Как выбрать процессор

Процессор (центральный процессор, ЦП, CPU) – один из основных компонентов компьютера. Является его вычислительным центром и определяет производительность системы.

Статья описывает выбор процессора для обычного компьютере и не рассматривает процессоры для серверов.

Процессор может быть встроенным в материнскую плату, что характерно для сверхкомпактных и маломощных компьютеров. Их производительности хватает для большинства офисных задач, просмотра сайтов Internet и видео в среднем разрешении.

Даже самые дешевые внешние процессоры, с легкостью выполняют те же задачи что и внутренние, поэтому дальше речь пойдет именно о них.

Для настольного ПК – большинство процессоров, встречающихся на рынке.

Для ноутбука – процессоры с пониженной тактовой частотой и энергопотреблением. Соответственно, такие модели имеют меньшую мощность, чем ЦП для персонального компьютера.

Для сервера – мощные процессоры, рассчитанные на обработку больших объемов данных. Такие устройства выполняют несколько задач одновременно, стабильно работают в непрерывном режиме, устойчивы к высоким температурным и вычислительным нагрузкам. Процессоры для серверов стоят очень дорого и не подлежат разгону.

Классификация

Стоимость процессора напрямую зависит от его производительности, поэтому ее можно принять как основной параметр для классификации.

До $100 – двух-ядерные процессоры, достаточные для игр, в которых не требуется обсчет сцен с большим воличеством объектов на экране, для быстрой обработки не очень сложных математических расчетов.

$100-$200 – двух или четырех-ядерные процессоры, достаточные для большинства игр, программ для сложных инженерных расчетов, 3D моделирования, обработки больших объемов данных в MS Office и аналогах.

$200-$250 – четырех ядерные процессоры, более быстрые версии процессоров до $200.

Более $300 – шести-ядерные процессоры, для любых игр и программ требующих сложных расчетов.

• Процессор AMD
• Процессор Intel

Производители

Процессоры выпускают две компании – Intel и AMD. На сегодняшний день CPU этих брендов мало отличаются по цене и производительности. Но есть несколько нюансов, на которые стоит обратить внимание:

• у процессоров Intel выше одноядерная (однопоточная) производительность, что делает их более подходящими для игр;
• по техпроцессу первенство удерживает AMD (7 нм против 10 нм у Intel);
• с точки зрения будущих апгрейдов процессоры Intel на данный момент привлекательнее (новый сокет LGA1200 против старого сокета AM4 у AMD).

Существенные различия между ними будут указаны при рассмотрении остальных характеристик.

Процессоры одного производителя с идентичной архитектурой и близкой производительностью объединяют в серии, это отражено в названии процессора. CPU одной серии в основном отличаются тактовой частотой работы. Чем больше цифра в серийном номере, тем мощнее и дороже ЦП.

Актуальные серии процессоров:

• Intel Core i3, AMD Ryzen 3 – для игровых и профессиональных компьютеров начального уровня;
• Intel Core i5, AMD Ryzen 5 – для геймерских систем и профессиональных компьютеров среднего уровня;
• Intel Core i7, AMD Ryzen 7 – для мощных игровых и профессиональных ПК;
• Intel Core i9, AMD Ryzen 9 – для сверхмощных геймерских и профессиональных компьютеров;
• AMD Ryzen Threadripper – для высокопроизводительных рабочих станций;
• Intel Xeon, AMD EPYC – для серверных компьютеров.

Для простых задач, например, учебы или офисной работы подойдут даже устаревшие варианты – Intel Pentium Gold G6400, AMD Athlon 3000G. Если позволяет бюджет лучше взять более продвинутые ЦП – Intel Core i3 / Intel Core i5 или AMD Ryzen i3 / AMD Ryzen i5.

Для нетребовательных игр, обработки изображений и видео подойдет Intel Core i5-11600K или AMD Ryzen 5 5600X.

Геймерам стоит обратить внимание на Intel Core i9-11900K, Intel Core i9-10900K, AMD Ryzen 9 5900X.

Для создания рабочих станций приобретают AMD Threadripper PRO 3995WX, AMD Threadripper 3970X, Intel Core i9-10980XE.

Устаревшие серии процессоров:

• Intel Celeron;
• Intel Pentium;
• AMD A4, A6, A8, A10;
• AMD Athlon;
• AMD FX.

Маркировка

Процессоры Intel:

• K – возможность разгона;
• F – отсутствие встроенного графического ядра (если такой буквы нет, то процессор оснащен видеокартой);
• T – пониженное энергопотребление;
• M – мобильный процессор;
• MX – экстремальный мобильный процессор;
• H – высокопроизводительный мобильный ЦП;
• Q – четырехъядерный процессор.

Процессоры AMD:

• X – высокопроизводительный ЦП, поддержка автоматического разгона (функция XFR);
• G – наличие встроенного графического ядра;
• GE – встроенное графическое ядро и пониженное энергопотребление;
• E – многоядерный CPU (от 6 ядер), имеющий пониженное тепловыделение и энергопотребление;
• T – пониженное энергопотребление;
• M – мобильный процессор, имеющий пониженное тепловыделение и энергопотребление;
• H – высокопроизводительный мобильный CPU;
• HS – высокопроизводительный мобильный процессор с пониженными тепловыделением и энергопотреблением;
• U – процессор для переносных ПК.

Поколение является более важной характеристикой процессора, чем серия. Чем выше поколение, тем новее и совершеннее ЦП (при этом серия может быть меньше). У таких моделей выше производительность и функциональность и ниже потребление энергии. Поэтому следует всегда выбирать CPU последнего поколения.

Наиболее распространены процессоры Intel 7-11 поколений (Core) и процессоры AMD Ryzen 1-4 поколений.

Номер поколения приводится в названии ЦП (одна или две цифры после серийного номера). Например, ЦП Intel Core i9-11900 относится к 11-му поколению, а AMD Ryzen 3 4300GE – к 4-му. Остальные цифры указывают на производительность процессора относительно других CPU в одном поколении. Чем больше цифра, тем мощнее CPU.

Данный параметр указывает на поколение процессора. Записывается с помощью буквенно-цифрового кода, например, 1xxx, 5xxx, 10xxx. В некоторых моделях для сервера маркировка состоит из двух цифр – 24xx, 32xx, 48xx.

Сокет (Socket) – разъем на материнской плате, в который устанавливается процессор. Важно, чтобы название сокета на процессоре соответствовало названию на материнской плате.

Актуальные сокеты на 2021-2022 год:

• LGA1151 (Intel), AM4 (AMD) – бюджетные варианты, рассчитанные на сборку офисных ПК и простых геймерских систем;
• LGA1151 или LGA1151v2 (Intel), AM4 (AMD) – подходят для сборки более продвинутых компьютеров;
• LGA1700 (Intel), AM4 (AMD) – оптимальный выбор для сборки мощных рабочих станций и игровых ПК;
• LGA2066 (Intel), TR4 или sTRX4 (AMD) – топовые решения для профессиональных компьютеров.

Устаревшие сокеты (Intel): LGA1150, LGA2011, LGA1156, LGA1155, LGA775.

Устаревшие сокеты (AMD): FM1, FM2, FM2+, AM1, AM2, AM3, AM3+.

От этой характеристики зависит производительность системы и количество одновременно выполняемых задач:

• 2 ядра – офисная работа;
• 4 ядра – офисная работа и игры среднего уровня, любительский видеомонтаж;
• 6 ядер – требовательные игры;
• 8-10 ядер – 3D-моделирование, инженерные расчеты, профессиональный видеомонтаж;
• 12-16 ядер – расчеты в производственных масштабах и другие узкоспециальные задачи;
• 16-128 ядер – оборудование сервера.

Учитывать количество ядер следует только для ресурсоемких задач, так как даже самые дешевые процессоры имеют 2 ядра, чего вполне хватает для офисных приложений, просмотра видео и несложных игр. А вот игры со сложной 3D графикой и прикладные программы для математических вычислений активно пользуются возможностями многоядерных процессоров.

На 2021 год актуальны процессоры, имеющие «на борту» 4-32 ядер и более:

• Intel Core 3 и AMD Ryzen 3 (4 ядра);
• Intel Core 5 и AMD Ryzen 5 (4-6 ядер);
• Intel Core 7 и AMD Ryzen 7 (8 ядер);
• Intel Core 9 (8-20 ядер), AMD Ryzen 9 (12-16 ядер), AMD Ryzen Threadripper (18-32 ядер).

Поток – логическое (виртуальное) ядро процессора. Это область в физическом ядре ПЦ, выделенная под обработку одной последовательности команд. Чем больше потоков, тем выше скорость работы процессора и производительность системы в целом. Но при этом стоит помнить, что фактический вычислительный потенциал остается неизменным.

Например, четырехпоточный CPU может иметь как 2, так и 4 физических ядер. Однако производительность процессора с 4 реальными ядрами выше, чем у его 2-ти ядерного «собрата».

Данный параметр означает количество операций, выполняемых CPU за единицу времени. Измеряется в гигагерцах (ГГц). Дает возможность оценить скорость работы процессора: чем больше тактовая частота, тем мощнее процессор.

Но на практике производительность ЦП зависит также от его архитектуры, объема кэша, серии, количества ядер. Поэтому частоту имеет смысл сравнивать лишь у процессоров одного производителя, серии и поколения.

• 2-3 ГГц – офисный ПК;
• 3.5 ГГц – геймерский ПК среднего уровня;
• 4 ГГц – мощный игровой или профессиональный ПК.

Турбо-режим (Turbo Boost для технологии Intel или Turbo Core для AMD) позволяет увеличить производительность системы за счет равномерного распределения вычислительной нагрузки между ядрами. Одновременно повышается тактовая частота ядер, что и отражено в данной характеристике. Данная частота является максимальной.

Hyper-Threading (Intel) / SMT (AMD) – технологии, ускоряющие одновременное выполнение нескольких задач каждым физическим ядром ЦП. Система воспринимает каждое физическое ядро как два логических (виртуальных) ядра, каждое из которых обрабатывает свою задачу. Например, 8-потоковый CPU может иметь как 8, так и 4 реальных ядер. При этом производительность процессора с 8 реальными ядрами несколько выше, чем у 4-х ядерного аналога.

При этом многопоточность не означает двукратного увеличения вычислительной мощности CPU, так как виртуальное ядро уступает физическому в плане производительности.

Разблокированный множитель – позволяет изменять тактовую частоту процессора в определенных границах без специального разгона (оверклокинга). Тем самым повышается или понижается быстродействие ЦП. Если оверклокинг предполагает взлом процессора, то разблокированный множитель дает возможность легко увеличить быстродействие ЦП.

DDR4 – современный стандарт оперативной памяти. Оперативная память DDR4 не подойдет к процессору и материнке, рассчитанным на DDR3.

DDR3 – устаревший стандарт оперативки, еще сохраняющий свою популярность.

EEC – определяет и исправляет случайные ошибки в оперативной памяти.

Данный параметр влияет на скорость работы оперативной памяти. Чем больше каналов поддерживает процессор, тем выше быстродействие оперативной памяти. Это в свою очередь увеличивает производительность компьютера.

Все материнки и CPU поддерживают одноканальный режим работы. Многие материнские платы и процессоры работают в многоканальном режиме. Чаще всего такие устройства «заточены» на 2-4 канала. Для серверов оптимальны более продвинутые решения с 6-8 каналами.

Чем больше объем оперативной памяти, тем мощнее должен быть процессор. Большинство современных CPU могут работать со значительным объемом памяти – от 128 Гб.

Этот показатель означает размер элемента (транзистора) в процессоре. Измеряется в нанометрах (нм). Процессор с меньшими элементами характеризуется пониженным тепловыделением и расходом электроэнергии. При этом его производительность возрастает. На данный момент самая передовая технология – 7 нм.

При выборе ЦП обращают внимание на его кодовое название, в котором содержится информация о микроархитектуре и поколении в модельном ряду.

Кодовое название популярных процессоров Intel:

• 7-е Core – Kaby Lake, Skylake;
• 8-е Core – Coffee Lake;
• 9-e Core – Coffee Lake Refresh, Skylake X-Refresh;
• 10-e Core – Comet Lake, Ice Lake, Cascade Lake;
• 11-e Core – Tiger Lake, Rocket Lake.

Кодовое название популярных процессоров AMD:

• Ryzen первое – Zen Summit;
• Ryzen второе – Zen Raven;
• Ryzen третье – Zen2 Matisse, Zen+ Picasso;
• Ryzen четвертое – Zen2 Renoir;
• Ryzen пятое – Zen3 Vermeer, Zen3 Cezanne.

Гибридная архитектура процессора

Гибридная архитектура процессора основывается на использовании двух типов ядер – производительных (P) и энергоэффективных (E). Суть данной технологии заключается в том, что большие P-ядра выполняют ресурсоемкие вычисления, а маленькие E-ядра работают с фоновыми задачами.

В результате обеспечивается существенный прирост вычислительной мощности без увеличения энергопотребления. Процессоры на гибридной архитектуре идеально подходят для 3D моделирования, многокадрового рендеринга, требовательных игр, редактирования видео и фото.

На сегодняшний момент (2021 год) выпущены процессоры Intel с названием ядра Alder Lake (12-е Core). Эти модели поддерживают память DDR4 и DDR5, интерфейсы PCI-E 4.0 и PCI-E 5.0. Выпуск аналогичных решений AMD с кодовым названием Strix Point (Zen 5) запланирован на 2024 год. В процессорах Alder Lake 8 P-ядер и 8 E-ядер (8+8), в моделях Strix Point предполагается использовать 8 P-ядер и 4 E-ядра (8+4).

С интегрированной графикой – встроенное графическое ядро, позволяющее обрабатывать изображение без внешнего видеоадаптера. Такой вариант актуален, если планируется собрать бюджетный ПК. Недостаток – сравнительно невысокая производительность.

Без интегрированной графики – дает возможность самостоятельно подобрать внешнюю видеокарту с нужными характеристиками. Оптимальное решение для требовательных игр или сложного 3D моделирования.

Наиболее распространенные графические ядра (Intel):

• Intel HD Graphics 510 – встречаются в процессорах Skylake;
• Intel HD Graphics 530 – более продвинутые графические ядра, которые используются в ЦП Skylake;
• Intel HD Graphics 610 – работают в тандеме с процессорами Kaby Lake, поддерживают 4K UHD;
• Intel HD Graphics 630 – более производительные графические модули, которые применяются в CPU Kaby Lake (эти ядра устанавливают в ЦП Core i3-i7);
• Intel UHD Graphics 610 – устанавливаются в процессоры Coffee Lake и Comet Lake (Intel Celeron, Intel Pentium);
• Intel UHD Graphics 630 – более продвинутые графические ядра, которые работают в тандеме с процессорами Coffee Lake и Comet Lake (устанавливаются в модели Core i3-i9).

Наиболее распространенные графические ядра (AMD):

• AMD Radeon RX Vega – графические модули высокого класса, которые устанавливаются в процессоры Ryzen;
• AMD Radeon R7 – встречаются в процессорах A8 и A10.

Объем кэш-памяти

Кэш-память – это внутренняя высокоскоростная память процессора, для временного хранения данных. Значительно повышает скорость вычислений, за счет уменьшения обращений к медленной основной памяти компьютера. Объем измеряется в килобайтах (Кб) или мегабайтах (Мб).

Кэш делится на несколько уровней:

Указывается для одного ядра, отличается небольшим объемом (16-128 Кб), но высокой скоростью работы;

Указывается для одного ядра, влияет на производительность в сложных расчетах, больший по объему (от 128 Кб до 12 Мб) и более медленный, чем L1;

Указывается для всего процессора, определяет производительность, самый объемный кэш (6-24 Мб), предусматривается не во всех процессорах;

Четвертого уровня L4

Встречается лишь в небольшом количестве процессоров. Не оказывает существенного влияния на производительность.

Кэш второго уровня L2 для маломощных систем составляет 128 Кб, для более продвинутых ПК – 512 Кб, для мощных геймерских компьютеров – от 1 Мб.

PCI Express (PCI-E) – интерфейс, используемый для подключения видеокарт, SSD-накопителей, звуковых карт и других устройств.

PCI-E 2.0 – скорость передачи данных составляет до 500 Мбайт/с (на одну линию). Устаревшее решение.

PCI-E 3.0 – скорость обмена данными достигает 984 Мбайт/с (на одну линию). Процессоры, поддерживающие эту версию PCI-E, встречаются чаще всего.

PCI-E 4.0 – скорость передачи данных составляет до 1969 Мбайт/с (на одну линию). Такую версию PCI-E поддерживают некоторые модели современных процессоров.

PCI-E 5.0 – скорость обмена данными достигает 3938 Мбайт/с (на одну линию). Самый новый стандарт PCI-E.

Для подключения каждого устройства требуется определенное количество линий PCI-E:

• PCI-E x1 – звуковые карты, сетевые адаптеры, контроллеры для портов COM и USB;
• PCI-E x4 – SSD-накопители, TV-тюнеры, RAID-контроллеры;
• PCI-E x8 и PCI-E x16 – видеокарты (современные модели обычно рассчитаны на PCI-E x16).

Поэтому для правильного выбора CPU по количеству линий PCI-E необходимо четко представлять себе конфигурацию системы. Для оборудования серверов выбирают процессоры с количеством линий PCI-E от 32 до 128.

Частота шины процессора – частота шины процессора показывает, с какой скоростью осуществляется обмен информацией между процессором и другими компонентами компьютера. Она пропорциональна тактовой частоте (измеряется в мегагерцах, МГц). Тактовая частота процессора равна произведению частоты системной шины на множитель. Стандартные значения: 800; 1066; 1333; 1600 МГц.

DMI – последовательная шина, разработанная Intel и соединяющая южный мост материнки с процессором. Скорость передачи данных достигает 1 Гб/с в обе стороны.

DMI 2.0 – более продвинутая версия, которая соединяет процессор с микросхемой PCH (играет роль южного моста). Скорость передачи информации составляет 2 Гб/с в обе стороны.

DMI 3.0 – как и предыдущий вариант, соединяет ЦП с PCH. Скорость передачи данных достигает 3.9 Гб/с в обе стороны.

QPI и UPI – последовательные шины, разработанные Intel и соединяющие несколько процессоров или один процессор с чипсетом. Используется в процессорах для серверов. Скорость передачи данных через QPI составляет 25.6 Гб/с в обе стороны.

HT – последовательно-параллельная шина, которая используется AMD. Скорость передачи данных составляет 51.2 Гб/с в обе стороны (HT 3.1).

Эта величина характеризует тепловую отдачу процессора, что важно для правильного подбора кулера. Измеряется в ваттах (Вт). Чем больше тепловыделение, тем выше требования по мощности к системе охлаждения. Если TDP у CPU составляет 80 Вт, то и система охлаждения должна быть рассчитана на этот параметр.

Оптимальное решение – взять кулер с запасом по TDP (30% для процессора, который не планируется разгонять или 50% для дальнейшего разгона).

Данный параметр указывает на предельно допустимую рабочую температуру, при превышении которой процессор автоматически отключается. Чем ниже такая температура, тем проще остудить CPU.

Чем мощнее процессор, тем больше он греется, а значит, его сложнее остудить. Обычно процессор идет со штатной системой охлаждения, состоящей из радиатора и вентилятора (в сборе называется кулер). Но можно поставить и альтернативную систему охлаждения, например, для уменьшения шумности или при разгоне процессора, когда его температура повышается.

Наличие или отсутствие кулера в комплекте, зависит от способа поставки.

• Box (с кулером) – процессор и кулер в одной фирменной коробке, подобное решение не требует от пользователя подбирать и устанавливать систему охлаждения. Но зачастую комплектные кулеры оказываются громоздкими, сильно шумят и рассчитаны на работу процессора в штатном режиме.
• Box (без кулера) – процессор в фирменной коробке, предусматривающий самостоятельное приобретение и монтаж системы охлаждения. Это является плюсом для тех, кто собирает высокопроизводительный ПК.
• Tray (OEM) – только процессор, без штатного кулера и фирменной коробки. Самый бюджетный вариант, но по сравнению с остальными имеет меньший срок гарантии.