Prozessortypen und -geschwindigkeiten

Der Mikroprozessor ist die Komponente des Personalcomputers, die die eigentliche Verarbeitung der Daten durchführt. Es ist eine Zentraleinheit (CPU), die in einen Mikrochip passt und über eine sehr komplexe Schaltschaltung verfügt, die einfache Anweisungen sehr schnell ausführt.

Das integrierte Schaltkreispaket des Mikroprozessors enthält einen Siliziumchip, der Millionen von Transistoren und anderen Komponenten aus diesem Material enthält. Da die Transistoren des Chips sehr klein sind, kann bereits eine geringe Menge an Hochspannungsstrom (z. B. statische Elektrizität) einen Chip zerstören.

Aus diesem Grund müssen alle großen integrierten Schaltkreise so gehandhabt werden, dass die Möglichkeit eines statischen Stromschlags minimiert wird.

Bei so vielen Schaltkreisen, die auf so kleinem Raum gespeichert sind, erzeugen die Mikrochips viel Wärme und erfordern Kühlsysteme, um eine Überhitzung des Chips zu verhindern. Bei Computer-Motherboards ist der CPU-Chip von einem großen Kühlkörper aus Metall mit Rippen abgedeckt, damit der Luftstrom von den Lüftern die Wärme ableiten kann.

Im Allgemeinen können wir sagen, dass ein Mikroprozessor eine CPU ist, die in einen kleinen Siliziumchip integriert ist, der aus Tausenden kleiner Komponenten wie Dioden, Transistoren und Widerständen besteht, die zusammenarbeiten.

Prozessortypen

Sowohl Intel als auch AMD stellen Prozessoren für eine Vielzahl von Systemen her. Intel stellt die Prozessorfamilien Core, Pentium, Atom und Celeron für Desktop-Computer her, während auf der anderen Seite unter anderem die Prozessoren Athlon, Sempron und Ryzen von AMD zu finden sind.

Jeder von Intel oder AMD hergestellte Prozessor verfügt über bestimmte Funktionen und liefert bestimmte Systeme, z. B. PCs oder Workstations in einem Büro. Jeder Prozessor passt sich an einen bestimmten Computer an, sei es zusammengebaut, von Grund auf neu gebaut oder aktualisiert.

Die in PCs am häufigsten verwendete CPU wird von Intel hergestellt. Seit IBM den Intel 8088-Chip für den ursprünglichen IBM-PC ausgewählt hat, haben die meisten PC-Klone eine der CPUs der Intel-Serie verwendet.

Die Macintosh-Computer der Apple-Serie verwendeten ursprünglich die Mikroprozessoren der Motorola 68000-Serie. Motorola-CPUs verwenden jedoch andere Anweisungen als Intel-CPUs, sodass es nicht einfach ist, PC-Software auf einem Mac auszuführen und umgekehrt (Das Übertragen von Datendateien ist jedoch kein Problem.)

Im Folgenden werden verschiedene Arten von Mikroprozessoren erläutert.

8085 Mikroprozessor

Bild über Wikipedia

Der 8085-Mikroprozessor wurde 1977 von Intel mithilfe der NMOS-Technologie entwickelt.

Die Konfigurationen dieses Mikroprozessors sind der 8-Bit - Datenbus, der 16-Bit-Adressbus, der bis zu 64 KB, 16-Bit-Zähler und Stapelzeiger (SP) adressieren kann. Die Sechs-Bit-Register sind in dem Paar von BC, DE und HL angeordnet. Der 8085-Mikroprozessor benötigt eine 5-Volt-Stromversorgung.

8086 Mikroprozessor

Bild über Wikipedia

Dieser Mikroprozessor wurde ebenfalls von Intel entwickelt. Es ist ein 16-Bit-Prozessor mit 20 Adressbusleitungen und 16 Datenleitungen mit 1 MB Speicher. Der 8086-Mikroprozessor besteht aus einem leistungsstarken Befehlssatz, mit dem Operationen wie Multiplikation und Division problemlos ausgeführt werden können.

Der 8086-Mikroprozessor verfügt über zwei Betriebsmodi, den Maximalmodus und den Minimalbetriebsmodus. Die maximale Betriebsart wird für das System mit mehreren Prozessoren verwendet. Die minimale Betriebsart wird für das System verwendet, das über einen einzelnen Prozessor verfügt. Die Eigenschaften dieses Mikroprozessors werden nachstehend erläutert.

Merkmale des 8086-Mikroprozessors

Die wichtigsten Eigenschaften des Mikroprozessors sind folgende:

Um die Leistung dieses Mikroprozessors zu verbessern, gibt es zwei Prozesse in Pipes, die sich in der Phase des Erhaltens und Ausführens von Befehlen befinden. Der Abrufzyklus kann die Daten in 6 Bytes von Befehlen übertragen und in einer Zeile gespeichert werden. Die Ausführungsstufe ist verantwortlich Der 8086-Mikroprozessor besteht aus 2900 Transistoren und verfügt über 256 vektorisierte Interrupts.

Taktrate in einem Mikroprozessor

Die Taktrate wird in Einheiten von Zyklen pro Sekunde gemessen, die als Hertz (Hz) bezeichnet werden. Computerplatinen und CPUs arbeiten mit Geschwindigkeiten von Millionen und Milliarden Hertz, Megahertz (MHz) und Gigahertz (GHz).

Intel- und AMD-Prozessoren verwenden unterschiedliche interne Designs. Wenn Sie beispielsweise einen 2, 4-GHz-AMD-Prozessor mit einem 3, 0-GHz-AMD-Prozessor vergleichen, wird angezeigt, dass der 3, 0-GHz-AMD-Prozessor schneller läuft. Der Vergleich von zwei 2, 4-GHz-Prozessoren von AMD und Intel zeigt jedoch nicht, welcher schneller arbeitet.

Um zu arbeiten, teilt der Prozessor eine Aufgabe in mehrere Stufen ein. In der Regel führen Intel-Prozessoren mehr Stufen aus und erledigen daher mehr Arbeit und benötigen länger als AMD-Prozessoren, um Aufgaben zu erledigen.

Die digitalen Chips auf einem Motherboard werden durch das Taktsignal (eine Folge von Impulsen) auf dem Motherboard synchron zueinander gehalten.

Sie können sich das als "Herzschlag" des Computers vorstellen. Je schneller die Uhr tickt, desto schneller läuft der Computer. Die Uhr kann jedoch nicht schneller als die Geschwindigkeit der Chips laufen, da sie in diesem Fall ausfallen.

Mit der Verbesserung der Chip-Technologie hat sich die Geschwindigkeit, mit der Chips laufen können, beschleunigt. Die CPU läuft schneller als der Rest des Motherboards (das mit einem Bruchteil der CPU-Geschwindigkeit synchronisiert wird).

Geschwindigkeit steigern

Wenn Sie jedoch auf dem Markt nach einem Prozessor suchen, sollten Sie eine Liste von Dingen berücksichtigen. Traditionell sehen die meisten Verbraucher nur die volle Gigahertz- Leistung.

Viele dieser Leute wissen wahrscheinlich nicht einmal, was es bedeutet (es ist die Anzahl der Taktzyklen, die ein Prozessor in einer Sekunde in Milliarden abschließt), aber es ist leicht zu vergleichen.

Die letzten Jahre haben ein zusätzliches Merkmal gebracht: die Boost-Geschwindigkeit. Die meisten Grafik- und Verarbeitungseinheiten haben jetzt eine Taktrate und eine "Boost-Geschwindigkeit". Intel nennt dies Turbo Boost; AMD nennt es Boost Clock.

Diese neue Mikroprozessortechnologie verbessert automatisch die Leistung, erhöht die Geschwindigkeit der Kerne und erzielt dadurch eine bessere Effizienz.

Mikroprozessorklassifizierung

Grundsätzlich werden 5 Klassifikationen von Mikroprozessoren akzeptiert:

CISC

Aufträge können in Verbindung mit anderen Aktivitäten auf niedriger Ebene ausgeführt werden. Es übernimmt hauptsächlich die Aufgabe, Daten auf und von der Speicherkarte hochzuladen, herunterzuladen und wiederherzustellen. Abgesehen davon führt es auch komplexe mathematische Berechnungen innerhalb eines einzigen Befehls durch.

Dieser Prozessor wurde entwickelt, um die Anzahl der Befehle pro Programm zu minimieren und die Anzahl der Zyklen pro Befehl zu ignorieren. Der Compiler wird verwendet, um eine Hochsprache in die Assembler-Sprache zu übersetzen, da die Länge des Codes relativ kurz ist und zusätzlicher RAM zum Speichern der Anweisungen verwendet wird.

CISC-Prozessorarchitektur

Es wurde entwickelt, um die Speicherkosten zu senken, da in großen Programmen mehr Speicher erforderlich ist, was zu höheren Speicherkosten führt. Um diese Anzahl von Anweisungen pro Programm zu überschreiten, können Sie die Anzahl von Anweisungen reduzieren, indem Sie die Operationen in eine einzelne Anweisung integrieren.

CISC-Prozessorfunktionen

Dieser Prozessor besteht aus verschiedenen Adressierungsmodi:

Es hat eine große Anzahl von Befehlen. Es dauert mehrere Zyklen, um einen Befehl auszuführen. Die Befehlskodierungslogik ist komplex. Mehrere Adressierungsmodi, wenn ein Befehl erforderlich ist

RISC

RISC ist die Abkürzung für Reduced Instruction Set Computer und wurde entwickelt, um die Ausführungszeit zu verkürzen, indem der Befehlssatz des Computers vereinfacht wird.

Diese Arten von Chips werden basierend auf der Funktion hergestellt, mit der der Mikroprozessor kleine Aufgaben innerhalb eines bestimmten Befehls ausführen kann. Führen Sie auf diese Weise mehr Befehle schneller aus.

In dem Mikroprozessor benötigt jeder Befehlssatz nur einen Taktzyklus, um das Ergebnis in einer einheitlichen Laufzeit zu implementieren. Daher wird die Effizienz für mehr Codezeilen verringert, sodass zusätzlicher RAM zum Speichern der Anweisungen erforderlich ist. Der Compiler wird verwendet, um den übergeordneten Sprachbefehlssatz in eine Computersprache zu konvertieren.

RISC-Prozessorarchitektur

Dieser Prozessortyp wird für den hochoptimierten Befehlssatz verwendet, und RISC-Prozessoranwendungen sind aufgrund ihrer Energieeffizienz für tragbare Geräte vorgesehen. Die Eigenschaften dieses Prozessors werden unten erläutert.

RISC-Prozessorfunktionen

Einige der wichtigsten und wichtigsten Merkmale des RISC-Prozessors sind:

Im RISC-Prozessor gibt es einfache Anweisungen. Besteht aus der Anzahl der Register und weniger Transistoren. Um auf den Speicherort zuzugreifen, verwenden Sie die Lade- und Speicheranweisungen. Dieser Prozessor hat eine Zykluslaufzeit

Superskalar

Dies ist ein Prozessor, der die Hardware auf den Mikroprozessor kopiert, um mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen. Sie können für die Arithmetik und als Multiplikatoren verwendet werden. Sie haben mehrere Bedieneinheiten und führen daher mehr als einen Befehl aus, wobei ständig viele Anweisungen an überflüssige Bedieneinheiten innerhalb des Prozessors ausgegeben werden.

ASIC

Es wird eher für bestimmte als für allgemeine Zwecke verwendet. Am Anfang verwendeten ASICs die Türmatrixtechnologie. Moderne ASICs verfügen häufig über 32-Bit-Prozessoren, Flash, RAM-Blöcke, ROM, EEPROM sowie andere Modultypen.

DSP (Digital Signal Processor)

Sie werden zum Codieren und Decodieren von Videos oder zum Konvertieren digitaler Videos in analoge und analoge in digitale Videos verwendet. Sie benötigen einen Mikroprozessor, der sich hervorragend für mathematische Berechnungen eignet. Die Chips in diesem Prozessor werden in Sonaren, Radargeräten, Heimkino-Audiogeräten, Mobiltelefonen und Fernsehgeräten verwendet.

Wir empfehlen zu lesen, wie man schnell und einfach einen Prozessor auswählt

Die für diesen Prozessor erforderlichen Komponenten sind ein programmierter Speicher, ein Datenspeicher, eine Eingabe / Ausgabe und eine Computer-Engine. Dieser Prozessor dient zur digitalen Verarbeitung des analogen Signals. Dieser Vorgang erfolgt in regelmäßigen Abständen und wandelt die Spannung in digitale Form um.

Die Anwendungen dieses Prozessors sind die Erzeugung von Ton und Musik, die Verarbeitung von Videosignalen und die Beschleunigung von 2D- und 3D-Grafiken. Das Beispiel dieses Prozessors ist der TMS320C40.

Spezialprozessoren

Spezielle Prozessoren sind für einige spezielle Prozessoren konzipiert und einige von ihnen werden unten erläutert.

Coprozessor

Es kann die praktische Funktion um ein Vielfaches schneller als normale Mikroprozessoren ausführen. Das Beispiel des Coprozessors ist der mathematische Coprozessor, und einige von ihnen sind 8087, der mit 8086 verwendet wird; 80287, das mit 80286 verwendet wird; und 80387, das mit 80386 verwendet wird.

Eingabe- / Ausgabeprozessor

Dieser Prozessor verfügt über einen eigenen lokalen Speicher. Es dient zur Steuerung von E / A-Geräten unter Beteiligung der CPU. Beispiele für den Eingabe- / Ausgabeprozessor sind DMA-Steuerung, Tastatur- und Maussteuerung, Grafikanzeigesteuerung und SCSI-Portsteuerung.

Transputer

Dieser Prozessor hat auch einen eigenen lokalen Speicher und Verbindungen, um einen Transputer mit einem anderen für die Kommunikation zwischen Prozessoren zu verbinden.

Der Transputer wird für das Einzelprozessorsystem verwendet oder kann an externe Verbindungen angeschlossen werden, um die Baukosten zu senken und die Leistung zu steigern. Einige Beispiele für diesen Prozessor sind Gleitkommaprozessoren wie T800, T805 und T9000.

Ist Geschwindigkeit wichtig?

Jeder Faktor ist wichtig und die Geschwindigkeit würde nicht weniger bewirken. Wir können jedoch die Geschwindigkeit (GHz oder MHz) zwischen verschiedenen Architekturen nicht vergleichen. Es ist ein Fehler, einen Pentium 4 mit 2, 8 GHz mit einem Pentium der letzten Jahre mit derselben Frequenz gleichzusetzen. Der Evolutionssprung im IPC (Anweisungen pro Zyklus) ist miserabel.

Am richtigsten wäre es, jeden Prozessor nach seiner Kategorie zu klassifizieren. Wir können auch Fälle finden, in denen Ihr PC aufgrund eines „knappen Budgets“ mit einem Low-End-Prozessor ausgestattet ist und so lange daran arbeitet, bis Sie ein Upgrade auf einen High-End-Prozessor durchführen.

Intel Pentium & Celeron / AMD Ryzen 3 / APU

Prozessoren mit dieser Geschwindigkeit sind ideal für grundlegende alltägliche Aktivitäten, z. B. E-Mail, Surfen im Internet, Office Suite und sogar eine hervorragende Leistung als Medien- / HTPC-Center. Bei den Pentiums können Ryzen 3 und APU eine hervorragende Leistung bei einer Auflösung von 720p oder 1080 erzielen, wenn sie mit einer anständigen Grafikkarte ausgestattet sind.

Intel Core i3 / AMD Ryzen 5 Quad Core

Dieser Geschwindigkeitsbereich eignet sich perfekt für das Surfen im Internet, das Arbeiten mit E-Mails, das Ausführen von Geschäftsprogrammen wie Patientenverwaltungssystemen und Multitasking im Allgemeinen. Diese Kategorie eignet sich gut für durchschnittliche Bürocomputer oder Benutzer, die nicht viel Geld für ihren Gaming-PC ausgeben möchten, aber ihren Computer in Zukunft aktualisieren möchten.

Derzeit verfügt der Intel Core i3 der achten Generation über 4 Kerne, die uns ein Plus an Leistung bieten (im Vergleich zur siebten Generation) und uns mit einer Nvidia GTX 1050 Ti oder GTX 1060 mit 3 oder 6 GB viel Freude bereiten können. Interessant ist auch der Quad-Core AMD Ryzen 5 1400, der sehr gut als 4 × 4-Prozessor funktioniert. Während die AMD Ryzen 5 1600 / 1600X perfekt für Spiele und Streaming geeignet sind, ist es nicht sehr schwierig, sie mit 3, 9 oder 4 GHz zu übertakten.

Intel Core i5 / Intel Core i7 und AMD Ryzen 7

Innerhalb der Mainstream-Plattform sind die Spitzenreiter. Wenn Sie einen superstarken Computer benötigen, der sich ideal für das Spielen bei höchsten Anforderungen eignet und mit superstarken Datenbanken und Multimedia-Bearbeitung arbeitet, benötigen Sie einen leistungsstarken Computer. Persönlich bieten die Intel Core i7- und AMD Ryzen 7-Serien der 8. Generation (mit 3, 8 oder 4 GHz Übertaktung) eine brutale Leistung für Spiele und Arbeiten.

Ohne Zweifel sind sie eine großartige Option für eine begeisterte Plattform wie den Intel Core i9 oder AMD Threadripper mit einer viel höheren Menge. Damit beenden wir unseren Artikel über alle Details, die Sie über Prozessoren wissen sollten. Unter ihnen die existierenden Typen und die Geschwindigkeiten?