Caratteristiche del processore del computer

Ecco le caratteristiche importanti dei processori:

La caratteristica principale che definisce un processore è la sua marca AMD o Intel e il suo modello. Sebbene i modelli concorrenti delle due società abbiano caratteristiche e prestazioni simili, non è possibile installare un processore AMD in una scheda madre compatibile con Intel o viceversa.

Un'altra caratteristica distintiva di un processore è il socket che è progettato per adattarsi. Se si sostituisce il processore in una scheda madre Socket 478, ad esempio, è necessario scegliere un processore sostitutivo progettato per adattarsi a quel socket. Tabella 5-1 descrive i problemi di aggiornabilità per socket del processore.

Tabella 5-1: aggiornabilità in base al tipo di socket del processore

La velocità di clock di un processore, specificata in megahertz (MHz) o gigahertz (GHz), determina le sue prestazioni, ma le velocità di clock sono prive di significato tra le linee del processore. Ad esempio, un Pentium 4 con core Prescott da 3,2 GHz è circa il 6,7% più veloce di un Pentium 4 con core Prescott da 3,0 GHz, come suggerirebbero le velocità di clock relative. Tuttavia, un processore Celeron a 3,0 GHz è più lento di un Pentium 4 a 2,8 GHz, principalmente perché il Celeron ha una cache L2 più piccola e utilizza una velocità del bus host inferiore. Allo stesso modo, quando il Pentium 4 è stato introdotto a 1.3 GHz, le sue prestazioni erano effettivamente inferiori a quelle del processore Pentium III da 1 GHz che avrebbe dovuto sostituire. Ciò era vero perché l'architettura Pentium 4 è meno efficiente orologio per orologio rispetto alla precedente architettura Pentium III.

La velocità di clock è inutile per confrontare i processori AMD e Intel. I processori AMD funzionano a velocità di clock molto inferiori rispetto ai processori Intel, ma svolgono circa il 50% in più di lavoro per tick di clock. In generale, un AMD Athlon 64 che funziona a 2.0 GHz ha circa le stesse prestazioni complessive di un Intel Pentium 4 che funziona a 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.

Il velocità del bus host , chiamato anche velocità bus front-side, velocità FSB o semplicemente FSB , specifica la velocità di trasferimento dei dati tra il processore e il chipset. Una maggiore velocità del bus host contribuisce a prestazioni del processore più elevate, anche per i processori che funzionano alla stessa velocità di clock. AMD e Intel implementano il percorso tra memoria e cache in modo diverso, ma essenzialmente FSB è un numero che riflette la massima quantità possibile di trasferimenti di blocchi di dati al secondo. Data un'effettiva frequenza di clock del bus host di 100 MHz, se i dati possono essere trasferiti quattro volte per ciclo di clock (quindi 'quadruplicati'), la velocità effettiva dell'FSB è di 400 MHz.

Ad esempio, Intel ha prodotto processori Pentium 4 che utilizzano velocità del bus host di 400, 533, 800 o 1066 MHz. Un Pentium 4 da 2.8 GHz con una velocità del bus host di 800 MHz è leggermente più veloce di un Pentium 4 / 2.8 con una velocità del bus host di 533 MHz, che a sua volta è leggermente più veloce di un Pentium 4 / 2.8 con un host da 400 MHz. Velocità del bus. Una misura che Intel utilizza per differenziare i suoi processori Celeron a basso prezzo è una velocità del bus host ridotta rispetto agli attuali modelli Pentium 4. I modelli Celeron utilizzano velocità del bus host di 400 MHz e 533 MHz.

Tutti i processori AMD Socket 754 e Socket 939 utilizzano una velocità del bus host di 800 MHz. (In realtà, come Intel, AMD esegue il bus host a 200 MHz, ma lo pompa in quad fino a 800 MHz effettivi.) I processori Socket A Sempron utilizzano un bus host da 166 MHz, doppiamente pompato a una velocità effettiva del bus host di 333 MHz. .

I processori utilizzano due tipi di memoria cache per migliorare le prestazioni bufferizzando i trasferimenti tra il processore e la memoria principale relativamente lenta. La dimensione di Cache di livello 1 (cache L1 , chiamato anche Cache di livello 1 ), è una caratteristica dell'architettura del processore che non può essere modificata senza riprogettare il processore. Cache di livello 2 (cache di livello 2 o cache L2 ), tuttavia, è esterno al core del processore, il che significa che i produttori di processori possono produrre lo stesso processore con diverse dimensioni della cache L2. Ad esempio, sono disponibili vari modelli di processori Pentium 4 con 512 KB, 1 MB o 2 MB di cache L2 e vari modelli AMD Sempron sono disponibili con 128 KB, 256 KB o 512 KB di cache L2.

Per alcune applicazioni, in particolare quelle che operano su piccoli set di dati, una cache L2 più grande aumenta notevolmente le prestazioni del processore, in particolare per i modelli Intel. (I processori AMD hanno un controller di memoria integrato, che in una certa misura maschera i vantaggi di una cache L2 più grande.) Per le applicazioni che operano su set di dati di grandi dimensioni, una cache L2 più grande fornisce solo un vantaggio marginale.

'''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.

Dimensione del processo , chiamato anche dimensione fab (rication) , è specificato in nanometri (nm) e definisce la dimensione dei singoli elementi più piccoli su un die del processore. AMD e Intel tentano continuamente di ridurre le dimensioni del processo (chiamato a morire strizzacervelli ) per ottenere più processori da ciascun wafer di silicio, riducendo così i costi per produrre ciascun processore. I processori Pentium II e i primi Athlon utilizzavano un processo a 350 o 250 nm. Il Pentium III e alcuni processori Athlon utilizzavano un processo a 180 nm. I recenti processori AMD e Intel utilizzano un processo a 130 o 90 nm, mentre i processori futuri utilizzeranno un processo a 65 nm.

La dimensione del processo è importante perché, a parità di altre condizioni, un processore che utilizza una dimensione del processo più piccola può funzionare più velocemente, utilizzare una tensione inferiore, consumare meno energia e produrre meno calore. I processori disponibili in un dato momento spesso utilizzano diverse dimensioni di fab. Ad esempio, una volta Intel vendeva processori Pentium 4 che utilizzavano le dimensioni di processo di 180, 130 e 90 nm e AMD ha venduto contemporaneamente processori Athlon che utilizzavano le dimensioni di fabbrica di 250, 180 e 130 nm. Quando si sceglie un processore di aggiornamento, dare la preferenza a un processore con una dimensione della fabbrica inferiore.

Diversi modelli di processori supportano diversi set di funzionalità, alcune delle quali potrebbero essere importanti per te e altre non preoccupanti. Ecco cinque funzioni potenzialmente importanti disponibili con alcuni, ma non tutti, i processori attuali. Tutte queste funzionalità sono supportate dalle versioni recenti di Windows e Linux:

SSE3 (estensioni SIMD (Streaming Single-Instruction-Multiple-Data) 3) , sviluppato da Intel e ora disponibile sulla maggior parte dei processori Intel e alcuni processori AMD, è un set di istruzioni esteso progettato per accelerare l'elaborazione di alcuni tipi di dati comunemente riscontrati nell'elaborazione video e in altre applicazioni multimediali. Un'applicazione che supporta SSE3 può essere eseguita dal 10% o dal 15% al 100% più velocemente su un processore che supporta anche SSE3 rispetto a uno che non lo supporta.

Fino a poco tempo, i processori per PC funzionavano tutti con percorsi dati interni a 32 bit. Nel 2004, AMD ha introdotto Supporto a 64 bit con i loro processori Athlon 64. Ufficialmente, AMD chiama questa funzione x86-64 , ma la maggior parte delle persone lo chiama AMD64 . Fondamentalmente, i processori AMD64 sono retrocompatibili con il software a 32 bit ed eseguono quel software in modo efficiente come eseguono il software a 64 bit. Intel, che aveva sostenuto la propria architettura a 64 bit, che aveva solo una compatibilità limitata a 32 bit, è stata costretta a introdurre la propria versione di x86-64, che chiama EM64T (tecnologia con memoria estesa a 64 bit) . Per ora, il supporto a 64 bit non è importante per la maggior parte delle persone. Microsoft offre una versione a 64 bit di Windows XP e la maggior parte delle distribuzioni Linux supporta processori a 64 bit, ma fino a quando le applicazioni a 64 bit non diventeranno più comuni, i vantaggi del mondo reale nell'esecuzione di un processore a 64 bit su un computer desktop sono pochi. Ciò potrebbe cambiare quando Microsoft (finalmente) distribuirà Windows Vista, che trarrà vantaggio dal supporto a 64 bit e probabilmente genererà molte applicazioni a 64 bit.

Con l'Athlon 64, AMD ha introdotto il NX (No eXecute) tecnologia, e Intel presto seguì con la sua XDB (eXecute Disable Bit) tecnologia. NX e XDB hanno lo stesso scopo, consentendo al processore di determinare quali intervalli di indirizzi di memoria sono eseguibili e quali non eseguibili. Se il codice, come un exploit di buffer over run, tenta di essere eseguito in uno spazio di memoria non eseguibile, il processore restituisce un errore al sistema operativo. NX e XDB hanno un grande potenziale per ridurre i danni causati da virus, worm, Trojan e exploit simili, ma richiedono un sistema operativo che supporti l'esecuzione protetta, come Windows XP con Service Pack 2.

AMD e Intel offrono entrambe la tecnologia di riduzione della potenza in alcuni dei loro modelli di processore. In entrambi i casi, la tecnologia utilizzata nei processori mobili è stata migrata ai processori desktop, il cui consumo energetico e la produzione di calore sono diventati problematici. Essenzialmente, queste tecnologie funzionano riducendo la velocità del processore (e quindi il consumo di energia e la produzione di calore) quando il processore è inattivo o leggermente caricato. Intel si riferisce alla loro tecnologia di riduzione della potenza come EIST (tecnologia Intel Speedstep avanzata) . Si chiama la versione AMD Cool'n'Quiet . Entrambi possono apportare riduzioni minori ma utili nel consumo di energia, nella produzione di calore e nel livello di rumore del sistema.

Nel 2005, AMD e Intel stavano entrambi raggiungendo i limiti pratici di ciò che era possibile con un singolo core del processore. La soluzione ovvia era mettere due core del processore in un unico pacchetto del processore. Ancora una volta, AMD ha aperto la strada con il suo elegante Athlon 64 X2 processori della serie, che dispongono di due core Athlon 64 strettamente integrati su un chip. Ancora una volta costretto a recuperare il ritardo, Intel ha stretto i denti e ha messo insieme un processore dual-core che chiama Pentium D . La soluzione progettata da AMD offre numerosi vantaggi, tra cui prestazioni elevate e compatibilità con quasi tutte le vecchie schede madri Socket 939. La soluzione Intel sbalorditiva, che sostanzialmente equivaleva a incollare due core Pentium 4 su un chip senza integrarli, ha portato a due compromessi. In primo luogo, i processori dual-core Intel non sono retrocompatibili con le schede madri precedenti e quindi richiedono un nuovo chipset e una nuova serie di schede madri. In secondo luogo, poiché Intel ha incollato più o meno semplicemente due dei core esistenti su un unico processore, il consumo energetico e la produzione di calore sono estremamente elevati, il che significa che Intel ha dovuto ridurre la velocità di clock dei processori Pentium D rispetto al più veloce Pentium single-core 4 modelli.

Detto questo, l'Athlon 64 X2 non è affatto un vincitore a mani basse, perché Intel era abbastanza intelligente da valutare in modo attraente il Pentium D. I processori Athlon X2 meno costosi vendono per più del doppio dei processori Pentium D meno costosi. Sebbene i prezzi diminuiranno senza dubbio, non ci aspettiamo che il differenziale di prezzo cambi molto. Intel ha una capacità produttiva da vendere, mentre AMD è piuttosto limitata nella sua capacità di realizzare processori, quindi è probabile che i processori dual-core AMD avranno un prezzo premium per il prossimo futuro. Sfortunatamente, ciò significa che i processori dual-core non sono un'opzione di aggiornamento ragionevole per la maggior parte delle persone. I processori dual-core Intel hanno un prezzo ragionevole ma richiedono la sostituzione della scheda madre. I processori dual-core AMD possono utilizzare una scheda madre Socket 939 esistente, ma i processori stessi sono troppo costosi per essere candidati validi per la maggior parte degli upgrade.

'''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.

Il core del processore definisce l'architettura di base del processore. Un processore venduto con un nome particolare può utilizzare uno qualsiasi di diversi core. Ad esempio, i primi processori Intel Pentium 4 utilizzavano l'estensione Willamette core . Le successive varianti del Pentium 4 hanno utilizzato il Nucleo Northwood, Nucleo Prescott, Nucleo Gallatin, Nucleo Prestonia , e Prescott 2M core . Allo stesso modo, vari modelli di Athlon 64 sono stati prodotti utilizzando il Nucleo Clawhammer, Nucleo Mazza, Nucleo Newcastle, Nucleo Winchester, Nucleo Venezia, Nucleo San Diego, Nucleo Manchester , e Nucleo di Toledo .

L'utilizzo di un nome di core è un modo abbreviato conveniente per specificare brevemente numerose caratteristiche del processore. Ad esempio, il core Clawhammer utilizza il processo da 130 nm, una cache L2 da 1.024 KB e supporta le funzionalità NX e X86-64, ma non SSE3 o il funzionamento dual-core. Al contrario, il core di Manchester utilizza il processo a 90 nm, una cache L2 da 512 KB e supporta le funzionalità SSE3, X86-64, NX e dual-core.

Si può pensare che il nome del core del processore sia simile a un numero di versione principale di un programma software. Proprio come le società di software rilasciano frequentemente aggiornamenti minori senza modificare il numero di versione principale, AMD e Intel effettuano frequentemente aggiornamenti minori ai loro core senza cambiare il nome del core. Questi cambiamenti minori sono chiamati core steppings . È importante comprendere le basi dei nomi dei core, perché il core utilizzato da un processore può determinare la sua compatibilità con le versioni precedenti della scheda madre. I passaggi sono generalmente meno significativi, anche se vale la pena prestare attenzione. Ad esempio, un particolare nucleo può essere disponibile nelle fasi B2 e C0. Il successivo passaggio C0 potrebbe avere correzioni di bug, funzionare più a freddo o fornire altri vantaggi rispetto al passaggio precedente. Anche il core stepping è fondamentale se si installa un secondo processore su una scheda madre a doppio processore. (Cioè, una scheda madre con due socket del processore, al contrario di un processore dual-core su una scheda madre single-socket.) Mai e poi mai mescolare core o stepping su una scheda madre a doppio processore in questo modo è una follia (o forse solo un disastro).

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