Jaki procesor wybrać?
Jednym z największych osiągnięć XX wieku było bez wątpienia wynalezienie komputera. Urządzenie to zdominowało wiele dziedzin naszego życia. Architektura, medycyna, przemysł, astronomia, systemy wspomagania projektowania (CAD), rozrywka (gry komputerowe, Internet) to tylko niektóre przykłady jego wykorzystania.
Nie wszyscy jednak zdają sobie sprawę, że tak zaawansowany sprzęt nie mógłby istnieć bez procesora (CPU, jednostka centralna), a przynajmniej nie w takiej formie jak obecnie. Ta niepozornie wyglądająca „płytka”, wykonana głównie z krzemu odpowiada za pobierania rozkazów z pamięci RAM ich interpretację oraz wykonywanie operacji zgodnych z pobranymi rozkazami. Od efektywności tego podzespołu zależy w dużej mierze ogólna wydajność całego komputera. W poradniku poniżej dowiesz się jaki procesor warto wybrać.
Spis treści
Producenci
Rynek procesorów dla komputerów osobistych zdominowany jest przez dwóch producentów:
- AMD
- Intel
Należy do nich 99,1% rynku, z czego dla AMD przypada 18,8%, natomiast dla Intela 80,3% - dane z 2011 roku.
Procesor AMD X8 FX-9590
Na którego producenta postawić? Nie da się niestety udzielić jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie. AMD raczej nastawia się na produkcję procesorów niskobudżetowych (w tym segmencie posiada bardzo zróżnicowaną ilość modeli). Nie znaczy to jednak, że nie znajdziemy w ich ofercie procesorów ze średniego oraz wyższego segmentu. Jednak ich różnorodność nie jest aż tak duża. Warto jeszcze zauważyć, iż CPU od AMD są zwykle tańsze niż ich konkurencyjne odpowiedniki.
A co z firmą Intel? Ta bez wątpienia posiada bogatszą ofertę (za wyjątkiem niskiego segmentu, w którym zarówno Intel jak i AMD posiadają równie bogatą ilość jednostek). Segment średni i wysoki to przewaga ilościowa Intela. Co ciekawe obecnie dla superwydajnych jednostek firmy Intel (ceny powyżej 1,5 tys. zł) AMD nie ma odpowiedzi w swojej ofercie (nie licząc procesorów serwerowych).
Procesor Intel Core i7 4790K
Dlatego jak widzisz trudno wskazać faworyta. Jeżeli składając zestaw komputerowy liczysz każdą złotówkę, to raczej powinieneś szukać platformy opartej o jednostkę AMD. Jeżeli jednak budżet tak bardzo Cię nie ogranicza, to warto postawić na Intela.
To jakiemu producentowi jednostek centralnych zaufamy nie ma związku tylko i wyłącznie z ceną i wydajnością. Procesor AMD będzie wymagał innej płyty głównej niż CPU Intela i odwrotnie - płyta główna dedykowana produktom Intele nie będzie pasować do jednostek AMD.
Rdzenie i wątki
Do niedawna w komputerach PC montowano tylko i wyłączenie jednostki z jednym rdzeniem (ang. core). Obecnie już nie spotkamy takich zestawów. Na dzień dzisiejszy królują układy z dwoma, czterema, sześcioma, a nawet ośmioma rdzeniami.
Po co więcej rdzeni?
W jednostkach centralnych z jednym rdzeniem wzrost wydajności dokonywał się głównie poprzez:
- Zwiększanie częstotliwości zegara - osiągnięto już maksimum
- Wzrost liczby tranzystorów - zbliżamy się do maksimum, bo wzrost ich liczby wiąże się ze zmniejszaniem rozmiarów
Wyższa częstotliwość
Wzrost taktowania zegara podnosi temperaturę układu. Ponadto wysoka częstotliwość (ponad 5 GHz), to również problem z odróżnieniem sygnału właściwego od szumu. Dlatego już od kilku lat praktycznie brak postępu na tym polu. Obecnie w zasadzie nie spotyka się zegarów o częstotliwości wyższej niż 4 Ghz (za wyjątkiem niektórych modeli AMD, które osiągają 4,7 GHz).
Wzrost liczby tranzystorów
To w dużej mierze właśnie ciągle wzrastająca liczba tranzystorów sprawia, że na rynku pojawiają się coraz to wydajniejsze układy. Jednak z tranzystorami jest podobnie jak z taktowaniem – powoli zbliżamy się do granicy, której nie będziemy w stanie przekroczyć, a przynajmniej przy wykorzystaniu klasycznego podejścia. Przede wszystkim musimy uświadomić sobie, iż wzrost liczby tranzystorów w procesorze możliwy jest dzięki systematycznemu zmniejszaniu ich rozmiarów.
| Rok | Proces produkcyjny (rozmiar) | Ilość tranzystorów | Procesor |
|---|---|---|---|
| 1971 | 10 µm | 2 300 | Intel 4004 |
| 1985 | 1,5 µm | 275 000 | Intel 80386 |
| 1989 | 1 µm | 1 180 235 | Intel 80486 |
| 1995 | 0,5 µm | 5 500 000 | Pentium Pro |
| 1999 | 250 nm | 22 000 000 | AMD K7 |
| 2006 | 65 nm | 291 000 000 | Core 2 Duo Conroe |
| 2010 | 32 nm | 1 170 000 000 | Core i7 Gulftown |
| 2012 | 22 nm | 1 400 000 000 | Core i7 Ivy Bridge |
| 2014 | 14 nm | ? | ? |
| 2016 | 10 nm | ? | ? |
| 2018 | 7 nm | ? | ? |
| 2020 | 5 nm | ? | ? |
W połowie lat 90. XX wieku procesory powstawały w technologii 500 nm. Z czasem wielkość tranzystorów malała, a tym samym byliśmy w stanie „upakować” ich większą ilość. W 2014 roku Intel ogłosił zamiary wytworzenia procesora w technologii 12 nm. Jednak już wkrótce osiągniemy granice możliwości miniaturyzacji tranzystorów. Dlaczego? Otóż średnica atomu to około 0,1 nm. Próg ten wydaje się być dla nas nieprzekraczalny. Poza tym zbliżając się nawet do tej granicy z pewnością kłopotliwe dla inżynierów będą różnego rodzaju zjawiska kwantowe, które uniemożliwią produkcję stabilnych układów.
Wzrost liczby rdzeni
Dlatego konstruktorzy CPU szukając alternatywy poszli trochę inną drogą. Mianowicie porzucono ideę zwiększania częstotliwości taktowania w celu podniesienia wydajności na rzecz dołączenia dodatkowych rdzeni do jednego pracującego zestawu komputerowego. Można więc powiedzieć, że procesor wielordzeniowy, to tak naprawdę kilka jednostek zamkniętych w jednej obudowie (oczywiście nadal produkuje się coraz to mniejsze tranzystory oraz zwiększa ich ilość). Główna zaleta wieloprocesorowości, to możliwość jednoczesnego przetwarzania danych na kilku CPU.
Wielowątkowść, czyli „udawane rdzenie”
Wielowątkowść procesora jest technologią stosowaną już w Pentium 4 pod nazwą Hyper-Threading (HT), która daje możliwość wykonywania kilku wątków (zwykle dwóch) w tym samym czasie na jednym fizycznym rdzeniu (procesorze). Według firmy Intel zastosowanie technologii Hyper-Threading podnosi wydajność o 15 – 30%.
Często ilość wątków określana jest mianem rdzeni logicznych. Dla przykładu procesor 2 – rdzeniowy z 4 wątkami widziany jest przez system operacyjny jako 4 – rdzeniowy. Należy jednak wiedzieć, iż 4 rdzenie logiczne (2 rdzenie 4 wątki) oferują niższą wydajność niż 4 rdzenie fizyczne (4 rdzenie 4 wątki) – oczywiście dla porównywalnej klasy procesorów.
Obecnie HT stosowane jest w najnowszych procesorach firmy Intel (Core i3, Core i5, Core i7).
Dodatkowe rdzenie, a wydajność
Wydawałoby się, że 2 rdzenie, to dwa razy większa wydajność niż w przypadku jednego i analogicznie dla większej liczby rdzeni. Jednak wydajność w zdecydowanej większości przypadków nie przyrasta w ten sposób. Problem nie leży w samej architekturze takiego układu, która teoretycznie pozwala na zwiększanie wydajności o krotność liczby rdzeni, ale w budowie samym aplikacji, które w znacznej ilości przypadkach nie są w stanie wykorzystać dostępu do wielu rdzeni. Jednak systematycznie się to zmienia. Obecnie wiele aplikacji, a zwłaszcza gry komputerowe pisane są w taki sposób, aby wykorzystać zalety wieloprocesorowości.
Częstotliwość taktowania
Jest to częstotliwość z jaką pracuje procesor. Dla przykładu taktowanie o wartości 2 GHz oznacza 2 mld cykli w ciągu sekundy.
Taktowanie zegara jest tylko jednym z wielu czynników wpływających na ogólna wydajność jednostki centralnej. Parametr ten może być wykorzystywany do porównywania jedynie CPU z tej samej rodziny.
Podnoszenie taktowania (overclocking)
Mimo, że taktowanie to tylko jeden z parametrów procesora, to tak naprawdę tylko tą wartością możemy manipulować, gdy już zakupimy CPU. Musimy jednak pamiętać, że nie każda jednostka na to pozwala. Dlatego powinniśmy szukać układów z odblokowanym mnożnikiem. W przypadku firmy Intel modele, w których możemy podnieść taktowanie posiadają na końcu nazwy literę K.
Ponadto kupując CPU z myślą o podkręcaniu zegara powinniśmy wyposażyć się w dobrej klasy płytę główną oraz odpowiednie chłodzenie – box'owy wentylator (dostarczony wraz z procesorem) może okazać nie niewystarczający.
Pamięć podręczna cache
Cache umiejscowiono w samej jednostce centralnej. Charakteryzuje się bardzo krótkim czasem dostępu. Jej główne zadanie to przyspieszenie dostępu do pamięci głównej. Może to zostać osiągnięte dzięki temu, iż w pamięci podręcznej przechowywane są dane, z których jednostka centralna korzysta najczęściej. Zwykle w procesorze znajdują się 3 rodzaje takiej pamięci, które są oznaczone jako: L1, L2 oraz L3. Najistotniejszymi parametrami są tutaj: czas dostępu oraz pojemność. Jeżeli mowa o wielu rdzeniach, to każdy rdzeń dysponuje swoim własnym zestawem pamięci podręcznych (za wyjątkiem L3).
Pamięć cache L1
Jej zadanie polega na polepszeniu dostępu do pamięci wyższego poziomu. Jeżeli jednostkę centralną wyposażono również w L2, to jest to dostęp właśnie do niej, a jeżeli nie, to mowa tutaj o poprawieniu dostępu bezpośrednio do RAM. L1 ulokowano najbliżej jądra jednostki centralnej z wszystkich pamięci podręcznych. Posiada również najmniejszy rozmiar, ale jest najszybsza.
Pamięć cache L2
Tak zwana pamięć drugiego poziomu. Jej zastosowanie jest podobne do L1. Różnica jest taka, że L2 posiada większą pojemność niż L1, lecz jest od niej wolniejsza. Jednak jeżeli porównamy czas dostępu do L2 (kilka nanosekund) z czasem dostępu do RAM (kilkadziesiąt nanosekund), to powód stosowania L2 wydaje się jak najbardziej uzasadniony.
Pamięć cache L3
L3 wykorzystywana jest w sytuacji, gdy pojemność L2 jest niewystarczająca. Kiedyś pamięć ta spotykana była tylko w zastosowaniach serwerowych. W przypadku wielu rdzeni, L3 jest dzielona pomiędzy wszystkie rdzenie. L3 ma największą pojemność z pośród wszystkich rodzajów pamięci podręcznej, jednak jest najwolniejsza z nich wszystkich, ale i tak zdecydowanie szybsza od RAM.
Podstawka (socket, slot)
Podstawka to nic innego jak rodzaj złącza zamontowanego na płycie głównej, za pomocą którego możemy wpiąć procesor do płyty. Zarówno firma AMD jak i Intel wyprodukowały już w swojej historii przynajmniej po kilkanaście różnych podstawek. Zdecydowaną większością z nich nie musimy sobie w ogóle zawracać głowy, gdyż już dawno wyszły z użycia.
Jaką podstawkę wybrać?
Przede wszystkim socket na procesorze musimy być kompatybilny z podstawką na płycie głównej. Pod drugie należy wiedzieć, iż rodzaj podstawki nie przekłada się na wydajność procesora. Niemniej jednak kolejne generacje jednostek centralnych posiadają inne sloty, które zwykle nie są kompatybilne wstecz. Dlatego starajmy się wybierać zawsze najnowsze generacje procesorów, co pociągnie za sobą konieczność wyboru płyty z „przyszłościowa podstawką”. Dzięki temu w sytuacji późniejszej modernizacji zestawu komputerowego wymienimy jedynie procesor, a nie całą płytę główną.
Długość rozkazów
Jeszcze do niedawna produkowano procesory tylko 32 bitowe. Obecnie rynek zdominowany jest przez 64 bitowe (architektura x64) jednostki – obsługują one również rozkazy 32 bitowe. O co jednak chodzi z tymi bitami? Przede wszystkim o długość słowa na jakim operuje CPU.
Adresacja
Procesor 64 bitowy może zaadresować więcej komórek pamięci niż 32 bitowy. 32 bitowy CPU to możliwość nadania 232, czyli 4 294 967 296 adresów (4 GB). Jednak nie wszystkie adresy w RAM mogą zostać wykorzystane przez procesor. Sytuacja taka ma miejsce dlatego, że obszar w pamięci operacyjnej rezerwują również inne podzespoły komputera (karta graficzna, sterownik USB). Dlatego w komputerze 32 bitowym nigdy nie zobaczymy więcej niż 4 GB, a nawet zbliżenie się do tej wartości będzie niemożliwe. Sytuacja taka nie ma miejsca w przypadku wykorzystywania CPU 64 bitowego, który daje możliwość zaadresowania aż 264 komórek!. Nawet po odliczeniu przestrzeni dla innych podzespołów, wielkość ta wygląda imponująco. Jest to jednak pojemność teoretyczna i zwykle będziemy ograniczeni przez płytę główną, ale czy ograniczenie do np. 64 GB, to jakieś znaczące ograniczenie?
Oczywiście sam procesor 64 bitowy, to nie wszystko. Konieczny jest również 64 bitowy system operacyjny. A jeżeli chcemy w pełni cieszyć się architekturą 64 bitową, to musimy zaopatrzyć się również w aplikacje 64 bitowe.
Kompatybilność
Większość aplikacji 32 bitowych jest kompatybilnych z systemami 64 bitowymi, lecz 64 bitowa aplikacja nie będzie kompatybilna z systemem 32 bitowym. Warto również wiedzieć, że sterowniki muszą być zawsze napisane pod konkretną architekturę!
Podsumowanie
Na chwilę obecną procesory w architekturze x64 to standard. A co z 64 bitowymi systemami operacyjnymi? Jeżeli zamierzasz montować więcej niż 4 GB RAM, to w grę wchodzi tylko 64 bitowy system operacyjny. A co z aplikacjami? Jeżeli posiadasz CPU zgodny z x64 oraz 64 bitowy OS, to nie pozostaje Ci nic innego jak cieszyć z aplikacji 64 bitowych.
Dodatkowe pojęcia
| Pojęcie | Technologia |
|---|---|
| Mnożnik | Jest to wartość, która umożliwia określenie częstotliwości procesora. Mnożnik × częstotliwość magistrali HT (BCLK) = częstotliwość procesora. Przykład 20 × 133 MHz = 2 660 MHz |
| Direct Media Interface | Nowa szyna systemowa punkt – punkt stosowana z procesorami Intel: Core i3, Core i5, Core i7. Osiąga przepustowość do 8 GT/s (DMI 3.0) |
| HyperTransport (HT) | Szyna systemowa punkt – punkt stosowana z procesorami AMD. Prędkość do 6.4 GT/s. |
| Intel Turbo Boost | Technologia opracowana przez firmę Intel. Pozwala ona na chwilowe, automatyczne zwiększenie prędkości taktowania procesora, gdy ten potrzebuje dodatkowej mocy obliczeniowej – możliwy wzrost o 300 - 900 MHz |
| AES (szyfrowanie) | Wbudowany zestaw instrukcji umożliwiający sprzętowe wsparcie dla szyfrowania AES (ang. Advanced Encryption Standard) |
| Układ graficzny procesora | Znaczna część procesorów na rynku posiada zintegrowaną kartę graficzną. Jej wydajność jest w zupełności wystarczająca dla podstawowych zastosowań (Internet, filmy HD, programy biurowe, proste gry) |
| Thermal Design Power (TDP) | Intel: Jest to pobierana i oddawana moc (jako ciepło) przez procesor podczas obciążenia AMD: Teoretyczna moc jaką procesor mógłby pobrać i oddać do otoczenia jako ciepło |
| AMD Turbo CORE | Chwilowe podniesienie taktowania procesora, gdy potrzebujemy większej mocy obliczeniowej |
Co wybrać?
Co konkretnie wybrać? Wszystko zależy od naszych potrzeb. Do prac biurowych, surfowania po internecie, oglądania filmów czy nawet grania w mniej wymagające gry sprawdzi większość niskobudżetowych procesorów, np. te z serii AMD APU lub Intel Core i3. Jeżeli jesteśmy bardziej wymagający i zamierzamy wykorzystać nasz komputer do grania w nowsze gry, obróbki grafiki, czy do innych zadań wymagających złożonych obliczeń to musimy się zastanowić nad czymś z wyższej półki: seria AMD FX lub Intel Core i5. Najbardziej wymagające zadania należy powierzyć jednostką z serii Intel Core i7 lub najwydajniejszym procesorom z serii AMD FX.
Podstawowe zasady
Praktycznie każdy kto kupuje procesor zwraca uwagę na jego wydajność. Jak już wspomniałem wyżej, określenie wydajności takiej jednostki jest trudne. Niemniej jednak zwracając uwagę na pewne cechy takiego urządzenie można chociaż pobieżnie określić jego możliwości.
- Rodzina procesorów - wybierajmy zawsze jednostki najnowszej generacji
- Ilość rdzeni - im więcej tym lepiej
- Szybkość taktowania - im więcej tym lepiej
- Rodzaj pamięci podręcznej oraz jej pojemność - im więcej poziomów oraz większa ich pojemność, tym cały układ jest wydajniejszy
Opinie o produktach
Tak czy inaczej dla osób, które nie wykorzystują komputer do gier, albo robią to sporadycznie APU to dobry pomysł.