Obrazovka 1 / 9
Učitel Petr: Minule jsme zjistili, kde procesor na základní desce najdeme. Teď se podíváme, co tahle malá součástka vlastně dělá a co rozhoduje o jejím výkonu.
BajtíkPetře, když má procesor miliardy taktů za sekundu… kolik je to banánů za sekundu?
MatějBanány asi ne. Ale právě taktovací frekvence je jedna z věcí, podle kterých procesory popisujeme. Jenže samotné GHz nám celý výkon neprozradí.
Co procesor dělá, co znamenají GHz a proč procesor s větším číslem nemusí být vždy rychlejší?
Obrazovka 2 / 9
Učitel PetrProcesor vykonává instrukce programu. Pořád dokola je načítá, zjišťuje, co znamenají, a provádí je.
VEXíkSkutečné instrukce jsou mnohem jednodušší než naše ukázka. Princip ale zůstává stejný: načti → rozpoznej → proveď.
1
NAČTIProcesor si vezme další instrukci.→
2
ROZPOZNEJZjistí, jakou operaci má provést.→
3
PROVEĎInstrukci vykoná a pokračuje další.Ukázková instrukceSEČTI 4 + 3
PROCESORVýsledek?
BajtíkTakže procesor banány nepočítá… pokud mu na to někdo nenapíše program?
Obrazovka 3 / 9
Učitel Petr: Procesor pracuje v určitém rytmu. Jednotlivým „tiknutím“ tohoto rytmu říkáme takty. Jejich frekvenci udáváme v gigahertzích – GHz.
Jak rychle procesor „tiká“?
1 GHzznamená jednu miliardu taktů za sekundu
1 GHz = 1 000 000 000 taktů / s
Procesor má frekvenci 4 GHz. Znamená to, že dokončí přesně 4 miliardy úkolů za sekundu?
BajtíkTakže ani čtyři miliardy banánů za sekundu? Dobře… banány nechám raději na svačinu.
Obrazovka 4 / 9
Učitel PetrFrekvence není všechno. Moderní procesor může mít několik jader – samostatných výpočetních částí, které mohou pracovat současně.
BugoušTakže osm jader znamená osmkrát rychlejší počítač. Vyřešeno!
Co změní více jader?
Procesor s 1 jádrem
JÁDRO 1
ÚKOL 1ÚKOL 2ÚKOL 3ÚKOL 4
Jedno jádro zpracovává naši zjednodušenou ukázku postupně.
Procesor se 4 jádry
JÁDRO 1
JÁDRO 2
JÁDRO 3
JÁDRO 4
ÚKOL 1ÚKOL 2ÚKOL 3ÚKOL 4
Když lze práci rozdělit, více jader může pracovat na více částech najednou.
BugoušDobře… tak devětkrát?
Obrazovka 5 / 9
Učitel PetrProcesor je velmi rychlý. Jenže instrukce a data musí odněkud získat. Kdyby na ně pořád čekal, část jeho výkonu by přišla vniveč.
VEXíkProto má procesor velmi blízko malou a mimořádně rychlou paměť – cache. Uchovává to, co může CPU brzy potřebovat.
Kde procesor hledá potřebná data?
Sleduj cestu od procesoru k postupně vzdálenějším místům.
CPUprávě zpracovává instrukce↔
CACHE
Cachevelmi malá a velmi rychlá↔
RAMvětší pracovní paměť počítače↔
SSDdlouhodobé uložení programů a datDůležité: CPU se snaží mít často potřebná data co nejblíž. Když nejsou v cache, musí je získat z dalších částí paměťového systému.
MatějTakže výkon není jen o tom, jak rychle CPU počítá. Důležité je i to, jak rychle dostane instrukce a data, která potřebuje.
Obrazovka 6 / 9
MatějProcesor při práci spotřebovává energii a zahřívá se. Čím větší zátěž, tím víc tepla musí chlazení odvést.
VEXíkKdyž je CPU příliš horký, moderní procesor se může sám zpomalit, aby snížil teplotu a chránil se.
Procesoru je horko!
CHLADIČ CPU42 °C
Procesor je v malé zátěži a chlazení teplo odvádí.
Jak teplo odchází? Teplovodivá pasta pomáhá přenést teplo z CPU do kovové základny chladiče. Heatpipes ho vedou do žeber a ventilátor přes ně žene vzduch.
Učitel PetrVýkonný procesor nestačí. Musíme mu také zajistit podmínky, aby svůj výkon dokázal využít – a správné chlazení je jedna z nich.
Obrazovka 7 / 9
Učitel PetrUž znáš frekvenci, jádra i cache. Teď je spojíme dohromady. Dokážeš určit, který procesor je nejlepší?
BugoušJasně! Procesor A má 4,6 GHz. Největší číslo vyhrálo. Hotovo.
Který procesor je lepší?
Všechny tři procesory jsou schválně fiktivní. Jeden má nejvyšší frekvenci, jiný nejvíc jader a další je někde mezi.
A
Procesor A
4JÁDRA
4,6 GHzFREKVENCE
12 MBCACHE
B
Procesor B
8JADER
3,8 GHzFREKVENCE
24 MBCACHE
C
Procesor C
6JADER
4,2 GHzFREKVENCE
20 MBCACHE
Který z nich je podle těchto tří údajů jednoznačně nejvýkonnější?
Teď vybírej podle použití
V naší zjednodušené úloze vyber procesor, jehož vlastnosti se pro danou práci hodí nejvíc.
🎮Hra využívající hlavně několik rychlých jader
🎬Zpracování videa umí dobře využít mnoho jader
💻Běžná práce a více programů současně
Správně vybráno: 0 / 3
MatějProcesor nevybíráme podle jednoho čísla. Záleží na kombinaci vlastností, konkrétním programu i na tom, co s počítačem budeme dělat.
Obrazovka 8 / 9
Učitel PetrTeď už bez nápovědy. Čeká tě deset úkolů z celé mise. Počítá se správná odpověď na první pokus.
MatějKdyž se spleteš, můžeš odpověď opravit a pokračovat. Skóre ale ukáže, kolik věcí jsi zvládl hned napoprvé.
Závěrečná CPU výzva
10 úkolů · instrukce · GHz · jádra · cache · chlazení · výběr procesoru
Skóre: 0 / 10
Obrazovka 9 / 9
Mise 10 dokončena
Mise splněna!
Učitel PetrVýborně! Už víš, že výkon procesoru není jedno magické číslo. Umíš přemýšlet o tom, co CPU dělá, co ovlivňuje jeho výkon a proč záleží na konkrétní úloze.
⚙️
CPUSPECIALISTAMISE 10
Co už zvládáš?
- Vysvětlit cyklus načti – rozpoznej – proveď.
- Vysvětlit, co znamenají GHz a takty.
- Posoudit význam počtu jader.
- Vysvětlit, proč procesor používá cache.
- Rozpoznat problém s přehříváním a chlazením.
- Porovnávat procesory podle více vlastností a použití.
BajtíkTakže už to chápu. Procesor se neměří v banánech za sekundu. Banány se měří… podle chuti!