1.3.6 Protsessorite tehnoloogiad ja parameetrid

Protsessorite omadusi iseloomustavad laiemalt järgmised parameetrid:
- Käsustiku arhitektuur: käskude arv ja lähenemine (RISC, CISC)
- Käsustike laiendused on protsessori arhitektuuri ja käsustiku täiendused suurte andmehulkade protsessimiseks, kus ühe käsuga töödeldakse suur hulk andmeid: MMX (Multimedia Extentsions); SSE - SSE4 - Streaming SIMD (Single Instruction Multiple Data) Extensions; AVX (Advanced Vector Extensions)
- Siinilaius: bittide hulk, mis protsessitakse ühe käsuga. 64-bitised protsessorid võimaldavad adresseerida rohkem mälu ja töödelda ühe käsuga rohkem andmeid, samas ei ole 32-bitised rakendused alati hästi ühilduvad 64-bitise operatsioonisüsteemiga ja seetõttu tuleb siinilaius valida vastavalt arvuti kasutusotstarbele ja kasutatavatele rakendustele.
- Taktsagedus: iseloomustab protsessori poolt täidetavate käskude arvu sekundis.
- Energiatarve ja soojusenergia eraldumine: Tehnoloogia arenedes on saanud võimalikuks protsessorite taktsageduse tõus gigahertsidesse, mis omakorda on toonud kaasa protsessorite energiatarbe tõusu ja samuti soojusenergia eraldumise protsessorist. Protsessorite töötemperatuuri hoidmine ettenähtud piirides on tõsine väljakutse.
- Käsukonveieri astmete arv: mida rohkem astmeid on käskukonveireil, seda rohkem käske on võimalik samaaegselt töös hoida ja seda väiksemad on viivitused käskude täitmise vahel. Kõige lihtsamal juhul on tegemist 4-astmelise konveieriga: käsu lugemine, dekodeerimine, käivitamine ja salvestamine. Kaasaegsetes protsessorites on käsukonveieri etappe oluliselt rohkem, ulatudes kuni 20 erineva astmeni.
-
Protsessori
vahemälu: kiire staatiline mälu põhimälu ja protsessori vahel. Käsukonveier
töötab edukalt siis kui tal on ees piisavalt käske ja andmeid, mida töödelda.
Kuna protsessori töökiirus on oluliselt kõrgem muutmälu töökiirusest siis otse
mälust andmete lugemine põhjustaks protsessoris pidevaid seisakuid. Seetõttu
kasutatakse dünaamilise muutmälu ja protsessori vahel kiiret staatilist
muutmälu ehk vahemälu (CacheMemory), kus püütakse hoida sees protsessori tööks
jooksvalt vajalikke andmeid. Kaasaegsed protsessorid oskavad ennustada
programmi kulgu (Branch Prediction) ja vastavalt sellele uuendada vahemälu sisu
ka siis kui toimub hüpe programmikoodis.
Vahemälu parameetrid:- Vahemälu tabamus (cache hit) - vahemälust leiti vajalik info
- Vahemälu möödalask (cache fail) - vahemälust ei leitud vajalikku infot
- Kirjuta tagasi (write back) - muutunud andmed kirjutatakse pühimällu tagasi alles siis kui vahemälu tühjendatakse, et vähendada aeglase põhimälu poole pöördumisi
- Kirjuta üle (write through) - muutunud andmed kirjutatakse kohe püsimällu tagasi
- Vahemälupuhvri tabamise tõenäosus (Hit ratio) - suhe, mis iseloomustab vahemälu jõudlust
- Vahemälu puhvri ridade arv (block size) - ploki suurus kirjete lugemiseks vahemällu
- Tootmistehnoloogia: tehnoloogia arenedes on saanud võimalikuks vähendada protsessori skeemikomponentide mõõtmeid, toitepingeid ja sellega vähendada komponentide energiatarvet ja mahutada rohkem elemente väiksesse korpusesse. Kui Intel 8088 protsessor oli toodetud 3 mikromeetrit tootmistehnoloogias siis tänapäevased protsessorid on toodetud juba 32 nanomeetrit tootmistehnoloogias. Uuemas tootmistehnoloogias toodetud samade parameetritega protsessor eraldab reeglina vähem soojust.
- Tuumade arv: näitab mitu protsessorit on ühes füüsilises protsessorikorpuses.Mitmetuumaline protsessor aitab tõsta jõudlust võimaldades jagada rakenduste käivitamise erinevatele tuumadele ja nii näiteks piirata mingi ressursimahuka rakenduse käivitamine teatud tuumadele, et hoida osa protsessoriressurssi muude rakenduste jaoks. Samuti annab mitmetuumaline protsessor võimaluse jagada protsessidele rohkem ressurssi, käivitades nende lõimi korraga erinevatel protsessori tuumadel.
- Virtualiseerimise tugi sisaldab spetsiaalsed täiendused protsessorile koos eraldi käsustikuga protsessoriressursi virtualiseerimiseks. Selle abil on võimalik jagada ühe füüsilise protsessori ressursid kasutamiseks erinevatele operatsioonisüsteemidele. Selline lähenemine aitab paremini ära kasutada vaba arvutusvõimsuse ja koondada ühele arvutile töötama mitmeid erinevaid servereid või tööjaamu. See on suurepärane vahend õppe- või testimiskeskkonna loomiseks, et näiteks õppida tundma erinevaid operatsioonisüsteeme samas arvutis või testida klient-server lahendusi ühel füüsilisel arvutil. Virtualiseerimine on kahtlemata võimalik ka ilma riistvaralise toetuseta aga kui kogu virtualiseerimiskeskkond on emuleeritud tarkvaraliselt langeb oluliselt sellise süsteemi jõudlus.