Какая тактовая частота процессора и какая она должна быть

Тактовая частота — очень важный элемент при выборе ноутбука или компьютера, поэтому важно понимать, что это такое, за что отвечает и для чего.

это интересно! Единица измерения частоты называется «герц» и названа в честь легендарного немецкого физика Генриха Рудольфа Герца, который в 1885 году провел уникальный эксперимент для подтверждения правильности электромагнитной теории. Ученый доказал, что свет — это разновидность электромагнитного излучения, которое распространяется в виде особых волн.

Специалисты выделяют 2 типа тактовой частоты.

1. Внешний (влияет на обмен данными между картой RAM и процессором).
2. Внутренний (влияет на корректность и скорость работы внутри процессора).

интересно также, что до 1992 года эти два показателя, как правило, совпадали, и только в результате внедрения новых технологий специалистами известной компании Intel внутренняя частота увеличилась вдвое по сравнению с внешней. Примером этого был уникальный в то время процессор 80486DX2. Производитель представил публике 2 типа таких процессоров: один менее мощный (25/50 МГц), другой с более высокой производительностью (33/66 МГц). Это изобретение дало серьезный толчок даже другим производителям, и они начали активно разрабатывать и выпускать процессоры со значительно большей мощностью.

Стоит обратить внимание на такой важный момент: тактовая частота процессора — не единственный критерий оценки быстродействия и производительности компьютера. Также нужно учитывать объем кеш-памяти и количество ядер. Некоторые процессоры последнего поколения используют специальную систему Turbo Boost для автоматического увеличения тактовой частоты ядер процессора. Итак, если вы активный игрок и не можете представить свою жизнь без ежедневного погружения в увлекательный мир сложных игр, как по сюжету, так и по графике, то вам нужен действительно мощный компьютер. Но для классической офисной работы подойдет и современный ПК с минимальными процессорами.

Почему новые поколения процессоров быстрее при той же тактовой частоте? Вам может быть интересно, как новые поколения процессоров могут быть быстрее при тех же тактовых частотах, что и старые

Почему процессоры нового поколения быстрее при той же тактовой частоте?

Обычно это не связано с новыми инструкциями. Это просто потому, что процессору требуется меньше циклов команд для выполнения тех же инструкций. Это может быть связано с рядом причин:

1. Большие кеши означают меньшее время ожидания памяти.
2. Больше исполнительных единиц означает меньше времени на ожидание начала выполнения инструкции.
3. Лучшее предсказание ветвлений означает меньше времени, затрачиваемого на мысленное выполнение инструкций, которые никогда не нужно выполнять.
4. Улучшения в модуле выполнения сокращают время ожидания выполнения инструкции.
5. Более короткие трубопроводы означают, что трубопроводы заполняются быстрее.

Разработка процессора для обеспечения высокой производительности — это больше, чем просто увеличение тактовой частоты. Закон Мура делает возможным множество других улучшений производительности, которые играют важную роль в разработке современных процессоров.

Тактовая частота не может расти бесконечно

На первый взгляд может показаться, что процессор просто выполняет поток инструкций одну за другой, в то время как производительность увеличивается из-за более высоких тактовых частот. Однако увеличения тактовой частоты недостаточно. Потребляемая мощность и тепловая мощность увеличиваются с увеличением тактовой частоты.

При очень высоких тактовых частотах требуется значительное увеличение напряжения ядра процессора. Поскольку TDP увеличивается пропорционально квадрату Vcore, мы в конечном итоге достигаем точки, когда чрезмерное энергопотребление, тепловая мощность и требования к охлаждению препятствуют дальнейшему увеличению тактовой частоты. Этот предел был достигнут в 2004 году, во времена Pentium 4 Prescott. Хотя недавние улучшения в энергоэффективности помогли, значительное увеличение тактовой частоты больше невозможно.

График заводских тактовых частот современных ПК для энтузиастов на многие годы.

В соответствии с законом Мура, наблюдение, что количество транзисторов в интегральной схеме удваивается каждые 18-24 месяца, в основном из-за уплотнения чипа, были реализованы различные методы для повышения производительности. Эти методы совершенствовались и совершенствовались на протяжении многих лет, что позволяет выполнять несколько инструкций за определенный период времени. Эти методы обсуждаются ниже.

На первый взгляд последовательные потоки инструкций часто можно распараллелить

Хотя программа может просто состоять из серии инструкций, выполняемых одна за другой, эти инструкции или их части очень часто могут выполняться одновременно. Это называется параллелизмом образовательных уровней (ILP). Использование ILP критически важно для достижения высокой производительности, и современные процессоры используют различные методы для достижения этой цели.

Конвейерная обработка разбивает инструкции на более мелкие части, которые могут выполняться параллельно

Каждую инструкцию можно разбить на серию шагов, каждый из которых выполняется отдельной частью процессора. Конвейерная обработка инструкций позволяет нескольким инструкциям выполнять эти шаги один за другим, не дожидаясь завершения каждой инструкции. Конвейерная обработка обеспечивает более высокие тактовые частоты — выполнение одного шага каждой инструкции в каждом тактовом цикле занимает меньше времени на цикл, чем когда вам приходилось выполнять целые инструкции по одной за раз.

Классический конвейер RISC состоит из пяти фаз: извлечение инструкций, декодирование инструкций, выполнение инструкций, доступ к памяти и обратная запись. Современные процессоры разделяют выполнение на этапы, создавая более глубокий конвейер с большим количеством этапов (и увеличивая достижимую тактовую частоту, поскольку каждый этап меньше и требует меньше времени для завершения), но эта модель должна дать представление о том, как работает конвейерная обработка.

Используются кэши для ускорения доступа к памяти

Современные процессоры могут выполнять инструкции и обрабатывать данные намного быстрее, чем к ним можно получить доступ в основной памяти. Когда процессору требуется доступ к ОЗУ, выполнение может быть приостановлено на длительные периоды времени, пока данные не станут доступными. Чтобы смягчить этот эффект, в процессор включены небольшие области высокоскоростной памяти, называемые кешами.

Из-за ограниченного пространства на кристалле процессора размер кэшей очень ограничен. Чтобы максимально использовать эту ограниченную емкость, кеши хранят только самые последние или часто используемые данные (временное местоположение). Поскольку доступ к памяти имеет тенденцию группироваться в определенные области (пространственное расположение), блоки данных также хранятся в кэше рядом с тем, к чему был недавно осуществлен доступ. См .: Расположение ссылки

Кеши также организованы на нескольких уровнях разного размера для оптимизации производительности, поскольку кеши большего размера, как правило, медленнее, чем кеши меньшего размера. Например, процессор может иметь кэш уровня 1 (L1) размером всего 32 КБ, а его кэш уровня 3 (L3) может иметь размер несколько мегабайт. Размер кеша, а также ассоциативность кеша, которая влияет на то, как процессор обрабатывает замену данных в полном кэше, значительно влияет на прирост производительности, получаемый от кеша.

Что такое процессорное ядро ​​Ядро — это самый основной элемент центрального процессора. Он определяет большинство характеристик процессора. Прежде всего, из ядра

Понятие о тактовой частоте

Тактовая частота процессора — один из важнейших параметров, характеризующих персональный компьютер, а также все другие устройства по его принципу. То есть не только персональные компьютеры, но и ноутбуки, нетбуки, ультрабуки, планшеты и смартфоны имеют собственную тактовую частоту процессора.

Тактовая частота процессора — это параметр, применяемый к отдельным устройствам, составляющим компьютерную систему. Если точнее, то мы говорим о процессоре. Действительно, от тактовой частоты процессора зависит очень многое, но это не единственная деталь, влияющая на работу системы.

Итак, чтобы решить проблему тактовой частоты, давайте сначала немного углубимся в словообразование. Что такое «прикосновение» и какое отношение это слово имеет к нашему случаю? Биение — это не что иное, как временной интервал между повторением двух импульсов. Эти импульсы, в свою очередь, генерируются устройством, называемым тактовым генератором. По сути, это микросхема, отвечающая за моделирование тактовой частоты, используемой материнской платой и самим процессором. То есть тактовая частота процессора — это частота, на которой работает устройство.

Тактовая частота: что это такое и как влияет на скорость работы компьютера

На что влияет частота процессора

В эпоху, когда сотовые телефоны были толстыми и черно-белыми, процессоры были одноядерными, а гигагерцы казались непреодолимой планкой (20 лет назад), единственной функцией для сравнения мощности ЦП была тактовая частота. Спустя десятилетие второй важной особенностью стало количество ядер. Сегодня смартфон толщиной менее сантиметра содержит больше ядер, а тактовая частота выше, чем у простого ПК тех лет. Попробуем разобраться, что влияет на тактовую частоту процессора.

Частота процессора влияет на то, как быстро меняются транзисторы процессора (а внутри микросхемы их сотни миллионов). Он измеряется количеством переключений в секунду и выражается в миллионах или миллиардах герц (мегагерц или гигагерц). Один герц — это одно переключение транзистора процессора в секунду, поэтому один гигагерц — это один миллиард таких переключателей одновременно. Проще говоря, для коммутатора ядро ​​выполняет математическую операцию.

Следуя обычной логике, можно прийти к выводу, что чем выше частота, тем быстрее переключаются транзисторы в ядрах, тем быстрее решаются проблемы. Вот почему в прошлом, когда большинство процессоров были по существу улучшенными Intel x86, архитектурные различия были минимальными, и было ясно, что чем выше тактовая частота, тем быстрее выполняются вычисления. Но со временем все изменилось.

В конце 1990-х на рынке процессоров произошел «раскол», каждый производитель начал создавать свою собственную версию чипа x86. В то же время началась заря процессоров на архитектуре ARM, которая оказалась медленнее, но намного дешевле компьютера x86. Именно эта архитектура стала основой микросхем современных смартфонов. Подробнее об архитектурах читайте в нашем подробном материале.

Можно ли сравнивать частоты разных процессоров

В 21 веке разработчики научили свои процессоры обрабатывать более одной инструкции за такт. Следовательно, процессоры с одинаковой тактовой частотой, но основанные на разных архитектурах, обеспечивают разный уровень производительности. Intel Core i5 2 ГГц и Qualcomm Snapdragon 625 2 ГГц — это разные вещи. Хотя у второго ядра больше, но в сложных задачах оно будет слабее. Следовательно, нельзя сравнивать саму частоту различных типов ядер; также важно учитывать удельную производительность (количество выполнений инструкций за такт).

По аналогии с автомобилями, тактовая частота — это скорость в км / ч, а удельная производительность — это грузоподъемность в кг. Если рядом едут автомобиль (ARM-процессор для смартфона) и самосвал (x86-чип для ПК), то с одинаковой скоростью легковой автомобиль будет перевозить пару сотен килограммов за раз, а грузовик — несколько тонн… Если говорить о разных типах ядер смартфонов (Cortex A53, Cortex A72, Qualcomm Kryo), то это все автомобили, но с разными возможностями. В результате разница здесь уже будет не такой большой, но тоже существенной.

Вы можете сравнивать только тактовые частоты ядер одной и той же архитектуры. Например, MediaTek MT6750 и Qualcomm Sanapdragon 625 имеют по 8 ядер Cortex A53. Но у МТК их частота до 1,5 ГГц, а у Куалкомма — 2 ГГц, в результате второй процессор будет работать примерно на 33% быстрее. Но Qualcomm Snapdragon 652 хоть и имеет частоту до 1,8 ГГц, но быстрее модели 625, так как использует более мощные ядра Cortex A72.

Что дает высокая частота процессора в смартфоне

Как мы уже выяснили, чем выше тактовая частота, тем быстрее процессор. В результате производительность смартфона с более высокочастотным чипсетом будет выше. Если процессор смартфона содержит 4 ядра Kryo на 2 ГГц, а второй — 4 таких же ядра Kryo на 3 ГГц, второе будет примерно в 1,5 раза быстрее. Это ускорит запуск приложений, сократит время включения, позволит ускорить обработку тяжелых сайтов в браузере и т.д.

Однако, выбирая смартфон с высокими частотами процессора, также следует помнить, что чем они выше, тем выше энергопотребление. Поэтому, если производитель записал больше гигагерц, но не оптимизировал устройство должным образом, оно может перегреться и перейти в режим «троттлинга» (принудительный сброс частоты). Qualcomm Snapdragon 810, например, когда-то страдала от такого недостатка.

ᐉ Как выбрать процессор для ноутбука: 6 особенностей Как выбрать процессор для ноутбука: 6 особенностей Какой процессор лучше выбрать для ноутбука, чтобы при всех

Способы изменения частоты процессора на ПК и ноутбуке

На ноутбуке существует относительно немного способов изменить частоту, связанную со встроенными функциями (BIOS и т.д.), Поскольку производители сознательно «защищают» своих пользователей от всех потенциально опасных действий. В этом есть своя логика, поскольку ноутбуки — это персональные компьютеры, которые работают на пределе своих возможностей, и неизвестно, как они будут себя вести, если в них нарушится баланс тепловыделения и отвода тепла.

Какая частота для ноутбука стандартная, вы можете узнать из его описания, а какая будет максимальной, скорее всего, вам придется определять для себя, так как не стоит ориентироваться на опыт других пользователей в этом вопросе, чтобы мягко говоря. Дело в том, что из-за конструктивных особенностей ноутбука даже незначительные изменения конструкции могут существенно повлиять на его охлаждение. И часто даже продукты из одной партии ведут себя совершенно по-разному в одних и тех же действиях.

Поэтому, решая, как увеличить частоту на ноутбуке, необходимо внимательно следить за его состоянием, так как сложность настройки параметров термобезопасности этого типа ПК может сыграть с пользователем злую шутку. Например, вы можете установить на ноутбуке минимальную интенсивность системы охлаждения, но при этом с помощью твикера дать разгон процессору. Как он будет себя вести в этом случае, неизвестно. Если погаснет — хорошо. А если нет?

В любом случае, экспериментируя с множителем системной шины или процессора ноутбука, следует использовать только программы настройки, разработанные исключительно производителями ноутбуков. Лучше не использовать стороннее программное обеспечение.