İşlemcinin saat hızını ne etkiler? Daha fazla megahertz, bilgisayar o kadar iyi

Bildiğiniz gibi işlemcinin saat frekansı, birim zamanda, bu durumda saniyede gerçekleştirilen işlem sayısıdır.

Ancak bu tanım, bu kavramın gerçekte ne anlama geldiğini ve biz sıradan kullanıcılar için ne anlama geldiğini tam olarak anlamak için yeterli değildir.

İnternette bununla ilgili birçok makale bulabilirsiniz, ancak hepsinde bir şeyler eksik.

Çoğu zaman, bu "bir şey", anlayışın kapısını açabilen anahtardır.

Bu nedenle, tüm temel bilgileri bulmaca gibi toplamaya ve bunlardan tutarlı tek bir resim oluşturmaya çalıştık.

İçerik:

Ayrıntılı tanım

Yani saat hızı, işlemcinin saniyede gerçekleştirebildiği işlem sayısıdır. Bu değer Hertz cinsinden ölçülür.

Bu ölçü birimi, periyodik, yani tekrarlayan süreçleri incelemeyi amaçlayan deneyler yapan ünlü bir bilim adamının adını almıştır.

Ve Hertz'in saniyedeki işlemlerle ne ilgisi var?

Bu soru, okulda fiziği çok iyi çalışmayan (belki kendi hataları olmadan) insanların makalelerinin çoğunu okurken ortaya çıkar.

Gerçek şu ki, bu birim, saniyedeki bu çok periyodik süreçlerin sıklığını, yani tekrar sayısını gösterir.

Yalnızca işlem sayısını değil, aynı zamanda çeşitli diğer göstergeleri de ölçmenizi sağlar. Örneğin, saniyede 3 nefes alırsanız, o zaman solunum hızı 3 Hertz'dir.

İşlemcilere gelince, burada belirli parametrelerin hesaplanmasına kadar inen çeşitli işlemler gerçekleştirilebilir.

Aslında, bu parametrelerin saniyedeki hesaplama sayısı denir.

Bu kadar basit!

Uygulamada, "Hertz" kavramı çok nadiren kullanılır, daha çok megaHertz, kiloHertz vb. Tablo 1, bu değerlerin "kod çözümünü" göstermektedir.

Tablo 1. Gösterimler

İlk ve son şu anda çok nadiren kullanılmaktadır.

Yani 4 GHz'e sahip olduğunu duyarsanız saniyede 4 milyar işlem gerçekleştirebilir.

Hiçbir şekilde! Bugün, bu ortalama. Elbette, çok yakında terahertz veya daha fazla frekansa sahip modelleri duyacağız.

nasıl oluşur

Yani içinde aşağıdaki cihazlara sahip:

• saat rezonatörü- özel bir koruyucu kap içine alınmış sıradan bir kuvars kristalidir;
• saat üreteci- bir tür titreşimi diğerlerine dönüştüren bir cihaz;
• Metal kapak;
• veri yolu;
• textolite substrat diğer tüm cihazların bağlı olduğu.

Yani bir kuvars kristali, yani bir saat rezonatörü, uygulanan voltaj sonucunda salınır. Sonuç olarak, elektrik akımı dalgalanmaları oluşur.

Alt tabakaya, elektrik salınımlarını darbelere dönüştüren bir saat üreteci bağlanmıştır.

Veri yollarına aktarılırlar ve böylece hesaplamaların sonucu kullanıcıya ulaşır.

Saat frekansı tam olarak bu şekilde elde edilir.

Bu kavramla ilgili, özellikle çekirdek ve frekans arasındaki ilişkiyle ilgili çok sayıda yanlış anlama olması ilginçtir. Bu nedenle, bundan da bahsetmeye değer.

Frekans çekirdeklerle nasıl ilişkilidir?

Çekirdek aslında işlemcidir. Bununla, tüm cihazın belirli işlemleri gerçekleştirmesini sağlayan kristal kastedilmektedir.

Yani, belirli bir modelde iki çekirdek varsa, bu, özel bir veri yolu kullanılarak birbirine bağlanan iki kristale sahip olduğu anlamına gelir.

Yaygın bir yanılgıya göre, çekirdek sayısı arttıkça frekans da artar. Artık geliştiricilerin bunlara giderek daha fazla çekirdek sığdırmaya çalışması boşuna değil. Ama öyle değil. 1 GHz ise 10 çekirdeğe sahip olsa bile 1 GHz olarak kalır, 10 GHz olmaz.

Herhangi bir dijital bilgisayarın çalışması, kuvars rezonatörü belirleyen saat frekansına bağlıdır. Kuvars kristalinin yerleştirildiği teneke bir kaptır. Bir elektrik voltajının etkisi altında, kristalde bir elektrik akımının salınımları meydana gelir. Bu salınım frekansına saat frekansı denir. Herhangi bir bilgisayar çipindeki mantıksal sinyallerdeki tüm değişiklikler, döngü adı verilen belirli aralıklarla gerçekleşir. Bundan, çoğu bilgisayar mantıksal aygıtı için en küçük zaman biriminin saat döngüsü veya başka bir deyişle saat frekansı periyodu olduğu sonucuna varıyoruz. Basitçe söylemek gerekirse, her işlem en az bir döngü gerektirir (bazı modern cihazlar bir döngüde birkaç işlem gerçekleştirmeyi başarsa da). Kişisel bilgisayarlara uygulanan saat frekansı MHz cinsinden ölçülür; burada Hertz sırasıyla saniyede bir salınımdır ve 1 MHz, saniyede bir milyon salınımdır. Teorik olarak, bilgisayarınızın sistem veri yolu 100 MHz frekansında çalışıyorsa, saniyede 100.000.000 işlem gerçekleştirebilir. Bu arada, sistemin her bileşeninin her saat döngüsünde bir şeyler yapması hiç de gerekli değildir. Aygıt başka bir aygıttan yanıt bekleme sürecindeyken sözde boş döngüler (bekleme döngüleri) vardır. Bu nedenle, örneğin, RAM'in çalışması ve saat frekansı RAM'in saat frekansından çok daha yüksek olan bir işlemci (CPU) düzenlenir.

Bit derinliği

Veri yolu, elektrik sinyallerinin iletimi için birkaç kanaldan oluşur. Veri yolunun otuz iki bit olduğunu söylüyorlarsa, bu, elektrik sinyallerini aynı anda otuz iki kanaldan iletebildiği anlamına gelir. Burada bir özellik var. Gerçek şu ki, belirtilen herhangi bir bit derinliğindeki (8, 16, 32, 64) bir veri yolu aslında daha fazla kanala sahiptir. Yani, aynı otuz iki bit veri yolunu alırsak, gerçek verilerin iletilmesi için 32 kanal tahsis edilir ve belirli bilgilerin iletilmesi için ek kanallar amaçlanır.

Transfer oranı

Bu parametrenin adı kendisi için konuşur. Aşağıdaki formülle hesaplanır:

saat frekansı * bit genişliği = baud hızı

100 MHz saat frekansında çalışan 64 bitlik bir sistem veri yolunun veri aktarım hızını hesaplayalım.

100 * 64 = 6400 Mb/sn6400 / 8 = 800 Mb/sn

Ama çıkan sayı gerçek değil. Hayatta, lastikler bir dizi çeşitli faktörden etkilenir: malzemelerin verimsiz iletimi, girişim, tasarım ve montaj kusurları ve çok daha fazlası. Bazı raporlara göre, teorik veri aktarım hızı ile pratik veri aktarım hızı arasındaki fark %25'e kadar çıkabiliyor.

Her veri yolunun çalışması özel olarak tasarlanmış kontrolörler tarafından izlenir. Sistem mantık kümesinin bir parçasıdırlar ( yonga seti).

isa otobüsü

ISA (Endüstri Standardı Mimarisi) sistem veri yolu, i80286 işlemcisinden beri kullanılmaktadır. Genişletme yuvası, bir ana 64 pimli ve ek bir 36 pimli konektör içerir. Veri yolu 16 bit, 24 adres satırına sahip, 16 MB RAM'e doğrudan erişim sağlıyor. Donanım kesintilerinin sayısı - 16, DMA kanalları - 7. Veri yolunun ve işlemcinin çalışmasını farklı saat frekanslarıyla senkronize etmek mümkündür. Saat frekansı - 8 MHz. Maksimum veri aktarım hızı 16 MB/sn'dir.

PCI. (Çevre Bileşeni Ara Bağlantı veriyolu)

Haziran 1992'de sahnede yeni bir standart ortaya çıktı - ebeveyni Intel olan PCI veya daha doğrusu onun tarafından organize edilen Özel İlgi Grubu. 1993'ün başında, PCI'nin modernize edilmiş bir versiyonu ortaya çıktı. Aslında bu otobüs yerli değil. Yerel veri yolunun sistem veri yoluna doğrudan bağlı olan veri yolu olduğunu hatırlatalım. Öte yandan PCI, kendisine bağlanmak için Ana Bilgisayar Köprüsü'nü (ana köprü) ve iki PCI veri yolunu bağlamak için tasarlanmış Eşler Arası Köprü'yü (eşler arası köprü) kullanır. Diğer şeylerin yanı sıra, PCI'nin kendisi, ISA ile işlemci veri yolu arasında bir köprüdür.

PCI saat hızı 33 MHz veya 66 MHz olabilir. Bit derinliği - 32 veya 64. Veri aktarım hızı - 132 MB / sn veya 264 MB / sn.

PCI standardı, güç kaynağına bağlı olarak üç tip kart sağlar:

1. 5 Volt - masaüstü bilgisayarlar için

2. 3,3 Volt - dizüstü bilgisayarlar için

3. Her iki bilgisayar türünde de çalışabilen evrensel kartlar.

PCI veri yolunun en büyük avantajı, Tak ve Çalıştır özelliğini karşılamasıdır. Ek olarak, PCI veriyolunda herhangi bir sinyalleşme, her paketin fazlara bölündüğü bir paket biçiminde gerçekleşir. Bir paket, genellikle bir veya daha fazla veri aşaması tarafından takip edilen bir adres aşamasıyla başlar. Bir paketteki veri fazlarının sayısı belirsiz olabilir, ancak bus tarafından bir aygıtın kullanılabileceği maksimum süreyi belirleyen bir zamanlayıcı ile sınırlıdır. Bağlı her cihazın böyle bir zamanlayıcısı vardır ve değeri yapılandırma sırasında ayarlanabilir. Veri aktarımı işini organize etmek için bir hakem kullanılır. Gerçek şu ki, otobüste iki tür cihaz olabilir - otobüsün ana (başlatıcısı, ana, ana) ve köle. Ana veri yolunun kontrolünü ele alır ve hedefe, yani köleye veri aktarımını başlatır. Veriyoluna bağlı herhangi bir cihaz bir ana veya bağımlı olabilir ve bu hiyerarşi, hangi cihazın veri yolu hakeminden ve kime veri aktarmak için izin istediğine bağlı olarak sürekli değişir. Yonga seti veya daha doğrusu Kuzey Köprüsü, PCI veri yolunun sorunsuz çalışmasından sorumludur. Ancak PCI'de hayat akışını durdurmadı. Video kartlarının sürekli iyileştirilmesi, PCI veri yolunun fiziksel parametrelerinin yeterli olmamasına yol açarak AGP'nin ortaya çıkmasına neden oldu.

Tarihsel olarak, işlemci saat frekansı, bilgisayar performansının ana göstergesidir ve bir zamanlar, bir optik diskin bir disketten nasıl farklı olduğunu bilmeyen eğitimsiz bir kişi bile, bir makinede gigahertz ne kadar yüksekse, o kadar iyi olduğunu güvenle söyleyebilirdi. kimse onunla tartışmazdı. Bugün, bilgisayar çağının ortasında, bu tür bir moda geçti ve geliştiriciler, önbellek miktarını ve işlemci çekirdeği sayısını artırarak daha gelişmiş bir mimari oluşturmaya doğru ilerlemeye çalışıyorlar, ancak saat hızı "kraliçe". "özellikleri. Genel anlamda, bu, işlemcinin saniyede gerçekleştirebileceği temel işlemlerin (döngülerin) sayısıdır.

Bundan, işlemcinin saat frekansı ne kadar yüksek olursa, bilgisayarın o kadar temel işlemleri gerçekleştirebildiği ve sonuç olarak o kadar hızlı çalıştığı sonucu çıkar.

Gelişmiş işlemcilerin saat frekansı iki ila dört gigahertz arasında değişir. İşlemci veri yolu frekansının belirli bir faktörle çarpılmasıyla belirlenir. Örneğin Core i7, x20 çarpanı kullanır ve 133 MHz veri yolu frekansına sahiptir, bu da 2660 MHz işlemci saat hızı sağlar.

Modern ve çekirdek

Geçmişte "çok çekirdekli" bir yenilik olmasına rağmen, bugün piyasada neredeyse hiç tek çekirdekli işlemci kalmamıştır. Ve bunda şaşırtıcı bir şey yok çünkü bilgisayar endüstrisi durmuyor.

Bu nedenle, iki veya daha fazla çekirdeğe sahip işlemciler için saat hızının nasıl hesaplandığı konusunda net olmalısınız.

Bu tür işlemciler için frekansın hesaplanması konusunda yaygın bir yanılgı olduğunu söylemekte fayda var. Örneğin: "1,8 GHz saat hızına sahip çift çekirdekli bir işlemci var, bu nedenle toplam frekansı 2 x 1,8 GHz = 3,6 GHz olacak, değil mi?". Hayır, bu yanlış. Çekirdek sayısı maalesef son saat hızını hiçbir şekilde etkilemiyor, işlemciniz 3 GHz hızında çalıştıysa böyle çalışacak ama daha fazla çekirdek ile kaynakları artacak ve bu da sırasıyla performansı büyük ölçüde artıracaktır.

Modern bir işlemci için önbellek miktarının özellikle önemli olduğunu unutmayın. Bu, belirli bir zamanda daha hızlı erişim gerektiren, çalışma bilgilerinin çoğaltıldığı en hızlı bilgisayar belleğidir.

Bunun üretimi çok pahalı ve zaman alıcı olduğundan, değerleri nispeten küçüktür, ancak bu rakamlar, saat hızı gibi parametreleri değiştirmeden tüm sistemin performansını artırmak için yeterlidir.

Maksimum CPU saat hızı ve hız aşırtma

Bilgisayarınız ne kadar iyi olursa olsun, sonunda demode olacaktır. Ancak onu çöp kutusuna taşımak için acele etmeyin ve açık bir cüzdanla en yakın elektronik mağazasına koşun. Modern işlemcilerin ve video kartlarının çoğu, ek (fabrikaya ek olarak) hız aşırtma sağlar ve iyi bir soğutma sistemiyle, nominal frekans seviyesini 200-300 GHz artırabilirsiniz. Aşırı insanlar ve büyük sayıları sevenler için, teknolojiden maksimum düzeyde yararlanmayı gerektiren "hız aşırtma" da vardır. Böyle tehlikeli bir iş yapan birçok kişi, tek çekirdekli bir işlemciyi kolayca 6-7 GHz'e hız aşırtabilir ve hatta bazıları 8.2 GHz'de rekor kırabilir.

İfade:

İşlemcinin saat frekansı ne kadar yüksek olursa, performansı da o kadar yüksek olur.

İşlemcilerin hızı her zaman önde gelen ve en anlaşılır özelliklerine göre karşılaştırıldı - saat frekansı. Bunun modası, bilgisayarlarındaki Intel 8088 işlemcinin MOS Technology 6502'den neredeyse beş kat daha hızlı olduğunu iddia eden IBM PC pazarlamacıları tarafından 1984 yılında tanıtıldı.
Apple II'den - yani neredeyse beş kat daha hızlı. Intel ve Microsoft 90'lı yıllarda aynı mantığı izleyerek Pentium'un Apple bilgisayarların PowerPC'sinden yalnızca daha yüksek saat hızına sahip olduğu için daha üretken olduğunu iddia ettiler. AMD, 90'ların sonlarında yarışa girdikten sonra, şirket, işlemcilerini Intel işlemcilerle karşılaştıran özel bir işaretleme yapmak zorunda kaldı. Çoğu tüketici, saat hızının ana özellik olduğuna ikna olmuştu ve Intel, büyümesini bahse girerek onları yalnızca bu inançta destekledi.

JOHN KAŞIK

gazeteci

“667 MHz'e kadar çalışan Pentium III işlemcilerin piyasaya sürülmesinden sonra AMD liderliğini kaybedebilir. Temsil
Athlon işlemciler bu ay çalışıyor
maksimum 650 MHz frekans ile. Ancak Intel'in liderliği uzun sürmeyecek. AMD temsilcilerine göre yıl sonuna kadar 700 MHz frekanslı bir işlemci çıkaracaklar.

Neden değil:

İşlemleri tamamlamak için geçen süre, saat hızından daha önemlidir.

Saat frekansı yalnızca karşılaştırmak için doğrudur
aynı mimariye sahip aynı model aralığındaki işlemciler için. Intel 8088'in frekansı, MOS Teknolojisi 6502'nin frekansından neredeyse beş kat daha yüksek olmasına rağmen, aslında aynı işlem Intel 8088'den daha fazla döngü alabilir, bu nedenle frekans avantajı dengelenir. öyleydi
gelecekte: önce Apple, ardından AMD "megahertz efsanesini" ortaya çıkarmaya çalıştı. 2006'da Intel nihayet onlara katıldı ve o zamanlar masaüstü işlemcilerde kullandığı mimaride saat hızı sınırına ulaştı ve paradigmayı değiştirdi.

Günümüzde işlemcinin gerçekleştirdiği işlem sayısı
döngü başına, saat frekansından her zamankinden daha önemli. Dava
frekans ne kadar yüksek olursa, ısı dağılımı o kadar yüksek olur,
ve bu nedenle mobil işlemcilerin yaratıcıları odaklanıyor
optimizasyon için, kuru sayılar için değil. Efsane, ancak, hiçbir yerde
ortadan kaybolmadı ve hatta gelişti: örneğin, çoğu kişi işlemci hızının içindeki çekirdek sayısıyla orantılı olduğuna inanmaya başladı. Ve meslekten olmayan kişiye farklı saat hızlarına sahip iki işlemci diyorsanız, o zaman yine de
atalet olarak, daha fazla megahertz olanı seçecektir.

Her bilgisayar teknolojisi kullanıcısı, özellikle yeni ekipman satın almaya karar verirken bu soruyu sık sık sorardı. Ancak soruyu cevaplamak için - işlemci saat frekansı, neyi etkiler, önce bunun ne olduğunu anlamalısınız?

CPU SAAT HIZININ PERFORMANS ÜZERİNDEKİ ETKİSİ?

Bu gösterge, işlemci tarafından bir saniyede gerçekleştirilen hesaplama sayısını gösterir. Ve elbette, frekans ne kadar yüksek olursa, işlemcinin birim zamanda gerçekleştirebileceği işlem sayısı da o kadar artar. Modern cihazlar için bu rakam 1 ila 4 GHz aralığındadır. Baz veya harici frekansın belirli bir faktörle çarpılmasıyla belirlenir. İşlemcinin frekansını "hız aşırtarak" artırabilirsiniz. Bu cihazların üretiminde dünya lideri olan bazı ürünleri, olası hız aşırtma işlemlerine odaklanıyor.

Böyle bir cihazı seçerken önemli bir performans göstergesi sadece frekansı değildir. Bu aynı zamanda işlemcinin hızından da etkilenir.
Şu anda, yalnızca bir çekirdeğe sahip bu tür cihazlar neredeyse yok. Çok çekirdekli işlemciler, tek çekirdekli öncüllerini piyasadan tamamen çıkardı.

Nükleerlik ve saat hızı hakkında

İşlemcinin, çekirdeklerin her birinin bu göstergesinin toplamına eşit bir frekansa sahip olduğu ifadesinin doğru olmadığı gerçeğiyle başlayalım. Ancak çok çekirdekli bir işlemci neden daha iyi ve daha verimli? Çünkü çekirdeklerin her biri, izin verirse, programı işlemci tarafından işleyerek toplam işin kendi bölümünü üretir. Böylece çekirdeklik, işlenmekte olan bilgi parçalara bölünebiliyorsa sistemin performansını önemli ölçüde artırır. Ancak bu mümkün değilse, yalnızca bir işlemci çekirdeği çalışıyor demektir. Aynı zamanda, genel performansı bu çekirdeğin saat frekansına eşittir.

Genel olarak, grafiklerle, statik görüntülerle, videoyla, müzikle çalışmanız gerekiyorsa, çok çekirdekli bir işlemci tam da ihtiyacınız olan şeydir. Ancak bir oyuncuysanız, bu durumda çok çekirdekli olmayan bir işlemci almak daha iyidir, çünkü programcılar yazılım süreçlerinin parçalara bölünmesini sağlayamayabilir. Bu nedenle oyunlar için daha güçlü bir işlemci daha uygundur.

İşlemci mimarisi hakkında

Ayrıca sistem performansı işlemci mimarisine de bağlıdır. Doğal olarak, çıkış noktasından varış noktasına kadar olan sinyal yolu ne kadar kısa olursa, bilginin işlenmesi o kadar hızlı olur. Bu nedenle Intel işlemciler, aynı saat hızlarında AMD işlemcilere göre daha iyi performans gösterir.
Sonuçlar

Bu nedenle, işlemcinin saat frekansı, gücü veya gücüdür. Sistem performansını etkiler. Ancak aynı zamanda bu parametrenin güce ek olarak çekirdek sayısına ve bu cihazın mimarisine bağlı olduğunu unutmamak gerekir. Gelecekte neyle çalışması gerekeceğini dikkate alarak bir işlemci seçmek gerekli midir? Oyunlar için daha güçlü bir işlemci almak daha iyidir, diğer her şey için çok yüksek saat hızına sahip olmayan çok çekirdekli bir işlemci uygundur.