Processorfrekvens och dess korrekta förståelse. Vad är processorns klockhastighet Med en klockhastighet på 1 7

Vid en tidpunkt då Mobiltelefoner var tjocka och svartvita, processorerna var enkärniga och gigahertz verkade vara en oöverstiglig bar (för 20 år sedan), den enda egenskapen för att jämföra CPU-kraft var klockfrekvensen. Ett decennium senare var den andra viktiga egenskapen antalet kärnor. Nuförtiden innehåller en smarttelefon, mindre än en centimeter tjock, fler kärnor och har en högre klockhastighet än en enkel dator från dessa år. Låt oss försöka ta reda på vad processorns klockhastighet påverkar.

Processorns frekvens påverkar hastigheten med vilken processortransistorerna (och det finns hundratals miljoner av dem inuti chipet) växlar. Det mäts i antalet omkopplingar per sekund och uttrycks i miljoner eller miljarder hertz (megahertz eller gigahertz). En hertz är en omkoppling av processortransistorer per sekund, därför är en gigahertz en miljard sådana omkopplingar på samma tid. I en switch, för att uttrycka det enkelt, utför kärnan en matematisk operation.

Efter den vanliga logiken kan vi komma till slutsatsen att ju högre frekvens, desto snabbare transistorer i kärnorna växlar, desto snabbare löses problemen. Det är därför som tidigare, när huvuddelen av processorerna var väsentligt förbättrade Intel x86, var de arkitektoniska skillnaderna minimala, och det var tydligt att ju högre klockfrekvens, desto snabbare beräkningar. Men med tiden förändrades allt.

Är det möjligt att jämföra frekvenser för olika processorer?

På 2000-talet lärde utvecklare sina processorer att bearbeta inte bara en instruktion per klocka, utan fler. Därför producerar processorer med samma klockfrekvens, men baserade på olika arkitekturer, olika prestandanivåer. Intel Core i5 2 GHz och Qualcomm Snapdragon 625 2 GHz är olika saker. Även om den andra har fler kärnor, kommer den att vara svagare i tunga uppgifter. Därför kan frekvensen av olika typer av kärnor inte jämföras, det är också viktigt att ta hänsyn till specifik prestanda (antalet instruktionsexekvationer per klockcykel).

Om vi ​​drar en analogi med bilar, är klockfrekvensen hastigheten i km/h, och den specifika produktiviteten är lastkapaciteten i kg. Om en bil (ARM-processor för en smartphone) och en tippbil (x86-chip för en PC) kör i närheten, kommer bilen med samma hastighet att transportera ett par hundra kilo åt gången, och lastbilen kommer att bära flera ton . Om vi ​​pratar om olika typer kärnor specifikt för smartphones (Cortex A53, Cortex A72, Qualcomm Kryo) - dessa är alla personbilar, men med olika kapacitet. Följaktligen kommer skillnaden här inte att vara så stor, men ändå betydande.

Du kan bara jämföra klockhastigheter för kärnor på samma arkitektur. Till exempel innehåller MediaTek MT6750 och Qualcomm Sanapdragon 625 vardera 8 Cortex A53-kärnor. Men MTK har en frekvens på upp till 1,5 GHz, och Qualcomm har en frekvens på 2 GHz. Följaktligen kommer den andra processorn att arbeta cirka 33 % snabbare. Men Qualcomm Snapdragon 652, även om den har en frekvens på upp till 1,8 GHz, är snabbare än 625-modellen, eftersom den använder kraftfullare Cortex A72-kärnor.

Vad gör en hög processorfrekvens i en smartphone?

Som vi redan har upptäckt, ju högre klockfrekvens, desto snabbare går processorn. Följaktligen kommer prestandan för en smartphone med en högre frekvens chipset att bli högre. Om en smartphoneprocessor innehåller 4 Kryo-kärnor vid 2 GHz, och den andra innehåller 4 av samma Kryo-kärnor vid 3 GHz, kommer den andra att vara cirka 1,5 gånger snabbare. Detta kommer att påskynda lanseringen av applikationer, minska starttiden, tillåta att tunga sajter bearbetas snabbare i webbläsaren, etc.

Däremot när man väljer en smartphone med höga frekvenser processor, bör du också komma ihåg att ju högre de är, desto större energiförbrukning. Därför, om tillverkaren ökade mer gigahertz, men inte optimerade enheten ordentligt, kan den överhettas och gå in i "strypning" (tvingad återställning av frekvenser). Till exempel drabbades Qualcomm Snapdragon 810 en gång av en sådan nackdel.

Du kommer också att gilla:

Allt du behöver veta om big.LITTLE-arkitekturen och hur den fungerar i smartphones
Vad är processorarkitektur, vad är det och vad används i smartphones

Som du vet är processorns klockhastighet antalet operationer som utförs per tidsenhet, i detta fall per sekund.

Men denna definition räcker inte för att helt förstå vad detta begrepp faktiskt betyder och vilken betydelse det har för oss, vanliga användare.

Du kan hitta många artiklar om detta ämne på Internet, men alla saknar något.

Oftare än inte är detta "något" själva nyckeln som kan öppna dörren till förståelse.

Därför försökte vi samla all grundläggande information, som om det vore ett pussel, och sätta ihop det till en enda helhetsbild.

Innehåll:

Detaljerad definition

Så klockhastighet är antalet operationer en processor kan utföra per sekund. Detta värde mäts i Hertz.

Denna måttenhet är uppkallad efter en berömd vetenskapsman som genomförde experiment som syftade till att studera periodiska, det vill säga upprepande processer.

Vad har Hertz med operationer på en sekund att göra?

Denna fråga uppstår när man läser de flesta artiklar om personer som inte studerade fysik särskilt bra i skolan (kanske utan eget fel).

Faktum är att denna enhet exakt anger frekvensen, det vill säga antalet repetitioner av samma periodiska processer per sekund.

Det låter dig mäta inte bara antalet operationer, utan också olika andra indikatorer. Till exempel, om du gör 3 inmatningar per sekund, är din andningsfrekvens 3 Hertz.

När det gäller processorer kan en mängd olika operationer utföras här, som går ner till att beräkna vissa parametrar.

Faktiskt kallas antalet beräkningar av samma parametrar per sekund .

Så enkelt!

I praktiken används begreppet "Hertz" extremt sällan, oftare hör vi om megaHertz, kiloHertz och så vidare. Tabell 1 visar "avkodningen" av dessa värden.

Tabell 1. Beteckningar

De första och sista används för närvarande extremt sällan.

Det vill säga, om du hör att den har 4 GHz, så kan den utföra 4 miljarder operationer varje sekund.

Inte alls! Detta är genomsnittet idag. Säkert, mycket snart kommer vi att höra om modeller med en frekvens på terahertz eller ännu mer.

Hur bildas den

Så, i den det finns följande enheter:

• klockresonator– är en vanlig kvartskristall, innesluten i en speciell skyddsbehållare;
• klockgenerator– en anordning som omvandlar en typ av vibration till en annan;
• metallhölje;
• databuss;
• textolitsubstrat, till vilken alla andra enheter är anslutna.

Så en kvartskristall, det vill säga en klockresonator, bildar svängningar på grund av tillförseln av spänning. Som ett resultat bildas oscillationer av elektrisk ström.

En klockgenerator är ansluten till substratet, som omvandlar elektriska vibrationer till impulser.

De överförs till databussar och därmed når resultatet av beräkningarna användaren.

Det är precis så här klockfrekvensen erhålls.

Det är intressant att det i förhållande till detta koncept finns stor mängd missuppfattningar, särskilt när det gäller sambandet mellan kärnor och frekvens. Därför är detta också värt att prata om.

Hur frekvens relaterar till kärnor

Kärnan är i själva verket processorn. Med detta menar vi själva kristallen som tvingar hela enheten att utföra vissa operationer.

Det vill säga om en viss modell har två kärnor betyder det att den innehåller två kristaller som är anslutna till varandra med hjälp av en speciell buss.

Enligt en vanlig missuppfattning, ju fler kärnor, desto högre frekvens. Det är inte för inte som utvecklare nu försöker få in fler och fler kärnor i dem. Men det är inte sant. Om det är 1 GHz, även om det har 10 kärnor, förblir det fortfarande 1 GHz och blir inte 10 GHz.

Faktum är att varje kärna utför sin specifika funktion och tar på sig en del av den totala belastningen på processorn.

Det händer att på grund av ett stort antal kärnor kommer enheten att fungera ännu långsammare, eftersom bussen som ansluter dem inte tål belastningen på grund av dålig kvalitet. Även om detta händer extremt sällan.

Detta kan illustreras av enkelt exempel. Om 4 personer går längs vägen med en hastighet av 4 km/h betyder det inte att alla tillsammans går med en hastighet av 16 km/h (4*4).

De rör sig alla med en hastighet av 4 km/h.

Om du har några frågor, ställ dem i kommentarerna. Vi svarar gärna!

Då är klockfrekvensen den mest kända parametern. Därför är det nödvändigt att specifikt förstå detta koncept. Inom ramen för denna artikel kommer vi också att diskutera förstår klockhastigheten för flerkärniga processorer, eftersom det finns intressanta nyanser som inte alla känner till och tar hänsyn till.

Under ganska lång tid förlitade sig utvecklare specifikt på att öka klockfrekvensen, men med tiden har "modet" förändrats och det mesta av utvecklingen går mot att skapa en mer avancerad arkitektur, öka cacheminnet och utveckla flera kärnor, men ingen glömmer frekvensen.

Vad är processorns klockhastighet?

Först måste du förstå definitionen av "klockfrekvens". Klockhastigheten talar om för oss hur många beräkningar processorn kan utföra per tidsenhet. Följaktligen, ju högre frekvensen är, desto fler operationer kan processorn utföra per tidsenhet. Klockhastigheten för moderna processorer är i allmänhet 1,0-4 GHz. Den bestäms genom att multiplicera den externa eller basfrekvensen med en viss koefficient. Till exempel, Intel-processor Core i7 920 använder en busshastighet på 133 MHz och en multiplikator på 20, vilket resulterar i en klockhastighet på 2660 MHz.

Processorfrekvensen kan ökas hemma genom att överklocka processorn. Det finns speciella processormodeller från AMD och Intel, som är inriktade på överklockning av tillverkaren själv, till exempel Black Edition från AMD och K-serien från Intel.

Jag skulle vilja notera att när du köper en processor bör frekvensen inte vara den avgörande faktorn för ditt val, eftersom endast en del av processorns prestanda beror på det.

Förstå klockhastighet (multi-core processorer)

Nu finns det inte längre enkärniga processorer kvar i nästan alla marknadssegment. Tja, det är logiskt, eftersom IT-branschen inte står stilla, utan går ständigt framåt med stormsteg. Därför måste du tydligt förstå hur frekvensen beräknas för processorer som har två eller flera kärnor.

När jag besökte många datorforum märkte jag att det finns en vanlig missuppfattning om att förstå (beräkna) frekvenserna för flerkärniga processorer. Jag ska omedelbart ge ett exempel på detta felaktiga resonemang: "Det finns 4 kärnkraftsprocessor med en klockfrekvens på 3 GHz, så dess totala klockfrekvens blir lika med: 4 x 3 GHz = 12 GHz, eller hur?” - Nej, inte så.

Jag ska försöka förklara varför den totala processorfrekvensen inte kan förstås som: "antal kärnor X specificerad frekvens."

Låt mig ge dig ett exempel: "En fotgängare går längs vägen, hans hastighet är 4 km/h. Detta liknar en enkärnig processor på N GHz. Men om fyra fotgängare går längs vägen med en hastighet av 4 km/h, så liknar detta en 4-kärnig processor på N GHz. När det gäller fotgängare antar vi inte att deras hastighet blir 4x4 = 16 km/h, vi säger helt enkelt: "4 fotgängare går med en hastighet av 4 km/h". Av samma anledning utför vi inga matematiska operationer med frekvenserna för processorkärnorna, utan kom bara ihåg att en 4-kärnig processor är N GHz har fyra kärnor, som var och en arbetar med en frekvens N GHz".

Processorns klockhastighet - detta är antalet svängningar under en viss tidsperiod(i detta fall - per sekund). Om vi ​​pratar om en persondator, så är detta en indikator på antalet operationer som processorn kan utföra på 1 sekund. Kom ihåg: ju högre klockhastighet, desto högre prestanda har datorn.

Vilka sorter finns det?

Det här är intressant! Mätenheten för frekvens kallas "hertz", och den är uppkallad efter den legendariske tyske fysikern Heinrich Rudolf Hertz, som 1885 genomförde ett unikt experiment för att bekräfta riktigheten av den elektromagnetiska teorin. Forskaren bevisade att ljus är en typ av elektromagnetisk strålning som färdas i form av speciella vågor.

Experter särskiljer två typer av klockfrekvenser.

1. Externt (påverkar datautbytet mellan styrelsen random access minne och processor).
2. Intern (påverkar korrektheten och hastigheten för driften inuti processorn).

Ett annat intressant faktum är att fram till 1992 sammanföll dessa två indikatorer som regel, och endast som ett resultat av införandet av ny teknik av specialister från det välkända företaget Intel, ökades den interna frekvensen med 2 gånger jämfört med yttre. Ett exempel på en sådan prestation var 80486DX2-processorn, unik på den tiden. Tillverkaren presenterade för allmänheten 2 typer av en sådan processor: en är mindre kraftfull (25/50 MHz), den andra har högre prestanda (33/66 MHz). Denna uppfinning gav en allvarlig impuls, även till andra tillverkare, och de började aktivt utveckla och producera processorer med märkbart mer kraft.

Det är värt att uppmärksamma detta viktig poäng: Processorns klockhastighet är inte det enda kriteriet för att bedöma en dators hastighet och prestanda. Du måste också ta hänsyn till storleken på cacheminnet och . Vissa senaste generationens processorer använder ett speciellt system som är ansvarigt för att automatiskt öka klockfrekvensen för processorkärnorna. Så om du är en aktiv spelare och inte kan föreställa dig ditt liv utan daglig fördjupning i den fascinerande världen av komplexa spel, både i handling och grafik, då behöver du. Men för klassiskt kontorsarbete passar en modern PC också.

Hur bestäms klockfrekvensen?

Som bekant bildas klockoscillationer som ett resultat av verkan av en kvartskristall placerad i en speciell behållare. Denna apparat kallas en "klockresonator". Kristallen börjar fungera först efter det att spänning har lagts på och en elektrisk ström svänger. Därefter matas dessa svängningar till en klockgenerator, som ett resultat av vilken de elektriska strömsvängningarna omvandlas till pulser, och de överförs redan till databussarna.

Kom ihåg att det är klockgeneratorn som ansvarar för den erforderliga klockcykeln för alla PC-komponenter, inklusive bussar, RAM och, naturligtvis, centralprocessorn. Om klockgeneratorn fungerar korrekt kommer alla komponenter också att fungera så synkront och smidigt som möjligt.
Det finns också en sådan sak som en klockperiod.

Klockperioden är den minsta enhet med vilken drifttiden för en processor mäts.

Ökar frekvensen genom överklockning

När den interagerar med RAM-kortet spenderar processorn vanligtvis mer än en klockcykel. Denna indikator kan ökas artificiellt, det vill säga som ett resultat av den så kallade "", men efter att ha valt den här vägen behöver du veta om några restriktioner:

• processorn startar förbrukar betydligt mer energi, och den installerade och drivna strömförsörjningen kanske inte kan klara av denna punkt, så det är värt att köpa en mer effektiv modell;
• som ett resultat av "överklockning" ökar mängden energi som avges av kristallen, det vill säga både den och andra komponenter kommer att värms upp snabbare(endast ett effektivt kylsystem hjälper till att hantera konsekvenserna av överhettning);
• Om volymen tillförd el ökar kommer säkert problem att uppstå. elektromagnetisk störning, i synnerhet vid drift av databussar (detta kan leda till en minskning av mängden överförd data).

Hur tar man reda på processorfrekvensen på din dator?

Det finns fyra huvudsakliga sätt att ta reda på klockhastigheten och på så sätt bestämma prestanda för en PC:

1. Se dokumentationen från tillverkaren tillsammans med din dator eller bärbara dator. Det tekniska databladet ska ange typen av processor och dess klockfrekvens. Om det inte finns någon inskription angående klockfrekvensen bredvid den angivna processormodellen kan du ta reda på det genom att ange någon sökmotor processornamn, bärbar datormodell osv.
2. Du kan ta reda på klockfrekvensen genom att läsa egenskaperna för ditt PC-system. Vad behöver jag göra? Gå först till "Kontrollpanelen"; för det andra, gå till avsnittet "Systemegenskaper".. Det här avsnittet visar datorprestandaindikatorer, inklusive klockhastighet.
3. Du kan dra nytta av möjligheterna, som du kan komma åt genom att följa några enkla regler (för persondatorer är de samma, för bärbara datorer är de olika). Det viktigaste är att trycka på en "magisk" knapp (till exempel Del, Esc eller F12) innan systemet börjar starta.
4. Installera CPU-Z-verktyget på din dator, vilket är helt gratis, och dess huvudsakliga syfte är att hjälpa användaren att ta reda på allt han behöver Innehåller information om processorn, inklusive dess prestanda och klockhastighet.

Så du vet redan vad klockhastighet är personlig dator eller bärbar dator, vilken betydelse dessa indikatorer har för utrustningens hastighet, du vet hur man bestämmer frekvensen, och vi hoppas att denna information kommer att hjälpa dig att bli en ännu mer professionell och framgångsrik PC-användare.

Historiskt sett är processorns klockfrekvens huvudindikatorn på en dators hastighet, och vid ett tillfälle kunde till och med en outbildad person som inte visste hur en optisk skiva skiljer sig från en diskett med säkerhet säga att ju mer gigahertz i en maskin , desto bättre, och ingen skulle jag inte bråka med honom. Idag, mitt i datoreran, har denna typ av mode passerat, och utvecklare försöker gå mot att skapa en mer avancerad arkitektur, öka mängden cacheminne och antalet processorkärnor, men klockhastigheten är "drottningen" ” av egenskaper. I en allmän mening är detta antalet elementära operationer (cykler) som processorn kan utföra per sekund av tiden.

Det följer att ju högre processorns klockhastighet är, desto mer grundläggande operationer kan datorn utföra, och därför desto snabbare fungerar den.

Klockhastigheten för avancerade processorer sträcker sig från två till fyra gigahertz. Den bestäms genom att multiplicera processorbussfrekvensen med en viss faktor. Till exempel använder Core i7 en x20-multiplikator och har en bussfrekvens på 133 MHz, vilket resulterar i en processorklockhastighet på 2660 MHz.

Moderna och kärnor

Trots att "multi-core" tidigare var en nyhet finns det idag praktiskt taget inga enkärniga processorer kvar på marknaden. Och det är inget överraskande i detta, eftersom datorindustrin inte står stilla.

Därför bör du tydligt förstå hur klockhastigheten beräknas för processorer med två eller flera kärnor.

Det är värt att säga att det finns en vanlig missuppfattning om att beräkna frekvensen för sådana processorer. Till exempel: "Jag har en dual-core processor med en klockfrekvens på 1,8 GHz, därför kommer dess totala frekvens att vara 2 x 1,8 GHz = 3,6 GHz, eller hur?" Nej det är fel. Tyvärr påverkar inte antalet kärnor på något sätt den slutliga klockhastigheten; om din processor körde med en hastighet av 3 GHz kommer den att fungera så, men med ett större antal kärnor kommer dess resurser att öka, och detta , kommer i sin tur att öka prestandan avsevärt.

Vi ska inte heller glömma att mängden cacheminne är särskilt viktig för en modern processor. Detta är det snabbaste datorminnet, som duplicerar arbetsinformation som kräver mer snabb åtkomst vid ett givet ögonblick.

Eftersom detta är mycket dyrt och arbetskrävande att producera, är dess värden relativt små, men dessa indikatorer räcker för att öka prestanda för hela systemet utan att ändra parametrar som klockhastighet.

Maximal processorklockhastighet och överklockning

Oavsett hur bra din dator är, en dag kommer den att bli föråldrad. Men skynda dig inte att kasta den i papperskorgen och spring till närmaste elektronikaffär med öppen plånbok. De flesta moderna processorer och grafikkort ger ytterligare (utöver fabriken) överklockning, och har bra system kylning kan du öka den nominella frekvensnivån med 200-300 GHz. För extremsportentusiaster och älskare av stora siffror finns det också "överklockning", som uppmuntrar dig att få ut det maximala av din utrustning. Många personer som är inblandade i sådant farligt arbete kan lätt överklocka en enkärnig processor till 6-7 GHz, och vissa sätter till och med rekord på 8,2 GHz.