Как выбрать процессор? Подробный гайд

На первый взгляд, достаточно определиться с количеством ядер и частотой, и потом найти подходящий по цене процессор. На практике есть куда больше критериев выбора, проигнорировав которые можно впустую потратить кругленькую сумму. 

В данной статье мы расшифруем, что такое микроархитектура, сокет, кэш, разберемся, в чем разница между линейками, семействами и поколениями, объясним, на что влияют конкретные характеристики процессора.

Содержание:

Устройство процессора

• Техпроцесс

• Микроархитектура

• В чем разница между линейками и семействами

• Поколения процессоров

Виды процессоров

Сравнение Intel и AMD

Характеристики процессора:

• Ядра и потоки

• Частота

• Производительность

• Графическое ядро

• Кэш

• Теплопакет

Итоги.

Как устроен процессор, и для чего он нужен

Прежде, чем мы перейдем к практическим советам по выбору, нужно разобраться с теорией.

Центральный процессор (CPU, ЦП) – это «мозг» компьютера, именно он отвечает за основные вычислительные процессы. Несмотря на компактные размеры, ЦП имеет достаточно сложное строение:

• Кристалл. Главный элемент процессора, от которого зависит производительность. Компании AMD и Intel имеют разные подходы к изготовлению кристаллов, в чем и заключается главное отличие производителей.

Примечание: кремниевый кристалл не является чем-то единым. Он разбит на ядра (о них мы рассказываем ниже), которые в свою очередь состоят из функциональных блоков. Каждый из блоков заточен под выполнение специфической арифметической (вычисление) или логической (что с этим вычислением делать) задачи. Углубляться в данную тему не будем (она заслуживает отдельного материала), но для дальнейшего понимания статьи нужно было ввести понятие функциональных блоков.

• Кэш-память. Быстрая оперативная память, подробнее о которой мы рассказываем ниже.

• Крышка. Даже маленькая царапина на кристалле может привести к его неработоспособности. Чтобы избежать повреждений, используется защитная крышка.

• Основа. Подкладка, к которой крепятся другие элементы процессора.

• Контактная площадка. От количества и расположения контактов зависит, сможете ли вы установить процессор на материнскую плату. Если вы обновляете компьютер и не хотите менять материнскую плату, то совместимость со старым сокетом будет ключевым критерием выбора.

• Графическое ядро. В процессорах с интегрированной графикой для обработки видео есть отдельное ядро. Данному вопросу посвящена отдельная статья нашего блога.

Техпроцесс

Итак, у нас есть кремниевый кристалл. Он может отсчитывать равные промежутки времени, но сложные действия выполнять не способен. Компьютер требует куда большей вариативности, которая достигается при помощи упомянутых выше функциональных блоков.

Функциональный блок состоит из транзисторов, которые вырезаются на кристалле при помощи фотолитографии. Чем меньше будут транзисторы, тем больше их поместиться на единицу площади. Насколько литография «тонкая», отображает техпроцесс, который измеряется в нанометрах (нм).

Уменьшение техпроцесса дает 2 положительных эффекта:

• Размеры ЦП остаются прежними или уменьшаются, но производительность растет.

• Транзисторы располагаются ближе друг к другу, а потому для «общения» между собой им требуется меньше энергии.

Примечание: техпроцесс – только один из факторов, которые влияют на производительность. То есть при выборе нельзя ориентироваться только на него.

Также есть 2 негативных последствия:

• Процессор становится «изящнее», и его легче повредить. Потому почти все современные CPU выпускаются с защитной крышкой.

• Технология более сложная, потому современные процессоры дороже предшественников.

В вопросе техпроцесса лидирует продукция AMD. 14 нм используется только в бюджетных процессорах, а большинство CPU созданы по 7-нанометровому техпроцессу. Долгое время он был передовым, но летом 2022 года была презентована линейка процессоров AMD Ryzen 7000 Raphael с техпроцессом 5 нм.

Intel приходится догонять конкурента. На момент написания материала процессоры этой компании делают на 14 нм техпроцессе. Переход на 7 нм состоится только в 2023 году.

Вне зависимости от того, на каком производителе вы остановитесь, выбирайте процессоры с самым “маленьким” техпроцессом.

Микроархитектура

Техпроцесс описывает физические особенности процессора. Иногда для этого ошибочно используют термин архитектура. Микроархитектура также является важной особенностью CPU, но касается не физического строения, а его программной составляющей.

Микроархитектура – это алгоритм работы центрального процессора. Она определяет логику действий, по которой между собой взаимодействуют разные блоки. Некоторые микроархитектуры заточены на высокую продуктивность, другие – на энергоэффективность.

При выборе бюджетного процессора такие детали понимать полезно, но не обязательно. Если вы выбираете мощный CPU, то лучше разобраться в особенностях актуальных архитектур и том, какие преимущества они дают.

Например, процессоры Intel Core 12 поколения работают на архитектуре Alder Lake-S. Но если разобраться подробнее, то оказывается, что CPU состоит из высокопродуктивных ядер на микроархитектуре Golden Cove и энергоэффективных – на Gracemont. То есть в рамках одного процессора реализованы решения, которые при больших нагрузках позволяют достичь максимальной продуктивности, а при обычных – сниженного энергопотребления.

Линейки и семейства

На первый взгляд данный пункт рассказывает о классификации. На самом деле он имеет практическое значение, поскольку отражает возможность апгрейда компьютера в дальнейшем. Ожидаемо, что невозможно установить ЦП AMD на материнку рассчитанную под Intel. Но также не всегда возможен переход на другой процессор того же производителя.

На этапе проектирования производители определяют, для каких задач будет предназначен процессор. В зависимости от позиционирования (для простой работы, среднепроизводительные, для требовательных задач) выделяют линейки. Актуальные линейки:

• Intel: Celeron, Pentium, Core, Xeon;

• AMD: A-Series, Athlon, Ryzen, Threadripper, EPYC.

В свою очередь линейка может объединять очень разные по характеристикам CPU. Потому некоторые их них делятся на семейства:

• Intel Core: Core i3, Core i5, Core i7, Core i9.

• AMD Ryzen: Ryzen 3, Ryzen 5, Ryzen 7, Ryzen 9.

Если посмотреть на характеристики, то такое разделение может показаться нелогичным. Например, разница производительности между Celeron и Core i3 будет меньше, чем между Core i3 и Core i9. Но на более глубоком уровне представители одной линейки очень похожи. Отсюда следует 2 практических вывода:

• Вы не сможете перейти на другую линейку процессоров без замены материнской платы, а иногда и других комплектующих.

• Внутри линейки вы с большой вероятностью (но не обязательно) сможете перейти от одного семейства к другому.

Пример мы приводим в следующем пункте статьи.

Поколения

Если вы откроете хронологию выхода процессоров, то увидите, что названия семейств сохраняются уже десятки лет. С одной стороны это удобно: даже без тщательного изучения вы будете понимать, что новый и выпущенный 5 лет назад Ryzen 3 рассчитаны на один и тот же сегмент. С другой, если сравнить их по характеристикам, то даже без теста заметна разница в характеристиках.

Потому в рамках одной семьи выделяют поколения процессоров. Они записываются в виде числа. Например, Core i5 10400 – десятое поколение, Core i5 11400 – одиннадцатое, Ryzen 7 5700G – пятое. (Линейка Intel Core старше чем AMD Ryzen, потому сравнение разных производителей по поколениям не имеет смысла.)

Чем поколения отличаются друг от друга? Зачастую главным нововведением является микроархитектура, но иногда также меняется техпроцесс, сокет, внедряются новые технологии (тренд последних лет – элементы искусственного интеллекта). Сравним некоторые параметры процессоров из разных поколений и семейств:

Главный фактор, который влияет на возможность модернизации сборки – сокет. В девятом поколении использовался s1151, а в последующих – s1200. Они физически не совместимы, а потому с Core i5 9600K вы не сможете перейти на следующее поколение, даже если это будет процессор того же семейства.

Далее обратите внимание на архитектуру. Core i5 10400 и Core i5 11400 имеют один сокет, но разную архитектуру. Потому возможно ваша материнская плата будет поддерживать такой апгрейд, но потребует обновления BIOS.

Последний вариант: переход в рамках одного поколения с Core i5 11400 на Core i9 11900K. Один сокет, одна архитектура. Кажется, что апгрейд не вызовет никаких проблем, но не обязательно. У этой пары процессоров разная производительность, а значит, разное энергопотребление. Потому нужно учесть 3 момента:

• Подсистема питания МП. Купленная под i5 материнка может не вытянуть i9. Подробно о подсистеме питания мы рассказывали в статье о выборе материнской платы.

• Система охлаждения. У данных процессоров разное тепловыделение (о нем говорим в конце данной статьи), а потому старый кулер может не справиться с новым ЦП. В таком случае потребуется замена.

• Блок питания. Поскольку мощные процессоры требуют больше энергии для работы, БП может потребовать замены.

Переход с мощных процессоров на более слабые также может быть проблематичным. При даунгрейде нужно смотреть на совместимость с оперативной памятью (в первую очередь по частотам) и видеокартой.

Виды процессоров

Теперь когда мы покончили с теорией, можно переходить непосредственно к советам по выбору. Начать стоит с предназначения компьютера. В зависимости от сложности задач, которые перед ними будут ставиться, процессоры делят на:

• Бюджетные. К этой группе относятся самые слабые процессоры, которые подойдут для повседневного использования, работы с документами. Для гейминга подходят плохо: скорее всего потянут старые игры, инди, но с запуском новых ААА-проектов могут быть трудности даже на минималках.

• Среднепроизводительные. Процессоры средней производительности, которые потянут большинство программ и игр. При этом в самых требовательных из них возможно придется пожертвовать некоторыми настройками.

• Флагманские. Мощные процессоры, которые редко испытывают проблемы с запуском требовательных программ и видеоигр. При этом стоит помнить, что производительность и быстродействие зависит не только от CPU, а потому нужно будет подобрать соответствующую видеокарту, оперативную память, желательно купить SSD. Также понадобиться мощная воздушная или водяная система охлаждения. В общем, сборка на флагманском ЦП обойдется вам в кругленькую сумму.

• Специализированные. Процессоры для серверов, вычислительных центров, научных учреждений. В специализированных ЦП делают ставку на количество ядер (обычно 10+), что позволяет обрабатывать большие массивы данных.

Как можно понять из вышесказанного, игровые процессоры – условный термин, поскольку большинство CPU позволяют запускать игры. Геймерскими обычно называют ЦП, которые могут тянуть ААА-проекты на средне-высоких и высоких настройках. Они отличаются хорошей производительностью и продвинутым ПО.

Например, в INTEL Core™ i9 11900F реализованы элементы ИИ (технология Intel GNA), переключение частоты и напряжение в зависимости от нагрузки (Enhanced Intel SpeedStep), контроль рабочей температуры (DTS).

Примечание: бюджетные игровые процессоры нужно искать в среднепроизводительной, а не бюджетной категории. 

Intel или AMD: сравнение производителей

Несмотря на неутихающие споры, если быть объективным, то такое противопоставление уже практически утратило смысл. В каталоге Intel и AMD есть похожие продукты во всех категориях процессоров.

У AMD есть 2 преимущества – техпроцесс и дружественное отношение к пользователю. О первом факторе мы уже говорили. Второе преимущество отражается в подходе к унификации, что упрощает апгрейд компьютера. Так, настольные процессоры AMD долго выпускались под один сокет – AM4. В этом году вышли модели рассчитанные под сокет AM5. Но и тут производитель подумал о пользователе: эти процессоры совместимы со старыми системами охлаждения, а значит, модернизация обойдется дешевле

Подход подходом, но объективную картину дает только тестирование. Посмотрим результат бенчмарков от PassMark Software:

• В нише специализированных CPU выигрывает AMD. Связанно это с там, что Intel предлагает максимум 20-ядерные процессоры, а у AMD есть решения с 24 и даже 64 ядрами.

• В настольных решениях даже за счет передового техпроцесса преимущество AMD незначительное.

Характеристики процессора

Самая сложная (скорее запутанная) часть осталась позади. С характеристиками процессоров все гораздо проще: цифры говорят сами за себя.

Ядра и потоки

Итак, кремниевый кристалл разбит на ядра. Именно ядро является основной логической единицей, которая отвечает за вычисления. Если у нас есть одно ядро, то все задачи выполняются поочередно (конвейер команд), что занимает много времени. Чтобы повысить быстродействие, есть 2 варианта:

• Увеличить количество ядер. Понятное решение, но изготовление многоядерных процессоров – процесс не из дешевых.

• Многопоточность. При помощи специальных технологий (Hyper Threading у Intel, SMT у AMD) одно ядро может одновременно выполнять 2 задачи. Многопоточность положительно сказывается на быстродействии, но не является равноценной заменой многоядерности.

Сколько ядер/потоков нужно под конкретную задачу:

• Офисная работа: 4/8 (оптимально), 2/4 или 4/4 (минимум).

• Работа с «тяжелыми» программами: минимально – 6/12.

• Гейминг: 6/12–8/16. Если вы хотите играть в современные ААА-проекты с высокими настройками, то на процессоре нельзя экономить. Старые игры, платформеры, некоторые стратегии без проблем потянут ЦП 4/8. Популярные сессионки благодаря хорошей оптимизации (CS:GO, Dota 2 PUBG и т. д.) также можно запустить с таким процом, но придется пожертвовать настройками.

• Сервер/сложные вычисления: 10+/20+.

Отдельно стоит упомянуть о таком явлении как ревизия ядра – в процессе производства могут вноситься изменения в архитектуру, что приведет к изменению продуктивности. То есть даже в рамках одной семьи и поколения ЦП с одинаковым количеством ядер/потоков могут отличаться по быстродействию.

Частота процессора

Частота показывает, сколько вычислений ЦП может сделать за 1 секунду. Измеряется она в гигагерцах (ГГц) – миллиардах за секунду.

В характеристиках современных CPU указывается два параметра частоты:

• Базовая. На этой частоте процессор работает по умолчанию. Производители стараются сделать ее минимальной для уменьшения энергопотребления, но чтобы это не шло в ущерб продуктивности. 

• Максимальная (в режиме Boost). Если вы запустите игру или сложную программу, ЦП переходит в режим повышенной производительности. В старых моделях данный режим отсутствует.

Какая конкретно частота нужна вам, смотрите в спецификациях игр/программ, с которыми собираетесь работать.

Разгон

CPU с разблокированным множителем позволяют производить разгон (оверклокинг) – повышение частоты в сравнении с заводскими параметрами. Так можно увеличить продуктивность ЦП, при этом в процессе разгона процессора увеличивается тепловыделение, поэтому необходимо заранее подумать об эффективном охлаждении. Стоит заметить что разгон увеличивает вероятность выхода процессора из строя, и такие поломки не покрываются гарантийным обслуживанием.

Разблокированный множитель есть в процессорах Intel с индексом K в названии (например, Core i7 12700K) и во всей линейке AMD Ryzen. При этом разгон также должна поддерживать ваша материнская плата, потому нужно внимательно изучить ее спецификации.

Производительность

Если у процессоров равная частота, это не значит, что у них одинаковая продуктивность. Она отображается характеристикой IPC. 

IPC (inter-process communication) – параметр, который показывает, сколько инструкций процессор выполняет за единицу времени. Он зависит от микроархитектуры, наличия элементов машинного обучения, оптимизации под конкретные задачи.

Также на IPC стоит смотреть, если вы сравниваете между собой ЦП с разным количеством ядер. Впрочем, не стоит усложнять себе жизнь, а лучше воспользоваться упомянутым выше сайтом с бенчмарками. Он очень удобный, так как есть разные виды тестов, сегментация по цене и даже результаты разгонов.

Графическое ядро

Гибридными процессорами называют разновидность ЦП, в которых есть встроенное графическое ядро. В первую очередь они предназначены для неттопов, поскольку позволяют экономить место.

Разные виды встроенной графики могут сильно отличаться по производительности. Например, UHD Graphics 750 позволит запустить Dota 2 на настройках по умолчанию. В спокойные периоды игры частота кадров будет достигать 120 FPS, а в боях из-за большого количества эффектов опускаться до 50+ FPS . UHD Graphics 630 игру потянет только на низких настройках графики, и не даст выжать больше 100 FPS.

Потому при выборе как минимум ориентируйтесь на частоту графического ядра, а детальную информацию вам дадут результаты тестов. Найти их можно на форумах оверклокеров или на Ютубе.

О преимуществах и недостатках интегрированных и дискретных видеокарт у нас есть отдельная статья.

В зависимости от подхода к изготовлению, выделяют 2 вида графики в гибридных процессорах:

• Интегрированная. Используется отдельное видеоядро, которое размещают на одной подложке с ЦП.

• Процессорная. Видеоядро создается непосредственно на кристалле процессора. Это делает производство дороже, но обеспечивает большую продуктивность за счет компактного размещения.

Кэш процессора

В процессе работы ЦП получает блоки информации, которые нужны для дальнейших операций. В зависимости от приоритета выбирается место для их хранения. Самая «срочная» информация помещается в кэш-память, которая расположена непосредственно на процессоре.

Кэш процессора бывает 3 (иногда 4) уровней:

• L1. Память, расположенная непосредственно в ядре, и которая работает исключительно в его интересах. Обычно L1 имеет объем до 32 КБ.

• L2. Расположена рядом с ядром. Обычно на каждые 2 ядра выделяется общая память второго уровня. Объем – до 256 КБ.

• L3. Общая для всех ядер. Объем – до 32 МБ.

• L4. Существует также кэш четвертого уровня, но он располагается не на процессоре, а на материнской плате в непосредственной близости к сокету. Чаще всего используется в серверах.

Кэш расположен намного ближе чем ОЗУ и за счет этого работает быстрее (в некоторых случаях в 12-20 раз), потому его называют сверхоперативной памятью. Чем больше кэша есть в распоряжении ЦП, тем реже он обращается к ОЗУ, благодаря чему вычисления осуществляются быстрее.

Количеством кэша можно пренебречь, если вы собираете офисный компьютер, так как особой разницы в продуктивности не будет. В играх и тяжелых программах большое количество кэша способно ускорить работу. Например, при распаковке архивов, 3D вычислениях (в том числе играх) прирост продуктивности может достигать 10%.

Также важным является алгоритм кэш-контроллера – блока, который отвечает за «общение» ядра с кэш-памятью. За счет использования машинного обучения современные контроллеры работают точнее (допускают меньше кэш-промахов – ситуаций, когда запрос отправляется не в тот уровень памяти).

Тепловыделение

Чем мощнее процессор – тем больше он потребляет энергии, и как следствие выделяет больше тепла. Сколько именно, отображает характеристика TDP (теплопакет). Она измеряется в ваттах (Вт).

В зависимости от TDP нужно выбирать систему охлаждения. В некоторых случаях совместимый кулер идет в комплекте с процессором (с коробкой или без коробки). Опытные пользователи предпочитают покупать их отдельно.

Если выбрать слишком слабую систему охлаждения, процессор начинает троттлить из-за перегрева. В особо запущенных случаях это может привести к серьезной поломке.

Примечание: если вы собираетесь заниматься разгоном, то покупайте кулер с запасом. После оверклокинга TDP процессора может увеличиться на 50% от заводского показателя.

Для лучшего теплообмена между кристаллом с радиатором используется термопаста. Со временем она затвердевает, из-за чего процессор начинает больше греться. Чтобы этого избежать, термопасту стоит менять раз в год. 

Итоги

• Нет смысла противопоставлять AMD и Intel: у обоих производителей есть аналогичные по характеристикам продукты.

• Если вы хотите провести модернизацию своего компьютера, главными критериями будет совместимость со старыми комплектующими, в первую очередь – материнской платой.

• Для новой сборки заранее продумывайте вероятность апгрейда. Для рабочего компьютера можно обойтись устаревшими поколениями. Если вы собирайте геймерский компьютер, то актуальность процессора будет важным критерием.

• Продуктивность зависит от многих факторов: частота, количество ядер и потоков, особенности архитектуры, объем кэш-памяти.