Počítače - Hardware

Procesor

O procesoru se často říká, že jde o jakési "srdce" počítače, což je v podstatě pravda. Dokonce bychom mohli nahmatat (no, spíše naměřit :-) i nějaký "tep", kterým je jeho taktovací frekvence (viz dále). Procesor je tedy, stejně jako srdce pro živé organismy, pro počítač naprosto nezbytný, bez něj by to prostě nešlo.

Jak to vypadá?

Možná vás zajímá, co si vlastně pod pojmem "procesor" představit. Ti odvážnější z vás by možná lákalo dokonce pokusit se otevřít počítač a podívat se na vlastní oči :-). Bohužel, tentokrát mi budete muset věřit, protože ho jen tak snadno neuvidíte. Při svojí práci se totiž procesor velmi zahřívá a musí být intenzivně chlazen. Bývá proto ukryt pod velkým kovovým chladičem a větráčkem. Ale upřímně řečeno - pro laika na něm opravdu není nic zajímavého. Je to taková malá (pár cm²) tenká destička, co má na spodní straně hromadu malých nožiček - pinů. Těmi nožičkami je vsazen do tzv. patice, což je místo na základní desce, kam se procesor připojuje.

Funkce

Co je tedy na procesoru tak zvláštního? Navzdory své nepatrné velikosti je totiž jednotkou, která zpracovává téměř všechna data, informace, požadavky, úkoly, které počítač realizuje, provádí všelijaké matematické výpočty a tad dále.. . Když třeba na počítači pracujete (třeba něco počítáte) - zadáte příklad 1 + 1 - příklad je poslán procesoru, ten jej vypočítá a vrátí vám na monitor 2. Nebo třeba píšete dopis a chcete si ho vytisknout - dáte "tisk" - procesor obdrží žádost o tisk, vezme váš dopis, pošle ho tiskárně a řekne: "Vytiskni to, ale fofrem!" a už to jede :-).

Vlastnosti

Každý procesor je charakterizován mnoha vlastnostmi, resp. schopnostmi, které dohromady určují, co vlastně dokáže - jak je rychlý, výkonný, spolehlivý atd... Základní vlastnosti, které většinu lidí zajímají, jsou však především dvě:

Taktovací frekvence

Taktovací frekvenci bychom mohli charakterizovat jako onen srdeční tep, zmiňovaný v úvodu tohoto článku. Je to frekvence (v důsledku tedy rychlost), s jakou procesor dokáže zpracovávat data a provádět s nimi různé operace a výpočty.

Všechna data musí být nějak kódována. Nemyslím "šifrována, ale zaznamenána, podobně jako slova zaznamenáváme písmeny. Počítač všechno zaznamenává dvěma znaky - 0 a 1. Do procesoru tedy proudí "nuly" a "jedničky" a to ne jen jednou cestou, ale mnoha. Můžeme si to představit třeba jako fronty v supermarketech. Je pátek, všichni nakupují na víkend, a přestože je otevřeno všech 32 pokladen obřího supermarketu, pokladní nestíhají a tvoří se fronty. Všechno je tak nějak zautomatizováno - přijde člověk, pokladní namarkuje, člověk zaplatí, odejde. Přijde další, pokladní namarkuje, člověk zaplatí, odejde... představme si, že na obsloužení každého člověka je potřeba určitý přesný čas, pro všechny stejný. 1 minuta - jeden člověk, další minuta - další člověk. Všechno tedy funguje s frekvencí 1 člověk za minutu. Procesor pracuje podobně. Přijde nula - zpracuje se - odejde. Přijde další - zpracuje - odejde. Přijde jednička - zpracuje - odejde. A takhle to zvládne udělat několikmiliardkrát za vteřinu. Jeho frekvence se tedy v současné době pohybuje v řádech miliard operací za vteřinu.

Jednotkou frekvence je 1 Hz - [hertz], což je jeden cyklus za vteřinu. V době, kdy se osobní počítače začaly více rozšiřovat, pracovaly jejich procesory na frekvencích v řádech jednotek MHz (1 000 000 Hz). Dnešní běžně dostupné osobní počítače pracují na frekvencích kolem 3GHz! (3 000 000 000 Hz), to znamená 3 miliardy operací za vteřinu!

Velikost cache

Cache je obecný termín pro vyrovnávací paměť. V počítači jsou různé druhy pamětí pro různé účely. Vyrovnávací paměť procesoru patří k těm nejrychlejším a proto nejdražším. Do této paměti si procesor ukládá data, se kterými zrovna pracuje, aby je měl v případě potřeby okamžitě po ruce, což jeho práci výrazně urychlí. Můžeme si to představit třeba na takovémto příkladu:

Dostanete za úkol zpracovat referát na téma česká próza v meziválečném období. Pokud se na to nevykašlete a nestahnete to z internetu, nebo to za vás nenapíší rodiče, budete muset zřejmě navštívit knihovnu, vypůjčit si příslušnou literaturu a pracovat s ní. A teď si představte, že by jste si vždycky půjčili knížku, našli v ní jednu informaci, tu si zapsali a knihu vrátili. Pak si jí šli vypůjčit znovu pro další kapitolu a zase šli vrátit. Pak zase jinou knihu... a tak dále. To by jste asi do konce roku nestihli, nehledě na to, že by vás paní knihovnice asi zrovna nemilovala. Mnohem lepší bude, půjčit si všechny potřebné knihy najednou, nechat si je doma (v "cache - vyrovnávací paměti" :-) ), dokud bude potřeba a pak je zase všechny vrátit. Je samozřejmé, že takto si nemůžete domů přenést celou knihovnu. Stejně tak paměť cash je značně omezená a vejde se do ní opravdu jen to nejnutnější a nejaktuálnější.

Typy procesorů

Podle velikosti vyrovnávací paměti

Jak už jsem zmínil, je tato pamět velmi drahá, proto oba největší výrobci procesorů (Intel, AMD) uvádějí na trh vždy dvě verze svých produktů:

• Procesory s plnohodnotnou velikostí vyrovnávací paměti (většinou 1024 kB), které jsou dražší, ale výkonnější.
• Procesory se zmenšenou vyrovnávací pamětí (obvykle 256 kB resp. 512 kB), které mají velmi výhodný poměr cena/výkon.

V praxi ovšem jako běžný uživatel, který si na počítači zahraje nějakou tu hru, pustí nějaký film či hudbu, prohlédne obrázky na internetu a napíše dopis, rozdíl mezi těmito verzemi ani nepoznáte. Rozdíl se projeví při skutečně náročných výpočtech a také při hraní velmi náročných her.

Podle výrobce

Na trhu figurují prakticky výhradně dva již zmínění výrobci - firmy Intel a AMD. Firma Intel je známá svou řadou procesorů Pentium resp. Celeron (s menší pamětí cache), firma AMD pak procesory Athlon, Sempron atd. viz stránka odkazů.