Eigenschaften des Computerprozessors

Eigenschaften des Computerprozessors

Hier sind die wichtigen Merkmale von Prozessoren:

Prozessormarke und Modell

Das Hauptmerkmal eines Prozessors ist seine Marke AMD oder Intel und sein Modell. Obwohl konkurrierende Modelle der beiden Unternehmen ähnliche Funktionen und Leistungen aufweisen, können Sie keinen AMD-Prozessor auf einem Intel-kompatiblen Motherboard installieren oder umgekehrt.

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Steckdosentyp

Ein weiteres charakteristisches Merkmal eines Prozessors ist der Sockel, für den er ausgelegt ist. Wenn Sie beispielsweise den Prozessor in einem Socket 478-Motherboard austauschen, müssen Sie einen Ersatzprozessor auswählen, der für diesen Sockel ausgelegt ist. Tabelle 5-1 beschreibt Probleme mit der Aufrüstbarkeit nach Prozessorsockel.



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Tabelle 5-1: Aktualisierbarkeit nach Prozessorsockeltyp

Taktfrequenz

Die Taktrate eines Prozessors, die in Megahertz (MHz) oder Gigahertz (GHz) angegeben ist, bestimmt seine Leistung, aber die Taktraten sind über Prozessorleitungen hinweg bedeutungslos. Beispielsweise ist ein 3,2-GHz-Prescott-Core-Pentium 4 etwa 6,7% schneller als ein 3,0-GHz-Prescott-Core-Pentium 4, wie die relativen Taktraten vermuten lassen. Ein 3,0-GHz-Celeron-Prozessor ist jedoch langsamer als ein 2,8-GHz-Pentium 4, hauptsächlich weil der Celeron einen kleineren L2-Cache hat und eine langsamere Host-Bus-Geschwindigkeit verwendet. Als der Pentium 4 mit 1,3 GHz eingeführt wurde, war seine Leistung tatsächlich geringer als die des 1-GHz-Pentium III-Prozessors, den er ersetzen sollte. Dies war der Fall, da die Pentium 4-Architektur von Uhr zu Uhr weniger effizient ist als die frühere Pentium III-Architektur.

Die Taktrate ist für den Vergleich von AMD- und Intel-Prozessoren unbrauchbar. AMD-Prozessoren laufen mit viel niedrigeren Taktraten als Intel-Prozessoren, erledigen jedoch etwa 50% mehr Arbeit pro Takt. Im Allgemeinen hat ein AMD Athlon 64 mit 2,0 GHz ungefähr die gleiche Gesamtleistung wie ein Intel Pentium 4 mit 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.

Host-Bus-Geschwindigkeit

Das Host-Bus-Geschwindigkeit , auch genannt Busgeschwindigkeit auf der Vorderseite, FSB-Geschwindigkeit , oder einfach FSB Gibt die Datenübertragungsrate zwischen dem Prozessor und dem Chipsatz an. Eine schnellere Host-Bus-Geschwindigkeit trägt zu einer höheren Prozessorleistung bei, selbst bei Prozessoren, die mit derselben Taktrate arbeiten. AMD und Intel implementieren den Pfad zwischen Speicher und Cache unterschiedlich, aber im Wesentlichen ist FSB eine Zahl, die die maximal mögliche Anzahl von Datenblockübertragungen pro Sekunde widerspiegelt. Bei einer tatsächlichen Host-Bus-Taktrate von 100 MHz beträgt die effektive FSB-Geschwindigkeit 400 MHz, wenn Daten viermal pro Taktzyklus übertragen werden können (also 'vierfach gepumpt').

Intel hat beispielsweise Pentium 4-Prozessoren hergestellt, die Host-Bus-Geschwindigkeiten von 400, 533, 800 oder 1066 MHz verwenden. Ein 2,8-GHz-Pentium 4 mit einer Host-Bus-Geschwindigkeit von 800 MHz ist geringfügig schneller als ein Pentium 4 / 2,8 mit einer 533-MHz-Host-Bus-Geschwindigkeit, der wiederum geringfügig schneller ist als ein Pentium 4 / 2,8 mit einem 400-MHz-Host. Busgeschwindigkeit. Eine Maßnahme, mit der Intel seine günstigeren Celeron-Prozessoren unterscheidet, ist eine geringere Host-Bus-Geschwindigkeit im Vergleich zu aktuellen Pentium 4-Modellen. Celeron-Modelle verwenden Host-Bus-Geschwindigkeiten von 400 MHz und 533 MHz.

Alle AMD-Prozessoren Socket 754 und Socket 939 verwenden eine Host-Bus-Geschwindigkeit von 800 MHz. (Genau wie Intel betreibt AMD den Host-Bus mit 200 MHz, pumpt ihn jedoch vierfach auf effektive 800 MHz.) Sockel-A-Sempron-Prozessoren verwenden einen 166-MHz-Host-Bus, der doppelt auf eine effektive Host-Bus-Geschwindigkeit von 333 MHz gepumpt wird .

Cache-Größe

Prozessoren verwenden zwei Arten von Cache-Speicher, um die Leistung zu verbessern, indem Übertragungen zwischen dem Prozessor und dem relativ langsamen Hauptspeicher gepuffert werden. Die Größe von Layer 1-Cache (L1-Cache , auch genannt Level 1 Cache ) ist eine Funktion der Prozessorarchitektur, die nicht geändert werden kann, ohne den Prozessor neu zu gestalten. Layer 2-Cache (Level 2-Cache oder L2-Cache ) befindet sich jedoch außerhalb des Prozessorkerns, was bedeutet, dass Prozessorhersteller denselben Prozessor mit unterschiedlichen L2-Cache-Größen produzieren können. Beispielsweise sind verschiedene Modelle von Pentium 4-Prozessoren mit 512 KB, 1 MB oder 2 MB L2-Cache verfügbar, und verschiedene AMD Sempron-Modelle sind mit 128 KB, 256 KB oder 512 KB L2-Cache verfügbar.

Bei einigen Anwendungen, insbesondere bei Anwendungen, die mit kleinen Datenmengen arbeiten, erhöht ein größerer L2-Cache die Prozessorleistung spürbar, insbesondere bei Intel-Modellen. (AMD-Prozessoren verfügen über einen integrierten Speichercontroller, der die Vorteile eines größeren L2-Caches in gewissem Maße maskiert.) Für Anwendungen, die mit großen Datenmengen arbeiten, bietet ein größerer L2-Cache nur marginale Vorteile.

'''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.

Prozessgröße

Prozessgröße , auch genannt Fab (Rication) Größe , wird in Nanometern (nm) angegeben und definiert die Größe der kleinsten Einzelelemente auf einem Prozessorchip. AMD und Intel versuchen kontinuierlich, die Prozessgröße zu reduzieren (a genannt sterben schrumpfen ) um mehr Prozessoren von jedem Siliziumwafer zu erhalten, wodurch ihre Kosten für die Herstellung jedes Prozessors reduziert werden. Pentium II- und frühe Athlon-Prozessoren verwendeten einen 350- oder 250-nm-Prozess. Pentium III und einige Athlon-Prozessoren verwendeten einen 180-nm-Prozess. Neuere AMD- und Intel-Prozessoren verwenden einen 130- oder 90-nm-Prozess, und kommende Prozessoren verwenden einen 65-nm-Prozess.

Die Prozessgröße ist wichtig, da ein Prozessor, der eine kleinere Prozessgröße verwendet, bei sonst gleichen Bedingungen schneller laufen, eine niedrigere Spannung verwenden, weniger Strom verbrauchen und weniger Wärme produzieren kann. Zu einem bestimmten Zeitpunkt verfügbare Prozessoren verwenden häufig unterschiedliche Fab-Größen. Zum Beispiel verkaufte Intel einmal Pentium 4-Prozessoren mit den Prozessgrößen 180, 130 und 90 nm, und AMD verkaufte gleichzeitig Athlon-Prozessoren mit den Fab-Größen 250, 180 und 130 nm. Wenn Sie sich für einen Upgrade-Prozessor entscheiden, bevorzugen Sie einen Prozessor mit einer kleineren Fab-Größe.

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Besondere Merkmale

Verschiedene Prozessormodelle unterstützen unterschiedliche Funktionen, von denen einige für Sie und andere ohne Bedenken wichtig sein können. Hier sind fünf potenziell wichtige Funktionen, die für einige, aber nicht alle aktuellen Prozessoren verfügbar sind. Alle diese Funktionen werden von neueren Versionen von Windows und Linux unterstützt:

SSE3

SSE3 (Streaming Single-Instruction-Multiple-Data (SIMD) -Erweiterungen 3) Es wurde von Intel entwickelt und ist jetzt auf den meisten Intel-Prozessoren und einigen AMD-Prozessoren verfügbar. Es handelt sich um einen erweiterten Befehlssatz, der die Verarbeitung bestimmter Datentypen beschleunigt, die häufig in der Videoverarbeitung und anderen Multimedia-Anwendungen vorkommen. Eine Anwendung, die SSE3 unterstützt, kann auf einem Prozessor, der auch SSE3 unterstützt, von 10% oder 15% bis 100% schneller ausgeführt werden als auf einem Prozessor, der dies nicht tut.

64-Bit-Unterstützung

Bis vor kurzem arbeiteten alle PC-Prozessoren mit internen 32-Bit-Datenpfaden. Im Jahr 2004 wurde AMD eingeführt 64-Bit-Unterstützung mit ihren Athlon 64 Prozessoren. Offiziell nennt AMD diese Funktion x86-64 , aber die meisten Leute nennen es AMD64 . Entscheidend ist, dass AMD64-Prozessoren mit 32-Bit-Software abwärtskompatibel sind und diese Software genauso effizient ausführen wie 64-Bit-Software. Intel, das sich für eine eigene 64-Bit-Architektur eingesetzt hatte, die nur eine eingeschränkte 32-Bit-Kompatibilität aufwies, musste eine eigene Version von x86-64 einführen, die es nennt EM64T (64-Bit-Technologie mit erweitertem Speicher) . Derzeit ist die 64-Bit-Unterstützung für die meisten Menschen unwichtig. Microsoft bietet eine 64-Bit-Version von Windows XP an, und die meisten Linux-Distributionen unterstützen 64-Bit-Prozessoren. Bis 64-Bit-Anwendungen jedoch häufiger eingesetzt werden, bietet die Ausführung eines 64-Bit-Prozessors auf einem Desktop-Computer nur geringe Vorteile für die Praxis. Dies kann sich ändern, wenn Microsoft (endlich) Windows Vista ausliefert, das die 64-Bit-Unterstützung nutzt und wahrscheinlich viele 64-Bit-Anwendungen hervorbringt.

Geschützte Ausführung

Mit dem Athlon 64 stellte AMD den NX (kein eXecute) Technologie, und Intel folgte bald mit seiner XDB (eXecute Disable Bit) Technologie. NX und XDB dienen demselben Zweck, sodass der Prozessor bestimmen kann, welche Speicheradressbereiche ausführbar und welche nicht ausführbar sind. Wenn Code, z. B. ein Buffer-Over-Run-Exploit, versucht, im nicht ausführbaren Speicherbereich ausgeführt zu werden, gibt der Prozessor einen Fehler an das Betriebssystem zurück. NX und XDB haben ein großes Potenzial, den durch Viren, Würmer, Trojaner und ähnliche Exploits verursachten Schaden zu verringern, erfordern jedoch ein Betriebssystem, das die geschützte Ausführung unterstützt, z. B. Windows XP mit Service Pack 2.

Leistungsreduzierungstechnologie

AMD und Intel bieten in einigen ihrer Prozessormodelle Technologie zur Leistungsreduzierung an. In beiden Fällen wurde die in mobilen Prozessoren verwendete Technologie auf Desktop-Prozessoren migriert, deren Stromverbrauch und Wärmeerzeugung problematisch geworden sind. Im Wesentlichen arbeiten diese Technologien, indem sie die Prozessorgeschwindigkeit (und damit den Stromverbrauch und die Wärmeerzeugung) reduzieren, wenn der Prozessor im Leerlauf oder leicht belastet ist. Intel bezeichnet ihre Leistungsreduzierungstechnologie als EIST (verbesserte Intel Speedstep-Technologie) . Die AMD-Version heißt Cool'n'Quiet . Beides kann zu einer geringfügigen, aber nützlichen Reduzierung des Stromverbrauchs, der Wärmeerzeugung und des Systemgeräuschpegels führen.

Dual-Core-Unterstützung

Bis 2005 stießen AMD und Intel beide an die praktischen Grenzen dessen, was mit einem einzigen Prozessorkern möglich war. Die naheliegende Lösung bestand darin, zwei Prozessorkerne in ein Prozessorpaket zu packen. Auch hier war AMD mit seiner Eleganz führend Athlon 64 X2 Prozessoren der Serie mit zwei eng integrierten Athlon 64-Kernen auf einem Chip. Intel war erneut gezwungen, Aufholjagd zu spielen, biss die Zähne zusammen und schlug einen Dual-Core-Prozessor zusammen, den es nennt Pentium D. . Die ausgereifte AMD-Lösung bietet mehrere Vorteile, darunter hohe Leistung und Kompatibilität mit nahezu jedem älteren Socket 939-Motherboard. Die Slapdash-Intel-Lösung, bei der im Grunde genommen zwei Pentium 4-Kerne auf einen Chip geklebt wurden, ohne sie zu integrieren, führte zu zwei Kompromissen. Erstens sind Intel Dual-Core-Prozessoren nicht abwärtskompatibel mit früheren Motherboards und erfordern daher einen neuen Chipsatz und eine neue Serie von Motherboards. Zweitens, da Intel mehr oder weniger einfach zwei seiner vorhandenen Kerne auf ein Prozessorpaket geklebt hat, sind der Stromverbrauch und die Wärmeerzeugung extrem hoch, was bedeutet, dass Intel die Taktrate von Pentium D-Prozessoren im Vergleich zum schnellsten Single-Core-Pentium reduzieren musste 4 Modelle.

Trotzdem ist der Athlon 64 X2 keineswegs ein zweifelsfreier Gewinner, da Intel klug genug war, den Pentium D attraktiv zu bewerten. Die billigsten Athlon X2-Prozessoren kosten mehr als doppelt so viel wie die billigsten Pentium D-Prozessoren. Obwohl die Preise zweifellos fallen werden, erwarten wir keine großen Preisunterschiede. Intel verfügt über Produktionskapazitäten, während AMD nur begrenzt in der Lage ist, Prozessoren herzustellen. Daher ist es wahrscheinlich, dass AMD-Dual-Core-Prozessoren auf absehbare Zeit einen Premium-Preis haben werden. Leider bedeutet dies, dass Dual-Core-Prozessoren für die meisten Menschen keine vernünftige Upgrade-Option sind. Intel Dual-Core-Prozessoren sind preisgünstig, erfordern jedoch einen Motherboard-Austausch. AMD Dual-Core-Prozessoren können ein vorhandenes Socket 939-Motherboard verwenden, aber die Prozessoren selbst sind zu teuer, um für die meisten Upgrades brauchbare Kandidaten zu sein.

'''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.

Kernnamen und Kernschritte

Das Prozessorkern definiert die grundlegende Prozessorarchitektur. Ein Prozessor, der unter einem bestimmten Namen verkauft wird, kann einen von mehreren Kernen verwenden. Zum Beispiel verwendeten die ersten Intel Pentium 4-Prozessoren die Willamette Kern . Später haben Pentium 4-Varianten die verwendet Northwood-Kern, Prescott-Kern, Gallatin-Kern, Prestonia-Kern , und Prescott 2M Kern . In ähnlicher Weise wurden verschiedene Athlon 64-Modelle unter Verwendung des hergestellt Clawhammer-Kern, Vorschlaghammer-Kern, Newcastle-Kern, Winchester-Kern, Venedig-Kern, San Diego-Kern, Manchester-Kern , und Toledo Kern .

Die Verwendung eines Kernnamens ist eine bequeme Kurzform, um zahlreiche Prozessoreigenschaften kurz anzugeben. Beispielsweise verwendet der Clawhammer-Kern den 130-nm-Prozess, einen 1.024-KB-L2-Cache, und unterstützt die Funktionen NX und X86-64, jedoch nicht den SSE3- oder Dual-Core-Betrieb. Umgekehrt verwendet der Manchester-Kern den 90-nm-Prozess, einen 512-KB-L2-Cache, und unterstützt die Funktionen SSE3, X86-64, NX und Dual-Core.

Sie können sich vorstellen, dass der Name des Prozessorkerns einer Hauptversionsnummer eines Softwareprogramms ähnelt. So wie Softwareunternehmen häufig kleinere Updates veröffentlichen, ohne die Hauptversionsnummer zu ändern, nehmen AMD und Intel häufig kleinere Updates an ihren Kernen vor, ohne den Kernnamen zu ändern. Diese geringfügigen Änderungen werden aufgerufen Kernstufen . Es ist wichtig, die Grundlagen der Kernnamen zu verstehen, da der Kern, den ein Prozessor verwendet, möglicherweise die Abwärtskompatibilität mit Ihrem Motherboard bestimmt. Stufen sind normalerweise weniger bedeutsam, obwohl es sich auch lohnt, darauf zu achten. Beispielsweise kann ein bestimmter Kern in B2- und C0-Stufen verfügbar sein. Das spätere C0-Stepping kann Fehlerbehebungen aufweisen, kühler laufen oder andere Vorteile gegenüber dem früheren Stepping bieten. Core Stepping ist auch wichtig, wenn Sie einen zweiten Prozessor auf einem Motherboard mit zwei Prozessoren installieren. (Das heißt, ein Motherboard mit zwei Prozessorsockeln im Gegensatz zu einem Dual-Core-Prozessor auf einem Single-Socket-Motherboard.) Mischen Sie niemals Kerne oder Schritte auf einem Dual-Prozessor-Motherboard auf diese Weise.

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