Processor of CPU - alle informatie die u moet weten

Inhoudsopgave:
- Wat is een processor
- Processor architectuur
- Fabricageproces
- Toonaangevende fabrikanten van desktopprocessors
- Evolutie van Intel-processors
- Evolutie van AMD-processors
- Huidige Intel- en AMD-processors
- Intel Coffee Lake en toegang op 10nm
- AMD Ryzen 3000 en de reeds geplande Zen 3-architectuur
- Onderdelen die we moeten weten over een processor
- De kernen van een processor
- Turbo Boost en Precision Boost Overdrive
- Threads verwerken
- Multithreading-technologieën
- Is de cache belangrijk?
- De noordbrug zit nu in de CPU's
- IGP of geïntegreerde graphics
- De socket van een processor
- Heatsinks en IHS
- Belangrijkste concepten van een CPU
- Prestaties meten: wat is een benchmark
- Temperaturen altijd onder controle om thermische beperking te voorkomen
- Schrappen
- Overklokken en onderspanning op de processor
- De beste processors voor desktop, gaming en werkstation
- Conclusie over de processor
Elke computer- en gamingfan moet de interne hardware van hun pc kennen, vooral de processor. Het centrale element van ons team, zonder dit zouden we niets kunnen doen, in dit artikel vertellen we je de belangrijkste concepten over de processor, zodat je een algemeen idee hebt over het gebruik, onderdelen, modellen, geschiedenis en belangrijke concepten.
Inhoudsindex
Wat is een processor
De processor of CPU (Central Processing Unit) is een elektronische component in de vorm van een siliciumchip die zich in een computer bevindt, specifiek op het moederbord geïnstalleerd via een socket of socket.
De processor is verantwoordelijk voor het uitvoeren van alle logische rekenkundige berekeningen die worden gegenereerd door de programma's en het besturingssysteem op de harde schijf of centrale opslag. De CPU haalt de instructies uit het RAM-geheugen om ze te verwerken en stuurt vervolgens het antwoord terug naar het RAM-geheugen, waardoor een workflow ontstaat waarmee de gebruiker kan communiceren.
De eerste op halfgeleidertransistor gebaseerde microprocessor was de Intel 4004, in 1971, die met 4 bits tegelijk (reeksen van 4 nullen en enen) kon werken om op te tellen en af te trekken. Deze CPU is verre van de 64 bits die huidige processors aankunnen. Maar daarvoor hadden we alleen enorme kamers vol vacuümbuizen die als transistors dienden, zoals de ENIAC.
Hoe een processor werkt
Processor architectuur
Een heel belangrijk element dat we moeten weten over een processor is de architectuur en het productieproces. Het zijn concepten die meer gericht zijn op hoe ze fysiek worden vervaardigd, maar ze bepalen de richtlijnen voor de markt en het is een ander element van marketing.
De architectuur van een processor is in feite de interne structuur die dit element heeft. We hebben het niet over de vorm en grootte, maar hoe de verschillende logische en fysieke eenheden waaruit een processor bestaat zich bevinden, we hebben het over de ALU, registers, besturingseenheid, enz. In die zin zijn er momenteel twee soorten architectuur: CISC en RISC, twee manieren van werken gebaseerd op de architectuur van Von Neuman, de persoon die in 1945 de digitale microprocessor heeft uitgevonden.
Hoewel het waar is dat architectuur dit niet alleen betekent, aangezien fabrikanten het concept momenteel liever met commercieel belang aanvaarden, om de verschillende generaties van hun processors te definiëren. Maar een ding dat we in gedachten moeten houden, is dat alle huidige desktopprocessors zijn gebaseerd op de CISC- of x86-architectuur. Wat er gebeurt, is dat fabrikanten kleine wijzigingen aanbrengen in deze architectuur met elementen zoals meer kernen, geheugencontrollers, interne bussen, cachegeheugen van verschillende niveaus, enz. Dit is hoe we denominaties horen zoals Coffee Lake, Skylake, Zen, Zen 2, etc. We zullen zien wat dit is.
Fabricageproces
Aan de andere kant hebben we het zogenaamde fabricageproces, wat in feite de grootte is van de transistors waaruit de processor bestaat. Van de vacuümkleppen van de eerste computers tot de huidige FinFET-transistors gemaakt door TSMC en Global Foundries van slechts een paar nanometer, de evolutie was verbijsterend.
Een processor bestaat uit transistors, de kleinste eenheden die erin zitten. Een transistor is een element dat de stroom wel of niet laat passeren, 0 (niet-stroom), 1 (stroom). Een van deze meet momenteel 14 nm of 7 nm (1 nm = 0, 00000001 m). Transistors creëren logische poorten en logische poorten creëren geïntegreerde schakelingen die verschillende functies kunnen uitvoeren.
Toonaangevende fabrikanten van desktopprocessors
Dit zijn de basiselementen om te begrijpen hoe processors tot op heden door de geschiedenis heen zijn ontwikkeld. We zullen de belangrijkste doornemen en we mogen de fabrikanten niet vergeten, namelijk Intel en AMD, de onbetwiste leiders van de hedendaagse personal computers.
Natuurlijk zijn er andere fabrikanten zoals IBM, de belangrijkste omdat ze praktisch de maker van de processor en de maatstaf in technologie zijn. Anderen zoals Qualcomm hebben een niche in de markt veroverd door de fabricage van processors voor smartphones praktisch te monopoliseren. Het zou binnenkort de overstap kunnen maken naar pc's, dus bereid Intel en AMD voor, want hun processors zijn gewoon geweldig.
Evolutie van Intel-processors
Laten we dus eens kijken naar de belangrijkste historische mijlpalen van Intel Corporation, de blauwe reus, het grootste bedrijf dat altijd het voortouw heeft genomen in de verkoop van processors en andere componenten voor pc.
- Intel 4004 Intel 8008, 8080 en 8086 Intel 286, 386 en 486 Intel Pentium Het multi-core tijdperk: Pentium D en Core 2 Quad Het tijdperk van Core iX
Het werd in 1971 op de markt gebracht en was de eerste microprocessor die op een enkele chip was gebouwd en voor niet-industrieel gebruik. Deze processor is gemonteerd op een pakket van 16 pinnen CERDIP (een kakkerlak van alle leven). Het werd gebouwd met 2.300 transistors van 10.000 nm en had een busbreedte van 4 bits.
De 4004 was slechts het begin van de reis van Intel in personal computers, die in die tijd door IBM werd gemonopoliseerd. Het was toen tussen 1972 en 1978 toen Intel een filosofie veranderde in het bedrijf om zich volledig te wijden aan de constructie van processors voor computers.
Na 4004 kwam 8008, een processor nog steeds met 18-pins DIP-inkapseling die de frequentie verhoogde tot 0, 5 MHz en ook het aantal transistors tot 3.500. Hierna verhoogde de Intel 8080 de busbreedte naar 8 bits en een frequentie van maar liefst 2 MHz onder 40-pins DIP-inkapseling. Het wordt beschouwd als de eerste echt nuttige processor die afbeeldingen kan verwerken op machines zoals de Altair 8800m of de IMSAI 8080.
De 8086 is een benchmark-microprocessor omdat hij de eerste is die de tot nu toe geldende x86-architectuur en instructieset gebruikt. Een 16-bit CPU, tien keer krachtiger dan 4004.
Het is op deze modellen dat de fabrikant een PGA-socket met een vierkante chip ging gebruiken. En de doorbraak ligt in het kunnen uitvoeren van commandoregelprogramma's. De 386 was de eerste multitasking-processor in de geschiedenis, met een 32-bits bus, wat voor jou zeker veel meer klinkt.
We komen naar de Intel 486 die in 1989 werd uitgebracht, wat ook erg belangrijk is omdat het een processor is die een drijvende-komma-eenheid en cachegeheugen heeft geïmplementeerd. Wat betekent dit? Welnu, computers evolueerden van de opdrachtregel om te worden gebruikt via een grafische interface.
Eindelijk komen we in het tijdperk van Pentiums, waar we een paar generaties tot Pentium 4 hebben als een versie voor desktopcomputers en Pentium M voor draagbare computers. Laten we zeggen dat het 80586 was, maar Intel veranderde zijn naam om zijn patent te kunnen licentiëren en voor andere fabrikanten zoals AMD om te stoppen met het kopiëren van zijn processors.
Deze processors hebben voor het eerst in hun productieproces de 1000 nm verlaagd. Ze bestreken de jaren tussen 1993 en 2002, met de Itanium 2 als een processor die is gebouwd voor servers en voor het eerst een 64-bits bus gebruikt. Deze Pentiums waren al puur desktop-georiënteerd en konden probleemloos worden gebruikt in multimedia-rendering met de legendarische Windows 98, ME en XP.
De Pentium 4 gebruikte al een set instructies die volledig gericht was op multimedia zoals MMX, SSE, SSE2 en SSE3, in zijn microarchitectuur genaamd NetBurst. Evenzo was het een van de eerste processors die een werkfrequentie van meer dan 1 GHz bereikte, met name 1, 5 GHz, en daarom kwamen krachtige en grote heatsinks zelfs op aangepaste modellen op de markt.
En dan komen we in het tijdperk van multi-core processors. Nu konden we niet alleen één instructie in elke klokcyclus uitvoeren, maar twee tegelijk. De Pentium D bestaat in feite uit een chip met twee Pentium 4's in dezelfde verpakking. Op deze manier werd ook het concept van FSB (Front-Side Bus) opnieuw uitgevonden, wat diende voor de CPU om te communiceren met de chipset of noordbrug, die nu ook wordt gebruikt om beide kernen te communiceren.
Na de twee kwamen de 4 cores in 2006 aan onder de LGA 775 socket, veel actueler en dat zien we zelfs nog op sommige computers. Ze hebben allemaal al een 64-bits x86-architectuur voor hun vier kernen aangenomen met een productieproces dat begint bij 65 nm en vervolgens 45 nm.
Dan komen we bij onze dagen, waar de reus een nieuwe nomenclatuur heeft aangenomen voor zijn multicore en multithreaded processors. Na de Core 2 Duo en Core 2 Quad werd in 2008 de nieuwe Nehalem-architectuur toegepast, waarbij de CPU's werden onderverdeeld in i3 (lage prestaties), i5 (midrange) en i7 (krachtige processors).
Vanaf hier gebruikten de cores en het cachegeheugen de BSB (Back-Side Bus) of back-bus om te communiceren, en ook de DDR3-geheugencontroller werd in de chip zelf geïntroduceerd. De frontside-bus evolueerde ook naar de PCI Express-standaard die bidirectionele gegevensstroom tussen randapparatuur en uitbreidingskaarten en CPU's kan bieden.
De 2e generatie Intel Core heeft in 2011 de naam Sandy Bridge aangenomen met een 32nm productieproces en een telling van 2, 4 en maximaal 6 cores. Deze processors ondersteunen HyperThreading- multithreading-technologieën en Turbo Boost dynamische frequentieboost, afhankelijk van het aantal processors op de markt. Al deze processors hebben geïntegreerde graphics en ondersteunen 1600 MHz DDR3 RAM.
Kort daarna werd in 2012 de 3e generatie genaamd Ivy Bridge gepresenteerd, waardoor de transistors kleiner werden tot 22 nm. Ze zijn niet alleen afgenomen, maar ze zijn ook 3D of Tri-Gate geworden, waardoor het verbruik tot wel 50% is gedaald in vergelijking met de vorige, wat dezelfde prestaties oplevert. Deze CPU biedt ondersteuning voor PCI Express 3.0 en is gemonteerd op LGA 1155 sockets voor de desktop range en 2011 voor de Workstation range.
De 4e en 5e generatie heten respectievelijk Haswell en Broadwell, en ze waren ook niet bepaald een revolutie van de vorige generatie. De Haswells deelden een productieproces met Ivy bridge en DDR3 RAM. Ja, Thunderbolt-ondersteuning is geïntroduceerd en er is een nieuw cache-ontwerp gemaakt . Er werden ook processoren met maximaal 8 kernen geïntroduceerd. Socket 1150 bleef in gebruik en 2011, hoewel deze CPU's niet compatibel zijn met de vorige generatie. Wat de Broadwells betreft, waren ze de eerste processors die bij 14 nm daalden, en in dit geval waren ze compatibel met de LGA 1150-socket van Haswell.
We komen aan het einde met Intel's 6e en 7e generatie, genaamd Skylake en Kaby Lake met een 14nm productieproces, en met een nieuwe compatibele LGA 1151-socket voor beide generaties. In deze twee architecturen werd al ondersteuning geboden voor DDR4, de DMI 3.0- bus en Thunderbol 3.0. Evenzo zijn de geïntegreerde grafische weergaven gestegen door compatibel te zijn met DirectX 12 en OpenGL 4.6 en 4K @ 60 Hz resolutie. Kaby Lake kwam ondertussen aan in 2017 met verbeteringen in de klokfrequenties van de processors en ondersteuning voor USB 3.1 Gen2 en HDCP 2.2.
Evolutie van AMD-processors
Een andere fabrikant die we moeten kennen is AMD (Advanced Micro Devices), de eeuwige rivaal van Intel en die bleef bijna altijd achter bij de eerste totdat de Ryzen 3000 vandaag is gearriveerd . Maar goed, dit is een andere We zullen later zien, dus laten we de geschiedenis van AMD-processors een beetje bekijken.
- AMD 9080 en AMD 386 AMD K5, K6 en K7 AMD K8 en Athlon 64 X2 AMD Phenom AMD Llano en Bulldozer AMD Ryzen arriveerden
De reis van AMD begint eigenlijk met deze processor, die niets meer is dan een kopie van Intel's 8080. De fabrikant heeft zelfs een contract met Intel ondertekend om processors te kunnen produceren met een x86-architectuur die eigendom is van Intel. De volgende sprong was de AMD 29K die grafische drives en EPROM-herinneringen bood voor hun creaties. Maar kort daarna besloot AMD om rechtstreeks met Intel te concurreren door onderling compatibele processors aan te bieden voor pc's en servers.
Maar natuurlijk begon deze overeenkomst om "kopieën" van Intel-processors te maken, een probleem zodra AMD echte concurrentie van Intel werd. Na verschillende juridische geschillen, gewonnen door AMD, werd het contract verbroken met de Intel 386 en we weten al de reden waarom de Intel de naam Pentium kreeg en registreerde daarmee het patent.
Vanaf hier had AMD geen andere keus dan volledig onafhankelijk processors te maken en dat het niet alleen kopieën waren. Het grappige is dat AMD's eerste stand-alone processor de Am386 was, die duidelijk moeite had met Intel's 80386.
Nu ja, AMD begon zijn eigen weg te vinden in deze technologische oorlog met door hem zelf vervaardigde processors. In feite was het met de K7 toen de compatibiliteit tussen beide fabrikanten verdween en daarom creëerde AMD zijn eigen boards en een eigen socket, genaamd Socket A. Daarin werden in 2003 de nieuwe AMD Athlon en Athlon XP geïnstalleerd.
AMD was de eerste fabrikant die de 64-bits extensie voor Intel op een desktopprocessor implementeerde. Kijk naar de bestemming, die nu Intel zou zijn om de x64-extensie voor zijn processors naar AMD over te nemen of te kopiëren.
Maar hier bleef het niet bij, aangezien AMD in 2005 ook voor Intel een dual-core processor op de markt kon brengen. De blauwe reus antwoordde hem natuurlijk met de Core 2 Duo die we eerder hebben gezien, en vanaf hier eindigt het leiderschap van AMD.
AMD bleef achter vanwege de dramatische sprong in prestaties van multi-core Intel-processors en probeerde dit tegen te gaan door de architectuur van de K8 opnieuw te ontwerpen. In feite had de Phenom II die in 2010 werd uitgebracht tot 6 cores, maar het zou ook niet genoeg zijn voor een ontketende Intel. Deze CPU had transistors van 45 nm en werd aanvankelijk gemonteerd op een AM2 + -aansluiting en later op een AM3-aansluiting om compatibiliteit met DDR3-geheugens te bieden.
AMD kocht ATI, het bedrijf dat tot nu toe een directe concurrent was van Nvidia voor 3D grafische kaarten. In feite profiteerde de fabrikant van dit technologische voordeel om processors met geïntegreerde GPU veel krachtiger te implementeren dan Intel met zijn Westmere. De AMD Llano waren deze processors, gebaseerd op de K8L-architectuur van de vorige Phenom en natuurlijk met dezelfde beperkingen.
Om deze reden heeft AMD zijn architectuur in de nieuwe Bulldozers opnieuw ontworpen, hoewel de resultaten vrij slecht waren in vergelijking met de Intel Core. Het hebben van meer dan 4 cores was geen voordeel, omdat de software van die tijd nog steeds erg groen was in het multithreading-beheer. Ze gebruikten een 32nm-productieproces met gedeelde L1- en L2-cachebronnen.
Na AMD's mislukking met de vorige architectuur, kwam Jim Keller, de maker van de K8-architectuur, om het merk opnieuw te revolutioneren met de zogenaamde Zen- of Summit Ridge-architectuur. De transistors gingen, net als Intel, naar 14nm en ze werden veel krachtiger en met een hogere ICP dan de zwakke Bulldozers.
Enkele van de meest identificerende technologieën van deze nieuwe processors waren: de AMD Precision Boost, die automatisch de spanning en frequentie van de CPU's verhoogde. Of XFR-technologie, waarbij alle Ryzen zijn overklokt met hun multiplier ontgrendeld. Deze CPU's begonnen te monteren op de PGA AM4-socket, die tot op de dag van vandaag voortduurt.
In feite was de evolutie van deze Zen-architectuur Zen +, waarin AMD Intel vooruitwerkte door 12nm-transistors te implementeren. Deze processors verhoogden hun prestaties met hogere frequenties bij een lager verbruik. Dankzij een interne Infinity Fabric- bus is de latentie tussen CPU- en RAM-transacties drastisch verbeterd om bijna rechtstreeks te kunnen concurreren met Intel.
Huidige Intel- en AMD-processors
We komen dan naar het heden om ons te concentreren op de architecturen waaraan beide fabrikanten werken. We zeggen niet dat het verplicht is om een van deze te kopen, maar ze zijn zeker de huidige en ook nabije toekomst van elke gebruiker die een bijgewerkte gaming-pc wil monteren.
Intel Coffee Lake en toegang op 10nm
Intel zit momenteel in de 9e generatie desktop-, laptop- en werkstationprocessors. Zowel de 8e (Coffee Lake) als de 9e generatie (Coffee Lake Refresh) gaan verder met 14nm-transistors en een LGA 1151-aansluiting, hoewel niet compatibel met eerdere generaties.
Deze generatie verhoogt in feite het aantal cores met 2 voor elke familie, nu met een 4-core i3 in plaats van 2, een 6-core i5 en een 8-core i7. Het aantal PCIe 3.0-lanes stijgt naar 24, ondersteunt maximaal 6 3.1-poorten en ook 128GB DDR4 RAM. HyperThreading-technologie is alleen ingeschakeld op i9-gedenomineerde processors zoals krachtige 8-core, 16-thread processors en notebookprocessors.
In deze generatie zijn er ook de Intel Pentium Gold G5000 gericht op multimediastations met 2 cores en 4 threads, en de Intel Celeron, de meest basale met dual cores en voor MiniPC en multimedia. Alle processors van deze generatie hebben geïntegreerde UHD 630-graphics, behalve de F-denominatie in hun nomenclatuur.
Met betrekking tot de 10e generatie zijn er weinig bevestigingen, hoewel verwacht wordt dat de nieuwe Ice Lake-CPU's hun specificaties voor laptops zullen invoeren, en niet die voor desktop. Volgens de gegevens zal de CPI per kern met 18% worden verhoogd in vergelijking met Skylake. Er zullen in totaal 6 nieuwe subsets instructies zijn en deze zullen compatibel zijn met AI en deep learning-technieken. De geïntegreerde GPU stijgt ook naar de 11e generatie en is in staat om inhoud te streamen in 4K @ 120Hz. Eindelijk hebben we geïntegreerde ondersteuning met Wi-Fi 6 en RAM-geheugen tot 3200 MHz.
AMD Ryzen 3000 en de reeds geplande Zen 3-architectuur
AMD heeft in 2019 de Zen 2- of Matisse-architectuur gelanceerd en heeft niet alleen Intel geavanceerd in het productieproces, maar ook in pure prestaties van zijn desktopprocessors. De nieuwe Ryzen zijn gebouwd op 7nm TSMC-transistors en tellen van 4 Ryzen 3- kernen tot 16 Ryzen 9 9350X-kernen. Ze implementeren allemaal AMD SMT multithreading-technologie en hebben hun multiplier ontgrendeld. De AGESA 1.0.0.3 ABBA BIOS-update is onlangs uitgebracht om de problemen te verhelpen die deze processors hebben om hun maximale voorraadfrequentie te bereiken.
Hun innovaties komen niet alleen hier aan, omdat ze de nieuwe PCI Express 4.0- en Wi-Fi 6-standaard ondersteunen, zijnde CPU's met maximaal 24 PCIe-banen. De gemiddelde ICP-stijging ten opzichte van Zen + is 13% dankzij een hogere basisfrequentie en verbeteringen in de Infinty Fabric-bus. Deze architectuur is gebaseerd op chiplets of fysieke blokken waarin er 8 cores per eenheid zijn, samen met een andere module die altijd aanwezig is voor de geheugencontroller. Op deze manier deactiveert of activeert de fabrikant een bepaald aantal kernen om zijn verschillende modellen te vormen.
In 2020 is een update voor Zen 3 gepland in de Ryzen-processors waarmee de fabrikant de efficiëntie en prestaties van zijn AMD Ryzen wil verbeteren. Er wordt beweerd dat het ontwerp van de architectuur al is voltooid en dat er alleen nog groen licht moet worden gegeven om het productieproces te starten.
Ze zullen opnieuw gebaseerd zijn op 7nm, maar laten tot 20% meer transistordichtheid toe dan huidige chips. De EPYC-lijn van WorkStation-processors zou de eerste zijn waaraan gewerkt zou worden, met processors die 64 cores en 128 verwerkingsthreads zouden kunnen hebben .
Onderdelen die we moeten weten over een processor
Na dit feest van informatie dat we achterlaten als optionele lezing en als basis om te weten waar we nu zijn, is het tijd om dieper in te gaan op de concepten die we moeten weten over een processor.
Eerst zullen we proberen de belangrijkste structuur en elementen van een CPU aan de gebruiker uit te leggen. Dit wordt de dag voor dag voor een gebruiker die meer wil weten over deze hardware.
De kernen van een processor
De kernen zijn de informatieverwerkende entiteiten. Die elementen die worden gevormd door de basiselementen van de x86-architectuur, zoals de besturingseenheid (UC), instructie-decoder (DI), rekeneenheid (ALU), drijvende-komma-eenheid (FPU) en de instructie-stapel (PI).
Elk van deze kernen bestaat uit precies dezelfde interne componenten en elk van hen is in staat om in elke instructiecyclus een operatie uit te voeren. Deze cyclus meet in frequentie of Hertz (Hz), hoe meer Hz, hoe meer instructies per seconde kunnen worden gedaan en hoe meer kernen, hoe meer bewerkingen tegelijkertijd kunnen worden uitgevoerd.
Tegenwoordig implementeren fabrikanten zoals AMD deze kernen op een modulaire manier in siliciumblokken, chiplets of CCX. Met dit systeem wordt een betere schaalbaarheid bereikt bij het bouwen van een processor, omdat het gaat om het plaatsen van chiplets totdat het gewenste aantal is bereikt, met 8 cores voor elk element. Bovendien is het mogelijk om elke kern te activeren of te deactiveren om de gewenste telling te bereiken. Intel propt ondertussen nog steeds alle kernen in één silicium.
Is het verkeerd om alle processorkernen te activeren? Aanbevelingen en hoe u deze kunt uitschakelen
Turbo Boost en Precision Boost Overdrive
Het zijn de systemen die respectievelijk Intel en AMD gebruiken om de spanning van hun processors actief en intelligent te regelen. Hierdoor kunnen ze de werkfrequentie verhogen, alsof het een automatische overklok is, zodat de CPU beter presteert bij een grote hoeveelheid taken.
Dit systeem helpt om de thermische efficiëntie en het verbruik van huidige processors te verbeteren of om hun frequentie indien nodig te kunnen variëren.
Threads verwerken
Maar natuurlijk hebben we niet alleen kernen, er zijn ook verwerkingsdraden. Normaal gesproken zien we ze weergegeven in de specificaties als X Cores / X Threads of direct XC / X T. Een Intel Core i9-9900K heeft bijvoorbeeld 8C / 16T, terwijl een i5 9400 6C / 6T heeft.
De term Thread komt van Subprocess, en het is niet iets dat fysiek deel uitmaakt van de processor, dat de functionaliteit puur logisch is en wordt gedaan via de instructieset van de betreffende processor.
Het kan worden gedefinieerd als de gegevenscontrolestroom van een programma (een programma bestaat uit instructies of processen), waarmee de taken van een processor kunnen worden beheerd door ze te verdelen in kleinere stukjes die threads worden genoemd. Dit is om de wachttijden voor elke instructie in de proceswachtrij te optimaliseren.
Laten we het zo begrijpen: er zijn taken die moeilijker zijn dan andere, dus het zal een kernel meer of minder tijd kosten om een taak te voltooien. Met threads wordt deze taak onderverdeeld in iets eenvoudiger, zodat elk stuk wordt verwerkt door de eerste vrije kern die we vinden. Het resultaat is altijd dat de kernen continu bezig zijn, zodat er geen downtime is.
Wat zijn de threads van een processor? Verschillen met kernen
Multithreading-technologieën
Waarom zien we in sommige gevallen dat er hetzelfde aantal cores is als er threads zijn en in andere niet? Welnu, dit komt door de multithreading-technologieën die fabrikanten in hun processors hebben geïmplementeerd.
Wanneer een CPU twee keer zoveel threads heeft als cores, wordt deze technologie daarin geïmplementeerd. Het is in feite de manier om het concept uit te voeren dat we eerder hebben gezien, door een kern in twee draden of "logische kernen" te verdelen om taken te verdelen. Deze verdeling gebeurt altijd in twee threads per kern en niet meer, laten we zeggen dat dit de huidige limiet is waarmee de programma's kunnen werken.
Intel's technologie heet HyperThreading, terwijl AMD's SMT (Simultaneous Multithreading) wordt genoemd. Om praktische redenen werken beide technologieën hetzelfde en in ons team kunnen we ze zien als echte kernen, bijvoorbeeld als we een foto renderen. Een processor met dezelfde snelheid is sneller als hij 8 fysieke cores heeft dan als hij 8 logische had.
Wat is HyperThreading? Meer details
Is de cache belangrijk?
In feite is het het op één na belangrijkste element van een processor. Cachegeheugen is veel sneller geheugen dan RAM en is rechtstreeks in de processor geïntegreerd. Terwijl een 3600 MHz DDR4 RAM 50.000 MB / s kan lezen, kan een L3-cache 570 GB / s bereiken, een L2 met 790 GB / s en een L1 met 1600 GB / s. Volledig krankzinnige cijfers vastgelegd in de Ryzen 3000 naevi.
Dit geheugen is van het type SRAM (Static RAM), snel en duur, terwijl het geheugen dat in RAM wordt gebruikt DRAM (Dynamic RAM) is, traag en goedkoop omdat het constant een verversingssignaal nodig heeft. In de cache worden de gegevens opgeslagen die onmiddellijk door de processor zullen worden gebruikt, waardoor het wachten wordt geëlimineerd als we de gegevens uit de RAM halen en de verwerkingstijd wordt geoptimaliseerd. Op zowel AMD- als Intel-processors zijn er drie niveaus van cachegeheugen:
- L1: Het is het dichtst bij de CPU-kernen, de kleinste en de snelste. Met latenties van minder dan 1 ns is dit geheugen momenteel verdeeld in twee, de L1I (instructies) en de L1D (gegevens). Zowel in de 9e generatie Intel Core als Ryzen 3000 zijn ze elk 32 KB en heeft elke kern zijn eigen. L2: L2 is de volgende, met latenties rond 3 ns, het wordt ook onafhankelijk toegewezen aan elke kern. Intel CPU's hebben 256 KB, terwijl Ryzen 512 KB heeft. L3: Dit is het grootste geheugen van de drie en wordt in gedeelde vorm toegewezen in de kernen, normaal gesproken in groepen van 4 kernen.
De noordbrug zit nu in de CPU's
De noordbrug van een processor of moederbord heeft de functie om RAM-geheugen te verbinden met de CPU. Momenteel implementeren beide fabrikanten deze geheugencontroller of PCH (Platform Conroller Hub) binnen de CPU zelf, bijvoorbeeld in een apart silicium zoals het gebeurt in de CPU op basis van chiplets.
Dit is een manier om de snelheid van informatietransacties aanzienlijk te verhogen en de bestaande bussen op de moederborden te vereenvoudigen, waarbij alleen de zuidbrug overblijft die de chipset wordt genoemd. Deze chipset is speciaal bedoeld voor het routeren van gegevens van harde schijven, randapparatuur en sommige PCIe-slots. State-of-the-art desktop- en laptopprocessors kunnen tot 128 GB Dual Channel RAM routeren met een snelheid van 3200 MHz native (4800 MHz met JEDEC-profielen met XMP ingeschakeld). Deze bus wordt in tweeën gedeeld:
- Databus: het draagt de data en instructies van de programma's Adresbus: de adressen van de cellen waar de data zijn opgeslagen circuleren erdoor.
Naast de geheugencontroller zelf, moeten de kernen ook een andere bus gebruiken om met elkaar en met het cachegeheugen te communiceren, dat BSB of Back-Side Bus wordt genoemd. De bus die AMD in zijn Zen 2-architectuur gebruikt, heet Infinity Fabric, de die kan werken op 5100 MHz, terwijl Intel Intel Ring Bus heet.
Wat is L1-, L2- en L3-cache en hoe werkt het?
IGP of geïntegreerde graphics
Een ander element dat behoorlijk belangrijk is, niet zozeer in de processors die op gaming zijn gericht, maar in de minder krachtige, zijn de geïntegreerde grafische afbeeldingen. De meeste bestaande processors hebben tegenwoordig een aantal cores die uitsluitend bedoeld zijn om te werken met grafische afbeeldingen en texturen. Ofwel Intel, AMD en andere fabrikanten zoals Qualcomm met hun Adreno voor smartphone, of Realtek voor Smart TV en NAS hebben dergelijke kernen. We noemen dit type processors APU (Accelerated Processor Unit)
De reden is eenvoudig, om dit harde werk te scheiden van de rest van de typische taken van een programma, omdat ze veel zwaarder en langzamer zijn als een bus met een hogere capaciteit, bijvoorbeeld 128 bits, niet wordt gebruikt in de APU's. Net als normale kernen kunnen ze worden gemeten in hoeveelheid en in de frequentie waarmee ze werken. Maar ze hebben ook nog een ander onderdeel, zoals de zonweringen. En andere maatregelen zoals TMU's (textuureenheden) en ROP's (weergave-eenheden). Allemaal zullen ze ons helpen de grafische kracht van de set te identificeren.
De IGP's die momenteel worden gebruikt door Intel en AMD zijn als volgt:
- AMD Radeon RX Vega 11: het is de krachtigste en meest gebruikte specificatie in de 1e en 2e generatie Ryzen 5 2400- en 3400-processors. Het zijn in totaal 11 Raven Ridge-kernen met GNC 5.0-architectuur die werken op een maximum van 1400 MHz. Ze hebben een maximum van 704 shader-eenheden, 44 TMU's en 8 ROP's. AMD Radeon Vega 8: het is de lagere specificatie dan de vorige, met 8 cores en werkend op een frequentie van 1100 MHz met 512 zonweringseenheden, 32 TMU's en 8 ROP's. Ze monteren ze op Ryzen 3 2200 en 3200. Intel Iris Plus 655: deze geïntegreerde grafische kaart is geïmplementeerd in de 8e generatie Intel Core-processors van de U-reeks (laag verbruik) voor laptops en kan 1150 MHz bereiken, met 384 zonweringeenheden, 48 TMU's en 6 ROP's. De prestaties zijn vergelijkbaar met de vorige. Intel UHD Graphic 630/620 - Dit zijn de graphics die zijn ingebouwd in alle 8e en 9e generatie desktop-CPU's die de F niet in hun naam dragen. Het zijn lagere grafische weergaven dan de Vega 11 die worden weergegeven op 1200 MHz, met 192 schaduweenheden, 24 TMU's en 3 ROP's.
De socket van een processor
Nu gaan we uit van wat de componenten van een CPU zijn om te zien waar we hem moeten aansluiten. Het is duidelijk dat het de socket is, een grote connector op het moederbord en voorzien van honderden pinnen die contact zullen maken met de CPU om stroom en gegevens over te dragen.
Zoals gewoonlijk heeft elke fabrikant zijn eigen stopcontacten en ze kunnen ook van verschillende typen zijn:
- LGA: Land Grid Array, waarbij de pinnen rechtstreeks in de socket van het bord zijn geïnstalleerd en de CPU alleen de platte contacten heeft. Het maakt een hogere verbindingsdichtheid mogelijk en wordt gebruikt door Intel. De huidige sockets zijn de LGA 1151 voor desktop-CPU's en LGA 2066 voor Workstation-georiënteerde CPU's. Het wordt ook door AMD gebruikt voor zijn TR4-gedenomineerde Threadrippers. PGA: Pin Grid Array, precies het tegenovergestelde, nu zitten de pinnen op de CPU zelf en heeft de socket gaten. Het wordt nog steeds gebruikt door AMD voor al zijn desktop Ryzen met de naam BGA: Ball Grid Array, het is eigenlijk een socket waarin de processor direct wordt gesoldeerd. Het wordt gebruikt in nieuwe generatie laptops, zowel van AMD als Intel.
Heatsinks en IHS
De IHS (Integrated Heat Spreader) is het pakket met bovenaan een processor. In feite is het een vierkante plaat van aluminium die is vastgelijmd aan het substraat of de printplaat van de CPU en op zijn beurt aan de DIE of het interne silicium. Zijn functie is om warmte van deze naar het koellichaam over te brengen en ook als beschermingskap te fungeren. Ze kunnen direct op de DIE worden gelast of verlijmd met koelpasta.
Processors zijn elementen die met een zeer hoge frequentie werken, dus ze hebben een koellichaam nodig dat die warmte opvangt en deze met behulp van een of twee ventilatoren naar de omgeving afvoert. De meeste CPU's hebben een min of meer slechte voorraadput, hoewel de beste van AMD zijn. We hebben zelfs modellen op basis van CPU-prestaties:
- Wrait Stealth: de kleinste, hoewel nog steeds groter dan Intel, voor Ryzen 3 en 5 zonder denominatie X Intel: het heeft geen naam en het is een klein aluminium koellichaam met een zeer luidruchtige ventilator die in bijna al zijn processors wordt geleverd, behalve de i9. Deze heatsink is sinds de Core 2 Duo ongewijzigd gebleven. Wraith Spire - Medium, met een hoger aluminium blok en een ventilator van 85 mm. Voor Ryzen 5 en 7. Met aanduiding X. Wrait Prism: het superieure model met een blok met twee niveaus en koperen warmtepijpen om de prestaties te verbeteren. Het wordt geleverd door de Ryzen 7 2700X en 9 3900X en 3950X. Wraith Ripper: Het is een torengootsteen gemaakt door Cooler Master voor Threadrippers.
Processor heatsink: wat zijn dat? Tips en aanbevelingen
Daarnaast zijn er veel fabrikanten die hun eigen aangepaste modellen hebben die compatibel zijn met de stopcontacten die we hebben gezien. Evenzo hebben we vloeistofkoelsystemen die superieure prestaties bieden ten opzichte van koellichamen. Voor high-end processors raden we het gebruik van een van deze 240 mm (twee ventilatoren) of 360 mm (drie ventilatoren) systemen aan.
Belangrijkste concepten van een CPU
Laten we nu eens kijken naar andere concepten die ook verband houden met de processor en die belangrijk zijn voor de gebruiker. Het gaat niet om interne structuur, maar om technologieën of procedures die erin worden uitgevoerd om hun prestaties te meten of te verbeteren.
Prestaties meten: wat is een benchmark
Als we een nieuwe processor kopen, kijken we altijd graag hoe ver hij kan gaan en kunnen we deze kopen bij andere processors of zelfs bij andere gebruikers. Deze tests worden benchmarks genoemd en het zijn stresstests waaraan een processor wordt onderworpen om een bepaalde score te geven op basis van zijn prestaties.
Er zijn programma's zoals Cinebench (rendering score), wPrime (tijd om een taak uit te voeren), het Blender ontwerpprogramma (rendering tijd), 3DMark (spelprestaties), etc. die verantwoordelijk zijn voor het uitvoeren van deze tests, zodat we ze kunnen vergelijken met andere processors via een lijst die op het netwerk is geplaatst. Bijna allemaal geven ze hun eigen score berekend door factoren die alleen dat programma heeft, dus we konden geen Cinebench-score kopen met een 3DMark-score.
Temperaturen altijd onder controle om thermische beperking te voorkomen
Er zijn ook concepten met betrekking tot temperaturen waarvan elke gebruiker op de hoogte moet zijn, vooral als ze een dure en krachtige processor hebben. Op internet zijn er veel programma's die niet alleen de temperatuur van de CPU kunnen meten, maar ook van vele andere componenten die zijn voorzien van sensoren. Een echte aanrader is HWiNFO.
Gerelateerd aan de temperatuur is de thermische beperking. Het is een automatisch beveiligingssysteem dat CPU's de spanning en het geleverde vermogen moeten verlagen wanneer de temperaturen hun maximaal toelaatbare bereiken. Op deze manier verlagen we de werkfrequentie en ook de temperatuur, waardoor de chip wordt gestabiliseerd zodat deze niet verbrandt.
Maar ook de fabrikanten zelf bieden gegevens aan over de temperaturen van hun processors, dus we kunnen er een aantal vinden:
- TjMax: deze term verwijst naar de maximale temperatuur die een processor in zijn matrix kan weerstaan, dat wil zeggen binnen zijn verwerkingskernen. Wanneer een CPU deze temperaturen nadert, zal deze automatisch de bovengenoemde bescherming omzeilen, waardoor de CPU-spanning en het vermogen worden verlaagd. Tdie-, Tjunction- of Junction-temperatuur: deze temperatuur wordt in realtime gemeten door sensoren die in de kernen zijn geplaatst. Het zal TjMax nooit overschrijden, omdat het beveiligingssysteem eerder zal werken. TCase: het is de temperatuur die wordt gemeten in de IHS van de processor, dat wil zeggen in de inkapseling, die altijd zal verschillen van de temperatuur die is gemarkeerd in een CPU- kernpakket: het is een gemiddelde van de afstemmingstemperatuur van alle kernen van de cpu
Schrappen
Het delid of delidding is een praktijk die wordt uitgevoerd om de temperaturen van de CPU te verbeteren. Het bestaat uit het verwijderen van de IHS van de processor om het verschillende geïnstalleerde silicium bloot te leggen. En als het niet mogelijk is om het te verwijderen omdat het gelast is, zullen we het oppervlak maximaal polijsten. Dit wordt gedaan om de warmteoverdracht zoveel mogelijk te verbeteren door direct vloeibaar metaal koelpasta op deze matrijzen te plaatsen en het koellichaam erop te plaatsen.
Wat winnen we hiermee? Welnu, we elimineren of nemen de minimale dikte die de IHS ons geeft tot een minimum terug, zodat de warmte zonder tussenstappen rechtstreeks naar het koellichaam gaat. Zowel de pasta als de IHS zijn elementen die bestand zijn tegen hitte, dus door ze te verwijderen en vloeibaar metaal te plaatsen, zouden we de temperaturen met overklokken kunnen verlagen tot 20 ⁰C. In sommige gevallen is het geen gemakkelijke taak, omdat de IHS rechtstreeks op de DIE is gelast, dus er is geen andere optie dan deze te schuren in plaats van te verwijderen.
Het volgende niveau zou zijn om een koelsysteem met vloeibare stikstof te plaatsen, alleen gereserveerd voor laboratoriuminstellingen. Hoewel we ons systeem natuurlijk altijd kunnen maken met een koelkastmotor die helium of derivaten bevat.
Overklokken en onderspanning op de processor
Nauw verwant aan het bovenstaande is overklokken, een techniek waarbij de CPU-spanning wordt verhoogd en de vermenigvuldiger wordt aangepast om de werkfrequentie te verhogen. Maar we hebben het niet over frequenties die binnen de specificaties vallen, zoals turbomodus, maar over registers die de door de fabrikant vastgestelde registers overtreffen. Het gaat niemand verloren dat het een risico is voor de stabiliteit en integriteit van de processor.
Om te overklokken, hebben we eerst een CPU nodig met ontgrendelde multiplier en vervolgens een chipset-moederbord dat dit soort actie mogelijk maakt. Alle AMD Ryzen zijn vatbaar voor overklokken, evenals K-gedenomineerde Intel-processors. Evenzo ondersteunen AMD B450-, X470- en X570-chipsets deze praktijk, evenals Intel X- en Z-series.
Overklokken kan ook worden gedaan door de frequentie van de basisklok of BCLK te verhogen. Het is de hoofdklok van het moederbord die praktisch alle componenten aanstuurt, zoals CPU, RAM, PCIe en Chipset. Als we deze klok verhogen, verhogen we de frequentie van andere componenten die zelfs de multiplier vergrendeld hebben, hoewel deze nog meer risico's met zich meebrengt en een zeer onstabiele methode is.
Onvoltooien daarentegen is precies het tegenovergestelde, het verlagen van de spanning om te voorkomen dat een processor thermische throttling uitvoert. Het is een praktijk die wordt gebruikt op laptops of grafische kaarten met ineffectieve koelsystemen.
De beste processors voor desktop, gaming en werkstation
Een verwijzing naar onze gids met de beste processors op de markt mag in dit artikel niet ontbreken . Daarin plaatsen we de Intel- en AMD-modellen die we het beste vinden in de verschillende bestaande bereiken. Niet alleen gaming, maar ook multimedia-apparatuur en zelfs Workstation. We houden het altijd up-to-date en met directe aankooplinks.
Conclusie over de processor
Je kunt niet klagen dat dit artikel niets leert, omdat we de geschiedenis van de twee belangrijkste fabrikanten en hun architecturen vrij volledig hebben bekeken. Daarnaast hebben we de verschillende onderdelen van een CPU beoordeeld die essentieel zijn om ze van buiten en van binnen te kennen, samen met enkele belangrijke concepten die vaak door de gemeenschap worden gebruikt.
We nodigen u uit om in de commentaren andere belangrijke concepten toe te voegen die we over het hoofd hebben gezien en die u belangrijk vindt voor dit artikel. We proberen altijd om deze artikelen die van speciaal belang zijn voor de gemeenschap die wordt gestart zoveel mogelijk te verbeteren.
Dingen die u moet weten over Windows 10

Windows 10 heeft gebruikers verrast met nieuws zoals de komst van de Cortana virtuele assistent en een vervanging voor Internet Explorer.
RAM-geheugen - alles wat u moet weten [technische informatie]
![RAM-geheugen - alles wat u moet weten [technische informatie] RAM-geheugen - alles wat u moet weten [technische informatie]](https://img.comprating.com/img/android/832/memoria-ram-todo-lo-que-debes-saber.jpg)
Als u informatie over RAM wilt, vertellen we u in dit artikel alle sleutels waarmee u rekening moet houden bij het kopen ervan
Moet je een gamestoel kopen? alles wat je moet weten

Bij de aanschaf van een nieuwe stoel vragen veel gebruikers zich af of ze een gamestoel moeten kopen. Het antwoord is ja, en dit zijn de redenen