Mi az a processzor?
A processzor a személyi számítógépek, de például az okostelefonok központi feldolgozó egysége is. Gyakran nevezik CPU-nak. A processzorokat nem egyetlen funkció érdekében gyártják, olyan módon működnek, amire az alkalmazásoknak éppen szükségük van. Ugyanakkor irányítja a számítógép többi részét és a részvételük arányát a közös számítási munkában. A személyi számítógépek processzorainak legnagyobb gyártói az Intel és az AMD, ezért a cikk elsősorban az ő termékeikre összpontosít. De azt is megnézzük, hogyan működik a processzor, mit jelentenek a magok és a szálak, és hogy mit jelent a processzor tuningolása.
Mi a processzor? - tartalom
- Hogyan működik a processzor?
- Mit jelent a processzor frekvenciája?
- Mit jelent a processzor tuningolása?
- Mi a boost frekvencia?
- Mi a processzormag?
- Hogyan osztjuk fel a processzorokat?
- Melyek a processzorok további paraméterei?
- Milyen processzort válasszunk?
Hogyan működik a processzor?
A mai számítástechnikai rendszerek alapja, ahogy a processzoroké is, a bináris műveletek feldolgozása. A bináris vagy kettes számrendszer mindössze két állapotot tesz lehetővé, 0 és 1, amelyeket a processzoron belül nagyon egyszerűen lehet feszültségszintekkel létrehozni.
Most az elektronikai kapcsolatok alacsonyabb szintjére lépünk. A processzor építőköve a tranzisztor, amely kapcsolóként működik. Feladata, hogy megváltoztassa a logikai nulla és egyes állapotát. Egyetlen tranzisztor nem lenne képes túl sok számítást elvégezni, így manapság a processzoron belül több milliárd tranzisztor található, amelyek lehetővé teszik a legösszetettebb műveletek végrehajtását is.
Az egyes műveletek együttese olyan utasításokat képez, amelyek kötegeit programoknak nevezünk. A programok utasításai szekvenciálisak, ami azt jelenti, hogy a processzor az utasításokat egymás után hajtja végre az úgynevezett utasítási ciklusokban.
Mit jelent a processzor frekvenciája?
Ha a processzor funkcióját nagyon leegyszerűsítjük, azt állíthatjuk, hogy a tranzisztorok olyan nagyszámú rendszeréről van szó, amelyek gyorsan változtatják állapotukat a szükséges műveletek függvényében. A két impulzus közötti intervallumot frekvenciaciklusnak nevezzük. Ilyenkor a processzor képes tranzisztorait egyesbe, majd vissza nullába kapcsolni. Az állapotváltozást nulláról egyre belépőélnek, az egyesről nullára változást pedig kilépőélnek nevezzük. Ezen ciklusok mennyisége egy másodperc alatt adja a processzor frekvenciáját. Az egysége a Hertz (Hz), és mivel a mai processzorok frekvenciája több milliárd Hertz, gyakran használjuk a giga (GHz) vagy a mega (MHz, millió Hertz) előtagot. A frekvenciát gyakran nevezik órajelnek vagy órajel-frekvenciának.
A frekvencia az egyik fő tényező, amely hatással van a processzor teljesítményére. Leegyszerűsítve elmondható, hogy minél magasabb a frekvencia, annál nagyobb a teljesítmény. De ezt az állítást fenntartással kell kezelnünk. Ha két egyébként azonos processzor csak a frekvenciában különbözik, akkor a nagyobb frekvenciával rendelkező a hatékonyabb. Azonban más tényezők is hatással vannak a teljesítményre, mint pl. az architektúra, a magok száma stb., tehát csupán a magasabb frekvencia nem jelent fölényt. A többi processzor paraméterről később ejtünk szót.
Mit jelent a processzor tuningolása?
A processzor tuningolása frekvenciájának növelése, esetleg csökkentése. A frekvencia megegyezik az alap órajel (BCLK) és a processzor szorzó összegével. A BCLK (az angol Base Clock rövidítése) az oszcillátor által az alaplapon generált frekvencia, amely a processzoron kívül, más frekvenciákat is befolyásol, például a memória órajelét, jellemzően 100 MHz-re van állítva. A processzor frekvenciája a legtöbb esetben módosítható. Vagy a BCLK változtatásával, amely a gyakori instabilitás miatt nem ajánlott, és az alaplapok többsége nem is támogatja, vagy a már említett szorzó értékének módosításával.
Ha figyelmen kívül hagyjuk az elektronikus kapcsolatát, akkor a szorzó egy olyan szám, amelynek változtatása befolyásolhatja a processzor teljes frekvenciáját. A BCLK-val ellentétben a CPU szorzó a processzoron múlik, melynek értéke az egyes modelleknél eltér. Figyelembe véve az Intel és az AMD asztali processzorait, portfóliójukat két részre lehet osztani: szorzózáras és szorzózár nélküli processzorokra. A zárolt szorzó azt jelenti, hogy a gyártó nem engedélyezi az értékek módosítását, és a technológia jellege miatt ezt utólag nem is lehet feloldani. Ha azonban szorzózár nélküli processzort vásárolunk, a megfelelő alaplappal, vagyis chipkészlettel kombinálva lehetőségünk nyílik megváltoztatni az értékeket, vagyis a processzor frekvenciáját.
Ha ilyen módosításokat teszünk, akkor „tuningolásról” beszélünk. Ha ezen a területen nem rendelkezünk legalább alapszintű tapasztalattal, akkor érdemes a témát jobban áttanulmányozni. Hiányos tudással nem feltétlenül tesszük tönkre a processzort, ugyanis a modern processzorok számos biztonsági óvintézkedéssel vannak ellátva, amelyeket először ki kell kapcsolnunk, de tuningolni bárminemű tudás nélkül azért okozhat néhány kellemetlen élményt.
Mi a boost frekvencia?
Az Intel és AMD processzorok többsége képes saját frekvenciáját automatikusan beállítani. Ezt a Turbo Boost (Intel) és a Turbo Core (AMD) technológiák biztosítják, amelyek nagyon hasonló hatást fejtenek ki. Ha a processzort intenzíven használjuk, az ideiglenesen megnöveli frekvenciáját egészen a "boost" határig, hogy elegendő teljesítményt biztosítson. Ha ilyen teljesítményre nincs szükség, a frekvencia alacsonyabb marad, így energiát takarít meg.
Az AMD azokba a processzoraiba, amelyek modellszáma X-el végződik, egy új Extended Frequency Range, röviden XFR elnevezésű technológiát implementált. Ez lehetővé teszi, hogy a processzor teljesítménye a boost határ fölé menjen, amennyiben ezt a processzor hőmérséklete engedi. Az ezzel a technológiával ellátott modellek kizárólag a hatékonyabb hűtéssel rendelkező felhasználók számára készültek. A csomagolásban általában található processzor hűtők ebben az esetben nem elégségesek, ezért ezeket a processzorokat az AMD hűtő nélkül forgalmazza. Az Intel hasonló politikát folytat a szorzózár nélküli processzorok esetében. Ezen a ponton érdemes megemlíteni, hogy minden AMD Ryzen processzor szorzózár nélküli.
Mi a processzormag?
A magokról tiszta lelkiismerettel elmondható, hogy ezek különálló számítási egységek. Egy többmagos processzor lényegében több darab egymagos processzor egybe integrálva. Mivel a magok függetlenek egymástól, lehetővé teszik, hogy a processzor egyszerre több különböző utasításon dolgozzon, több programot kezeljen egyszerre. Ez kulcsfontosságú a hatékony multitasking esetében. Napjainkban egyre több alkalmazás és játék képes kihasználni a több mag adta előnyöket.
Az operációs rendszer szempontjából az utasítások párhuzamosan kezelt szálakra osztódnak, amelyek egy jól programozott alkalmazás esetében lehetővé teszik, hogy az gyorsabban fusson. Amíg az Intel néhány évvel ezelőtt be nem mutatta a Hyper-Threading technológiát, normális volt, hogy egy processzor mag csak egyetlen szoftvert szálat tudott kezelni. Ma már a processzorok többsége olyan technológiával rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy egy fizikai mag két szálat dolgozzon fel. Emiatt ezeket a processzor szálakat szokták virtuális vagy logikai magoknak is nevezni. Fontos megjegyezni, hogy teljesítmény szempontjából a processzor szálak nem egyenértékűek egy fizikai maggal, mert megosztják velük a hardver eszközöket, ezért teljesítményük korlátozott. Bár az ilyen technológiát hatékonynak tekintjük, nem állíthatjuk, hogy egy négyszálas kétmagos processzor egyenértékű lenne egy négymagos processzorral.
Mint ahogy már említettük, az Intel technológiáját Hyper-Threading-nek, az AMD processzorok technológiáját pedig SMT (Simultaneous multithreading) nevezzük.
Hogyan osztjuk fel a processzorokat?
A világon két nagy asztali processzorokat gyártó vállalat van, amelyek szinte száz százalékban uralják a piacot. Az első az Intel, a második az AMD. Mindkét gyártó sorozatokra és konkrét modellekre osztja termékeit. A sorozatok elsősorban felhasználási terület illetve teljesítmény szempontjából osztják fel a processzorokat (és természetesen ár szerint).
| Jelölés | Magyarázat |
|---|---|
| Intel Celeron | Az Intel Celeron processzorcsalád a legalacsonyabb teljesítményt és árkategóriát képviseli. Ezek kétmagos, HyperThreading nélküli, rögzített - általában 3 GHz alatti frekvenciával rendelkező processzorok. |
| Intel Pentium | Napjainkban ezen megnevezés alatt az alacsonyabb osztályú chipek futnak, általában két maggal rendelkeznek, néhány kivételtől eltekintve HyperThreading vagy Turbo Boost technológia nélkül. Az aktuális generáció frekvenciája körülbelül 3,5 GHz. |
| Intel Core i3 | Ez a sorozat az alsó középosztályú chipek szintjét képviseli, amely elsősorban napi irodai munkákhoz, valamint kisebb gépigényű játékokhoz alkalmas. Két fizikai mag, HyperThreading és 4 GHz körüli frekvencia jellemzi Turbo Boost nélkül. |
| Intel Core i5 | Az arany középút elegendő teljesítménnyel az igényes alkalmazásokhoz is. Négy fizikai mag HyperThreading nélkül, valamint 4 GHz feletti frekvencia Turbo Boost technológiával. Általában minden generációban van legalább egy szorzózár nélküli modell. |
| Intel Core i7 | A legjobb, amit egy halandó megengedhet magának. Négy fizikai mag HyperThreading és Turbo Boost technológia, valamint 4 GHz-et meghaladó frekvencia. Az i5-höz hasonlóan itt is van legalább egy szorzózár nélküli modell. |
| Intel Core i9 | Újdonság a HEDT (high-end desktop) szegmensben, amelyet ezidáig a Core i7 sorozat extrém verziói uraltak. Akár 18 maggal, magas frekvenciával, HyperThreading és Turbo Boost technológiával ellátva. A sorozat minden modellje szorzózár nélküli. |
| Intel Xeon | Az Intel szerver processzora. Az egyes modellek specifikációi jelentősen eltérnek, de alapszabály a sok mag, az alacsonyabb frekvencia és az asztali processzorokhoz képest sokkal nagyobb gyorsítótár. A HyperThreading és a Turbo Boost technológia jelenléte magától értetődő. |
Az Intel processzorok előnye a konkurenciával szemben, hogy minden modell tartalmaz integrált grafikus magot (a Xeon kivételével), ez azon vásárlók szempontjából érdekes, akik nem szeretnének külön grafikus kártyát.
Az AMD, mint processzorgyártó, néhány évvel ezelőtt hagyta, hogy az Intel alakjában megtestesült konkurencia technológiailag megelőzze, így piaci részesedése lecsökkent. Évekig igaz volt, hogy ha technikailag fejlett és erőteljes processzorra volt szükségünk, akkor a kék istálló felé vettük az irányt. De ez most változóban van, mert megjelentek a piacon az AMD újonnan kifejlesztett Ryzen processzorai, amelyek 14 nm-es gyártási folyamattal készülnek, ahogy egy ideje az Intel processzorok is, ami végre egészséges konkurenciát teremtett a piacon. A processzorokat az Intel sorozatokhoz hasonlóan Ryzen 3, 5 és 7-nek nevezték el. Természetesen az AMD is megjelenik a HEDT szegmensben, mégpedig a Ryzen 9 Threadripper processzorával.
| Jelölés | Magyarázat |
|---|---|
| AMD Sempron | Az AMD kínálatában a Sempron processzorok a legolcsóbbak. Rendelkezésünkre áll egy kétmagos és egy négymagos változat, integrált grafikus maggal. Mindkettő nagyon alacsony frekvencián dolgozik, és a régi 28nm gyártási technológián alapulnak. |
| AMD Athlon X4 | Ezek a modellek szintén az elavult 28nm gyártási technológián alapulnak, négy maggal, 4 GHz körüli frekvenciával és Turbo Core technológiával rendelkeznek. Nincs grafikus magjuk. |
| AMD FX | Az AMD sötét kora: ezek azok a processzorok, amelyek lehetővé tették, hogy az Intel Core sorozata megelőzze őket. Az elavult 32nm gyártási folyamattal készültek, négy, hat és nyolc magos változatban. A magok számának kérdése az erőforrások megosztása miatt ebben az esetben kicsit ellentmondásos téma, ugyanis az AMD FX processzorok belső topológiája inkább fele annyi, de több szálon futó magnak felel meg. |
| AMD Ryzen 3 | Az AMD újdonsága, melynek gyártása, ahogy a többi Ryzen processzoré is, a modern 14nm-es gyártási folyamatra épül. Ezek négymagos processzorok SMT nélkül, Turbo Core technológiával és 3 GHz feletti frekvenciával. |
| AMD Ryzen 5 | Az AMD válasza a népszerű Intel Core i5 processzorokra. Ebben az árkategóriában azonban ezek a hatmagos processzorok csúcsmodellek. A négymagos változatokkal együtt Turbo Core és SMT technológiával rendelkeznek, így a 12 szál megjelent a középkategóriás processzoroknál. |
| AMD Ryzen 7 | Magasabb osztályú Ryzen processzorok. Nyolc mag SMT technológiával, vagyis összesen 16 szál. Rendelkezésre áll a Turbo Core technológia is, amely lehetővé teszi az automatikus tuningolást, grafikus maggal nem rendelkezik. |
| AMD Threadripper | Egy HEDT megoldás az AMD-től. Jelenleg két AMD Ryzen Threadripper modell érhető el. Természetesen mindkettő a legmodernebb technológiákkal rendelkezik, beleértve a gyártási folyamatot is. Frekvenciája a Turbo Core alkalmazás után 4 GHz körüli. Az AMD portfóliójában a legtöbb fizikai maggal rendelkező processzorok. A 12 és 16 mag SMT technológiával összesen 24 illetve 32 szálat tartalmaz. |
Jelen pillanatban az AMD kínálata sokkal szélesebb az alacsonyabb osztályokban. Ezek az FX, az Athlon X4 és a Sempron sorozatok, de a Ryzhen modellek terjedésével gyorsan veszítenek vonzerejükből. Érdekesek még az A-series sorozat modelljei, amelyek az Intel chipekhez viszonyítva erősebb integrált grafikus maggal rendelkeznek. Ez nagy előny az alacsony költségvetésű fogyasztók megszólításánál, mert még a régebbi technológia ellenére is jobban futnak a játékok dedikált grafikus kártya nélkül, mint az Intel processzorain.
Melyek a processzorok további paraméterei?
Hogy mit jelent a processzor frekvenciája, mik a magok és a szálak már kifejtettük. De a processzor ezeken kívül számos más paraméterrel is rendelkezik. Bár elmondható, hogy minél több a mag és magasabb a frekvencia, annál erősebb a processzor, azonban néhány paraméter figyelmen kívül hagyása megfoszthat egy jó vételtől.
Processzor mikroarchitektúra
A processzorgyártók innovációi a processzorok egyes generációiban öltenek testet. Amikor a gyártó új chipekkel gazdagítja kínálatát, azok általában mindig új generációs chipek. Minden generációt sorszámmal és kódjelzéssel látnak el. Például ma az Intel a Core sorozat hetedik generációját kínálja, melyet Kaby Lake-nek neveznek, az AMD első generációs Ryzen processzorainak kódneve pedig Zen.
Processzor foglalat
A socket vagyis foglalat az egyik olyan paraméter, amelyet a processzor kiválasztásánál figyelembe kell vennünk, hogy az passzoljon az alaplapunkhoz. Ez lényegében egy csatlakozó, amelybe a processzort behelyezzük, majd lezárjuk. Figyelni kell a jelölésekre, mert ha az alaplap foglalata nem egyezik meg a processzoréval, akkor nemcsak, hogy nem fognak tudni együttműködni, a processzort be sem lehet helyezni a foglalatba. Lényegében két fő socket konstrukcióról beszélhetünk. Az elterjedtebb LGA a processzort érintkezőpadok segítségével kapcsolja össze az alaplappal. Az egyre inkább háttérbe szoruló PGA alapelve, hogy a processzoron lévő tűket az alaplap foglalatában lévő nyílásokba kell süllyeszteni. Az egyes aljzatok megnevezésükben is különböznek egymástól, és vásárlásnál főleg erre kell odafigyelni. Az Intel aktuális foglalata LGA1151 az AMD foglalata pedig AM4 elnevezést kapott. Amennyiben a HEDT szegmens processzorai érdekelnének, akkor nem csak a chipek különböző architektúrájára, hanem a különböző foglalatokra is figyelni kell. Az AMD a Threadripper processzorok számára létrehozta a TR4 foglalatot, míg a sokéves tapasztalattal rendelkező Intel csak frissítette a régebbi HEDT foglalatot, és LGA2066-nak nevezte el.
Az LGA (balra) és a PGA (jobbra) foglalatok összehasonlítása.
Processzor TDP
A TDP az angol Thermal Design Power kifejezés rövidítése, amely a processzor maximális hőleadására vonatkozik, vagyis azon hő mennyiségére, amelyet a processzor maximális teljesítménye mellett leadhat. A TDP egy olyan paraméter, amelyet elsősorban a hűtés tervezésénél veszünk figyelembe, és inkább a plafont, mint a középértéket jelenti. Ez az érték azonban, ellentétben azzal, ahogy sokan gondolják, nem tükrözi közvetlenül a processzor fogyasztását, viszont egyenesen arányos vele, így az alacsonyabb TDP alacsonyabb fogyasztást jelent.
Processzor L3 gyorsítótár
A cache memória, vagy magyarul gyorsítótár feladata az egyes komponensek közötti sebességkülönbségek kiegyenlítése. Nagyon gyorsak, és a processzorban rétegek szerint vannak felosztva. Az angol layer szó L betűje jelöli a réteget a szám előtt. Az L3 gyorsítótár a leglassabb és legnagyobb réteg, amelyet az összes mag használ. Minél alacsonyabb a cache memória szintje, annál kisebb a mérete, nagyobb a sebessége és annál közelebb van a processzorhoz. Az L2 és az L1 gyorsítótárat tehát közvetlenül a magba integrálták. Általában igaz az, hogy minél nagyobb az L3 gyorsítótár, annál jobb. De ez nem kell, hogy mindig igaz legyen, az Intel például a legújabb HEDT Skylake-X processzoroknál átrendezte a gyorsítótárak kialakítását és csökkentette az L3 cache méretét az L2 javára.
A processzor gyártási folyamata
A generációk közötti teljesítmény-ugrások alapjaként a gyártási technológia fejlődését lehetne megnevezni. Jelenleg nanométerben adják meg, és értéke a processzorokban lévő tranzisztorok méretét jelöli. Minél kisebbek a tranzisztorok, annál többet lehet elhelyezni belőlük egy chipen, miközben csökken a helyigény is. A kisebb tranzisztorok alacsonyabb energiafogyasztással bírnak, és gyorsabban tudnak kapcsolni, ami pozitívan jelentkezik a processzorok frekvenciájának növekedésében. Miközben minden új generációs processzor technológiai sikernek nevezhető, gyakran csak kisebb változtatások történnek az architektúrában, míg a gyártási technológiák innovációja mindig jelentős esemény az IT világában.
Milyen processzort válasszunk?
Ha a processzorok mélyebb technológiai alapelvei nem szólítanak meg, akkor tartsuk szem előtt a megfelelő foglalatot, amelyhez passzolnia kell az alaplapnak. Tegyük világossá azt is, hogy milyen célra szeretnénk a számítógépet használni. Ha az hagyományos irodai munka, akkor az Intel Pentium, Core i3 vagy az AMD Ryzen 3 processzorok teljesen megfelelők. Ha inkább a gamer számítógépek felé hajlunk, válasszuk inkább az Intel Core i5, i7 processzorokat, vagy azok AMD megfelelőjét a Ryzen 5 és a Ryzen 7-et. Egy grafikusok, építészek vagy médiatartalom szerkesztők számára épülő munkaállomás szívébe leginkább az Intel Core i7 és az AMD Ryzen 7 processzorok illenek, esetleg a HEDT szegmens AMD Threadripper és az Intel Core i9 processzorai.
