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, подтвердивший правильность 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 общественности 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.

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 конкретную производительность (количество выполнений инструкций за такт).

По аналогии с машинами 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.

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.

ᐉ Как выбрать процессор для ноутбука: 6 особенностей Как выбрать процессор для ноутбука: 6 особенностей Какой процессор лучше для ноутбука, чтобы со всеми

Как узнать тактовую частоту процессора

Узнать характеристики процессора можно несколькими способами, стандартные обычно указываются в описании модели процессора и на самом «камне». Информация о процессоре доступна в разделе «Свойства системы», открыв панель управления операционной системой. Но эти два метода предоставляют информацию о заранее определенных показателях.

Для получения основных данных ПК не требуются утилиты

Но даже предустановленные параметры ЦП могут давать разные тактовые характеристики. Поэтому для полноценного анализа компьютера необходимо использовать информацию BIOS и различных утилит. В современных процессорах различают три типа частот процессора при его включении:

1. Стандарт — штатное состояние, при котором ЦП может работать без нагрузок, сохранять допустимые показатели тепловыделения, не занижая производительности.
2. Активно — состояние процессора, в котором используются необходимые флаги для работы системы в данный момент.
3. Максимум: в некоторых условиях, например, при запуске игр или программного обеспечения, когда требуется скорость ПК, процессор может значительно перегреваться и увеличивать количество обрабатываемых циклов для комфортного взаимодействия с пользователем.

Показатели каждого из частотных типов можно понижать или понижать. Узнать, какая тактовая частота у процессора, можно в программах: CPU-Z, AIDA64, HWInfo и т.д. Эта функция также указана в BIOS. Для получения информации вам необходимо открыть его (при запуске компьютера нажмите «F12» или «Del», в зависимости от модели вашей материнской платы), затем откройте раздел «Информация о процессоре».

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

Итак, как эти методы со временем улучшают производительность процессора?

С годами конвейеры стали длиннее, что сократило время, необходимое для завершения каждого этапа, и, таким образом, позволило увеличить тактовую частоту. Однако, помимо прочего, более длинные конвейеры увеличивают штраф за неправильное предсказание ветвления, поэтому конвейер не может быть слишком длинным. Пытаясь достичь очень высоких тактовых частот, процессор Pentium 4 использовал очень длинные конвейеры, до 31 остановки в Prescott. Чтобы уменьшить разрыв в производительности, процессор будет пытаться выполнять инструкции, даже если они могут дать сбой, и будет продолжать попытки до тех пор, пока они не будут успешными. Это привело к очень высокому энергопотреблению и снижению производительности из-за гиперпоточности. Новые процессоры больше не используют конвейеры такой длины, особенно после того, как масштабирование тактовой частоты достигло своего предела; Haswell использует конвейер длиной от 14 до 19 этапов, в то время как архитектуры с низким энергопотреблением используют более короткие конвейеры (Intel Atom Silvermont имеет от 12 до 14 этапов).

Точность предсказания ветвлений повышается за счет более продвинутых архитектур, что снижает частоту конвейерных потоков, вызванных ошибочными предсказаниями, и позволяет одновременное выполнение нескольких операторов. Учитывая длину конвейеров в современных процессорах, это критически важно для поддержания высокой производительности.

По мере увеличения бюджета транзистора в процессор могут быть встроены более крупные и эффективные кеши, уменьшая задержку из-за доступа к памяти. Доступ к памяти может занять более 200 циклов для работы в современных системах, поэтому важно минимизировать потребность в доступе к основной памяти.

Новые процессоры могут лучше использовать ILP за счет более продвинутой суперскалярной логики выполнения и «более крупных» конструкций, которые позволяют декодировать и выполнять несколько инструкций одновременно. Архитектура Haswell может декодировать четыре инструкции и выполнять 8 микроопераций за такт. Увеличенный бюджет транзисторов позволяет включать в ядро ​​процессора больше функциональных блоков в виде целых ALU. Ключевые структуры данных, используемые при несортированном и суперскалярном выполнении, такие как станция резервирования, буфер переупорядочения и файл журнала, расширяются в новые конструкции, позволяя процессору искать большее окно инструкций для использования своего собственного. Это основная движущая сила повышения производительности современных процессоров.

В новые процессоры включены более сложные инструкции, и все большее число приложений используют эти инструкции для повышения производительности. Достижения в технологии компиляторов, включая улучшения в выборе инструкций и автоматической векторизации, позволяют более эффективно использовать эти инструкции.

В дополнение к вышесказанному, более тесная интеграция ранее внешних частей ЦП, таких как северный мост, контроллер памяти и линии PCIe, снижает количество операций ввода-вывода памяти и задержку. Это увеличивает пропускную способность за счет сокращения времени простоя, вызванного задержками доступа к данным с других устройств.