Základní popis procesoru, chipsetu a chlazení je na stránce Procesor a chipset. Tady je, jak procesor pracuje, jeho parametry a výrobci.
Jak procesor pracuje
Procesor vykonává program po instrukcích v opakovaném instrukčním cyklu:
- Načtení (fetch) — řadič načte z paměti instrukci, na kterou ukazuje čítač instrukcí.
- Dekódování (decode) — zjistí, co instrukce znamená a jaká data potřebuje.
- Provedení (execute) — ALU provede operaci (sčítání, porovnání, přesun dat…).
- Uložení výsledku (write back) — do registru nebo paměti; čítač se posune na další instrukci.
Zřetězení (pipelining) překrývá fáze více instrukcí — zatímco se jedna provádí, další se už dekóduje a třetí načítá, jako na výrobní lince. Moderní procesory jsou navíc superskalární (více instrukcí v jednom taktu) a provádějí instrukce mimo pořadí a spekulativně (odhadují, kudy program po podmínce půjde).
Von Neumannova architektura má jednu paměť pro program i data. Harvardská je má oddělené; dnešní procesory ji používají uvnitř — cache L1 je rozdělená na instrukční a datovou.
Parametry procesoru
| Parametr | Význam |
|---|---|
| patice / socket | musí odpovídat základní desce (např. AM4, AM5, LGA 1700) |
| frekvence (GHz) | základní takt a Turbo / Boost — krátkodobé zvýšení, když to dovolí teplota a příkon |
| počet jader | fyzické výpočetní jednotky; každé jádro zpracovává svůj proud instrukcí |
| počet vláken | s technologií SMT (u Intelu Hyper-Threading) zvládne jedno jádro dvě vlákna |
| cache L1, L2, L3 | L1 a L2 má každé jádro své, L3 je sdílená všemi jádry |
| výrobní proces (nm) | velikost struktur na čipu; menší = víc tranzistorů, nižší spotřeba |
| TDP (W) | tepelný výkon, který musí chladič odvést |
| integrovaná grafika | grafické jádro v procesoru (iGPU) — počítač nepotřebuje samostatnou grafickou kartu |
| podporované paměti | generace (DDR4, DDR5), rychlost a počet kanálů |
| instrukční sada | x86-64 (Intel, AMD), ARM (telefony, Apple M, Qualcomm Snapdragon) |
Výkon neurčuje jen frekvence — záleží i na počtu instrukcí za takt (IPC, daném architekturou), počtu jader a velikosti cache. Procesory se proto porovnávají benchmarky (Passmark, Cinebench, Geekbench).
Hybridní procesory (Intel od 12. generace, Apple M, ARM) kombinují výkonná jádra (P-cores) a úsporná jádra (E-cores).
AMD
AMD = Advanced Micro Devices. Vyrábí procesory pro servery, laptopy a desktopy a také grafické karty (Radeon).
Řady procesorů:
- Ryzen – od 2. 3. 2017 (1. generace), architektura Zen; Ryzen 3 / 5 / 7 / 9 podle výkonu
- Threadripper – pracovní stanice s mnoha jádry
- EPYC – servery
- starší: Athlon (od 1999), Opteron (servery), Turion (notebooky), Sempron (levná řada)
Sockety:
- desktop
- AM5 – Ryzen 7000 a novější (LGA, DDR5)
- AM4 – Ryzen 1000–5000 (PGA, DDR4)
- TR4, sTRX4 – Threadripper
- starší typy: AM3, AM2, AM1, FM2+ (A6 / A8)
- servery
- AMD SP3, SP5
- AMD SP2, SP1
Příklad parametrů procesoru:
- patice / socket: AM4
- frekvence: 3 600 MHz
- počet jader: 6
- počet vláken: 12
- podpora chipsetu: AMD A520, B450, B550, X470, X570
- chladič v balení: ano – pro přetaktování je potřeba jiný, lepší
- velikost L1 cache (součet): 576 kB
- velikost L2 cache (součet): 3 072 kB
- velikost L3 cache: 16 384 kB
- Passmark: 12 269
- technologie: 14 / 12 / 7 nm
- průměrné TDP: 65 W
Intel
Řady procesorů:
- Core i3 / i5 / i7 / i9 (od 2023 Core Ultra 5 / 7 / 9) — označení řady podle výkonu, číslo za ním určuje generaci a model (Core i5-12400: 12. generace); přípona K = odemčený pro přetaktování, F = bez integrované grafiky, U / H = notebook úsporný / výkonný
- Xeon — servery a pracovní stanice
- Pentium, Celeron — levné řady (dnes jako Intel Processor)
Sockety: LGA 1200 (10.–11. gen.), LGA 1700 (12.–14. gen.), LGA 1851 (Core Ultra 200); Intel používá výhradně LGA — piny jsou v patici, ne na procesoru.
Výměna procesoru
Na co se nesmí zapomenout:
- kompatibilita — stejný socket a podpora procesoru chipsetem a verzí BIOSu (seznam podporovaných procesorů na webu výrobce desky; někdy je potřeba nejdřív aktualizovat BIOS se starým procesorem),
- vypnout a odpojit napájení, vybít statickou elektřinu,
- u PGA nesmí být ohnuté piny procesoru, u LGA piny v patici; procesor vkládat podle značky (trojúhelníčku) bez tlaku,
- odstranit starou a nanést novou teplovodivou pastu, chladič připojit k ventilátorovému konektoru CPU_FAN,
- chladič musí zvládnout TDP nového procesoru.
Software
- CPU-Z – https://www.cpuid.com/downloads/cpu-z/cpu-z_1.91-en.zip
- HWMonitor – https://www.cpuid.com/downloads/hwmonitor/hwmonitor_1.41.zip
- HWiNFO – https://www.hwinfo.com/download/
Doporučení: stáhnout portable verzi.
Cvičení
- Jaké firmy vyrábí procesory?
- Co znamená AMD a co vyrábí?
- Na jaké frekvenci běží váš procesor?
- DÚ: Vytvořte miniprezentaci na 4–5 slidů o vašem procesoru, dohledejte na stránkách výrobce parametry a technologie, které procesor podporuje. Přidejte i obrázky. Na konci přidejte odkaz z YouTube (ideálně v českém jazyce) ohledně výměny procesoru na základní desce.
- Na co se nesmí zapomenout, když procesor měníte?
Video: základní deska, sběrnice, procesor.