Як вибрати процесор?

Якщо материнська плата є платформою на якій будується сучасний ПК, то його серцем буде центральний процесор (ЦП або CPU, англ). Сучасні процесори відрізняються за низкою характеристик, які необхідно врахувати. А саме: кількість ядер, архітектура, сокет, теплопакет. У двох головних конкурентів на ринку CPU AMD та INTEL всі моделі розподілені за серіями, кожна з яких призначена для певних задач. Це дещо спрощує вибір. 

У даній статті ми поговоримо про те на що орієнтуватися вибираючи процесор і які нюанси обов'язково варто врахувати. Якщо ви не хочете заглиблюватися в ці питання – дивіться наш ТОП-15 процесорів 2021 року.

Зміст:

• що являє собою сучасний процесор. Його функції;

• Intel чи AMD? Сімейства процесорів; 

• мікроархітектура процесора. Що це, і як вибрати відповідну;

• сокет (конструктивний роз'єм); 

• вбудована графіка; 

• кількість ядер і потоків; 

• базова тактова частота і частота в режимі Boost; 

• кеш пам'ять 2 і 3 рівнів; 

• тепловиділення і охолодження процесорів. Ноутбучні і десктопні моделі; 

• розгін, чи потрібен?;

• підсумки

Що являє собою сучасний процесор? 

Процесор – основа будь-якого сучасного ПК, він відповідає за більшість операцій: від найпростіших математичних обчислень до запуску вимогливих комп'ютерних ігор. Від його вибору залежить концепція майбутнього комп'ютера і сфера його застосування. Основні функції ЦП:

• зчитування даних з оперативної пам'яті, обробка і передача їх на зовнішні пристрої; 

• тимчасове зберігання результатів всіх обчислень, сигналів і переданих даних в кеш-пам'яті.

Конструкція процессора

CPU є друкованою платою, на якій, з одного боку прикріплений напівпровідниковий кристал і металевий термокожух, а з іншого контактна площадка для з'єднання зі спеціальним роз'ємом на материнській платі – сокетом.

Техпроцес

Головним елементом процесора є кремнієвий кристал, на який методом фотолітографії нанесено транзистори. Фактично – техпроцес це роздільна здатність або, іншими словами точність обладнання, що вказує на те, якого мінімального розміру транзистори можна використовувати під час створення чіпа. Вимірюється ця величина в нанометрах – нм.

Що нам дає сучасніший та “тонший” техпроцес?

• зростання продуктивності за рахунок збільшення кількості транзисторів на одиницю площі кристала; 

• зростання енергоефективності. За рахунок стоньшения кристала і збільшення щільності транзисторів на ньому знижується енергоспоживання і тепловиділення; 

• з розвитком техпроцесу підвищується ціна розробки, за рахунок збільшення точності обладнання.

Для прикладу, перехід з 32 нм на 22 дав нам 100% приріст по щільності транзисторів, що дозволило розмістити на кристалі такої ж площі не 4, а 8 ядер. На даний момент більшість продукції Intel працює на 14 нм техпроцесі, в розробці перехід на 10 нм, у AMD перші серії Ryzen стартували з 14 нм, потім перейшли на 12 нм, а два останніх покоління побудовані на 7 нм техпроцесі.

Intel чи AMD? Сімейства процесорів

Підхід до побудови CPU у двох головних конкурентів на ринку абсолютно різний. Так у Інтел кристал процесора є єдиним цілим, що здорожчує виробництво і підвищує відсоток браку. У АМД, в свою чергу, архітектура "чіплетна", на мікросхемі розміщується декілька кристалів з ядрами, і блок керування. Така конструкція змушує збільшувати кеш пам'ять, щоб знизити втрати при передачі команд між кристалами і серйозно здешевлює виробництво. Але відмінності існують не тільки в мікроархітектурі CPU, з наведеної нижче таблиці ми можемо побачити що саме потрібно врахувати при збиранні ПК на одній з цих платформ.

Давайте проаналізуємо кожен з цих критеріїв детальніше:

• Платформи на процесорах Intel дозволяють "з коробки" працювати з оперативною пам'яттю високого рівня (на частотах 3600-4200 Мгц) ​​і відразу отримати максимально можливі частоти процесора і пам'яті, без додаткової настройки в BIOS. Також, досягнення високих показників при розгоні процесорів Intel практично не залежить від того, наскільки дорогу і швидку оперативну пам'ять ви використовуєте. Простіше кажучи, ви можете взяти ОЗУ класом нижче (ніж той, який підтримує плата) і отримаєте при цьому продуктивність майже таку ж, як і з флагманськими планками. Процесорам AMD, щоб розкритися на максимум можливостей, потрібна оперативна пам'ять з частотами близькими до максимально можливих. Це особливості чіплетної архітектури, яка, в перших поколіннях Zen і Zen + була обмежена частотами до 3200 Мгц, зараз, в Zen 3 вже доступні частоти до 4200 МГц. До того ж, щоб грамотно побудувати роботу процесора АМД в розгоні доведеться заморочитись із настройками BIOS і підібрати оптимальні таймінги оперативної пам'яті. У Intel, для розгону досить підібрати множник (коефіцієнт на який множиться частота шини процесора при розгоні);

• У АМД підтримка PCIe 4.0 з'явилася ще в 2015 році. Платформи на Інтел, почали працювати з цим інтерфейсом тільки в 2019, і з'явився він лише на окремих Hi-End платах флагманського Z490 чіпсета. Про те, як вибрати материнську плату і про їх особливості ми вже писали в нашому блозі; 

• Вартість збірок на приблизно аналогічних процесорах. До 2019 бюджетніше за все було збирати на AMD. Однак, з появою нових Ryzen 5000, ціни на всі новинки підняли приблизно на 40-50 $, щодо аналогів попередніх поколінь. Тому зараз, з приблизно однаковими комплектуючими і процесорами одного класу різниці в ціні практично немає; 

• Наявність рішень для корпоративних і професійних ПК. Раніше тут лідирувала компанія Intel, яка займала своїми процесорами Xeon левову частку ринку, але до 2017 конкуренцію їм успішно складають AMD Ryzen Threadripper;

• Передовий технологічний процес. Тут лідирує AMD, останнє покоління побудовано на 7 нм процесі, тоді як у Intel 10 нм тільки в розробці.

Сімейства процесорів 

Для того щоб полегшити користувачеві вибір, лідери ринку виробляють процесори сімействами. У сімейство входять моделі об'єднані єдиною архітектурою і сокетом, але з різними параметрами частоти, кількістю ядер, тепловиділенням  тощо. 

У AMD все актуальні моделі процесорів створені для одного сокета – AM4.

У Інтел сокети для різних сімейств різняться, декотрі сокети сумісні з двома поколіннями, декотрі лише з одним.

Мікроархітектура процесора. Що це, і як вибрати відповідну?

Мікроархітектура це ключові особливості групи процесорів, властиві моделям з різними характеристиками. Всі процесори з однаковою архітектурою можуть входити в кілька сімейств і сумісні з одним і тим самим сокетом. Наприклад у різних архітектур буде різний техпроцес і, відповідно, різна енергоефективність, продуктивність і тепловиділення. 

Тобто, ми можемо апгрейдити систему починаючи з самих бюджетних AMD Ryzen 3 та аж до Ryzen 7. На жаль 9-я серія вже може не підійти якщо ви взяли материнську плату з бюджетного сегменту. В цьому випадку може не вистачити ресурсів підсистеми живлення материнської плати для підтримки роботи потужного багатоядерного процесора. 

Вибирати варто архітектуру яка є актуальною на даний момент (не знята з виробництва). А обрана під цю архітектуру модель процесора повинна відповідати концепції зібраного ПК: домашній, офісний, ігровий, професійний і т.д. Якщо збираєте систему без перспективи апгрейда, можна заощадити й придивитися до архітектури попередніх поколінь.

Сокет 

Сокет – це конструктивний роз'єм на материнській платі, куди встановлюється процесор. Але, коли ми вживаємо цей термін, ми маємо на увазі не просто гніздо для установки, а сумісність групи процесорів з конкретним сокетом. 

Вибір сокета процесора важливий, якщо планується апгрейд. Наприклад, під обраний сокет підходять процесори на 4-12 ядер і ви вибрали материнку з відповідною підсистемою живлення. Значить, в рамках цієї системи ви можете спочатку купити бюджетний процесор – а потім вже проапгрейдить до більш просунутої моделі. 

Особливо важливо вибирати відповідний сокет у Intel, так як ця компанія дуже рідко випускає платформи сумісні з двома різними поколіннями процесорів.

Вбудована графіка

Часто виробники вбудовують в початкові, середні і навіть в дофлагманські процесори відеочіп. Вбудована графіка програє практично будь-яким дискретним рішенням, але буде корисна в ряді ситуацій:

• бюджетна збірка, на якій не передбачається геймінг (офісні, ПК-касові апарати і т.д). Це здешевлює складання і знижує вимоги з охолодження – початковим процесорам з вбудованим відео буде достатньо навіть пасивного охолодження (а значить не буде шуму від кулера); 

• коли ви хочете змінити відеокарту і вам необхідно "перечекати" якийсь час, поки ви не купите нову. В цьому випадку вбудована графіка виручить; 

• в ноутбуках, де товщина корпусу не завжди дозволяє встановити нормальне охолодження і, нехай навіть мобільну, дискретну відеокарту.

Що варто розуміти обираючи процесор із вбудованою графікою?

• якщо ви хочете грати на вбудованому відеочіпі, вам доведеться збільшити розмір оперативної пам'яті, оскільки вона бере необхідний обсяг з ресурсів ПК. Наприклад, якщо у вас 8 Гб однією планкою, то краще додати ще одну планку на 8 Гб, щоб було комфортно грати; 

• навіть найпросунутіші вбудовані чіпи типу Vega 11 у AMD працюють приблизно на рівні простенької NVIDIA 1030 Ti, і дозволяють комфортно грати або в старі ігри, або в розраховані на мультиплеєрні ігри з гарною оптимізацією типу World of Tanks, Dota 2 і то на середніх налаштуваннях графіки; 

• деякі графічні редактори, наприклад Adobe Premiere, дозволяють використовувати ресурс вбудованої відеокарти разом з процесором і дискретним графічним ядром – в такому випадку його наявність буде явною перевагою.

Кількість ядер та потоків

Щоб з’ясувати як вони впливають на продуктивність процесора визначимо що ж це таке. 

Ядро – це одиниця продуктивності процесора. Одне ядро ​​виконує одну послідовність команд за раз. Якщо на єдине ядро ​​надходить одночасно багато команд, воно послідовно, за пріоритетом важливості, обробляє їх. 

Звідси випливає висновок: що більше ядер, то більше завдань може виконувати процесор паралельно. 

Потоки або віртуальні ядра – це спосіб програмно розпаралелити одне ядро ​​на 2 потоки, щоб воно могло виконувати дві команди за раз. У Intel подібна технологія називається Hyper Threading, а у компанії AMD – SMT. Гіперпотоковість не збільшує продуктивності CPU, але дозволяє йому раціональніше витрачати обчислювальні ресурси на комплексні команди, що вимагають багатозадачності.

Приблизно, за кількістю ядер, можна розділити всі процесори за призначенням:

• 4 ядра – для ноутбуків і офісних ПК незначної потужності, також, для деяких спеціальних серій процесорів. Наприклад AMD Ryzen 3 3300X можуть застосовуватися для складання середніх ігрових ПК – оскільки у них збільшена максимальна частота в бусті на одне ядро;

• 6 ядер – своєрідний ігровий стандарт останнього часу. Встановлюють на домашні і робочі ПК для лайтової  роботи в редакторах і гейминга.

• 8 ядер – найкраще показують себе в робочих додатках, що потребують складних обчислень; 

• 12-16 ядер – ультимативні моделі найкраще підходять для складних обчислень в виробничих масштабах. В ігрових системах їх можливості надлишкові; 

• Threadripper. Багатоядерні процесори створені спеціально для серверних рішень. У них нижчі частоти на ядро, але ядер може бути 32-128.

Базова тактова частота та частота в режимі Boost

Тактова частота процесора показує нам скільки обчислень він може здійснити за одиницю часу. Вона вимірюється в Гігагерцах (ГГц, Ghz). Що вища частота, то, за однакових інших параметрів, продуктивніший процесор. Але, таке порівняння по частотах, буде коректним тільки в рамках одного сімейства процесорів і то не завжди, оскільки швидкодію впливає ще ціла низка факторів: 

• розмір кеш пам'яті; 

• архітектура;

• наявність гіперпотоковості.

Поширена помилка вважати, що 4-ядерний процесор з частотою ядра, наприклад 3 Ггц, має загальну частоту 12-ть Ггц. Загальна продуктивність у CPU буде така ж – 3 Ггц, просто 4 ядра можуть одночасно виконувати 4-8 пакетів обчислень. 

Висока тактова частота є одним з головних критеріїв продуктивності в іграх, саме для цього був створений режим Boost, що дозволяє різко збільшити частоту одного або декількох ядер багатоядерного процесора, задіюючи ресурси тих ядер, які в даний момент не використовуються. Зараз висока "частота на ядро" вже не така актуальна в геймінгу, тому що все більше проектів створюються під багатоядерні процесори.

Кеш пам’ять 2 та 3 рівнів

Кеш пам'ять 0-1-2-3 рівнів є своєрідним буфером, в якому зберігаються обчислення здійснені процесом в даний момент. Це надшвидка пам'ять, яка дозволяє зменшити затримки під час передачі й зберігання обчислень в режимі реального часу.  Що більше розмір та  швидкість такої пам'яті, то швидше процесор в цілому. У процесорах AMD розмір кешу 3-го рівня, зазвичай, удвічі більший, ніж у аналогів від Intel, позаяк це зумовлено особливостями чіпа Infinity Fabric. Збільшений розмір кешу тут компенсує затримки з обміну даними між сегментами чіплетной архітектури. 

1-й рівень кеша найшвидший, він зв'язується безпосередньо з CPU, його розмір не перевищує 10-20 Кб. 2-й рівень вже повільніший, його місткість більша (сотні кілобайт), тут зберігаються дані запитів, що чекають своєї черги й нижчі за пріоритетом ніж ті, що йдуть в L1. Далі йде ще повільніший третій рівень який є загальним для всіх ядер процесора. Тут зберігаються дані запитів які виконуються набагато рідше. Таким чином, 3 рівня кешу розподіляють запити за пріоритетністю й частотою, забезпечуючи найраціональніший доступ процесора до них.

Тепловиділення й охолодження процесорів. Ноутбучні та десктопні моделі

Тепловиділення процесора – одна з найважливіших характеристик, під яку необхідно підбирати відповідне охолодження і певне оснащення материнської плати для його коректної роботи. 

TDP (англ. – thermal design power) – розрахункова теплова потужність. Це усереднені показники тепловиділення процесора при роботі під штатними навантаженнями. Виробники розраховують цей параметр за різними формулами: всі ядра на максимальній частоті, в режимі гіпертрейдінгу, в режимі Boost тощо. 

Що вище тепловиділення процесора, то більш потужну систему охолодження необхідно під нього підібрати, і то вищі вимоги до підсистеми живлення на материнській платі. 

Наприклад, ноутбучні мобільні процесори з TDP 15 Вт не потребують кулера, їм достатньо пасивного охолодження від радіатора через спеціальну термопрокладку. Потужному десктопних процесору з TDP 150 Вт, для повноцінної роботи в розгоні потрібно просунута повітряна або водяна охолоджувальна система. Вибір між "повітрям" або "водянкою" залежить від того, передбачається розгін процесора чи ні.

Боксовий або окремо куплений кулер?

Зазвичай процесори випускають в двох версіях: box - c комплектним кольором і OEM без кулера. Доплатити за "боксову" версію доведеться від 15 до 30 доларів. Часто за ці гроші можна купити повітряну систему охолодження на порядок краще. 

Має сенс купувати "боксові" процесори тільки коли мова йде про збірку домашнього або офісного ПК в якому 100% не планується розгін. 

Ноутбучні і десктопні моделі процесорів 

Для ноутбуків випускають моделі процесорів зі зменшеним TDP, так як в корпусах, навіть спеціалізованих ігрових ноутбуків занадто мало місця, для того щоб розмістити потужну систему охолодження. 

 У назвах ноутбучних (або мобільних) процесорів зустрічається: 

• індекс U – моделі зі зниженим параметром вхідного напруги. Їх ще називають низьковольтними; 

• індекс H – моделі підвищеної продуктивності вимагають просунутої системи охолодження.

Чи потрібний розгін?

Розгін процесора – один із заходів, що допомагають збільшити його тактову частоту. Комплекс таких заходів називається overclocking – тобто підвищення штатних характеристик не тільки процесора а й оперативної пам'яті, зменшення таймінгів затримок. 

У сучасних процесорах Intel 9-х та 10-х поколінь розганяти можна тільки моделі з індексом K в назві моделі. Зазвичай такі CPU на 15-25% дорожче за інші. У AMD відпочатку розблоковано множник на всіх процесорах. Але, починаючи з Ryzen 3000 в моделях з індексом X в кінці назви – розгін практично не потрібний. Оскільки процесори вже розігнані до максимуму на заводі. 

Розгін процесора, разом з незначним підвищенням тактової частоти, майже на 50% підвищує його тепловиділення. Крім того, виробники не надають гарантії на CPU які користувачі розганяють в ручному режимі. Наприклад, в Ryzen 1600 можна домогтися підвищення частоти з 3,6 Ггц (штатний максимум в режимі Boost) до 4-4,1 Ггц, при цьому TDP виросте з 65 Вт до 125-130 Вт. Тому, якщо ви плануєте розгін, необхідно відразу ж докупити кулер, здатний впоратися з подібним виділенням тепла.

Підсумки

Процесор варто вибирати виходячи із завдань, які ви ставите перед своїм ПК. Також потрібно запланувати під нього відповідну систему охолодження. 

Вибір конкретного сокета і виробника залежить від того чи планується апгрейд надалі. У випадку з AMD, підтримка сокета AM4 закінчується на останній серії Ryzen 5000. 6000-е Райзени, які з'являться, імовірно, в кінці 2021 року будуть представлені одночасно з новим сокетом. Тому планувати складання під апгрейд на процесорах AMD варто або ближче до кінця 2021, або вибирати процесор з тих 4-х поколінь які сумісні з AM4.  

У цій таблиці ми приблизно зіставили аналоги від головних конкурентів на ринку, і, усереднено, описали їх спеціалізацію, щоб орієнтуватися було простіше.