Svenska CPU-guiden – Sveriges största test av processorer (arkiv)

Lista med CPU-termer

Precis som med andra komponenter och produkter finns det en hel del vanligt förekommande facktermer som inte alltid är så lätta att hålla reda på. För att du lättare ska kunna ta till dig informationen i den här artikeln kommer vi på den här sidan bistå med en lista med förklaringar över några av de vanligaste CPU-relaterade termerna.

Plattformstermer

• CPU
  Förkortning för Central Processing Unit, den mer tekniska termen för processorn i en dator.
• Sockel
  Anslutningen på moderkortet som du fäster processorn i eller som processorn monteras i redan från fabrik. Sockeln kan antingen bestå av kontaktpunkter, pins eller lödpunkter beroende på vilken typ av processor som ska användas.

PGA till vänster, LGA till höger

• LGA
  Land Grid Array, den sockeltyp som Intel använder där kontaktpinsen sitter i sockeln och kontaktpunkterna sitter på processorn.
• PGA
  Pin Grid Array, en sockeltyp där kontaktpinsen sitter på processorn och kontaktpunkterna sitter i sockeln, vilket är den modell AMD vanligtvis använder.
• BGA
  Ball Grid Array, en sockeltyp där processorn istället löds fast i sockeln.
• Cache
  Ett inbyggt minne i processorn som används som en ännu snabbare buffert än RAM-minnet. I cacheminnet lagras data som hämtas ofta från minnet eller som står i kö för beräkning, inte helt olika hur cacheminnet i en hårddisk eller vissa SSD:er fungerar. Det finns olika ”lager” av cacheminne där de nedersta lagren är mindre, men snabbare. Idag har de flesta moderna processorer L1-, L2-, och L3-cache, medan vissa av Intels processorer med Iris Pro-grafik har ett extra inbyggt eDRAM som kan användas som L4-cache, det vill säga ett minne som både CPU och GPU kan dela på.

Fördelningen av cacheminnet beror på hur processorn är uppbyggd – oftast har varje kärna i en flerkärnig processor sin egen L1-cache, men får dela sin L2- och L3-cache med andra kärnor.

• Minneskontroller
  En processor behöver ett minne att arbeta mot, och hur den arbetar mot minnet och vilken typ av minne som fungerar avgörs av minneskontrollern. Tidigare var minneskontrollern en separat komponent inbyggd i nordbryggan på moderkortet, men idag har de flesta moderna processorer en inbyggd minneskontroller. Kontrollern avgör bland annat om systemet har stöd för DDR3- eller DDR4-minne, hur stora moduler som kan användas och vilken klockfrekvens de kan köras i.
• Kärnor
  För att klara av att göra flera saker samtidigt delas de flesta moderna processorer in i flera kärnor, som var och en kan arbeta mer eller mindre som en självständig processor. Kärnorna delar fortfarande mycket funktionalitet, såsom minneskontroller, PCIe-anslutningar och dylikt, men kan utföra beräkningar individuellt. Fördelen är att ett väl optimerat program kan köras många gånger snabbare på flera kärnor än på en ensam kärna, medan nackdelen är att optimeringen kräver extra arbete från programmeraren.
• Trådar
  Vidare kan varje kärna köra mer än en tråd, vilket i praktiken innebär att varje kärna kan arbeta med flera saker samtidigt. De två trådarna i respektive kärna delar på samma cache-minne och kisel, så prestandavinsten från två trådar blir inte lika stor som för två kärnor, men lösningen är mer utrymmes- och energieffektiv.
• Parallellism
  När man sprider ut belastningen hos ett system över flera kärnor eller trådar använder man sig av parallellism, och olika program respektive processorer är olika bra på att effektivt fördela ut arbetet. Vissa program kanske bara kan använda en eller ett fåtal kärnor, vilket innebär begränsad parallellism. Många moderna program är dock programmerade så att de automatiskt känner av hur många kärnor som finns och använder sig av dessa mer effektivt, vilket är ett exempel på bra och effektiv parallellism. Superdatorer är ett exempel på system som förlitar sig på effektiv och storskalig parallellism för att få enorma mängder arbete utfört på så kort tid som möjligt.

• PCH
  Tidigare hade de flesta moderkort en nord- och en sydbrygga, där nordbryggan tenderade att sköta beräkningsrelaterade sysslor som minnes- och PCIe-kontroller, medan sydbryggan tenderade att sköta lagringsrelaterade sysslor som SATA- och IDE-kontroller. Idag har merparten av nordbryggans funktionalitet flyttat in direkt i processorn, medan sydbryggan har ersatts av PCH, eller Platform Controller Hub. Där finns bland annat realtidsklockan i moderkortet, lagringskontroller och förgreningskretsar.
• PCI Express
  PCI Express är en vidareutveckling av det äldre PCI-gränssnittet, som är en förkortning för Peripheral Component Interconnect. Det är en universell standardanslutning i datorer som kan användas för att länka samman allt från lagringsenheter till ljud- eller grafikkort med minnet och processorn. Det är ett extremt flexibelt protokoll som i allt större grad börjar användas med färre mellanhänder – exempelvis börjar vi få se allt fler lagringsenheter som hoppar över SATA-gränssnittet för att istället prata direkt med processorn via PCIe. Den aktuella versionen är 3.0, men version 4.0 förväntas dyka upp mot slutet av 2016.
• TDP
  En förkortning för Thermal Design Power som är ett ungefärligt mått på en processors maximala strömförbrukning som omvandlas till värmeutveckling.
• DDR SDRAM
  En minnesteknik som är en förkortning för Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory. SDRAM-delen av namnet innebär att minnets klockfrekvens är synkroniserat med processorns, och DDR-delen kommer ifrån att första generationens DDR-minne hade dubbelt så hög bandbredd som ett äldre SDR-minne (Single Data Rate) med samma klockfrekvens. Idag har tekniken utvecklats flera generationer, där den vanligaste är DDR3 och den senaste som används i konsumentprodukter är DDR4.

Arkitekturtermer

• Transistor
  En elektrisk komponent som kan liknas vid en liten strömbrytare utan rörliga delar. Istället för en knapp eller liknande mekanism styrs transistorn helt med spänningar och kan länkas samman för att bilda avancerade kretsar. Ju mindre en transistor kan tillverkas, desto fler får plats på en given yta och desto mer avancerade kretsar kan man konstruera.
• Tillverkningsteknik/Processnod
  Tillverkningstekniken avgör storleken och strukturen hos transistorerna i en processor, och sätter därmed den fysiska ribban för hur processorn kan byggas. Oftast benämner man tillverkningstekniken som ett antal nanometer, exempelvis 14 nanometer eller 22 nanometer, som då är måttet på storleken hos varje transistor. Tillverkningsteknik brukar även kallas för processnod.
• Arkitektur
  Medan tillverkningstekniken sätter ribban för den fysiska aspekten av en processor så sätter arkitekturen ribban för den abstrakta. Arkitekturen är helt enkelt sättet transistorerna är sammanlänkade, vilket avgör dels vilka typer av uträkningar processorn kan utföra och dels hur effektivt den kan utföra dem.
• Instruktionsset
  Den uppsättning med operationer och instruktioner som en processor klarar av och som programmerare kan använda sig av. Ju fler och utförligare instruktionsset, desto fler verktyg får utvecklare till sin verktygslåda. Exempel på instruktionsset är SSE och AVX.
• Schemaläggare
  På engelska kallad Scheduler – den del i varje processor eller processorkärna som fördelar ut belastningen över tillgängliga trådar. Hur schemaläggarna används beror på hur processorn är uppbyggd – i en Intel-processor med Hyperthreading har varje kärna en schemaläggare som fördelar inkommande instruktioner över de två tillgängliga trådarna. I en AMD-processor har varje modul en schemaläggare som fördelar belastningen mellan de två kärnorna.
• X86
  är en familj processorer som utvecklats i rakt nedstigande led från 32-bitsprocessorn Intel 80386 och är bakåtkompatibel med dess maskinkod. Intel, AMD och VIA är de enda som har licens att använda arkitekturen, som är de facto-standard för bärbara och stationära persondatorer med Windows, Linux och Mac OS X.
• X64/64-bit
  En vidareutveckling av X86 med 64-bitars minnesadressering istället för 32-bitars, vilket bland annat möjliggör användning av betydligt mer arbetsminne. Tekniken brukar ibland betecknas X64 eller X86-64, och Intel och AMD har olika instruktionsset för ändamålet; Intel 64 respektive AMD64.

Övriga termer

• Virtualisering
  En teknik som låter en processor agera som två system samtidigt, för att på så sätt köra två operativsystem parallellt. Exempelvis kan du köra Linux i ett fönster samtidigt som du kör Windows, eller köra Windows som ett separat skrivbord på en Mac. Både Intel och AMD erbjuder diverse instruktionsset specifikt för virtualisering, däribland Intel VT-D och VT-x samt AMD-V.
• Emulering
  Emulering är besläktat med virtualisering, då även det här är en teknik som låter dig köra andra operativsystem och mjukvaror inifrån exempelvis Windows. Skillnaden är att virtualisering kräver att operativsystemet du virtualiserar använder samma processorarkitektur som processorn du använder – emulering, å andra sidan, låter dig imitera ett helt system, även med helt annan arkitektur än datorn du använder. På så sätt kan emulering användas för att spela exempelvis gamla spel från konsoler eller datorer som annars kör helt andra processorer än vad du hittar i en dator idag. Emulering kräver dock betydligt mer beräkningskraft än vad virtualisering gör, då alla instruktioner som spelet eller operativsystemet du emulerar först måste ”översättas” till din processors instruktionsset innan de kan utföras.
• GPGPU
  En CPU är en väldigt flexibel typ av processor och därför brukar den användas till de flesta generella beräkningstyper medan grafikprocessorer istället används för just grafik. Men det finns vissa sysslor där man kan tjäna mycket på att låta processorn få hjälp av grafikprocessorn, främst när väldigt många olika beräkningar ska utföras parallellt. I sådana fall kan man använda sig av GPGPU, eller General Purpose computing on Graphics Processing Units, som helt enkelt innebär att du låter grafikkretsen agera mer som en CPU för de sysslor den är särskilt lämpad för. Det kan innebära allt från mediaavkodning till bitcoin-mining.GPGPU blir särskilt intressant i och med att allt fler processorer levereras med en inbyggd grafikprocessor, som därmed kan agera inte bara som en enkel bildskärmsenhet utan även som en kraftfull extra beräkningsenhet.

• Klockfrekvens
  En processor genomför alla sina beräkningar, hämtningar och skrivningar i steg, så hur snabbt den kan arbeta beror till stor del på hur snabbt den kan gå från ett steg till ett annat. Ett steg i beräkningskön kallas för en klockcykel, och antalet klockcykler som hinns med under en sekund är processorns frekvens, mätt i hertz (eller oftast megahertz eller gigahertz). Notera dock att klockfrekvensen inte ger hela bilden av en processors prestanda – olika processorer kan nämligen slutföra olika mycket arbete under samma mängd klockcykler. Den totala klockfrekvensen får du genom att multiplicera basfrekvensen (BCLK eller FSB) med multiplikatorn.
• BCLK/FSB
  En processors frekvens innebär hur många gånger i sekunden den uppdaterar sina värden och är därmed direkt relaterat till hur många beräkningar som kan utföras maximalt varje sekund. Den frekvensen uppstår genom att en oscillatorkristall vibrerar med en viss frekvens och ger upphov till en elektrisk puls ett visst antal gånger varje sekund. Det är frekvensen på de pulserna som är processorns basfrekvens, som in nyare Intel-processorer benämns som BCLK (Base Clock) och i AMD-processorer eller äldre Intel-processorer som FSB (Front Side Bus). Oscillatorkristallerna är dock inte nödvändigtvis snabba nog för att komma upp i de höga hastigheter på flera gigahertz som används i moderna processorer, utan istället används kretsar som kan multiplicera frekvensen med en faktor – till exempel kan du använda en krets som skickar ut två pulser för varje puls den tar emot – vilket i sin tur är processorns multiplikator.

• IPC
  En förkortning för instructions per clock, ett mått på hur många instruktioner en processor hinner utföra varje klockcykel. En riktigt snabb processor har hög IPC och hög klockfrekvens, och det går att skruva upp prestandan genom att öka respektive värde. Att öka klockfrekvensen tenderar dock att dra mer ström än att öka IPC, så högre IPC är generellt vad tillverkarna eftersträvar med nya processorgenerationer – med hög IPC kan du få samma prestanda med en lägre klockfrekvens eller högre prestanda vid samma klockfrekvens.
• överklockning
  Alla processorer av samma modell skeppas med samma klockfrekvenser, men sanningen är den att varje processor är unik och att olika processorer har olika tak för hur väl de kan prestera. Tillverkaren lägger därför ett tak, dels för att kunna skeppa modellerna enhetligt och dels för att en processor får bättre livslängd om den inte ständigt pressas till sin gräns. Den som vill kan skruva upp processorns klockfrekvens, det vill säga överklocka, men till vilken grad det är möjligt beror på hur vasst exemplar av processorn du har fått och vilka begränsningar tillverkaren har implementerat.
• Muliplikator
  Den totala klockfrekvensen i en processor kommer ifrån en intern klockfrekvens som kallas BCLK eller FSB, som sedan multipliceras med en viss faktor, nämligen multiplikatorn. Exempelvis ger en basfrekvens på 100 megahertz med en multiplikator på 32 en total klockfrekvens på 100 MHz * 32 = 3 200 megahertz = 3,2 gigahertz.
• Heltal/Flyttal
  Heltal betyder i datorsammanhang exakt vad de betyder annars – diskreta tal som skrivs utan decimaler, såsom 1, 2, 3, 4 och så vidare. Dessa tal är också enkla att representera med binära tal, det vill säga med 1:or och 0:or, då det går att konvertera dem rakt upp och ner till andra talsystem – ett heltal är ett heltal oavsett notation. Exempelvis översätts 4 till 100 binärt, och 3 översätts till 11. En 1:a kan i sin tur innebära en transistor som har en spänning och en 0:a innebär en transistor som inte har en spänning.Men heltalen räcker inte alltid till, utan ibland behövs helt enkelt decimaltal såsom 1,5 eller 6,67. Att skriva decimaler med binära tal är dock svårare. Själva siffrorna går att konvertera enkelt, men med decimaltal kan det variera hur många siffror som är framför decimaltecknet och hur många som är efter – och själva decimaltecknet kan inte representeras med 1:or eller 0:or. Så hur vet datorn skillnaden mellan 1,64, 16,4 och 164?

Lösningen är att skriva siffrorna för sig (i exemplet ovan blir det siffrorna 1, 6 och 4) och sen låta ett separat värde berätta var decimaltecknet ska vara. Det betyder också att det snabbt går att ändra magnituden på ett tal genom att flytta på punkten, och därav namnet flyttal – på engelska kallas det nämligen ”floating point” just för att decimaltecknet är rörligt. Fördelen med flyttal är att de ger högre precision än heltal, men nackdelen är att det krävs fler bits med data för att representera dem – därför är det också mer prestandakrävande att räkna med flyttal än med heltal.