Быстрая скорость выполнения задач – это цель каждого активного пользователя, решившего обновить персональный компьютер. Вне зависимости от предпочтений, как для геймеров, так и для видеомонтажеров, дизайнеров, копирайтеров и художников – нужно хорошее «железо», а в частности «камень». Многие, с целью увеличить производительность, покупают новый плашки оперативной памяти, забывая, что за скорость и качество выполнения задач отвечает другой компонент – центральный процессор. Чтобы купить подходящий «камень», важно уделить внимание всем характеристикам, но в первую очередь тактовой частоте, что это такое и как ее определить, разобраться нужно до покупки компьютера.
CPU персонального компьютера предопределяет его работу как в настоящем, так и в будущем. Возможность увеличить его показатели в будущем есть, но покупать следует сразу современную модель. Сэкономив пару тысяч, вы сокращаете актуальность «камня» на пару лет.
Что такое тактовая частота
Заложенная в ЦП мощность не является стандартной, ее можно увеличить Количество команд (тактов), которое выполняет процессор за 1 секунду, это и есть тактовая частота процессора. В роли единицы измерения для этой характеристики используются «герц», обозначение которого «HZ» или в русскоязычном варианте «ГЦ». Количество выполняемых тактов в секунду у современных процессоров превышает значения в 2-4 миллиона герц, поэтому чаще можно встретить модели с тактовой частотой в 2-4 GHZ (ГигаГерц).
Если говорить профессиональным языком, что значит термин тактовая частота процессора, то это количество приходящих на ЦП тактовых импульсов, которые синхронизируют его работу. Это понятие более точное, так как операции на современном компьютере могут состоять не просто из нескольких тактов, а иногда из десятков тактов. Поэтому и характеристики в несколько миллионов герц являются вполне адекватными, а не превышающими норму.
Частота процессора.
Частота процессора, или скорость центрального процессора в компьютере, по сути является скоростью, с которой компьютер может производить вычисления, которые поступают к нему через инструкция программой загруженной в энергозависимую память с произвольным доступом (ОЗУ). Скорость процессора зависит от количества транзисторов, встроенных в процессор, параллельных связей с другими процессорами, пропускной способностью шины для передачи данных и обратно от процессора к памяти и другими аппаратными характеристиками. Большинство процессоров также имеют свои собственные регистры памяти для выполнения основных расчетов локально, без необходимости передавать их на другой компонент и обратно. Компьютерные процессоры на нынешних системах способны работать в таком быстром темпе, что ограничение производительности в большинстве персональных компьютеров связано гораздо более с узкой ёмкостью системной шины. Объем доступной оперативной памяти и программное обеспечение, получают доступ к системе и более важны, чем сама реальная производительность процессора. Многопоточность потенциала в дизайне процессора это ещё один ключевой фактор скорости, то есть способность процессора выполнять несколько задач в общей среде для их выполнения на ЦП, тем меньше информации нужно хранить и извлекать из памяти во время работы программы.
Любители часто меняют тактовую частоту процессора. Часть того, что определяет скорость процессора на компьютере, это его тактовая частота – это количество тактов, в зависимости от внутренней частоты компьютера, которые процессор должен выполнить за один раз. Одинаковые процессоры могут иметь очень разные показатели, если один работает, например, для сложения за двумя числами в 10 циклов, а другой процессор имеет при том же расчёте 2-х такта.
Во время разгона компьютера процессор будет выводить его из синхронизации со скоростью частоты шины, и он может значительно увеличить производительность процессора на более старой системе, которая была улучшена с новой архитектурой шины. Новые процессоры не выиграет от изменения тактовой частоты, но, поскольку они уже работают на уровне гораздо выше чем шина материнской платы и память компьютера. С частотой процессора в диапазоне нескольких гигагерц, в секунду производятся миллиарды расчетов. Поэтому процессор 2.4 ГГц может работать с 2,4 миллиардами вычислений в секунду, тогда как обычный 32 – или 64-разрядный периферийный компонент (PCI) будет курсировать в диапазоне 127-508 мегабайт (миллионов байт) в секунду.
Ещё одним фактором, ограничивающим скорость процессора, разогнан он или нет, предполагает, что вся компьютерная система хорошо отводит тепло от процессора, так как повышенное тепло создаёт тепловой барьер для передачи электрических сигналов в металл-оксид-полупроводниковый полевой транзистор (МОСФЕТ) процессора. Более быстрые процессоры требуют более высокой мощности, что приводит к большему выделению тепла. Радиаторы, которые выступают в качестве мини-радиаторов, строятся на поверхности процессора, чтобы рассеивать тепло за счёт теплопроводности и вентиляторных систем в компьютерном корпусе для лучшей конвекции.
Для увеличения скорости процессора запускают несколько процессоров параллельно, чтобы поделиться расчетами данных на одном компьютере, и сейчас это является общим подходом к большинству компьютеров. На современных системах применяют жидкостное охлаждение, чтобы держать процессор на стабильно заданной температуре. Очень продвинутые суперкомпьютеры используют тысячи процессоров, работающих параллельно и охлаждаются жидким азотом или жидким гелием до температуры около -452 (-269° с) по Фаренгейту, с тактовой частотой выше 500 гигагерц, или 500 миллиардов операций в секунду.
На что влияет частота процессора
Значение тактовой частоты равняется ТЧ системной шины и множителя в настройках CPU Таким образом даже разобравшись, что такое частота у процессора, обычный пользователь не до конца может понять, на что именно влияет этот показатель. Согласно заявлениям разработчиков, количество герц определяет, с какой скоростью ЦП, используя вычислительные мощности, выполняет задачи. Одним словом, данный показатель влияет на производительность, а следовательно, на качество работы пользователя.
Читайте также:
Сравнение
Основная статья: Миф о мегагерцах
Тактовая частота ЦП наиболее полезна для сравнения ЦП одного семейства. Тактовая частота — лишь один из нескольких факторов, которые могут повлиять на производительность при сравнении процессоров разных семейств. Например, IBM PC с Intel 80486 ЦПУ работа на частоте 50 МГц будет примерно в два раза быстрее (только для внутреннего использования), чем одна с тем же процессором и памятью, работающими на частоте 25 МГц, в то время как то же самое не будет верно для MIPS R4000, работающего с той же тактовой частотой, поскольку это два разных процессора, которые реализовывать разные архитектуры и микроархитектуры. Кроме того, показатель «совокупной тактовой частоты» иногда принимается путем умножения общего числа ядер на общую тактовую частоту (например, двухъядерный процессор с частотой 2,8 ГГц считается совокупной частотой процессора 5,6 ГГц). Есть много других факторов, которые следует учитывать при сравнении производительности процессоров, например, ширина процессора. шина данных, задержка памяти и тайник архитектура.
Сама по себе тактовая частота обычно считается неточным показателем производительности при сравнении различных семейств процессоров. Программного обеспечения ориентиры более полезны. Тактовые частоты иногда могут вводить в заблуждение, поскольку объем работы, которую могут выполнять разные процессоры за один цикл, различается. Например, суперскалярный процессоры могут выполнять более одной инструкции за такт (в среднем), но нередко они делают «меньше» за такт. Кроме того, субскалярные процессоры или параллелизм также могут влиять на производительность компьютера независимо от тактовой частоты.
Как узнать тактовую частоту процессора
Узнать характеристики процессора можно несколькими способами, стандартные обычно указываются в описании к модели процессора и на самом «камне». Информацию о CPU можно найти в разделе «Свойства системы», открыв «Панель управления ОС». Но эти два метода дают информацию о показателях, установленных по умолчанию.
Для получения основных данных о ПК не нужны никакие утилиты
Но даже предустановленные параметры ЦП могут давать разные характеристики тактовой частоты. Поэтому, для полноценного анализа своего компьютера, нужно использовать информацию из BIOS и различных утилит. В современных процессорах существует три разновидности частот CPU, находящегося во включенном состоянии:
- Штатная – номинальное состояние, которые позволяет работать ЦП без нагрузок, сохранять его допустимые показатели тепловыделения, не занижая его быстродействие.
- Действующая – состояние ЦП, при котором используются необходимые показатели для работы системы в данный момент.
- Максимальная – в некоторых условиях, например, при запущенных играх или ПО, где нужна быстродействие от ПК, процессор может значительно нагреваться и увеличивать количество обрабатываемых тактов, для комфортной работы пользователя.
Показатели каждой из разновидности частот можно как понижать, так и снижать. Узнать, какая тактовая частота у процессора, возможно в программах: CPU-Z, AIDA64, HWInfo и др. Также эта характеристика указана в BIOS. Для получения информации, нужно открыть его (при загрузке компьютера нажмите «F12» или «Del», в зависимости от модели материнской платы), а затем откройте раздел «CPU Info».
Исследование
Инженеры продолжают находить новые способы проектирования процессоров, которые устанавливаются немного быстрее или потребляют немного меньше энергии на переход, отодвигая эти ограничения, создавая новые процессоры, которые могут работать с немного более высокой тактовой частотой. Пределы энергии на переход исследуются в обратимые вычисления.
Первый полностью реверсивный ЦП, Pendulum, был реализован с использованием стандартных КМОП-транзисторов в конце 1990-х в Массачусетском технологическом институте.[5][6][7][8]
Инженеры также продолжают находить новые способы проектирования ЦП, чтобы они выполняли больше инструкций за такт, тем самым достигая более низкой ИПЦ (циклов или тактовых циклов на инструкцию), хотя они могут работать с такой же или более низкой тактовой частотой, как и старые процессоры. Это достигается с помощью таких архитектурных приемов, как конвейерная обработка инструкций и внеочередное исполнение который пытается использовать параллелизм на уровне инструкций в коде.
IBM работает над процессором 100 ГГц. В 2010 году IBM продемонстрировала графен на базе транзистора, который может выполнять 100 миллиардов циклов в секунду.[9]
Нужно ли изменять тактовую частоту
Срок службы ЦП определяет сам пользователь, решая, на какой мощности будет работать и какого качества будет охлаждение С целью повысить технические данные процессора и увеличить его производительность, можно изменить тактовую частоту CPU. Недостатком этого будет то, что после повышения входящих тактов, увеличится не только количество герц, но и количество подаваемой энергии. Будет регулярно перегреваться процессор, а значит, для его стабильной работы понадобится дополнительное охлаждение.
Решение изменить производительность – дело индивидуальное. Это делать можно, но с осторожным переходом между показателями, регулярно наблюдая за температурным режимом компьютера. Делать это не обязательно, но актуально, если ЦП слишком слаб для определенной игры или для работы в программе либо уже устарел.
Постоянный перегрев CPU гарантированно приведет к его постепенному повреждению и преждевременному выходу из строя.
Зависимость частоты процессора от количества ядер
Некоторые пользователи считают, что тактовая частота процессора – это показатель, который зависит от количества ядер, что указано в характеристиках. Это не так – данные показатели не являются смежными и никак не связаны друг с другом.
Многоядерность центрального процессора — это параметр, который первоначально должен был увеличивать количество обрабатываемых тактов, но из-за большого энергопотребления, разработчики не стали использовать эту особенность CPU. Оказалось, что процессор лучше себя чувствует при увеличении количества герц через множитель для всего устройства, а не при настройке каждого ядра.
Интересно! В твикерах (утилиты для тонкой настройки операционной системы) можно изменить значение частоты для каждого ядра по отдельности. Но только специалистами, так как самостоятельная работа с многоядерностью попросту уничтожит процессор.
Определяющие факторы
Биннинг
Основная статья: Биннинг продуктов
Производители современных процессоров обычно взимают повышенную цену за процессоры, которые работают с более высокими тактовыми частотами, что называется биннинг. Для данного процессора тактовая частота определяется в конце производственного процесса путем фактического тестирования каждого процессора. Производители микросхем публикуют спецификацию «максимальной тактовой частоты», и они тестируют микросхемы перед их продажей, чтобы убедиться, что они соответствуют этой спецификации, даже при выполнении самых сложных инструкций с шаблонами данных, для установления которых требуется больше всего времени (тестирование при температуре и напряжении который работает с самой низкой производительностью). Процессоры, успешно протестированные на соответствие заданному набору стандартов, могут быть помечены с более высокой тактовой частотой, например, 3,50 ГГц, в то время как процессоры, которые не соответствуют стандартам более высокой тактовой частоты, но соответствуют стандартам меньшей тактовой частоты, могут быть помечены как меньшая тактовая частота, например, 3,3 ГГц, и продается по более низкой цене.[2]
Инженерное дело
Тактовая частота процессора обычно определяется частота из кварцевый генератор. Обычно кварцевый генератор производит фиксированное синусоидальная волна- опорный сигнал частоты. Электронная схема переводит это в прямоугольная волна на той же частоте для приложений цифровой электроники (или при использовании Множитель процессора, Некоторые фиксированные кратное опорной частоты кристалла). В сеть распределения часов внутри процессора несет это тактовый сигнал ко всем частям, которые в этом нуждаются. An Аналого-цифровой преобразователь имеет штифт «часы», управляемый аналогичной системой, чтобы установить частота выборки. В любом конкретном процессоре замена кристалла другим кристаллом, который колеблется с половинной частотой («разгон») обычно заставляет процессор работать с половиной производительности и уменьшать отходящее тепло производится процессором. И наоборот, некоторые люди пытаются повысить производительность ЦП, заменяя кристалл генератора на кристалл с более высокой частотой («разгон»).[3] Однако степень разгона ограничена временем установления ЦП после каждого импульса и выделяемым дополнительным теплом.
-
Читайте также:
После каждого тактового импульса сигнальным линиям внутри ЦП требуется время, чтобы прийти в новое состояние. То есть каждая сигнальная линия должна закончить переход от 0 к 1 или от 1 к 0. Если следующий тактовый импульс придет до этого, результаты будут неправильными. В процессе перехода часть энергии тратится в виде тепла (в основном внутри управляющих транзисторов). При выполнении сложных инструкций, вызывающих множество переходов, чем выше тактовая частота, тем больше выделяется тепла. Транзисторы могут быть повреждены из-за чрезмерного нагрева.
Также существует нижний предел тактовой частоты, если не полностью статическое ядро используется.
