Як вибрати процесор

Процесор (центральний процесор, ЦП, CPU) – один з основних компонентів комп'ютера. Є його обчислювальним центром та визначає продуктивність системи.

Стаття описує вибір процесора для звичайного комп'ютера й розглядає процесори для серверів.

Процесор може бути вбудованим у материнську плату, що характерно для надкомпактних та малопотужних комп'ютерів. Їхньої продуктивності вистачає для більшості офісних завдань, перегляду сайтів Internet та відео в середньому дозволі.

Навіть найдешевші зовнішні процесори, з легкістю виконують ті ж завдання, що і внутрішні, тому далі йтиметься саме про них.

Для настільного ПК – більшість процесорів, що трапляються на ринку.

Для ноутбука – процесори зі зниженою тактовою частотою та енергоспоживанням. Відповідно такі моделі мають меншу потужність, ніж ЦП для персонального комп'ютера.

Для сервера – потужні процесори, призначені для обробки великих обсягів даних. Такі пристрої виконують кілька завдань одночасно, стабільно працюють у безперервному режимі, стійкі до високих температурних та обчислювальних навантажень. Процесори для серверів коштують дуже дорого та не підлягають розгону.

Класифікація

Вартість процесора залежить від його продуктивності, тому її можна прийняти як основний параметр для класифікації.

До $100 – двоядерні процесори, достатні для ігор, у яких не потрібно облік сцен із великою кількістю об'єктів на екрані, для швидкої обробки не дуже складних математичних розрахунків.

$100-$200 – двох або чотири-ядерні процесори, достатні для більшості ігор, програм для складних інженерних розрахунків, 3D моделювання, обробки великих обсягів даних у MS Office та аналогах.

$200-$250 – чотири ядерні процесори, швидше версії процесорів до $200.

Більше $300 – шестиядерні процесори, для будь-яких ігор та програм, що вимагають складних розрахунків.

• Процесор AMD
• Процесор Intel

Виробники

Процесори випускають дві компанії – Intel та AMD . На сьогодні CPU цих брендів мало відрізняються за ціною та продуктивністю. Але є кілька нюансів, на які варто звернути увагу:

• у процесорів Intel вища одноядерна (однопотокова) продуктивність, що робить їх більш придатними для ігор;
• за техпроцесом першість утримує AMD (7 нм проти 10 нм у Intel);
• з погляду майбутніх апгрейдів процесори Intel зараз привабливіше (новий сокет LGA1200 проти старого сокету AM4 у AMD).

Істотні відмінності між ними будуть вказані під час розгляду інших показників.

Процесори одного виробника з ідентичною архітектурою та близькою продуктивністю поєднують у серії, це відображено в назві процесора. CPU однієї серії в основному відрізняються тактовою частотою роботи. Чим більша цифра в серійному номері, тим потужніша й дорожча ЦП.

Актуальні серії процесорів:

• Intel Core i3 , AMD Ryzen 3 – для ігрових та професійних комп'ютерів початкового рівня;
• Intel Core i5 , AMD Ryzen 5 – для геймерських систем та професійних комп'ютерів середнього рівня;
• Intel Core i7 , AMD Ryzen 7 – для потужних ігрових та професійних ПК;
• Intel Core i9 , AMD Ryzen 9 – для надпотужних геймерських та професійних комп'ютерів;
• AMD Ryzen Threadripper – для високопродуктивних робочих станцій;
• Intel Xeon, AMD EPYC – для серверних комп'ютерів

Для простих завдань, наприклад, навчання чи офісної роботи підійдуть навіть застарілі варіанти – Intel Pentium Gold G6400, AMD Athlon 3000G. Якщо дозволяє бюджет краще взяти більш просунуті ЦП – Intel Core i3/Intel Core i5 або AMD Ryzen i3/AMD Ryzen i5.

Для невибагливих ігор, обробки зображень та відео підійде Intel Core i5-11600K або AMD Ryzen 5 5600X.

Геймерам варто звернути увагу на Intel Core i9-11900, Intel Core i9-10900, AMD Ryzen 9 5900X.

Для створення робочих станцій набувають AMD Threadripper PRO 3995WX, AMD Threadripper 3970X, Intel Core i9-10980XE.

Застарілі серії процесорів:

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

Маркування

Процесори Intel:

• K – можливість розгону;
• F – відсутність убудованого графічного ядра (якщо такої літери немає, то процесор оснащений відеокартою);
• T – знижене енергоспоживання;
• M – мобільний процесор;
• MX – екстремальний мобільний процесор;
• H – високопродуктивний мобільний ЦП;
• Q – чотириядерний процесор.

Процесори AMD:

• X – високопродуктивний ЦП; підтримання автоматичного розгону (функція XFR);
• G – наявність вбудованого графічного ядра;
• GE – вбудоване графічне ядро та знижене енергоспоживання;
• E – багатоядерний CPU (від 6 ядер), що має знижене тепловиділення та енергоспоживання;
• T – знижене енергоспоживання;
• M – мобільний процесор, що має знижене тепловиділення та енергоспоживання;
• H – високопродуктивний мобільний CPU;
• HS – високопродуктивний мобільний процесор зі зниженими тепловиділенням та енергоспоживанням;
• U – процесор для переносних ПК

Покоління є найважливішою характеристикою процесора, ніж серія. Чим вище покоління, тим новіше й досконаліше ЦП (водночас серія може бути меншою). У таких моделей вища продуктивність і функціональність і нижче споживання енергії. Тому слід завжди вибирати CPU останнього покоління.

Найбільш поширені процесори Intel 7-11 поколінь (Core) та процесори AMD Ryzen 1-4 поколінь.

Номер покоління наводиться й назві ЦП (одна чи дві цифри після серійного номера). Наприклад, ЦП Intel Core i9-11900 належить до 11-го покоління, а AMD Ryzen 3 4300GE – до 4-го. Інші цифри вказують на продуктивність процесора щодо інших CPU в одному поколінні. Чим більша цифра, тим потужніша CPU.

Цей параметр свідчить про покоління процесора. Записується з допомогою буквено-цифрового коду, наприклад, 1xxx, 5xxx, 10xxx. У деяких моделях для сервера маркування складається з двох цифр – 24xx, 32xx, 48xx.

Сокет (Socket) – роз'єм на материнській платі, який встановлюється процесор. Важливо, щоби назва сокету на процесорі відповідала назві материнської плати.

Актуальні сокети на 2021-2022 рік:

• LGA1151 (Intel), AM4 (AMD) – бюджетні варіанти, призначені для складання офісних ПК та простих геймерських систем;
• LGA1151 або LGA1151v2 (Intel), AM4 (AMD) – підходять для збирання більш розвинених комп'ютерів;
• LGA1700 (Intel), AM4 (AMD) – оптимальний вибір для складання потужних робочих станцій та ігрових ПК;
• LGA2066 (Intel), TR4 або sTRX4 (AMD) – топові рішення для професійних комп'ютерів

Застарілі сокети (Intel): LGA1150 , LGA2011, LGA1156, LGA1155, LGA775.

Застарілі сокети (AMD): FM1, FM2, FM2+, AM1, AM2, AM3, AM3+.

Від цієї характеристики залежить продуктивність системи та кількість одночасно виконуваних завдань:

• 2 ядра – офісна робота;
• 4 ядра – офісна робота та ігри середнього рівня, аматорський відеомонтаж;
• 6 ядер – вимогливі ігри;
• 8-10 ядер – 3D-моделювання, інженерні розрахунки, професійний відеомонтаж;
• 12-16 ядер – розрахунки у виробничих масштабах та інші вузькоспеціальні завдання;
• 16-128 ядер – обладнання сервера.

Враховувати кількість ядер слід тільки для ресурсомістких завдань, тому що навіть найдешевші процесори мають 2 ядра, чого цілком вистачає для офісних програм, перегляду відео та нескладних ігор. А ось ігри зі складною 3D графікою та прикладні програми для математичних обчислень активно користуються можливостями багатоядерних процесорів.

На 2021 рік актуальні процесори, що мають на борту 4-32 ядер і більше:

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

Поток – логічне (віртуальне) ядро процесора. Це область у фізичному ядрі ПЦ, виділена під обробку однієї послідовності команд. Чим більше потоків, тим вище швидкість роботи процесора та продуктивність системи загалом. Але водночас варто пам'ятати, що фактичний обчислювальний потенціал залишається незмінним.

Наприклад, чотирипотоковий CPU може мати як 2, так і 4 фізичні ядер. Однак продуктивність процесора з 4 реальними ядрами вища, ніж у його 2-х ядерного «собрата».

Цей параметр означає кількість операцій, що виконуються CPU за одиницю часу. Вимірюється в гігагерцях (ГГц). Дає можливість оцінити швидкість роботи процесора: чим більша тактова частота, тим потужніший процесор.

Але на практиці продуктивність ЦП залежить також від його архітектури, обсягу кешу, серії, кількості ядер. Тому частоту має сенс порівнювати лише у процесорів одного виробника, серії та покоління.

• 2-3 ГГц – офісний ПК;
• 3.5 ГГц – геймерський ПК середнього рівня;
• 4 ГГц – потужний ігровий чи професійний ПК.

Турбо режим (Turbo Boost для технології Intel або Turbo Core для AMD) дає змогу збільшити продуктивність системи за рахунок рівномірного розподілу обчислювального навантаження між ядрами. Одночасно підвищується тактова частота ядер, як і відбито в цій характеристиці. Ця частота є максимальною.

Hyper-Threading (Intel) / SMT (AMD) – технології, що прискорюють одночасне виконання кількох завдань кожним фізичним ядром ЦП. Система сприймає кожне фізичне ядро як два логічні (віртуальні) ядра, кожне з яких обробляє своє завдання. Наприклад, 8-струмовий CPU може мати як 8, так і 4 реальних ядер. Водночас продуктивність процесора з 8 реальними ядрами дещо вища, ніж у 4-х ядерних аналогів.

Водночас багатопоточність не означає дворазового збільшення обчислювальної потужності CPU, осільки віртуальне ядро поступається фізичному плані продуктивності.

Розблокований множник – дає змогу змінювати тактову частоту процесора в певних межах без спеціального розгону (оверклокінгу). Тим самим підвищується чи знижується швидкодія ЦП. Якщо оверклокінг передбачає зламування процесора, то розблокований множник дає можливість легко збільшити швидкодію ЦП.

DDR4 – Сучасний стандарт оперативної пам'яті. Оперативна пам'ять DDR4 не підійде до процесора та материнки, призначених для DDR3.

DDR3 – застарілий стандарт оперативної пам'яті, що ще зберігає свою популярність.

EEC – визначає та виправляє випадкові помилки в оперативній пам'яті.

Цей параметр впливає швидкість роботи оперативної пам'яті. Чим більше каналів підтримує процесор, тим вища швидкодія оперативної пам'яті. Це своє чергу збільшує продуктивність комп'ютера.

Усі материнки та CPU підтримують одноканальний режим роботи. Багато материнських плат і процесорів працюють у багатоканальному режимі. Найчастіше такі пристрої «заточені» на 2-4 канали. Для серверів оптимальні більш просунуті рішення із 6-8 каналами.

Чим більший обсяг оперативної пам'яті, тим потужнішим мусить бути процесор. Більшість сучасних CPU можуть працювати зі значним обсягом пам'яті – від 128 Гб.

Цей показник означає розмір елемента (транзистора) у процесорі. Вимірюється в нанометрах (нм). Процесор із меншими елементами характеризується зниженим тепловиділенням та витратою електроенергії. У цьому його продуктивність зростає. На даний момент найпередовіша технологія – 7 нм .

При виборі ЦП звертають увагу на його кодову назву, у якій міститься інформація про мікроархітектуру та покоління модельного ряду.

Кодова назва популярних процесорів Intel:

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

Кодова назва популярних процесорів AMD:

• Ryzen перше – Zen Summit;
• Ryzen друге – Zen Raven;
• Ryzen третє – Zen2 Matisse, Zen+ Picasso;
• Ryzen четверте – Zen2 Renoir;
• Ryzen п'яте – Zen3 Vermeer, Zen3 Cezanne.

Гібридна архітектура процесора

Гібридна архітектура процесора ґрунтується на використанні двох типів ядер – продуктивних (P) та енергоефективних (E) . Суть цієї технології полягає в тому, що великі P-ядра виконують ресурсомісткі обчислення, а маленькі E-ядра працюють з фоновими завданнями.

В результаті забезпечується суттєвий приріст обчислювальної потужності без збільшення енергоспоживання. Процесори на гібридній архітектурі ідеально підходять для 3D моделювання, багатокадрового рендерингу, вимогливих ігор, редагування відео та фото.

На сьогоднішній момент (2021) випущені процесори Intel з назвою ядра Alder Lake (12-е Core). Ці моделі підтримують пам'ять DDR4 та DDR5, інтерфейси PCI-E 4.0 та PCI-E 5.0. Випуск аналогічних рішень AMD із кодовою назвою Strix Point (Zen 5) запланований на 2024 рік. У процесорах Alder Lake 8 P-ядер та 8 E-ядер (8+8), у моделях Strix Point передбачається використовувати 8 P-ядер та 4 E-ядра (8+4).

З інтегрованою графікою – вбудоване графічне ядро, що дозволяє обробляти зображення без зовнішнього відеоадаптера. Такий варіант є актуальним, якщо планується зібрати бюджетний ПК. Недолік – порівняно невисока продуктивність.

Без інтегрованої графіки – дає можливість самостійно підібрати зовнішню відеокарту із потрібними характеристиками. Оптимальне рішення для вибагливих ігор або складного 3D моделювання.

Найбільш поширені графічні ядра (Intel):

• Intel HD Graphics 510 – трапляється в процесорах Skylake;
• Intel HD Graphics 530 – більш просунуті графічні ядра, що використовуються в ЦП Skylake;
• Intel HD Graphics 610 – працюють у тандемі із процесорами Kaby Lake, підтримують 4K UHD;
• Intel HD Graphics 630 – більш продуктивні графічні модулі, які застосовуються в CPU Kaby Lake (ці ядра встановлюють ЦП Core i3-i7);
• Intel UHD Graphics 610 – встановлюються в процесори Coffee Lake та Comet Lake (Intel Celeron, Intel Pentium);
• Intel UHD Graphics 630 – більш просунуті графічні ядра, які працюють у тандемі з процесорами Coffee Lake та Comet Lake (встановлюються у моделі Core i3-i9).

Найбільш поширені графічні ядра (AMD):

• AMD Radeon RX Vega – графічні модулі високого класу, які встановлюються в процесори Ryzen;
• AMD Radeon R7 – трапляється в процесорах A8 та A10.

Об'єм кеш-пам'яті

Кеш-пам'ять – це внутрішня високошвидкісна пам'ять процесора для тимчасового зберігання даних. Значно підвищує швидкість обчислень за рахунок зменшення звернень до повільної основної пам'яті комп'ютера. Об'єм вимірюється в кілобайтах (Кб) або мегабайтах (Мб).

Кеш ділиться на кілька рівнів:

Вказується для одного ядра, що відрізняється невеликим об'ємом (16-128 Кб), але високою швидкістю роботи;

Вказується на одне ядра, впливає продуктивність у складних розрахунках, більший за обсягом (від 128 Кб до 12 Мб) і повільніший, ніж L1;

Вказується для всього процесора, визначає продуктивність, об'ємний кеш (6-24 Мб), передбачається не у всіх процесорах;

Четвертий рівень L4

Трапляється лише в невеликій кількості процесорів. Чи не робить істотного впливу на продуктивність.

Кеш другого рівня L2 для малопотужних систем становить 128 Кб для більш просунутих ПК– 512 Кб для потужних геймерських комп'ютерів – від 1 Мб.

PCI Express (PCI-E) – інтерфейс, який використовується для підключення відеокарт, SSD-накопичувачів, звукових карт та інших пристроїв.

PCI-E 2.0 – швидкість передачі становить до 500 Мбайт/с (одну лінію). Застаріле рішення.

PCI-E 3.0 – швидкість обміну даними сягає 984 Мбайт/с (однієї лінії). Процесори, що підтримують цю версію PCI-E, найчастіше зустрічаються.

PCI-E 4.0 – швидкість передачі становить до 1969 Мбайт/с (одну лінію). Така версія PCI-E підтримує деякі моделі сучасних процесорів.

PCI-E 5.0 – швидкість обміну даними сягає 3938 Мбайт/с (однієї лінії). Найновіший стандарт PCI-E.

Для підключення кожного пристрою потрібна певна кількість ліній PCI-E:

• PCI-E x1 – звукові карти, мережеві адаптери, контролери для портів COM та USB;
• PCI-E x4 – SSD-накопичувачі, TV-тюнери, RAID-контролери;
• PCI-E x8 та PCI-E x16 – відеокарти (сучасні моделі зазвичай призначені для PCI-E x16).

Тому для правильного вибору CPU за кількістю ліній PCI-E необхідно чітко уявляти конфігурацію системи. Для обладнання серверів вибирають процесори з кількістю ліній PCI-E від 32 до 128.

Частота шини процесора – частота шини процесора показує, з якою швидкістю здійснюється обмін інформацією між процесором та іншими компонентами комп'ютера. Вона пропорційна тактовій частоті (вимірюється у мегагерцях, МГц). Тактова частота процесора дорівнює добутку частоти системної шини на множник. Стандартні значення: 800; 1066; 1333; 1600 МГц.

DMI – послідовна шина, розроблена Intel і сполучає південний міст материнки з процесором. Швидкість передачі досягає 1 Гб/с в обидві сторони.

DMI 2.0 – більш просунута версія, яка з'єднує процесор із мікросхемою PCH (грає роль південного мосту). Швидкість передачі становить 2 Гб/с в обидві сторони.

DMI 3.0 – як і попередній варіант, з'єднує ЦП із PCH. Швидкість передачі досягає 3.9 Гб/с в обидві сторони.

QPI та UPI – послідовні шини, розроблені Intel і що з'єднують кілька процесорів чи один процесор із чіпсетом. Використовується в процесорах для серверів. Швидкість передачі через QPI становить 25.6 Гб/с в обидві сторони.

HT – послідовно-паралельна шина, що використовується AMD. Швидкість передачі становить 51.2 Гб/с в обидві сторони (HT 3.1).

Ця величина характеризує теплову віддачу процесора, що є важливим для правильного підбору кулера. Вимірюється у ватах (Вт). Чим більше тепловиділення, тим вищі вимоги щодо потужності до системи охолодження. Якщо TDP у CPU становить 80 Вт, то система охолодження мусить бути розрахована на цей параметр.

Оптимальне рішення – взяти кулер із запасом по TDP (30% для процесора, який не планується розганяти або 50% для подальшого розгону).

Цей параметр вказує на допустиму робочу температуру, за перевищенням якої, процесор автоматично відключається. Чим нижча така температура, тим простіше остудити CPU.

Чим потужніший процесор, тим більше він гріється, а значить його складніше остудити. Зазвичай процесор йде зі штатною системою охолодження, що складається з радіатора та вентилятора (у зборі називається кулер). Але можна поставити й альтернативну систему охолодження, наприклад, для зменшення шумності або при розгоні процесора, коли температура підвищується.

Наявність або відсутність кулера в комплекті залежить від способу поставки.

• Box (з кулером) – процесор та кулер в одній фірмовій коробці, подібне рішення не вимагає від користувача підбирати та встановлювати систему охолодження. Але найчастіше комплектні кулери виявляються громіздкими, сильно шумлять і призначені працювати процесора в штатному режимі.
• Box (без кулера) – процесор у фірмовій коробці, що передбачає самостійне придбання та монтаж системи охолодження. Це плюс для тих, хто збирає високопродуктивний ПК.
• Tray (OEM) – тільки процесор, без штатного кулера та фірмової коробки. Найбільш бюджетний варіант, але в порівнянні з рештою має менший термін гарантії.