية ثم اتخاذ القرار النهائي.

تسوق سعيد!

تلبي معالجات الكمبيوتر الشخصي معيارًا واحدًا وضعته شركة Intel، الشركة الرائدة عالميًا في إنتاج معالجات الكمبيوتر. في أجهزة الكمبيوتر القديمة، يمكننا أن نجد معالجات من نوع PentiumII، Pentium III، في الأحدث - Pentium 4. تنتج AMD معالجات تشبه بشكل عام معالجات Intel، ولكن يطلق عليها بشكل مختلف قليلاً: K6 (Pentium Second)، أو K7 أو أثلون (بنتيوم الثالث). ولذلك، يتعين على شركة AMD أن تتنبأ بمستقبل الصناعة، وفي بعض الأحيان تتفوق على شركة Intel بإيراداتها البالغة نصف مليار دولار. من المتوقع أن يكون لدى الشركة المتخلفة أفكار جديدة - وهذه هي الطريقة التي تمكنها من البقاء. لكن ما هو غير متوقع هو أنه في بعض الأحيان تتبنى شركة إنتل هذه الأفكار. نحن نتحدث عن أجهزة الكمبيوتر الشخصية المتوافقة مع IBM. في سوقنا، كما هو الحال في العالم، هناك أغلبية ساحقة منهم. تتم كتابة الألعاب والبرامج وما إلى ذلك بناءً على هذا المعيار.

أساس أي جهاز كمبيوتر شخصي هو استخدام المعالجات الدقيقة. وهو واحد من أكثر الأجهزة الحرجةفي جهاز الكمبيوتر، والذي عادة ما يميز مستوى أداء جهاز الكمبيوتر. المعالج الدقيق هو "العقل" و"القلب" للكمبيوتر. يقوم بتنفيذ البرامج التي تعمل على الكمبيوتر ويتحكم في تشغيل أجهزة الكمبيوتر الأخرى. عند اختيار جهاز كمبيوتر، فإن أول شيء تفعله هو اختيار المعالج الدقيق الذي يلبي متطلبات أشخاص معينين. يحدد المعالج مدى سرعة تشغيل البرامج، وحتى مدى سرعة حدوث عملية أرشفة البيانات في WinRAR، ناهيك عن إنشاء 3d الرسوم المتحركةفي استوديو 3D MAX. من كل ما سبق، أعتقد أن موضوعي وثيق الصلة ومهم للغاية اليوم.

الغرض من عملي هو مقارنة العديد من المعالجات الأكثر شعبية اليوم وتحديد القائد بينها.

معالج دقيق - جهاز مركزي(أو مجموعة من الأجهزة) حاسوب (أو نظام حاسوبي) يقوم بعمليات حسابية ومنطقية يحددها برنامج تحويل المعلومات، ويتحكم في عملية الحوسبة وينسق تشغيل أجهزة النظام (التخزين، الفرز، المدخلات والمخرجات، البيانات التحضير، الخ). قد يحتوي نظام الكمبيوتر على عدة معالجات تعمل بالتوازي؛ تسمى هذه الأنظمة أنظمة متعددة المعالجات. يؤدي وجود العديد من المعالجات إلى تسريع تنفيذ برنامج واحد كبير أو عدة برامج (بما في ذلك المترابطة). الخصائص الرئيسية للمعالج الدقيق هي السرعة وعمق البت. الأداء هو عدد العمليات التي يتم إجراؤها في الثانية. تحدد سعة البت كمية المعلومات التي يعالجها المعالج الدقيق في عملية واحدة: معالج 8 بت يعالج 8 بتات من المعلومات في عملية واحدة، معالج 32 بت يعالج 32 بت. تحدد سرعة المعالج الدقيق إلى حد كبير سرعة الكمبيوتر. يقوم بتنفيذ جميع عمليات معالجة البيانات التي تدخل إلى الكمبيوتر وتخزنها في ذاكرته، تحت سيطرة برنامج مخزن أيضًا في الذاكرة. تم تجهيز أجهزة الكمبيوتر الشخصية بمعالجات مركزية ذات سعات مختلفة.

وظائف المعالج:

معالجة البيانات وفق برنامج معين عن طريق إجراء العمليات الحسابية والمنطقية؛

التحكم بالبرمجيات في تشغيل أجهزة الكمبيوتر.

تتضمن نماذج المعالجات الأجهزة المتعاونة التالية:

جهاز التحكم (CU). ينسق تشغيل جميع الأجهزة الأخرى، ويؤدي وظائف إدارة الجهاز، ويدير حسابات الكمبيوتر.

وحدة المنطق الحسابي (ALU). هذا هو اسم الجهاز لعمليات الأعداد الصحيحة. تتم معالجة العمليات الحسابية مثل الجمع والضرب والقسمة، بالإضافة إلى العمليات المنطقية (OR، AND، ASL، ROL، وما إلى ذلك) باستخدام ALU. تشكل هذه العمليات الغالبية العظمى من التعليمات البرمجية في معظم البرامج. يتم تنفيذ جميع العمليات في وحدة ALU في السجلات - وهي خلايا مخصصة لوحدة ALU. يمكن أن يحتوي المعالج على وحدات ALU متعددة. كل منها قادر على أداء العمليات الحسابية أو المنطقية بشكل مستقل عن الآخرين، مما يسمح بإجراء عمليات متعددة في وقت واحد. تقوم الوحدة المنطقية الحسابية بإجراء العمليات الحسابية والمنطقية. العمليات المنطقيةتنقسم إلى عمليتين بسيطتين: "نعم" و"لا" ("1" و"0"). عادةً ما يتم التمييز بين هذين الجهازين بشكل مشروط، ولا يتم فصلهما هيكلياً.

AGU (وحدة إنشاء العنوان) - جهاز إنشاء العنوان. هذا الجهاز لا يقل أهمية عن ALU لأنه فهو مسؤول عن المعالجة الصحيحة عند تحميل البيانات أو حفظها. يتم استخدام العنونة المطلقة في البرامج فقط في استثناءات نادرة. بمجرد أخذ مجموعات البيانات، كود البرنامجيتم استخدام العنونة غير المباشرة لتشغيل AGU.

المعالج الرياضي المساعد (FPU). قد يحتوي المعالج على العديد من المعالجات الرياضية المساعدة. كل واحدة منها قادرة على تنفيذ عملية فاصلة عائمة واحدة على الأقل بغض النظر عما تفعله وحدات ALU الأخرى. تسمح طريقة الأنابيب لمعالج رياضي واحد بإجراء عمليات متعددة في وقت واحد. يدعم المعالج الثانوي العمليات الحسابية عالية الدقة، سواء الأعداد الصحيحة أو الفاصلة العائمة، ويحتوي أيضًا على مجموعة من الثوابت المفيدة التي تعمل على تسريع العمليات الحسابية. يعمل المعالج المساعد بالتوازي مع المعالج المركزي، وبالتالي توفير أداء عالي. ينفذ النظام تعليمات المعالج الثانوي بالترتيب الذي تظهر به في سلسلة المحادثات. المعالج الرياضيات كمبيوتر شخصييسمح له جهاز كمبيوتر IBM بإجراء عمليات حسابية ولوغاريتمية عالية السرعة، بالإضافة إلى الوظائف المثلثية بدقة عالية.

فك التعليمات (الأمر). يوزع التعليمات لاستخراج المعاملات والعناوين حيث توجد النتائج. ويلي ذلك رسالة إلى جهاز مستقل آخر حول ما يجب القيام به لتنفيذ التعليمات. تسمح وحدة فك التشفير بتنفيذ تعليمات متعددة في وقت واحد لتحميل جميع أجهزة التنفيذ.

الذاكرة المؤقتة. ذاكرة معالج خاصة عالية السرعة. يتم استخدام ذاكرة التخزين المؤقت كمخزن مؤقت لتسريع الاتصال بين المعالج وذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، ولتخزين نسخ من التعليمات والبيانات التي استخدمها المعالج مؤخرًا. يتم استرجاع القيم من ذاكرة التخزين المؤقت مباشرة، دون الوصول إلى الذاكرة الرئيسية. عند دراسة مميزات البرامج، تم اكتشاف أنها تصل إلى مناطق معينة من الذاكرة بترددات مختلفة، وهي: خلايا الذاكرة التي وصل إليها البرنامج مؤخرًا من المرجح أن يتم استخدامها مرة أخرى. لنفترض أن المعالج الدقيق قادر على تخزين نسخ من هذه التعليمات في ذاكرته المحلية. وفي هذه الحالة، سيتمكن المعالج من استخدام نسخة من هذه التعليمات في كل مرة طوال الدورة. سوف تحتاج إلى الوصول إلى الذاكرة في البداية. مطلوب كمية صغيرة جدًا من الذاكرة لتخزين هذه التعليمات. إذا وصلت التعليمات إلى المعالج بسرعة كافية، فلن يضيع المعالج الدقيق وقتًا في الانتظار. وهذا يوفر الوقت في اتباع التعليمات. لكن هذا لا يكفي بالنسبة لأسرع المعالجات الدقيقة. الحل لهذه المشكلة هو تحسين تنظيم الذاكرة. يمكن للذاكرة الموجودة داخل المعالج الدقيق أن تعمل بسرعة المعالج نفسه.

ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول (ذاكرة التخزين المؤقت L1). ذاكرة التخزين المؤقت الموجودة داخل المعالج. وهو أسرع من جميع أنواع الذاكرة الأخرى، ولكنه أصغر حجمًا. يخزن أحدث المعلومات المستخدمة والتي يمكن استخدامها عند تنفيذ دورات برنامج قصيرة.

ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني (ذاكرة التخزين المؤقت L2). يقع أيضا داخل المعالج. يتم استخدام المعلومات المخزنة فيها بشكل أقل تكرارًا من المعلومات المخزنة في ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الأول، ولكنها تتمتع بسعة ذاكرة أكبر.

ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثالث (ذاكرة التخزين المؤقت L3). يقع داخل المعالج. الحجم أكبر من ذاكرة المستويين الأول والثاني (512 كيلو بايت - 2 ميجا بايت). يزيد من عرض النطاق الترددي للذاكرة.

الذاكرة الرئيسية. حجمها أكبر بكثير من ذاكرة التخزين المؤقت، وأبطأ بكثير.

تتيح لك ذاكرة التخزين المؤقت متعددة المستويات تقليل متطلبات الأداء لأقوى المعالجات الدقيقة للذاكرة الديناميكية الرئيسية. لذا، إذا قمت بتقليل وقت الوصول إلى الذاكرة الرئيسية بنسبة 30%، فإن أداء ذاكرة التخزين المؤقت المصممة جيدًا سيزيد بنسبة 10-15% فقط. الذاكرة المؤقتة كما هو معروف يمكن أن يكون لها تأثير كبير على أداء المعالج اعتمادًا على نوع العمليات التي يتم تنفيذها، لكن زيادتها لن تؤدي بالضرورة إلى زيادة الأداء العام للمعالج. كل هذا يتوقف على مدى تحسين التطبيق للبنية المحددة واستخدام ذاكرة التخزين المؤقت، وكذلك على ما إذا كانت أجزاء البرنامج المختلفة مخزنة مؤقتًا بالكامل أو في أجزاء.

لا تعمل الذاكرة المؤقتة على تحسين أداء المعالج الدقيق أثناء عمليات قراءة الذاكرة فحسب، بل يمكنها أيضًا تخزين القيم التي يكتبها المعالج في الذاكرة الرئيسية؛ يمكن كتابة هذه القيم لاحقًا، عندما لا تكون الذاكرة الرئيسية مشغولة. تسمى ذاكرة التخزين المؤقت هذه ذاكرة التخزين المؤقت للكتابة مرة أخرى. تختلف قدراتها ومبادئ عملها بشكل ملحوظ عن خصائص ذاكرة التخزين المؤقت للكتابة، والتي تشارك فقط في عمليات القراءة من الذاكرة.

الناقل عبارة عن قناة نقل بيانات مشتركة بين وحدات مختلفة من النظام. يمكن أن تكون الحافلة عبارة عن مجموعة من الخطوط الموصلة في لوحة دوائر مطبوعة، وأسلاك ملحومة بأطراف الموصلات التي يتم إدخالها فيها لوحات الدوائر المطبوعةأو كابل مسطح. يتم نقل المعلومات على متن الحافلة في شكل مجموعات من البتات. قد يحتوي الناقل على سطر منفصل لكل جزء من الكلمة (الناقل الموازي)، أو قد تستخدم جميع أجزاء الكلمة سطرًا واحدًا بشكل تسلسلي في الوقت (الناقل التسلسلي). يمكن توصيل العديد من أجهزة الاستقبال – أجهزة الاستقبال – بالحافلة. عادةً ما تكون البيانات الموجودة على الحافلة مخصصة لواحد منهم فقط. يحدد الجمع بين إشارات التحكم والعنوان لمن بالضبط. يقوم منطق التحكم بتوجيه إشارات قوية خاصة للإشارة إلى جهاز الاستقبال عندما يجب أن يتلقى البيانات. يمكن أن تكون أجهزة الاستقبال والمرسلين أحادية الاتجاه (أي يمكنها الإرسال أو الاستقبال فقط) أو ثنائية الاتجاه (أي يمكنها القيام بالأمرين معًا). ومع ذلك، الأسرع حافلة المعالجلن يساعد كثيرًا إذا لم تتمكن الذاكرة من توصيل البيانات بالسرعة المناسبة.

أنواع الإطارات:

مركبة البيانات. يعمل على نقل البيانات بين المعالج والذاكرة أو المعالج وأجهزة الإدخال / الإخراج. يمكن أن تكون هذه البيانات عبارة عن أوامر من المعالج الدقيق ومعلومات يرسلها أو يستقبلها من منافذ الإدخال / الإخراج.

عنوان الحافلة. تستخدمه وحدة المعالجة المركزية لتحديد موقع الذاكرة أو جهاز الإدخال/الإخراج المطلوب عن طريق تعيين عنوان محدد على الناقل يتوافق مع أحد مواقع الذاكرة أو أحد عناصر الإدخال/الإخراج المضمنة في النظام.

حافلة التحكم. ينقل إشارات التحكم المخصصة للذاكرة وأجهزة الإدخال / الإخراج. تشير هذه الإشارات إلى اتجاه نقل البيانات (من وإلى المعالج).

BTB (المخزن المؤقت لهدف الفرع) - المخزن المؤقت لهدف الفرع. يحتوي هذا الجدول على كافة العناوين التي سيتم أو يمكن إجراء الانتقال إليها. تستخدم معالجات Athlon أيضًا جدول محفوظات الفروع (BHT - جدول محفوظات الفروع)، والذي يحتوي على العناوين التي تم إنشاء الفروع عليها بالفعل.

السجلات هي الذاكرة الداخليةالمعالج. وهي تمثل عددًا من خلايا الذاكرة الإضافية المتخصصة، بالإضافة إلى وسائط التخزين الداخلية للمعالج الدقيق. السجل هو جهاز تخزين مؤقت للبيانات أو الأرقام أو التعليمات ويستخدم لتسهيل العمليات الحسابية والمنطقية وعمليات النقل. يمكن للدوائر الإلكترونية الخاصة إجراء بعض المعالجات على محتويات بعض السجلات. على سبيل المثال، "قص" أجزاء فردية من الأمر لاستخدامها لاحقًا أو إجراء عمليات حسابية معينة على الأرقام. العنصر الرئيسي للسجل هو دائرة إلكترونية تسمى فليب فلوب، وهي قادرة على تخزين رقم ثنائي واحد (بت). السجل عبارة عن مجموعة من المشغلات المرتبطة ببعضها البعض بطريقة معينة النظام المشتركإدارة. هناك عدة أنواع من السجلات، تختلف في نوع العمليات التي يتم تنفيذها.

تلتزم شركة Intel بمعيار EPIC (حوسبة التعليمات المتوازية بشكل صريح). هذه التكنولوجياتم إنشاؤه خصيصًا للخوادم الكبيرة وبعض محطات العمل. إمكانيات EPIC هائلة: أولاً، هي السرعه العاليهتنفيذ عمليات النقطة العائمة. ثانيا، دعم الموازاة. وثالثا، بفضل تحسين قراءة البيانات من الذاكرة، تزداد سرعة تبادل المعلومات بشكل كبير.

اتخذت AMD مسارًا مختلفًا نحو 64 بت. أضاف المصنعون 32 إلى الفئات الموجودة واستلموها الهندسة المعمارية الجديدة x86-64. تكنولوجيا جديدةيختلف عن القديم فقط في البادئة 64. تم إجراء عدد من التحسينات على المعالج الجديد، وفي المقام الأول جوهر المعالج. سمح لنا ذلك بتحقيق مستوى جديد من الأداء لكل من أنظمة 32 و64 بت.

النتائج: تنتقل AMD إلى مستوى جديد دون استخدام التقنيات الجديدة. وينتج عن هذا التوافق الكامل لكل من تطبيقات 32 بت و64 بت. تسعى Intel جاهدة لإظهار نفسها فقط في 64 بت.

لقد أحدثت المعالجات الجديدة تغييرات كبيرة توفر الأداء والتوافق مع الأنظمة الأساسية القديمة.

أضافت AMD أوضاع التوافق وسجلات العناوين 64 بت. أنها تسمح لك بتوسيع المساحة القابلة للعنونة ذاكرة الوصول العشوائيوالتخلص من القيد الحالي البالغ 4 جيجابايت، والذي يخلق صعوبات كبيرة عند بناء أنظمة معالجة المعلومات. لتسريع عمل الذاكرة، يتم استخدام تقنية NUMA، والتي تتيح لك العمل مباشرة مع الذاكرة، وتجاوز ناقل النظام ومجموعة الشرائح. كان هذا الابتكار يسمى HyperTransport وظهر في أول مجموعة شرائح Golem.

في إنتل، كل شيء أكثر تعقيدا. وبسبب مسار التطوير المكثف، غيرت الشركة هندستها بشكل جذري.

1. أوضاع التوافق مع الأنظمة الأساسية الأقدم.

2. تقليل عدد الأخطاء، حيث تم إنشاء تقنيتين مستقلتين ضدها. أهمها هو EMCA، والذي يسمح لك بمراقبة وتسجيل جميع الأخطاء التي تحدث أثناء تشغيل المعالج. وتقنية ECC البسيطة التي تسمح بالمعالجة المسبقة للتعليمات البرمجية والتحكم في التكافؤ.

3. دعم المعالجة المتعددة. نظرًا لأن Intel استهدفت معالجها للخوادم الكبيرة، فقد اهتمت أيضًا بالمعالجة المتعددة. وقد تم تجهيز المعالج بعدد من الرقائق التي تسمح بالتبادل السريع مع الذاكرة. الآن، للعمل مع "العقول"، يتم استخدام طرق التشذير والتخزين المؤقت وتقسيم وحدات الذاكرة. في هذه الحالة، يعمل المعالج مع 64 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي الإنتاجية 4.2 جيجابايت/ثانية.

أنشأت Intel عددًا من السجلات للتوافق الكامل مع التطبيقات القديمة. والنتيجة هي أن جميع تعليمات 64 بت يتم تنفيذها كالمعتاد، بينما تتم معالجة التعليمات الأخرى بواسطة تقنية IA-32. المحاكاة هي محاكاة، ولا يوجد أي زيادة في الأداء، ولهذا السبب يتجه Itanium بالكامل نحو منصات 64 بت.

في AMD، كل شيء أكثر تعقيدًا. لتحسين الأداء مع المنصات القديمة، تم اختراع أوضاع خاصة.

توفر بنية AMD 64 وضعين رئيسيين للتشغيل: Long وLegacy. الأول يكشف عن جميع مزايا تقنية x86-64. للحصول على التوافق الكامل مع التطبيقات الأقدم، يوجد وضع توافق فرعي يمكنه التعامل مع تعليمات 32/16 بت. في الوضع القديم، يعمل المعالج على مبدأ بنية x86 التقليدية. تتمثل ميزة نظام الأوضاع هذا في إمكانية تشغيل المعالج حتى الإصدارات المستقرة من 64 بت أنظمة التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من المزايا لـ x86-64 مقارنة بـ IA-64:

1. الأداء في معالجة تعليمات 32 بت. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه بعد التبديل إلى وضع التوافق، لا يحدث أي محاكاة، يقوم المعالج بمعالجة البيانات بسرعة عالية. ليس هذا هو الحال في Itanium، حيث يتم تنفيذ جميع التعليمات هناك في 64 بت.

2. التوافق الكامل مع بنية x86. لم يتم تنفيذ هذا بالكامل في إيتانيوم.

3. التشغيل المتزامن لتطبيقات 16/32/64. بفضل إدخال الأوضاع، يصبح من الممكن معالجة عدد من تعليمات مختلفةمعًا. وهذا يحسن الأداء ويحسن التوافق.

حددت شركة Intel لنفسها في البداية مهمة موازنة العمليات في جهاز سيليكون واحد. كقاعدة عامة، يتم استخدام هذا المعالج على خوادم قوية ذات قواعد بيانات كبيرة أو في الأنظمة المصرفية حيث لا يمكن ارتكاب الأخطاء. كانت AMD موجهة كشيء يتراوح بين 32 و 64 بت. بالطبع، يتم العثور عليه في الخوادم الكبيرة، ولكن يمكن استخدامه أيضًا في محطات العمل العادية، لأنه تم تعديله لكل من معماريات x86-64 وx86.

تطلب شركة إنتل ما لا يقل عن 1200 دولار أمريكي مقابل اختراعها. علاوة على ذلك، كان المعالج يكلف ثلاثة أضعاف: حوالي 4 آلاف دولار. بالنظر إلى مقدار تكلفة اللوحة الأم للمعالج، يمكننا أن نستنتج أنه سيتعين عليك إنفاق الكثير من المال على الخادم.

ش سعر ايه ام ديعلى Athlon 64 هو 417 دولارًا فقط. وتتراوح تكلفة معالجات 64 بت الأخرى بين 300 و600 دولار، وهو أقل بكثير من أسعار إنتل.

معالج Celeron هو إصدار ميزانية للمعالج الرئيسي المقابل، استنادًا إلى جوهره الذي تم إنشاؤه. تحتوي معالجات Celeron على ذاكرة تخزين مؤقت L2 أقل مرتين إلى أربع مرات. لديهم أيضًا تردد ناقل نظام أقل مقارنةً بـ "الآباء" المقابلين لهم. تحتوي معالجات Duron، مقارنة بـ Athlon، على ذاكرة تخزين مؤقت أقل بأربع مرات وناقل نظام أقل يبلغ 200 ميجا هرتز (266 ميجا هرتز لـ Applebred)، على الرغم من وجود Athlons "كاملة" مع FSB بسرعة 200 ميجا هرتز. ظهرت بالفعل أيضًا Bartons ذات ذاكرة التخزين المؤقت المنخفضة، والتي يُطلق على جوهرها اسم Thorton. هناك مهام لا يوجد فيها أي فرق تقريبًا بين المعالجات العادية والمعالجات المقطوعة، وفي بعض الحالات يكون التأخر خطيرًا للغاية. في المتوسط، بالمقارنة مع معالج غير مقطوع من نفس التردد، فإن التأخر هو 10-30٪. لكن المعالجات التي تم تجريدها تميل إلى رفع تردد التشغيل بشكل أفضل نظرًا لصغر حجم ذاكرة التخزين المؤقت وأرخص ثمناً. تجدر الإشارة إلى أن أداء معالجات Celeron ضعيف للغاية مقارنة بمعالجات P4 الكاملة - حيث يصل التأخر في بعض المواقف إلى 50٪. وهذا لا ينطبق على المعالجات سيليرون د، فيحيث يبلغ حجم ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الثاني 256 كيلو بايت (128 كيلو بايت في سيليرون العادي) ولم يعد التأخر كبيرًا جدًا.

أولاً، مع AXP (و Athlon 64) يتم كتابة التصنيف بدلاً من التردد، أي على سبيل المثال، يعمل معالج 2000+ فعليًا بتردد 1667 ميجا هرتز، ولكن من حيث كفاءة التشغيل فهو يتوافق مع Athlon (Thunderbird) 2000 ميجا هرتز. وقد اعتبرت درجة الحرارة مؤخرا العيب الرئيسي. لكن أحدث الموديلات (في نوى Thoroughbred و Barton وما إلى ذلك) قابلة للمقارنة من حيث تبديد الحرارة مع Pentium 4، وأحدث النماذج من Intel (P4 Extreme Edition) في بعض الأحيان تصبح أكثر سخونة في وقت كتابة هذا التقرير. من حيث الموثوقية، فإن المعالجات الآن ليست أقل شأنا بكثير من P4، على الرغم من أنها لا تستطيع تخطي الدورات عند ارتفاع درجة الحرارة، إلا أنها تحتوي على مستشعر حراري مدمج. يحتوي Athlon XP الموجود على Barton Core على وظيفة BusDisconnect مماثلة - فهو "يفصل" المعالج عن الناقل أثناء دورات الخمول، ولكنه يصبح عاجزًا فعليًا عند ارتفاع درجة الحرارة بسبب زيادة الحمل - هنا يتم تحويل كل "المسؤولية" إلى التحكم الحراري اللوحة الأم. على الرغم من زيادة "قوة" البلورة، إلا أنها ظلت كما هي في الواقع بسبب انخفاض المساحة الأساسية. ولذلك فإن احتمال تلف البلورة، على الرغم من أنه أصبح أقل، لا يزال قائما. ولكن في النهاية تم إخفاء شريحة المعالج في Athlon 64 تحت جهاز توزيع الحرارة، لذلك سيكون من الصعب للغاية إتلافها. غالبًا ما تكون جميع المشكلات المنسوبة إلى AMD نتيجة لإلغاء تثبيتها أو تثبيتها بشكل غير صحيح برامج تشغيل عالميةلشرائح VIA (VIA 4 in 1 Service Pack) أو برامج تشغيل الشرائح من الشركات المصنعة الأخرى (AMD، SIS، ALi).

ومع ذلك، لم يتم تحسين العديد من التطبيقات ولا يمكنها الاستفادة من البيئات ثنائية أو متعددة النواة. لاستخدام معالجات متعددة، برمجةيجب تقسيمها إلى عدة خيوط متوازية. يسمح لك هذا الأسلوب بتوزيع الحمل عبر جميع مراكز الحوسبة المتاحة، مما يقلل وقت الحساب أكثر مما يمكن القيام به باستخدام تردد ساعة واحد. ومع ذلك، فإن معظم البرامج اليوم لا يمكنها استخدام إمكانيات الرقائق ثنائية النواة أو متعددة النواة.

شعبية ثنائي النواة معالجات ايه ام ديوتبلغ تكلفة Intel حوالي 1000 دولار - وهو نفس سعر الكمبيوتر الكامل تقريبًا. وفي الوقت نفسه، ستكلف المعالجات أحادية النواة التي تعمل بنفس سرعة الساعة ما بين 300 إلى 350 دولارًا فقط.

لمقارنتنا، تم أخذ المعالجات ذات المستوى المهني، وهي: AMD Opteron و إنتل زيون. تطلب شركة AMD حوالي 1100 دولار أمريكي لشراء معالج Opteron 275 ثنائي النواة (2.2 جيجا هرتز)، بينما يكلف زوج من Opteron 248s أحادي النواة 700 دولار فقط.

إذا نظرت إلى إنتل، فإن الوضع هنا مشابه. تبلغ تكلفة معالج Xeon ثنائي النواة بتردد 2.8 جيجا هرتز حوالي 1100 دولار، في حين تبلغ تكلفة اثنين من معالجات Xeon أحادية النواة بتردد 2.8 جيجا هرتز حوالي 550 دولارًا. تبلغ تكلفة اثنين من معالجات Xeon بسرعة 3.2 جيجا هرتز حوالي 700 دولار.