Лекция2 Вычислительные машины, сети и системы

1. Лекция 2

Эволюция технологий
изготовления процессора
Электромеханическое реле
Вакуумные лампы и ячейки на
лампах
Транзисторы

2. Эволюция технологий изготовления процессора

Эволюция технологий
изготовления процессора:
микросхемы
Микропроцессор Intel
4004
• 1971 год
• первый в мире коммерчески
доступный однокристальный
микропроцессор
• стоимость 200 долларов
• на одном кристалле все
функции процессора
большой ЭВМ
• 60 000 (в среднем,
максимально до 93 000)
инструкций в секунду
• Количество транзисторов:
2250

3. Эволюция технологий изготовления процессора: микросхемы

В «настоящее» время
Intel Core i3 2010
2011 год
995 000 000 транзисторов
~145 000 000 000 операций с
плавающей точкой в секунду
Частота процессора 3.8 ГГц
Количество ядер 4
Техпроцесс 32 нм
2013 год: Ivy Bridge 1,4 млрд.
транзисторов на площади
кристалла 160 мм².

4. В «настоящее» время

Intel Core i7 Частота процессора: 2.8 ГГц
Техпроцесс:
22 nm
Количество ядер:
8
Поддержка Hyper-Threading: Есть
Поддержка технологии Turbo Boost: Есть
Частота процессора в режиме Turbo
Boost: 3.6 ГГц
TDP:
140 W (Thermal Design Power)
Тип памяти:
DDR4-1333/1600/2133
2,2 млрд транзисторов
~ 1000 долларов
QPI с северным мостом
Контроллер памяти на ЦП

5. В «настоящее» время

Intel Core i9-9940X ~2017гг
Базовая частота процессора
3.3 ГГц
Количество ядер 14
Поддержка Hyper-Threading
Есть
Поддержка технологии Turbo
Boost Есть
Частота процессора в режиме
Turbo Boost 4.4 ГГц
Техпроцесс 14 нм
Множитель Разблокирован
Параметры кэш-памяти
Объем кэша L1 896 кБ
Объем кэша L2 14 МБ
Объем кэша L3 19.25 МБ
Характеристики поддерживаемой памяти
Максимальный объем поддерживаемой
памяти 128 ГБ
Максимальная поддерживаемая частота
2666 МГц
Минимальная поддерживаемая частота
2133 МГц
Тип памяти DDR4
Количество поддерживаемых каналов 4
Максимальная пропускная способность
шины памяти 79.47 ГБ/с
Напряжение на ядре(Ucore) 0,65 — 1,3 В
TDP 165 Вт
Максимальная рабочая температура
(Tjunc) 88 °C

6. В «настоящее» время

Закон Мура
Удвоение числа транзисторов каждые 2 года
Журнал «В мире
науки» (1983, № 08)
Если бы
авиапромышленность в
последние 25 лет
развивалась столь же
стремительно, как
промышленность
средств вычислительной
техники, то сейчас
самолёт Boeing
767 стоил бы 500 долл. и
совершал облёт земного
шара за 20 минут,
затрачивая при этом
пять галлонов (~18,9 л)
топлива.

7. Закон Мура

О транзисторах
Что это?
Для чего нужны?
Где используются?

8. О транзисторах

Схема работы транзистора
+V
Напряжение на базе ниже критического
– транзистор действует как большое
сопротивление; выходное напряжение
высоко
Напряжение на базе выше критического
- транзистор открывается; выходное
напряжение падает
Vout
Vin
Затвор
Сток
Затвор
Исток
Сток
Затвор
Исток

9. Схема работы транзистора

+V
Vout
Vin
Затвор
Таблица
истинности
Vin
Vout
0
1
1
0
Напряжение на базе ниже критического
– транзистор действует как большое
сопротивление; выходное напряжение
высоко
Напряжение на базе выше критического
- транзистор открывается; выходное
напряжение падает
1
Инвертор

10. Схема работы транзистора

Построение логических
элементов на транзисторах

11. Построение логических элементов на транзисторах

Построение логического
элемента И-НЕ
Таблица истинности
+V
V1
0
0
1
1
Vout
V1
&
V2
И-НЕ
V2
0
1
0
1
Vout
1
1
1
0

12. Построение логического элемента И-НЕ

Построение элемента И
+V
Vout
+V
Таблица истинности
Vout
V1
0
0
1
1
Vin
V1
&
V2
И
V2
0
1
0
1
Vout
0
0
0
1

13. Построение элемента И

Построение логического
элемента ИЛИ-НЕ
+V
Vout
V1
V2
Таблица истинности
1
ИЛИ-НЕ
V1
0
0
1
1
V2
0
1
0
1
Vout
1
0
0
0

14.

Построение
элемента
ИЛИ
+V
+V
Vout
Vout
Vin
V2
V1
Таблица истинности
1
ИЛИ
V1
0
0
1
1
V2
0
1
0
1
Vout
0
1
1
1

15.

Логические функции
Таблица истинности
V1
0
0
1
1
V2 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 F16
0
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
0
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
1
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
Любую логическую функцию можно построить на
базисных логических элементах
Все операции являются результатом работы
логических функций

16. Логические функции

Пример: одноразрядный
сумматор

17. Пример: одноразрядный сумматор

Пример: двухразрядный
сумматор
10+01=11
(2+1=3)
11+11=110
(3+3=6)

18. Пример: двухразрядный сумматор

Логика построения сумматора
Таблица истинности для
младшего разряда
V1
0
0
1
1
V2
0
1
0
1
Сумма Перенос
0
1
1
0
0
0
0
1
Таблица истинности для следующих
разрядов
V1
0
0
1
1
0
0
1
1
V2
0
1
0
1
0
1
0
1
Перенос1 Сумма Перенос2
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1

19. Логика построения сумматора

Пример: Схема сумматора
Принципиальная схема, реализующая
таблицу истинности полного двоичного
одноразрядного сумматора
Принципиальная схема
многоразрядного двоичного
сумматора

20. Пример: Схема сумматора

Построение запоминающих
элементов на транзисторах
Триггер – устройство для хранения бита
информации
R
1
Q
1
S
Q

21. Построение запоминающих элементов на транзисторах

Устройство триггера
0
R
1
Q
0
1
Q
S
1
0
Таблица истинности ИЛИ-НЕ
V1
0
0
1
1
V2
0
1
0
1
Vout
1
0
0
0
R=0
S=0
Не
изменяет
состояние
триггера

22. Устройство триггера

0
R
1
Q
0 1
1
Q
S
1 0
1
Таблица истинности ИЛИ-НЕ
V1
0
0
1
1
V2
0
1
0
1
Vout
1
0
0
0
R=0
S=1
Устанавливает
триггер в
единицу

23. Устройство триггера

1
R
1
Q
1 0
1
Q
S
0 1
0
Таблица истинности ИЛИ-НЕ
V1
0
0
1
1
V2
0
1
0
1
Vout
1
0
0
0
R=1
S=0
Устанавливает
триггер в ноль

24. Устройство триггера

1
R
1
Q
1
Q
S
1
Таблица истинности ИЛИ-НЕ
V1
0
0
1
1
V2
0
1
0
1
Vout
1
0
0
0
R=1
S=1
Запрещенная
комбинация

25. Устройство триггера

Триггер – устройство для хранения бита
информации
R
1
Q
1
S
Q

26. Устройство триггера

Схема синхронного RSтриггера на элементах 2И-НЕ
Один элемент И-НЕ
Один триггер
Условное графическое
обозначение синхронного RSтриггера

27. Схема синхронного RS-триггера на элементах 2И-НЕ

Для чего применяются триггеры
Регистр –
1 1 0
упорядоченная
последовательность
триггеров
Один 8-ми
разрядный регистр
В настоящее время применяются
64-разрядные регистры
1 0 1 1 0

28. Для чего применяются триггеры

Вывод: на транзисторах
можно реализовать логику
любого уровня сложности как
для преобразования данных,
так и для хранения данных

29. Вывод: на транзисторах можно реализовать логику любого уровня сложности как для преобразования данных, так и для хранения

Алгоритм работы процессора

30. Алгоритм работы процессора

Алгоритм работы процессора:
обращение в память за командой

31. Алгоритм работы процессора: обращение в память за командой

Формат команды процессора
…
N (1,2,…) байт (в зависимости от архитектуры)
Числовая комбинация,
определяющая действия
процессора
Определяется системой команд
конкретного процессора
10110000- mov (переслать)
00000000 – add (сложить)
00101000–sub (вычесть)
http://looch
Данные для
команды или
указание,
откуда взять
данные для
команды

32. Формат команды процессора

Алгоритм работы процессора:
обращение в память за командой

33. Алгоритм работы процессора: обращение в память за командой

34. Алгоритм работы процессора: обращение в память за командой

35. Алгоритм работы процессора: обращение в память за командой

36. Алгоритм работы процессора: обращение в память за командой

Алгоритм работы процессора
Выбор команды
Дешифрация
Запрос операндов
Выполнение команды
с получением
результата и/или
формированием
признаков
Запись результата
Увеличение
(изменение) счетчика
команд

37. Алгоритм работы процессора

Как ускорить выполнение
команд? (и повысить скорость
работы процессора)
Сложение Слагаемое 1 Слагаемое 2 Сумма
Сложение Слагаемое 1 Слагаемое 2
Сумма

38. Как ускорить выполнение команд? (и повысить скорость работы процессора)

Регистр
Регистр - последовательное или параллельное
логическое устройство, используемое для
хранения n-разрядных двоичных чисел и
выполнения преобразований над ними.
Регистр – упорядоченная последовательность
триггеров

39. Регистр

Основные регистры
процессора

40. Основные регистры процессора

Регистры
Регистр - последовательное или параллельное
логическое устройство, используемое для
хранения n-разрядных двоичных чисел и
выполнения преобразований над ними.
Al
1 1 0
1 0 1 1 0
Bl
1 1 0
1 0 1 1 0

41. Регистры

AX (EAX,RAX)
BX
CX
DX
SI
DI
BP
SP (Stack Pointer)
DS (Data Segment)
ES
CS (Code Segment)
SS
EIP(Instruction Pointer)
register)
EFLAGS ()
Регистры
процессора
Регистры общего
назначения
Сегментные регистры
(обращение к памяти)
Счетчик команд
Регистр признаков

42. Регистры процессора

Регистры общего назначения
RAX
EM64T/AMD64
EAX
80386 процессор
AX
8086 процессор
AH
AL
8 бит
8 бит
16 бит
32 бита

43. Регистры общего назначения

Роли регистров общего
назначения
AX — аккумулятор; для хранения
SI — регистр адреса источника.
операндов в командах умножения
и деления, ввода-вывода, в
некоторых командах обработки
строк и других операциях;
BX — регистр базы; для хранения
адреса или части адреса операнда,
находящегося в памяти;
CX — счётчик. Содержит
количество повторений строковых
операций, циклов и сдвигов;
DX — регистр данных.
Используется для косвенной
адресации портов ввода-вывода, а
также как «расширитель»
аккумулятора в операциях
удвоенной разрядности;
Используется в строковых
операциях, а также в качестве
индексного регистра при
обращении к операндам в памяти;
DI — регистр адреса приёмника.
Используется в строковых
операциях, а также в качестве
индексного регистра при
обращении к операндам в памяти;
BP — указатель кадра стека.
Используется для адресации
операндов, расположенных в
стеке;
SP — указатель стека.
Используется при выполнении
операций со стеком, но не для
явной адресации операндов в
стеке.

44. Роли регистров общего назначения

Сегментные регистры
Сегмент – выделенная
область пространства
памяти
CS сегмента кода - в
каком месте памяти
находится программа
DS сегмента данных локализует
используемые
программой данные.
ES дополняет сегмент
данных.
SS сегмента стека стек компьютера.

45. Сегментные регистры

Регистр признаков
Меняет состояние флагов по результатам
работы АЛУ
Он же регистр флагов, регистр состояния

46. Регистр признаков

Выводы:
БОльшая часть команд процессора
выполняется с использованием регистров
Регистры позволяют сократить время за счет
минимизации обращений к оперативной памяти
В регистре Счетчик Команд хранится адрес
выполняемой инструкции
Регистр состояния процессора отображает
результаты выполнения последней команды

47. Выводы: БОльшая часть команд процессора выполняется с использованием регистров Регистры позволяют сократить время за счет

Пример выполнения
программы, написанной
на Ассемблере
2+3=?

48. Пример выполнения программы, написанной на Ассемблере

Выполнение расчета 2+3

49. Выполнение расчета 2+3

50. Выполнение расчета 2+3

51. Выполнение расчета 2+3

52. Выполнение расчета 2+3

ТЕСТ
Примеры команд процессора
и демонстрация работы
процессора при выполнении
некоторых команд

53. Примеры команд процессора и демонстрация работы процессора при выполнении некоторых команд

Команды процессора
…
Любые операторные
языки
СИ
Паскаль
Бейсик
- опираются на
систему команд
процессора
A=B
A
0 0 1 0
1 0 1 0
B
0 0 1 0
1 0 1 0
пересылка
данных

54.

Система команд
Команды пересылки
Команды обработки данных:
Арифметические
Логические команды
Команды сдвига
Команды ветвления или управления
Команды обращения к процедурам
Системные команды

55. Система команд

Команды пересылки
A=B
Mov
Между регистрами
Между памятью и регистрами
mov ax,1234h
AX = 1234h, AH = 12h, AL = 34h

56. Команды пересылки

Al
0 0 0
1 0 0 1 0
1 1 0
0 0 0 1 1
Бит знака
Al 12h
Бит нуля
MOV
Бит четности
Выполнение команды пересылки

57. Выполнение команды пересылки

Арифметические команды
Сложение ADD
Вычитание SUB
Умножение MUL
mov al,10
add al,15
---> al = 25
Деление DIV
i=i+1
Увеличение INC
A++
Уменьшение DEC
mov cl,4Fh
inc cl
---> cl = 50h
Смена знака NEG

58. Арифметические команды

Выполнение команды сложение
Al
0 0 0
1 0 0 1 0
Bl
0 0 0
0 0 1 1 0
0 0 0
1 1 0 0 0
Бит знака
Bl
Бит четности
Al
0 1
0
Бит нуля
Сложение

59. Выполнение команды сложение

Логические команды
Выполнение операций Булевой алгебры И (AND),
ИЛИ (OR), НЕ (NOT), Исключающее ИЛИ (XOR)
Команды применяются к байту; вычисления
производятся с каждым битом
Используются для установки, сброса и проверки
требуемых бит.
and еах , 0fffffffdh
or еах , 10b

60. Логические команды

Выполнение команды логическое
умножение
0 0 0
0 0 0
1 0 0 1 0
0 1 1 1 1
0 0 0 1 0
Бит знака
0 0 0
0F
Бит четности
Al
Al
0 0
0
Бит нуля
AND

61. Выполнение команды логическое умножение

Команды сдвига
Логический сдвиг
shr al,1
Циклический сдвиг
rol al,1

62. Команды сдвига

Выполнение команды сдвига
0 0 0
0 0 0
1 0 0 1 0
0 0 0 0 1
0 1 0 0 1
Бит знака
0 0 0
1
Бит четности
Al
Al
0 1
0
Бит нуля
SHR

63. Выполнение команды сдвига

Команды ветвления управления
Безусловная передача управления
Go to Label
jmp
Команды условного перехода
If A>B then …
CMP
<команда условного
перехода>

64. Команды ветвления управления

<adress>
Бит знака
JMP
Бит четности
Выполнение команды
безусловного перехода

65. Выполнение команды безусловного перехода

Команды условного перехода
Мнемокод команды
условного перехода
Критерий условного
перехода
Значения флагов для
перехода
JE
операнд_1=операнд_2
ZF=1
JNE
операнд_1<>операнд_2
ZF=0
JL/JNGE
операнд_1<операнд_2
SF<>OF
JLE/JNG
операнд_1<=операнд_2
SF<>OF или ZF=1
JG/JNLE
операнд_1>операнд_2
SF=OF или ZF=0
JGE/JNL
операнд_1=>операнд_2
SF=OF
JB/JNAE
операнд_1<операнд_2
CF=1
JBE/JNA
операнд_1<=операнд_2
CF=1 или ZF=1
JA/JNBE
операнд_1>операнд_2
CF=0 и ZF=0
JAE/JNB
операнд_1=>операнд_2
CF=0

66. Команды условного перехода

Выполнение условного перехода
Al
0 0 0
1 0 0 1 0
Bl
0 0 0
0 0 1 1 0
0 0 0
0 1 1 0 0
Бит знака
Bl
Бит четности
Al
0 1
0
Бит нуля
CMP

67. Выполнение условного перехода

0 0 0
1 0 0 1 0
Bl
0 0 0
0 0 1 1 0
Бит знака
Al
Бит четности
<address>
0 1
0
Бит нуля
JNE

68. Выполнение условного перехода

Команды ветвления управления
Команды циклов
For x=5 to 17
mov cx,5
метка:
…
LOOP <метка>
Next x
перевод на указанную метку до тех
пор, пока регистр CX не станет
равным нулю

69. Команды ветвления управления

0 0 0
5
0 0 1 0 1
Бит знака
CX
CX
Бит нуля
MOV
Бит четности
Реализация цикла

70. Реализация цикла

0 0 0
0 0 0
0 0 1 0 1
0 0 0 0 1
0 0 1 0 0
Бит знака
0 0 0
Бит четности
CX
<adress>
0 0
0
Бит нуля
LOOP

71. Реализация цикла

0 0 0
0 0 0
0 0 0 0 1
0 0 0 0 1
0 0 0 0 0
Бит знака
0 0 0
Бит четности
CX
<adress>
1 1
0
Бит нуля
LOOP

72. Реализация цикла

Процедуры
Программа разбивается на части
proc1
proc2
proc3
…
программа
CALL передача управления
процедуре
В конце процедуры команда RET
возвращает управление программе

73. Процедуры

Использование процедур
программа
…
…
CALL proc1
CALL proc2
CALL proc1
CALL proc3
proc1
proc2
proc3

74. Использование процедур

Стек
Специальная
область памяти
Структура данных с
методом доступа к
элементам LIFO (Last
In — First Out,
«последним пришёл
— первым вышел»)

75. Стек

Размещение и извлечение
значений в стеке
1202
mov ax, 4560h
push ax
mov cx, FFFFh
push cx
pop edx
ESP
1203 FF
ESP
1204 FF
1205 60
ESP
1206 45
1207
1208
1209
120A
edx: 4560FFFFh

76. Размещение и извлечение значений в стеке

Обращения к процедурам
0002
0056
0003
0057
По завершении процедуры
процессор должен уметь
вернуть управление
программе
0091
0058
0005
0092
1024
0059
1025
0006 Call
0093 Call
0060
0094
1026
0007
0061
0001
0004
0008
0009
0010
0011
0012
Call
0062
1027
0095
1028 Ret
0096
0063
0064 Ret
0097
Ret
Адрес возврата
записывается в стек
0094
0062
0007

77. Обращения к процедурам

Адресация
…
N (1,2,…) байт (в зависимости от архитектуры)
Прямая
Косвенная (адрес
адреса операнда)

78. Адресация

Прямая адресация
mov ax,1234h
add bx,ax

79. Прямая адресация

Косвенная адресация
Операнд указывает на
адрес требуемых данных
mov ax,[cx]
add ax,[bx+2]

80. Косвенная адресация

Упрощенная структурная
схема процессора
(следующий слайд)

81. Упрощенная структурная схема процессора

Ядро процессора 2
Ядро процессора 1

82.

Способы увеличения
производительности процессора

83. Способы увеличения производительности процессора

Конвейер
Выбор команды
Дешифрация
Запрос операндов
Выполнение команды с
получением результата
и/или формированием
признаков
Запись результата
Увеличение
(изменение) счетчика
команд

84. Конвейер

Конвейеризация
1-ая команда
2-ая команда 3-ья команда
1-ая команда
2-ая команда
3-ья команда
4-ая команда
4-ая команда

85. Конвейеризация

Суперскалярность
Наиболее
нагруженные блоки
присутствуют в
нескольких
экземплярах
Несколько
декодеров команд
Параллельное
выполнение
возможно при
независимости
инструкций

86. Суперскалярность

Технология Hyper-Threading
Не всегда эффективно
Одно ядро
выполняет две
задачи
одновременно: два
потока (два
виртуальных ядра)
Каждое ядро имеет
свой набор
регистров, свой
счетчик команд, свой
блок работы с
прерываниями для
каждого потока
Остальные элементы
ядра общие

87. Технология Hyper-Threading

Параллельная обработка
данных - многоядерность
Не все программы
могут работать на
нескольких ядрах
Одна программа –
одно ядро: а если
программе надо
более одного ядра?
Сложный механизм
доступа к ОП и
проч. Ресурсам.
Увеличение
энергопотребления
Стоимость

88. Параллельная обработка данных - многоядерность

Частота процессора

89. Частота процессора

90. Частота процессора

Множитель процессора
Частота системной шины * множитель процессора =
Частота процессора
~100 МГц * 24 = 2400МГц
Частота системной
шины ~100 МГц
200МГц

91. Множитель процессора

Технология Turbo Boost
Автоматический разгон ядер процессора до
частоты выше базовой при контроле
параметров: если мощность, потребляемый
ток и температура не превышают
максимальных значений
Динамическое повышение частоты
Процессор контролирует все параметры своей
работы: напряжение, силу тока, температуру и
т.д.,
Процессор может отключить неиспользуемые
ядра

92. Технология Turbo Boost

Эффективность выполнения
команд: различные архитектуры

93. Эффективность выполнения команд: различные архитектуры

CISC (Complex Instruction Set
Computing)
Исторически первые процессоры реализовывались
на архитектуре CISC
Базовые особенности:
арифметические действия выполняются одной
командой;
длина команды может быть любой;
каждый регистр выполняет строго свою функцию и
их количество ограничено;

94. CISC (Complex Instruction Set Computing)

Процессоры CISC характеризовались
сложными и многоплановыми инструкциями;
большим набором различных инструкций;
нефиксированной длиной инструкций;
сложность в проектировании;
проблемы с распараллеливанием;
многообразием режимов адресации.
Начиная с Intel486DX CISC-процессоры стали
производить с использованием RISC-ядра
(микрокод)

95. CISC (Complex Instruction Set Computing)

RISC (Reduced Instruction Set
Computer)
Начало исследований – 1975 год, IBM
Создавалась для устранения недостатков CISC
Основная идея: инструкции разделены на действия,
результаты которых могут быть вычислены за
определённый период времени (обычно один такт)
Не получила однозначного признания и
распространения из-за нежелания переписывать уже
написанные под CISC программы

96. RISC (Reduced Instruction Set Computer)

Характеризовалась
фиксированная длина инструкций;
небольшой набор стандартизированных инструкций;
большое количество регистров общего назначения;
меньшее энергопотребление, по сравнению с CISCпроцессорами аналогичной производительности;
более простое внутреннее устройство;
меньшее количество транзисторов, по сравнению с
CISC-процессорами аналогичной производительности;
меньшая площадь;
простота распараллеливания вычислений.

97. RISC (Reduced Instruction Set Computer)

MISC (Minimal Instruction Set
Computer)
Развитие RISC
Сложность написания программ под различные
процессоры
Первая вариация данного
процессора (MuP21), имеет
вычислительную способность 100
MIPS,
при техпроцессе 1.2 мкм,
энергопотребление 50 мВт.
Частота 100 мГц,
количество транзисторов
7000 штук.
1995 год
У Pentium 1
135 MIPS
Техпроцесс 0,8 мкм
энергопотребление15 ватт,
Частота 60 МГц
с 3.1 млн. транзисторов

98. MISC (Minimal Instruction Set Computer)

ARM (Advanced Risc Machine)
32—x битная архитектура, основанная на RISC
(упрощённый набор команд) архитектуре,
разработанная компанией ARM Holdings
низкие потребления энергии и тепловыделение.
применяются в мобильных игровых приставках,
музыкальных и видео плеерах, сетевом оборудовании,
планшетах.
95% смартфонов имеют процессор ARM

99. ARM (Advanced Risc Machine)

Энергопотребление процессора
Модель
Pentium
Pentium MMX
Pentium III 600 (0.25μ)
Pentium 4 1.5 (0.18μ)
Pentium 4 2.8 (0.13μ)
Pentium D960 (65nm)
Core 2 Quad Q6600 (65nm)
Частота (MHz)
TDP (W)
75
8
Частота (MHz)
200
15,7
600
43
1500
58
2800
68
3600
130
2400
95
Модель
Pentium
Pentium MMX
Pentium II 300 (0.35µ)
Pentium III 600 (0.25µ)
Core 2 Quad
Pentium
III Q9550S
1000(45nm)
(0.18µ) 2830
3600
Core i5-680 (32nm)
Pentium
III
1333
(0.13µ)
3600
Core i7-3930K (32nm)
Pentium
4 1.5 (22nm)
(0.18µ)
3900
Core i7-3770K
3400
Core i7-4930K
Pentium
4 2.8 (22nm)
(0.13µ)
3500
Core i7-5930K (22nm)
Pentium
4
HT
672
(90nm)
4000
Core i7-4790K (22nm)
3200
Pentium
D 960(14nm)
(65nm)
Core i7-6900K
i7-7700K (14nm)
CoreCore
2 Duo
E6850 (65nm) 4200
3600
Core i7-9900K (14nm)
CoreCore
2 Quad
Q6600
(65nm)
2900
i5-9400F (14nm)
3800
i7-10700KQ9550S
(14nm)
CoreCore
2 Quad
3600
Core i7-11700K (14nm)
(45nm)
3700
Pentium G7400 (10nm)
CoreCore
i5-680
(32nm)
3300
i3-12100 (10nm)
3600
i7-12700K (10nm)
CoreCore
i7-3930K
(32nm)
3500
i5-13600K (10nm)
CoreCore
i7-3770K
(22nm)
3000
Core i9-13900K (10nm)
65
73
130
77
130
140
88
140
91
95
65
125
125
46
89
190
181
253
Cores
Год выпуска
1
1993
cores
1 TDP (W) 1997
1
1999
75
8
1
1
2000
200
15,7
1
1
2002
300
18,6
1
2
2006
4
2007
600
43
1
4
1000
2
1330
6
1500
4
6
2800
6
3800
4
8
3600
4
3000
8
2400
6
8
2008
35,5
2010
34
2011
58
2012
2013
68
2014
115
2015
2016
130
2017
65
2018
95
2019
1
1
1
1
1
2
2
4
2020
2830
8
65
2021
2
3600
4
12
3600
14
3900
24
2022
73
2022
2022
130
2022
77
2022
4
2
6
4

100. Энергопотребление процессора

101. Энергопотребление процессора

Количество ядер и частота
процессора

102. Количество ядер и частота процессора

Количество ядер и
энергопотребление процессора

103. Количество ядер и энергопотребление процессора

Энергопотребление в режиме
простоя и стресса
http://www.ixbt.com/cpu/broadwell.shtml

104. Энергопотребление в режиме простоя и стресса

Способы снижения
энергопотребления процессора
Портативные устройства
Снижение частоты – потеря производительности…
позволяет динамически изменять энергопотребление
процессора, за счет изменения тактовой частоты
процессора и напряжения: если процессор используется
не полностью, тактовую частоту можно снизить

105. Способы снижения энергопотребления процессора

Характеристики процессора
Количество ядер
Частота процессора как количество
элементарных операций, которые
процессор может выполнить в секунду (ГГц)
Техпроцесс
Энергопотребление
Системная шина (FSB)
Разрядность
Кеш-память