Як вибрати процесор? Детальний гайд

На перший погляд, достатньо визначитися з кількістю ядер і частотою, а потім знайти відповідний за ціною процесор. Насправді є набагато більше критеріїв вибору, проігнорувавши які можна намарно витратити кругленьку суму.

У цій статті ми розшифруємо, що таке мікроархітектура, сокет, кеш, розберемося, у чому різниця між лінійками, сімействами та поколіннями, пояснимо, на що впливають конкретні характеристики процесора.

Зміст:

Влаштування процесора

• Техпроцес

• Мікроархітектура

• У чому різниця між лінійками та сімействами

• Покоління процесорів

Види процесорів

Порівняння Intel та AMD

Характеристики процесора:

• Ядра та потоки

• Частота

• Продуктивність

• Графічне ядро

• Кеш

• Теплопакет

Підсумки.

Як влаштований процесор, і для чого він потрібний

Перш ніж ми перейдемо до практичних порад з вибору, потрібно розібратися у теорії.

Центральний процесор (CPU, ЦП) – це "мозок" комп'ютера, саме він відповідає за основні обчислювальні процеси. Незважаючи на компактні розміри, ЦП має досить складну будову:

• Кристал. Головний елемент процесора, від якого залежить продуктивність. Компанії AMD і Intel мають різні підходи до виготовлення кристалів, у чому полягає головна відмінність виробників.

Примітка: кремнієвий кристал не є цільним. Він розбитий на ядра (про них ми розповідаємо нижче), які, у свою чергу, складаються з функціональних блоків. Кожен із блоків заточений під виконання специфічної арифметичного (обчислення) чи логічного (що з цим обчисленням робити) завдання. Заглиблюватися в цю тему не будемо (вона заслуговує на окремий матеріал), але для подальшого розуміння статті потрібно було ввести поняття функціональних блоків.

• Кеш-пам'ять. Швидка оперативна пам'ять, про яку ми розповідаємо нижче.

• Кришка. Навіть маленька подряпина на кристалі може призвести до його непрацездатності. Щоб уникнути пошкоджень, використовується захисна кришка.

• Основа. Підкладка, до якої кріпляться інші елементи процесора.

• Контактний майданчик. Від кількості та розташування контактів залежить, чи зможете ви встановити процесор на материнську плату. Якщо ви оновлюєте комп'ютер і не хочете змінювати материнську плату, сумісність зі старим сокетом буде ключовим критерієм вибору.

• Графічне ядро. У процесорах з інтегрованою графікою для обробки відео є окреме ядро. Цьому питанню присвячена окрема стаття нашого блогу.

Техпроцес

Отже, ми маємо кремнієвий кристал. Він може відраховувати рівні проміжки часу, але складні дії не здатний виконувати. Комп'ютер вимагає значно більшої варіативності, яка досягається за допомогою згаданих вище функціональних блоків.

Функціональний блок складається з транзисторів, які вирізуються на кристалі фотолітографією. Чим меншими будуть транзистори, тим більше їх поміститися на одиницю площі. Наскільки літографія "тонка", відображає техпроцес, який вимірюється в нанометрах (нм).

Зменшення техпроцесу дає 2 позитивні ефекти:

• Розміри ЦП залишаються такими самими чи зменшуються, але продуктивність зростає.

• Транзистори розташовуються ближче один до одного, а тому для “спілкування” між собою їм потрібно менше енергії.

Примітка: техпроцес – лише один із факторів, що впливають на продуктивність. Тому при виборі не можна орієнтуватися тільки на нього.

Також є 2 негативні наслідки:

• Процесор стає «витонченішим», і його легше пошкодити. Тому багато сучасних CPU випускаються із захисною кришкою.

• Технологія складніша, тому сучасні процесори дорожчі за попередників.

У питанні техпроцесу лідирує продукція AMD. 14 нм використовується тільки в бюджетних процесорах, а більшість CPU створено за 7-нанометровим техпроцесом. Довгий час він був передовим, але влітку 2022 була презентована лінійка процесорів AMD Ryzen 7000 Raphael з техпроцесом 5 нм.

Intel доводиться наздоганяти конкурента. На момент написання матеріалу процесори цієї компанії роблять на 14 нм техпроцесі. Перехід на 7 нм відбудеться лише у 2023 році.

Незалежно від того, на якому виробнику ви зупинитесь, вибирайте процесори з "найменшим" техпроцесом.

Мікроархітектура

Техпроцес описує фізичні особливості процесора. Іноді при цьому помилково використовують термін архітектура. Мікроархітектура також є важливою особливістю CPU, але стосується не фізичної будови, а програмної складової.

Мікроархітектура – це алгоритм роботи центрального процесора. Вона визначає логіку дій, за якою між собою взаємодіють різні блоки. Деякі мікроархітектури заточені на високу продуктивність, інші – на енергоефективність.

Вибираючи бюджетний процесор, такі деталі розуміти корисно, але не обов'язково. Якщо ви обираєте потужний CPU, то краще розібратися в особливостях актуальних архітектур і те, які переваги вони надають.

Наприклад, процесори Intel Core 12 покоління працюють на архітектурі Alder Lake-S. Але якщо розібратися докладніше, виявляється, що CPU складається з високопродуктивних ядер на мікроархітектурі Golden Cove і енергоефективних – на Gracemont. Тобто в рамках одного процесора реалізовані рішення, які за великих навантажень дозволяють досягти максимальної продуктивності, а за звичайних – зниженого енергоспоживання.

Лінійки та сімейства

На перший погляд, цей пункт розповідає про класифікацію. Насправді він має практичне значення, оскільки говорить про можливість апгрейду комп'ютера у майбутньому. Очікувано, що неможливо встановити ЦП AMD на материнку, розраховану під Intel. Але також не завжди можливий перехід на інший процесор того самого виробника.

На етапі проектування виробники визначають, для яких завдань буде призначений процесор. Залежно від позиціонування (для простої роботи, середньопродуктивні, для складних завдань) виділяють лінійки. Актуальні лінійки:

• Intel: Celeron, Pentium, Core, Xeon;

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

У свою чергу, лінійка може об'єднувати дуже різні за характеристиками CPU. Тому деякі з них поділяються на сімейства:

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

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

Якщо подивитися на характеристики, такий поділ може здатися нелогічним. Наприклад, різниця продуктивності між Celeron та Core i3 буде меншою, ніж між Core i3 та Core i9. Але на глибшому рівні представники однієї лінійки дуже схожі. Звідси випливає 2 практичні висновки:

• Ви не зможете перейти на іншу лінійку процесорів без заміни материнської плати, а іноді інших комплектуючих.

• Усередині лінійки ви з великою ймовірністю (але не обов'язково) зможете перейти від одного сімейства до іншого.

Приклад ми наводимо у наступному пункті статті.

Покоління

Якщо ви відкриєте хронологію виходу процесорів, побачите, що назви сімейств зберігаються вже десятки років. З одного боку це зручно: навіть без ретельного вивчення ви розумітимете, що новий і випущений 5 років тому Ryzen 3 розраховані на той самий сегмент. З іншого, якщо порівняти їх за характеристиками, навіть без тесту помітна різниця в характеристиках.

Тому в межах однієї сім'ї виділяють покоління процесорів. Вони записуються як числа. Наприклад, Core i5 10400 – десяте покоління, Core i5 11400 – одинадцяте, Ryzen 7 5700G – п'яте. (Лінійка Intel Core старша ніж AMD Ryzen, тому порівняння різних виробників за поколіннями не має сенсу.)

Чим покоління відрізняються одне від одного? Найчастіше головним нововведенням є мікроархітектура, але іноді змінюється техпроцес, сокет, впроваджуються нові технології (тренд останніх років – елементи штучного інтелекту). Порівняємо деякі параметри процесорів з різних поколінь та сімейств:

Головний чинник, який впливає на можливість модернізації збірки – сокет. У дев'ятому поколінні використовувався s1151, а наступних – s1200. Вони фізично не сумісні, тому з Core i5 9600K ви не зможете перейти на наступне покоління, навіть якщо це буде процесор того ж сімейства.

Далі зверніть увагу на архітектуру. Core i5 10400 та Core i5 11400 мають один сокет, але різну архітектуру. Тому можливо ваша материнська плата підтримуватиме такий апгрейд, але вимагатиме оновлення BIOS.

Останній варіант: перехід у рамках одного покоління з Core i5 11400 на Core i9 11900K. Один сокет, одна архітектура. Здається, що апгрейд не викликає жодних проблем, але не обов'язково. У цієї пари процесорів різна продуктивність, а отже, різне енергоспоживання. Тому необхідно враховувати три моменти:

• Підсистема живлення МП. Куплена під i5 материнка може не витягнути i9. Детально про підсистему живлення ми розповідали у статті про вибір материнської плати.

• Система охолодження. У даних процесорів різне тепловиділення (про нього говоримо в кінці цієї статті), а тому старий кулер може не впоратися з новим ЦП. У такому разі необхідна заміна.

• Блок живлення. Оскільки потужні процесори вимагають більше енергії для роботи, БП може потребувати заміни.

Перехід з потужних процесорів на більш слабкі також може бути проблематичним. При даунгрейді потрібно дивитися на сумісність з оперативною пам'яттю (насамперед за частотами) та відеокартою.

Види процесорів

Тепер коли ми закінчили з теорією, можна переходити безпосередньо до порад щодо вибору. Почати варто із призначення комп'ютера. Залежно від складності завдань, які перед ними ставитимуться, процесори ділять на:

• Бюджетні. До цієї групи відносяться найслабші процесори, які підійдуть для повсякденного використання, роботи з документами. Для геймінгу підходять погано: швидше за все потягнуть старі ігри, інді, але із запуском нових ААА-проектів можуть бути проблеми навіть на мінімалках.

• Середньопродуктивні. Процесори середньої продуктивності, які потягнуть більшість програм та ігор. При цьому у найвибагливіших з них можливо доведеться пожертвувати деякими налаштуваннями.

• Флагманські. Потужні процесори, які рідко відчувають проблеми із запуском вимогливих програм та відеоігор. При цьому варто пам'ятати, що продуктивність та швидкодія залежить не тільки від CPU, а тому потрібно буде підібрати відповідну відеокарту, оперативну пам'ять, бажано купити SSD. Також знадобиться потужна повітряна чи водяна система охолодження. Загалом, збірка на флагманському ЦП обійдеться у значну суму.

• Спеціалізовані. Процесори для серверів, обчислювальних центрів, наукових установ. У спеціалізованих ЦП роблять ставку на кількість ядер (зазвичай 10+), що дозволяє обробляти великі масиви даних.

Як можна зрозуміти з вищесказаного, ігрові процесори – умовний термін, оскільки більшість CPU дозволяють запускати ігри. Геймерськими зазвичай називають ЦП, які можуть тягнути ААА-проекти на середньо-високих і високих налаштуваннях. Вони виділяються хорошою продуктивністю і просунутим ПЗ.

Наприклад, в INTEL Core i9 11900F реалізовані елементи ШІ (технологія Intel GNA), перемикання частоти і напруги в залежності від навантаження (Enhanced Intel SpeedStep), контроль робочої температури (DTS).

Примітка: бюджетні ігрові процесори потрібно шукати у середньопродуктивній, а не бюджетній категорії.

Intel чи AMD: порівняння виробників

Незважаючи на постійні суперечки, якщо бути об'єктивним, то таке протиставлення вже практично втратило сенс. У каталозі Intel та AMD є схожі продукти у всіх категоріях процесорів.

AMD має дві переваги – техпроцес і більш дружнє ставлення до користувача. Про перший фактор ми вже говорили. Друга перевага відбивається у підході до уніфікації, що спрощує апгрейд комп'ютера. Так, настільні процесори AMD довго випускалися під один сокет – AM4. Цього року вийшли моделі, розраховані під сокет AM5. Але і тут виробник подумав про користувача: ці процесори сумісні зі старими системами охолодження, а значить, модернізація обійдеться дешевше

Підхід підходом, але об'єктивну картину дає лише тестування. Подивимося результат бенчмарків від PassMark Software:

• У ніші спеціалізованих CPU виграє AMD. Пов'язано це з там, що Intel пропонує максимум 20-ядерні процесори, а AMD має рішення з 24 і навіть 64 ядрами.

• У настільних рішеннях навіть за рахунок передового техпроцесу перевага AMD незначна.

Характеристики процесора

Найскладніша (скорше заплутана) частина залишилася позаду. З характеристиками процесорів все набагато простіше: цифри говорять самі за себе.

Ядра та потоки

Отже, кремнієвий кристал розбитий на ядра. Саме ядро є основною логічною одиницею, яка відповідає за обчислення. Якщо у нас є одне ядро, всі завдання виконуються по черзі (конвеєр команд), що займає багато часу. Щоб підвищити швидкодію, є 2 варіанти:

• Збільшити кількість ядер. Зрозуміле рішення, але виготовлення багатоядерних процесорів – процес не дешевий.

• Багатопотоковість. За допомогою спеціальних технологій (Hyper Threading у Intel, SMT у AMD) одне ядро може одночасно виконувати 2 завдання. Багатопотоковість позитивно позначається на швидкодії, але не є рівноцінною заміною багатоядерності.

Скільки ядер/потоків потрібно під конкретні задачі:

• Офісна робота: 4/8 (оптимально), 2/4 чи 4/4 (мінімум).

• Робота з "важкими" програмами: мінімально – 6/12.

• Геймінг: 6/12-8/16. Якщо ви хочете грати в сучасні ААА-проекти з високими налаштуваннями, то на процесорі не можна заощаджувати. Старі ігри, платформери, деякі стратегії без проблем потягнуть ЦП 4/8. Популярні сесійки завдяки гарній оптимізації (CS:GO, Dota 2 PUBG і т.д.) також можна запустити з таким процесором, але доведеться пожертвувати налаштуваннями.

• Сервер/складні обчислення: 10+/20+.

Окремо варто згадати про таке явище як ревізія ядра – у процесі виробництва можуть вноситися зміни до архітектури, що призведе до зміни продуктивності. Тобто навіть у межах однієї сім'ї та покоління ЦП з однаковою кількістю ядер/потоків можуть відрізнятися за швидкодією.

Частота процесора

Частота показує, скільки обчислень ЦП може зробити за секунду. Вимірюється вона у гігагерцах (ГГц) – мільярдах за секунду.

У характеристиках сучасних CPU вказується два параметри частоти:

• Базова. На цій частоті процесор працює за замовчуванням. Виробники намагаються зробити її мінімальною для зменшення енергоспоживання, але щоб це не йшло на шкоду продуктивності.

• Максимальна (у режимі Boost). Якщо ви запустите гру або складну програму, ЦП переходить у режим підвищеної продуктивності. У старих моделях цей режим відсутній.

Яка саме частота потрібна вам, дивіться у специфікаціях ігор/програм, з якими збираєтеся працювати.

Розгін

CPU з розблокованим множником дозволяють проводити розгін (оверклокінг) – підвищення частоти в порівнянні з заводськими параметрами. Так можна збільшити продуктивність ЦП, але в процесі розгону процесора збільшується тепловиділення, тому необхідно подумати про ефективне охолодження. Варто зауважити, що розгін збільшує ймовірність виходу процесора з ладу, і такі поломки не покриваються гарантійним обслуговуванням.

Розблокований множник є у процесорах Intel з індексом K у назві (наприклад, Core i7 12700K) та у всій лінійці AMD Ryzen. При цьому розгін також має підтримувати ваша материнська плата, тому потрібно уважно вивчити її специфікації.

Продуктивність

Якщо у процесорів рівна частота, це не означає, що вони мають однакову продуктивність. Вона відображається характеристикою IPC.

IPC (Inter-process communication) – параметр, який показує, скільки інструкцій процесор виконує за одиницю часу. Він залежить від мікроархітектури, наявності елементів машинного навчання, оптимізації під конкретні завдання.

Також на IPC варто дивитися, якщо ви порівнюєте між собою ЦП із різною кількістю ядер. Втім, не варто ускладнювати собі життя, а краще скористатися вищезгаданим сайтом з бенчмарками. Він дуже зручний, оскільки є різні види тестів, сегментація за ціною та навіть результати розгонів.

Графічне ядро

Гібридними процесорами називають різновид ЦП, у яких є вбудоване графічне ядро. Насамперед вони призначені для неттопів, оскільки дозволяють економити місце.

Різні види вбудованої графіки можуть відрізнятися за продуктивністю. Наприклад, UHD Graphics 750 дозволить запустити Dota 2 на налаштуваннях, встановлених за замовчуванням. У спокійні періоди гри частота кадрів досягатиме 120 FPS, а в боях через велику кількість ефектів опускатиметься до 50+ FPS. UHD Graphics 630 гру потягне лише на низьких налаштуваннях графіки, і не дасть отримати більше 100 FPS.

Тому при виборі щонайменше орієнтуйтеся на частоту графічного ядра, а детальну інформацію вам дадуть результати тестів. Знайти їх можна на форумах оверклокерів чи на Ютубі.

Про переваги та недоліки інтегрованих та дискретних відеокарт у нас є окрема стаття.

Залежно від підходу до виготовлення виділяють 2 види графіки в гібридних процесорах:

• Інтегрована. Використовується окреме відеоядро, яке розміщують на одній підкладці з ЦП.

• Процесорна. Відеоядро створюється безпосередньо на кристалі процесора. Це робить виробництво дорожчим, але забезпечує більшу продуктивність за рахунок компактного розміщення.

Кеш процесора

У процесі роботи ЦП отримує блоки інформації, які необхідні для подальших операцій. Залежно від пріоритету вибирається місце для їх зберігання. Найтерміновіша інформація розміщується в кеш-пам'яті, яка розташована безпосередньо на процесорі.

Кеш процесора буває 3 (іноді 4) рівнів:

• L1. Пам'ять, розташована безпосередньо в ядрі, яка працює виключно в його інтересах. Зазвичай L1 має об'єм до 32 КБ.

• L2. Розташована поряд із ядром. Зазвичай на кожні 2 ядра виділяється спільна пам'ять другого рівня. Об'єм – до 256 КБ.

• L3. Спільна для всіх ядер. Об'єм – до 32 МБ.

• L4. Існує також кеш четвертого рівня, але він знаходиться не на процесорі, а на материнській платі в безпосередній близькості до сокету. Найчастіше використовується у серверах.

Кеш розташований набагато ближче, ніж ОЗП і за рахунок цього працює швидше (у деяких випадках у 12-20 разів), тому його називають надоперативною пам'яттю. Чим більше кешу є у розпорядженні ЦП, тим рідше він звертається до ОЗП, завдяки чому обчислення здійснюються швидше.

Кількістю кешу можна знехтувати, якщо ви збираєте офісний комп'ютер, оскільки особливої різниці в продуктивності не буде. В іграх та важких програмах велика кількість кешу здатна прискорити роботу. Наприклад, при розпакуванні архівів, 3D обчислення (у тому числі іграх) приріст продуктивності може досягати 10%.

Також важливим є алгоритм кеш-контролера – блоку, який відповідає за спілкування ядра з кеш-пам'яттю. За рахунок використання машинного навчання сучасні контролери працюють точніше (допускають менше кеш-промахів – ситуацій, коли запит потрапляє не в той рівень пам'яті).

Тепловиділення

Чим потужніший процесор – тим більше він споживає енергії, і як наслідок виділяє більше тепла. Скільки саме відображає характеристика TDP (теплопакет). Вона вимірюється у ватах (Вт).

Залежно від TDP необхідно вибирати систему охолодження. У деяких випадках сумісний кулер йде в комплекті з процесором (з коробкою або без коробки). Досвідчені користувачі воліють купувати їх окремо.

Якщо вибрати дуже слабку систему охолодження, процесор починає тротлити через перегрівання. В особливо запущених випадках це може призвести до серйозної поломки.

Примітка: якщо ви збираєтеся займатися розгоном, то купуйте кулер із запасом. Після оверклокінгу TDP процесора може збільшитися на 50% відносно заводського показника.

Для кращого теплообміну між кристалом із радіатором використовується термопаста. З часом вона твердне, через що процесор починає більше грітися. Щоб цього уникнути, термопасту варто міняти раз на рік.

Підсумки

• Немає сенсу протиставляти AMD та Intel: у обох виробників є аналогічні за характеристиками продукти.

• Якщо ви хочете провести модернізацію свого комп'ютера, головними критеріями буде сумісність зі старими комплектуючими, насамперед материнською платою.

• Для нової збірки заздалегідь продумуйте про можливість апгрейду. Для робочого комп'ютера можна обійтися застарілими поколіннями. Якщо ви збираєте геймерський комп'ютер, актуальність процесора буде важливим критерієм.

• Продуктивність залежить від багатьох факторів: частота, кількість ядер та потоків, особливості архітектури, обсяг кеш-пам'яті.