ΤΕΧΝΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΩΛΗΣΕΩΝ & ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΥΛΙΚΟΥ ΚΑΙ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Β΄ ΕΠΑΛ ΚεφΑλαιο 2: ΠροδιαγραφΕΣ ΥλικοΥ Η/Υ 2.7 Επεξεργαστές

ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας - ΚΜΕ (Central Processing Unit – CPU) ή απλούστερα επεξεργαστής αποτελεί το μέρος του υλικού που εκτελεί τις εντολές ενός προγράμματος υπολογιστή χρησιμοποιώντας βασικές αριθμητικές και λογικές πράξεις καθώς και λειτουργίες εισόδου-εξόδου

ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Ο επεξεργαστής ελέγχει και συντονίζει τόσο το κεντρικό σύστημα, όσο και τις περιφερειακές μονάδες Σε συνεργασία με την κύρια μνήμη εκτελεί διαδοχικά τις εντολές Είναι ο "εγκέφαλος" του Η/Υ Με απλά λόγια, η cpu είναι ένα τσιπ που λαμβάνει διάφορες εντολές προς επεξεργασία από διάφορα προγράμματα που εκτελούμε στον Η/Υ μας Τις επεξεργάζεται και στη συνέχεια επιστρέφει αποτελέσματα ώστε να τα λάβουν τα προγράμματα που την χρησιμοποιούν και να τα εμφανίσουν έπειτα σε εμάς

ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Αποτελείται από: Μονάδα Ελέγχου (Control Unit) Αριθμητική Λογική Μονάδα (ALU: Arithmetical Logical Unit) Καταχωρητές (Registers)

Κεντρικη Μοναδα επεξεργασιασ Αριθμητική και λογική μονάδα (ALU) – εκεί εκτελούνται όλες οι αριθμητικές και λογικές πράξεις Μονάδα ελέγχου (Control Unit) – συγχρονίζει και ελέγχει τη λειτουργία του υπολογιστή Καταχωρητές (Registers) – Ειδικές μνήμες όπου μεταφέρονται οι εντολές, καταχωρούνται τα δεδομένα και τα αποτελέσματα των πράξεων

Οι δύο μεγάλοι κατασκευαστές επεξεργαστών είναι η Intel και η AMD

2.7 ΕπεξεργαστΕΣ Τα βασικά ζητήματα που πρέπει πρωταρχικά να καθοριστούν για τη μελέτη μιας αγοράς ενός επεξεργαστή είναι: ο αριθμός των πυρήνων που χρειάζονται το είδος εργασίας για το οποίο θα χρησιμοποιηθεί ο τύπος του λογισμικού που θα «τρέχει» η συνολική του ταχύτητα

Ιδιαιτερα χαρακτηριστικα επεξεργαστων CPU Πυρήνας Συχνότητα Cache Εσωτερικός σχεδιασμός θερμότητας - ψύξης Επεξεργασία γραφικών (GPU)

μονοΠυρΗνοι επεξεργαστεσ Μονοπύρηνοι επεξεργαστές είναι μειοψηφία στην αγορά Ο μοναδικός αυτός πυρήνας ήταν υπεύθυνος για να χειρίζεται όλα τα δεδομένα που του αποστέλλονταν Αναλάμβανε την εκτέλεση μίας διεργασίας τη φορά. Όταν την τελείωνε, τότε μόνο αναλάμβανε να εκτελέσει την επόμενη, κλπ. Οπότε αντιλαμβάνεστε την καθυστέρηση στο να εκτελέσει ένα σύνολο τέτοιων διεργασιών, σε σχέση με την παράλληλη εκτέλεση που κάνουν οι σύγχρονοι πολυπύρηνοι επεξεργαστές

πολυΠυρΗνοι επεξεργαστεσ μία cpu μπορεί να έχει πάνω από έναν πυρήνα, (2=dual core,4=quad core,6,8,κλπ) που της επιτρέπουν να επεξεργάζεται παράλληλα πολλές εντολές που δέχεται, χωρίς να μπαίνουν μερικές φορές σε κάποια "ουρά αναμονής"

πολυΠυρΗνοι επεξεργαστεσ Πολυπύρηνοι επεξεργαστές τώρα πια έχουν κυριαρχήσει στην αγορά Τα προγράμματα πλέον σχεδιάζονται με τέτοιο τρόπο ώστε να εκμεταλλεύεται τα χαρακτηριστικά της πολυπύρηνης τεχνολογίας ή απαιτούν πολυπύρηνους επεξεργαστές για να λειτουργήσουν Υπάρχει η δυνατότητα να χωρίζουν τις διεργασίες με αποτέλεσμα η ταχύτητα εκτέλεσης των διεργασιών να μεγιστοποιηθεί

πολυΠυρΗνοι επεξεργαστεσ Ο επεξεργαστής λειτουργεί με βέλτιστο τρόπο όταν και το λογισμικό που «τρέχει» του το επιτρέπει Καλό είναι να ταιριάζουμε με βέλτιστο τρόπο τις απαιτήσεις του συστήματος με τον αριθμό των πυρήνων του επεξεργαστή

ΣυχνΟτητα Ένα εσωτερικό ρολόϊ παράγει χτύπους και δίνει το ρυθμό ή την ταχύτητα με την οποία μεταφέρονται οι εντολές

ΣυχνΟτητα Οι επεξεργαστές για να λειτουργήσουν χρειάζονται ένα ρολόι Οι επεξεργαστές για να λειτουργήσουν χρειάζονται ένα ρολόι Σε κάθε κύκλο του ρολογιού ο υπολογιστής κάνει ένα βήμα στην εκτέλεση του προγράμματος Κάθε λειτουργία που εκτελεί ο υπολογιστής χρειάζεται τουλάχιστον έναν κύκλο του ρολογιού Η συχνότητα λειτουργίας του επεξεργαστή είναι η συχνότητα λειτουργίας του ρολογιού του και μετριέται σε Hertz (Hz) 1Hz = ένας κύκλος του ρολογιού ανά δευτερόλεπτο

ΣυχνΟτητα Κύκλος ρολογιού (Clock Cycle): Το διάστημα μεταξύ δύο γεγονότων ρολογιού Περίοδος κύκλου (Cycle Period): Η διάρκεια του κύκλου σε ns Συχνότητα ρολογιού (Clock rate): Η συχνότητα των κύκλων στη μονάδα του χρόνου

ΣυχνΟτητα Συχνότητα cpu είναι στην ουσία η ταχύτητα που έχει η cpu - ο επεξεργαστής και μετριέται σε Hz. Όσο περισσότερα τα Hz, τόσο μεγαλύτερη και η ταχύτητα επεξεργασίας Επειδή όμως πλέον δεν υπάρχει η ανάγκη να είναι ακόμα μεγαλύτερη η συχνότητα cpu, οι εταιρείες επικεντρώνονται στο να βγάζουν επεξεργαστές με περισσότερους πυρήνες (για παράλληλες επεξεργασίες), μεγαλύτερες cache κλπ.

ΣυχνΟτητα Λέμε ότι ο τάδε επεξεργαστής έχει συχνότητα 3GHz, που σημαίνει ότι σε ένα δευτερόλεπτο μπορεί να κάνει 3 δισεκατομμύρια "κύκλους" (1Hz = 1 κύκλος / δευτερόλεπτο) Αυτό βέβαια δεν σημαίνει απαραίτητα ότι μία cpu 2Ghz σε σχέση με μία του 1GHz έχει τη διπλάσια ταχύτητα, για το λόγο ότι η επεξεργασία δεδομένων μπορεί να είναι σε αναμονή εξαιτίας άλλων παραγόντων και να μην έχει τόσο μεγάλη απόδοση - να μην μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε όλη την ισχύ του

ΣυχνΟτητα Στο πρόσφατο παρελθόν ο μεγαλύτερος αριθμός των Hz υποδήλωνε και ταχύτερο επεξεργαστή. Στις μέρες μας αυτό δεν είναι απαραίτητα απόλυτο Σε κάποιες περιπτώσεις ένας επεξεργαστής με μικρότερη ονομαστική συχνότητα μπορεί να λειτουργεί ταχύτερα χάρη στη διαφορετική εσωτερική του δομή. Είναι απαραίτητο πριν από κάθε μελέτη να αναζητούμε το instructions per cycle (CPI) του επεξεργαστή σε συνδυασμό φυσικά με τη συχνότητα του. Σε γενικές γραμμές η συχνότητα είναι ένας καλός δείκτης για τον υπολογισμό της ταχύτητας ενός επεξεργαστή όμως τώρα πια δεν είναι ο μόνος

ΕσωτερικΟΣ σχεδιασμΟΣ θερμΟτηταΣ - ψΥξηΣ Οι επεξεργαστές όπως όλες οι μηχανές παράγουν θερμότητα και γι’ αυτό το λόγο έχουν ανάγκη από ψύξη Θα πρέπει να γίνει προσεκτική μελέτη για τις ανάγκες του κάθε επεξεργαστή, γιατί σε περίπτωση βλάβης η ζημιά θα είναι ανεπανόρθωτη λόγω υπερθέρμανσης Υπάρχουν βέβαια και επεξεργαστές που πωλούνται μαζί με την κατάλληλη ψύξη

ΕσωτερικΟΣ σχεδιασμΟΣ θερμΟτηταΣ - ψΥξηΣ Όσο καλή και να είναι η ψύκτρα μας, αν δεν αερίζεται σωστά το κουτί μας τότε είναι άδικος κόπος ό,τι και να κάνουμε Όταν χρησιμοποιούμε ψύκτρα τρίτου κατασκευαστή, θα πρέπει να είναι συμβατή με το μοντέλο του επεξεργαστή Προσοσχή στον θόρυβο που κάνει ο ανεμιστήρας της ψύκτρας

ΕσωτερικΟΣ σχεδιασμΟΣ θερμΟτηταΣ - ψΥξηΣ Οι ψύκτρες από χαλκό είναι συνήθως καλύτερων επιδόσεων από τις αντίστοιχες που χρησιμοποιούν αλουμίνιο Αυτό συμβαίνει γιατί ο χαλκός είναι καλύτερος αγωγός της θερμότητας Είναι όμως και ακριβότερος... Υπάρχουν και οι επινικελωμένες ψύκτρες. Η απόδοσή τους δεν επηρεάζεται από αυτό. Είναι πιο πολύ για ομορφιά…

Cache - Κρυφη μνημη Κρυφή μνήμη (cache) καλείται η μνήμη υπολογιστή η οποία αποθηκεύει μία συλλογή από δεδομένα, τα οποία αποτελούν αντίγραφα τιμών που βρίσκονται κάπου αλλού Το γνωστότερο παράδειγμα κρυφής μνήμης είναι η κρυφή μνήμη του επεξεργαστή, η οποία μεσολαβεί μεταξύ της κεντρικής μνήμης RAM και της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας (ΚΜΕ)

Cache - Κρυφη μνημη

Επεξεργασια γραφικων (GPU) Δεν χρειάζεται ξεχωριστή κάρτα γραφικών Δεν συνίσταται σε υψηλές απαιτήσεις γραφικής απεικόνισης

Πωσ επιλΕγουμε επεξεργαστΗ Μεγάλη έμφαση στην επιλογή του επεξεργαστή γιατί είναι ένα από τα βασικά στοιχεία του υπολογιστικού συστήματος Συνδυασμός : Αναγκών Κόστους Επίδοσης Δε σημαίνει πως ο ταχύτερος επεξεργαστής είναι και ο πιο κατάλληλος (αν η ταχύτητα παραμένει ανεκμετάλλευτη!)

Πωσ επιλΕγουμε επεξεργαστΗ Για τις διάφορες κατηγορίες χρηστών: Απλοί οικιακοί χρήστες Απαιτητικοί οικιακοί χρήστες(π.χ. Gamers) Εταιρείες Server σημαντικό ρόλο έχει: η συχνότητα λειτουργίας ο αριθμός των πυρήνων Θα πρέπει να προσέξουμε επίσης: το κατάλληλο σύστημα ψύξης του επεξεργαστή ειδικά στις περιπτώσεις υψηλής συχνότητας λειτουργίας

hyperthreading Τεχνική που ανέπτυξε η Intel και εφαρμόζεται κατά την κατασκευή μίας CPU Ένας επεξεργαστής συμπεριφέρεται σαν να ήταν πολλοί μαζί Επιτρέπει την παράλληλη επεξεργασία δεδομένων (πολλές διεργασίες/νήματα ταυτόχρονα) Κάθε πυρήνας, γίνεται αντιληπτός από το λειτουργικό σύστημα ως ένας πραγματικός επεξεργαστικός πυρήνας και ένας επιπλέον "λογικός", και διαμοιράζει το φόρτο ανάμεσά τους όταν παρίσταται η ανάγκη Απαιτεί κατάλληλο λειτουργικό σύστημα