Dan is de klokfrequentie de meest bekende parameter. Daarom is het noodzakelijk om dit concept specifiek te begrijpen. Ook zullen we in het kader van dit artikel bespreken inzicht krijgen in de kloksnelheid van multi-coreprocessors, omdat er interessante nuances zijn die niet iedereen kent en waarmee rekening wordt gehouden.

Lange tijd vertrouwden ontwikkelaars op het verhogen van de klokfrequentie, maar in de loop van de tijd is de ‘mode’ veranderd en de meeste ontwikkelingen gaan in de richting van het creëren van een meer geavanceerde architectuur, het vergroten van het cachegeheugen en het ontwikkelen van multi-cores, maar niemand vergeet over de frequentie.

Wat is de kloksnelheid van de processor?

Eerst moet u de definitie van "klokfrequentie" begrijpen. De kloksnelheid vertelt ons hoeveel berekeningen de processor per tijdseenheid kan uitvoeren. Hoe hoger de frequentie, hoe meer bewerkingen de processor per tijdseenheid kan uitvoeren. De kloksnelheid van moderne processors is over het algemeen 1,0-4 GHz. Het wordt bepaald door de externe of basisfrequentie met een bepaalde coëfficiënt te vermenigvuldigen. Zo gebruikt de Intel Core i7 920 processor een bussnelheid van 133 MHz en een vermenigvuldiger van 20, wat resulteert in een kloksnelheid van 2660 MHz.

De processorfrequentie kan thuis worden verhoogd door de processor te overklokken. Er zijn speciale processormodellen van AMD en Intel, die door de fabrikant zelf op overklokken zijn gericht, bijvoorbeeld de Black Edition van AMD en de K-series lijn van Intel.

Ik zou willen opmerken dat bij het kopen van een processor de frequentie niet de doorslaggevende factor mag zijn bij je keuze, omdat slechts een deel van de prestaties van de processor ervan afhangt.

Kloksnelheid begrijpen (multi-coreprocessors)

Nu zijn er in vrijwel alle marktsegmenten geen single-core processors meer over. Nou, dat is logisch, want de IT-industrie staat niet stil, maar gaat voortdurend met grote sprongen vooruit. Daarom moet u duidelijk begrijpen hoe de frequentie wordt berekend voor processors met twee of meer kernen.

Toen ik veel computerforums bezocht, merkte ik dat er een algemene misvatting bestaat over het begrijpen (berekenen) van de frequenties van multi-coreprocessors. Ik zal meteen een voorbeeld geven van deze onjuiste redenering: "Er is een 4-coreprocessor met een klokfrequentie van 3 GHz, dus de totale klokfrequentie zal gelijk zijn aan: 4 x 3 GHz = 12 GHz, toch?" Nee, niet zo.

Ik zal proberen uit te leggen waarom de totale processorfrequentie niet kan worden begrepen als: “aantal kernen X gespecificeerde frequentie."

Laat me je een voorbeeld geven: “Een voetganger loopt langs de weg, zijn snelheid is 4 km/u. Dit is vergelijkbaar met een single-coreprocessor N GHz. Maar als er 4 voetgangers met een snelheid van 4 km/u over de weg lopen, dan is dit vergelijkbaar met een 4-coreprocessor op N GHz. In het geval van voetgangers gaan we er niet van uit dat hun snelheid 4x4 = 16 km/u zal zijn, maar zeggen we simpelweg: "4 voetgangers lopen met een snelheid van 4 km/u". Om dezelfde reden voeren we geen wiskundige bewerkingen uit met de frequenties van de processorkernen, maar onthouden we simpelweg dat een 4-coreprocessor N GHz heeft vier kernen, die elk op een bepaalde frequentie werken N GHz".

Zoals u weet, is de kloksnelheid van de processor het aantal bewerkingen dat per tijdseenheid wordt uitgevoerd, in dit geval per seconde.

Maar deze definitie is niet voldoende om volledig te begrijpen wat dit concept eigenlijk betekent en welke betekenis het heeft voor ons, gewone gebruikers.

Er zijn veel artikelen over dit onderwerp op internet te vinden, maar er ontbreekt allemaal iets.

Vaker wel dan niet is dit ‘iets’ precies de sleutel die de deur naar begrip kan openen. Daarom probeerden we alle basisinformatie te verzamelen, alsof het een puzzel was, en deze samen te voegen tot één holistisch beeld.

Gedetailleerde definitie

De kloksnelheid is dus het aantal bewerkingen dat een processor per seconde kan uitvoeren. Deze waarde wordt gemeten in Hertz.

Deze meeteenheid is vernoemd naar een beroemde wetenschapper die experimenten uitvoerde gericht op het bestuderen van periodieke, dat wil zeggen herhalende processen.

Wat heeft Hertz te maken met operaties in een seconde?

Deze vraag rijst bij het lezen van de meeste artikelen op internet van mensen die op school niet zo goed natuurkunde hebben gestudeerd (misschien buiten hun schuld). Feit is dat deze eenheid precies de frequentie aangeeft, dat wil zeggen het aantal herhalingen van dezelfde periodieke processen per seconde.

Hiermee kunt u niet alleen het aantal bewerkingen meten, maar ook verschillende andere indicatoren. Als u bijvoorbeeld 3 gegevens per seconde invoert, is uw ademhalingsfrequentie 3 Hertz.

Wat processors betreft, kunnen hier verschillende bewerkingen worden uitgevoerd, die neerkomen op het berekenen van bepaalde parameters. Eigenlijk wordt het aantal berekeningen van dezelfde parameters per seconde de klokfrequentie genoemd.

Hoe eenvoudig is het!

In de praktijk wordt het concept “Hertz” uiterst zelden gebruikt; vaker horen we over megaHertz, kiloHertz, enzovoort. Tabel 1 toont de “decodering” van deze waarden.

Tabel 1. Benamingen

De eerste en laatste worden momenteel uiterst zelden gebruikt.

Dat wil zeggen, als je hoort dat het 4 GHz heeft, kan het elke seconde 4 miljard bewerkingen uitvoeren.

Helemaal niet! Dit is het gemiddelde vandaag. Zeker, zeer binnenkort zullen we horen over modellen met een frequentie van terahertz of zelfs meer.

Hoe wordt het gevormd

Het bevat dus de volgende apparaten:

• klokresonator - is een gewoon kwartskristal, ingesloten in een speciale beschermende container;
• klokgenerator - een apparaat dat het ene type oscillatie in het andere omzet;
• metalen deksel;
• databus;
• textolietsubstraat waaraan alle andere apparaten zijn bevestigd.

Een kwartskristal, dat wil zeggen een klokresonator, vormt dus oscillaties als gevolg van de toevoer van spanning. Als gevolg hiervan worden oscillaties van elektrische stroom gevormd.

Op het substraat is een klokgenerator bevestigd, die elektrische trillingen omzet in pulsen. Ze worden naar databussen verzonden en zo bereikt het resultaat van de berekeningen de gebruiker.

Dit is precies hoe de klokfrequentie wordt verkregen. Het is interessant dat er een groot aantal misvattingen bestaat over dit concept, vooral over het verband tussen kernen en frequentie. Daarom is dit ook de moeite waard om over te praten.

Hoe frequentie zich verhoudt tot kernen

De kern is feitelijk de processor. De kern verwijst naar het kristal dat het hele apparaat dwingt bepaalde bewerkingen uit te voeren. Dat wil zeggen, als een bepaald model twee kernen heeft, betekent dit dat het twee kristallen bevat die met elkaar zijn verbonden via een speciale bus.

Volgens een veel voorkomende misvatting geldt: hoe meer kernen, hoe hoger de frequentie. Het is niet voor niets dat ontwikkelaars nu steeds meer cores erin proberen te passen. Maar dat is niet waar. Als het 1 GHz is, zelfs als het 10 kernen heeft, zal het nog steeds 1 GHz blijven en niet 10 GHz worden.

De processor is misschien wel het belangrijkste onderdeel van een computer, omdat deze gegevens verwerkt. Een van de belangrijkste kenmerken is kloksnelheid van de processor, wat het aantal uitgevoerde bewerkingen per seconde aangeeft. Een dergelijke definitie van deze parameter is echter nogal mager om het belang ervan daadwerkelijk te begrijpen, dus we zullen proberen dit probleem in meer detail te begrijpen.

De wetenschappelijke definitie van kloksnelheid is als volgt: het is het aantal bewerkingen dat binnen één seconde kan worden verwerkt en wordt gemeten in Hertz. Maar waarom, zo zullen velen zeggen, werd deze specifieke meeteenheid als basis genomen? In de natuurkunde weerspiegelt deze waarde het aantal oscillaties gedurende een bepaalde tijdsperiode, maar hier is alles in essentie identiek, alleen in plaats van oscillaties wordt het aantal bewerkingen berekend, dat wil zeggen een zich herhalende waarde over een bepaald tijdsinterval.

Als we het specifiek over processors hebben, worden hier niet-identieke bewerkingen in uitgevoerd; Welnu, dienovereenkomstig is hun totale aantal de klokfrequentie.

Tegenwoordig bevinden de technische mogelijkheden van de processor zich op het hoogste niveau, dus de Hertz-waarde wordt niet gebruikt, maar hier is het acceptabeler om megahertz of gigahertz te gebruiken. Deze stap is genomen om niet een groot aantal nullen toe te voegen, waardoor de menselijke perceptie van de waarde wordt vereenvoudigd (zie tabel).

Hoe wordt de kloksnelheid berekend?

Om dit te begrijpen, moet je op zijn minst een beetje natuurkunde begrijpen, maar we zullen proberen het onderwerp in 'menselijke' taal uit te leggen, zodat deze vraag voor elke gebruiker begrijpelijk is. Om dit complexe computerproces te begrijpen, is het noodzakelijk om een ​​lijst met processorcomponenten te geven die op de een of andere manier deze parameter beïnvloeden:

• klokresonator - gemaakt van kwartskristal, dat in een speciale beschermende schaal is geplaatst;
• klokgenerator - een onderdeel dat oscillaties omzet in pulsen;
• databus.

Door de toepassing van spanning op de klokresonator genereert deze oscillaties van elektrische stroom.

Deze oscillaties worden vervolgens verzonden naar een klokgenerator, die ze omzet in pulsen. Via de databus worden ze overgedragen en wordt het resultaat van de berekeningen rechtstreeks naar de gebruiker gestuurd.

Deze methode wordt gebruikt om de klokfrequentie te berekenen. En hoewel alles buitengewoon duidelijk lijkt, begrijpen veel mensen deze berekeningen verkeerd, en dienovereenkomstig is de interpretatie onjuist. Allereerst komt dit door het feit dat de processor niet één kern heeft, maar meerdere.

Hoe verhoudt kloksnelheid zich tot cores?

In feite verschilt een multi-coreprocessor niet van een single-coreprocessor, behalve dat deze niet één klokresonator bevat, maar twee of meer. Om samen te werken, zijn ze verbonden via een extra databus.

En dit is waar mensen in de war raken: de kloksnelheden van meerdere cores kloppen niet. Bij het verwerken van gegevens wordt de belasting eenvoudigweg herverdeeld over elk van de kernen, maar dit betekent helemaal niet dat dit strikt proportioneel zal worden uitgevoerd, en de verwerkingssnelheid neemt hierdoor niet toe. Er zijn bijvoorbeeld enkele games waarin de ontwikkelaars de mogelijkheid helemaal niet toestaan ​​​​om de belasting over de kernen te herverdelen en het speelgoed werkt slechts op één kern.

Neem bijvoorbeeld het geval van vier voetgangers. Ze lopen zo snel mogelijk naast elkaar en één van hen draagt ​​een zware last. Als hij moe begint te worden, kan iemand anders deze last op zich nemen om geen snelheid te verliezen, maar tegelijkertijd zullen ze over het algemeen niet sneller gaan en eerder het eindpunt bereiken, omdat iedereen al op de grens van zijn mogelijkheden beweegt.

Overigens speelt bij , uiteraard het aantal kernen een rol. Ja, en fabrikanten zijn begonnen er steeds meer van te installeren, maar er moet aan worden herinnerd dat de databus het eenvoudigweg niet aankan en dat de prestaties niet alleen kunnen toenemen, maar ook aanzienlijk inferieur kunnen zijn aan processors met minder kernen. Intel brengt momenteel bijvoorbeeld I7-processors uit, die slechts twee kernen kunnen huisvesten, terwijl het gegevens veel sneller zal verwerken dan zelfs acht kernen (in de regel heeft dit bedrijf geen modellen met zoveel kernen uitgebracht; AMD-processors zijn echt ook tien nucleaire). De ontwikkelaars richten zich simpelweg niet alleen op het verhogen van de kloksnelheid, maar ook op de processorarchitectuur als geheel. Dit kan zowel betrekking hebben op een vergroting van de databus tussen klokresonatoren als op andere aspecten.

De processorklokfrequentie is de hoeveelheid verwerkte informatie, dat wil zeggen het aantal synchronisatiecycli per seconde. De klokfrequentie wordt gemeten in MegaHertz (Mhz). In de regel geldt dat hoe hoger de kloksnelheid is, hoe sneller programma's en games worden uitgevoerd. Dat wil zeggen dat het aantal bewerkingen dat per seconde wordt uitgevoerd toeneemt. Systemen met dezelfde kloksnelheid kunnen echter verschillende prestaties leveren, omdat verschillende processors verschillende aantallen processors nodig kunnen hebben. taken om één handeling uit te voeren

Prestatie.

Prestaties zijn de efficiëntie van de gebruikte klokfrequentie. Hoe sneller het apparaat naar verwachting taken zal uitvoeren, hoe meer pk's er onder de motorkap nodig zijn. Moderne apparaten bieden steeds hogere videoresoluties op beeldschermen, miljoenen kleuren (honderdduizenden tinten helderheid) of geluid van hoge kwaliteit. Bovendien ondersteunen alle moderne apparaten een grafische gebruikersinterface (ook wel GUI genoemd), waarmee u deze kunt besturen door de gewenste locatie op het scherm aan te wijzen en met uw vinger of muisknop te klikken. Al deze schoonheid vereist het creëren, opnemen en verplaatsen van miljarden nullen en enen per seconde, dat wil zeggen behoorlijk wat prestaties.

Processorkern.

Een processorkern is het deel van de processor dat een enkele reeks instructies uitvoert. Single-coreprocessors gebruiken pijplijnklokverwerking, terwijl multi-coreprocessors parallelle verwerking gebruiken. Met andere woorden, multi-coreprocessors voeren meerdere bewerkingen tegelijkertijd uit, waardoor gebruikerstaken sneller worden voltooid.

Energieverbruik.

Een energiezuinige processor verlengt de levensduur van de batterij van het apparaat. De ‘race’ om processorfrequentie en -prestaties heeft geleid tot een toename van het energieverbruik. Daarom begonnen bedrijven energiebesparende systemen te installeren, temperatuursensoren die bescherming bieden tegen oververhitting en de processorfrequentie verlagen wanneer de temperatuur onaanvaardbaar stijgt, energiebesparende modi op softwareniveau implementeren om de processor te ‘slapen’, en ook hoogwaardige capaciteit batterijen.

RAM.

RAM is een tijdelijk geheugen dat de multitasking van het apparaat beïnvloedt, waarin programma's worden uitgevoerd die door de gebruiker zijn gestart. RAM wordt ook wel het ‘brein’ van de computer genoemd, omdat daar het meeste werk wordt gedaan. Met een grote hoeveelheid RAM kunt u meer programma's en games tegelijkertijd uitvoeren en kunt u ook alle processen die verband houden met informatieverwerking versnellen.

Ingebouwd geheugen.

Harde schijfgeheugen is geheugen dat bedoeld is voor het downloaden en installeren van gebruikersbestanden (programma's, applicaties, widgets, multimediabestanden en games).

Bij apparaten wordt dit gekenmerkt door de grootte van de harde schijf (in sommige gevallen wordt flash-geheugen gebruikt). Hoe groter het volume, hoe meer informatie kan worden opgeslagen. Deze apparaten kunnen ook uitbreidbaar geheugen hebben. Internettablets hebben een geheugenkaartsleuf voor dit geheugen. In laptops en netbooks zijn er naast de sleuf connectoren voor een verwijderbare flashdrive of harde schijf.

Besturingssysteem.

Een besturingssysteem is een reeks programma's die computerbronnen gebruiken (processor, RAM en permanent geheugen), waarvan de activiteiten gericht zijn op het uitvoeren van gebruikerstaken. Het besturingssysteem wordt ook wel de ‘meesteres’ van alle apparatuur genoemd. De eerste functie is het aangeven van de manier waarop de microprocessor werkt en een grote hoeveelheid geheugen beheert. De tweede functie van het besturingssysteem is het indexeren van alle informatie in het ingebouwde geheugen. De prestaties zijn afhankelijk van welk systeem op het apparaat is geïnstalleerd. Drie besturingssystemen zijn gebruikelijk in Euroset-winkels: Windows op laptops en netbooks, en Android en iOS op internettablets.

Multitasking is de mogelijkheid om meerdere programma's tegelijkertijd te starten en uit te voeren.

Multitasking wordt geïmplementeerd op besturingssysteemniveau en stelt u in staat processen te optimaliseren, de bedrijfssnelheid te verhogen en het gebruiksgemak van het apparaat te vergroten. Videokaart.

Een videokaart is een apparaat voor het weergeven van video en afbeeldingen op een computer.

Er zijn twee soorten videokaarten: geïntegreerd (ingebouwd) en discreet (verwijderbaar). De discrete kaart is productiever dan geïntegreerde analogen, wat het mogelijk maakt om met complexe grafische programma's (bijvoorbeeld 3D-MAX (3-D Max)) en hoge prestaties in games te werken. . De schermresolutie varieert van 800x600 tot 1366x768 pixels, waardoor u optimaal kunt genieten van de schoonheid van uw screensaver of foto's. Netbooks hebben vaak een resolutie van 1024x600. Breedbeeldschermen zijn niet vierkant van vorm, maar zien eruit als een langwerpige rechthoek, waardoor u: gemakkelijk WEB-pagina's en lange films kunt bekijken.

Is de schermcoating mat of glanzend?

De matte coating zorgt bij daglicht niet voor schittering op het scherm, vingerafdrukken zijn er minder op zichtbaar en de ogen zijn minder vermoeid.

De glanzende afwerking geeft het beeld echter meer helderheid en contrast

Wanneer het licht rechtstreeks op het scherm valt, wordt het beeld donkerder en ontstaat er schittering.

In een tijd waarin mobiele telefoons dik en zwart-wit waren, processors single-core waren en gigahertz een onoverkomelijke lat leek (zo'n 20 jaar geleden), was het enige kenmerk voor het vergelijken van CPU-vermogen de kloksnelheid. Tien jaar later was het tweede belangrijke kenmerk het aantal kernen. Tegenwoordig bevat een smartphone, nog geen centimeter dik, meer cores, en heeft hij een hogere kloksnelheid dan een simpele pc uit die jaren. Laten we proberen erachter te komen wat de kloksnelheid van de processor beïnvloedt.

De processorfrequentie beïnvloedt de snelheid waarmee de processortransistoren (en er zitten honderden miljoenen in de chip) schakelen. Het wordt gemeten in het aantal schakelingen per seconde en uitgedrukt in miljoenen of miljarden hertz (megahertz of gigahertz). Eén hertz is één schakeling van processortransistors per seconde, dus één gigahertz is één miljard van dergelijke schakelingen in dezelfde tijd. In één schakelaar voert de kern, om het simpel te zeggen, één wiskundige bewerking uit.

Volgens de gebruikelijke logica kunnen we tot de conclusie komen dat hoe hoger de frequentie, hoe sneller de transistors in de kernen schakelen, hoe sneller problemen worden opgelost. Dat is de reden waarom in het verleden, toen het grootste deel van de processors wezenlijk verbeterde Intel x86 was, de architectonische verschillen minimaal waren, en het duidelijk was dat hoe hoger de klokfrequentie, hoe sneller de berekeningen. Maar na verloop van tijd veranderde alles.

Is het mogelijk om frequenties van verschillende processors te vergelijken?

In de 21e eeuw leerden ontwikkelaars hun processors niet slechts één instructie per klok te verwerken, maar meer. Daarom produceren processors met dezelfde klokfrequentie, maar gebaseerd op verschillende architecturen, verschillende prestatieniveaus. Intel Core i5 2 GHz en Qualcomm Snapdragon 625 2 GHz zijn verschillende dingen. Hoewel de tweede meer kernen heeft, zal hij zwakker zijn bij zware taken. Daarom kan de frequentie van verschillende soorten kernen niet worden vergeleken; het is ook belangrijk om rekening te houden met specifieke prestaties (het aantal instructie-uitvoeringen per klokcyclus).

Als we een analogie trekken met auto's, dan is de klokfrequentie de snelheid in km/u, en de specifieke productiviteit het laadvermogen in kg. Als een auto (ARM-processor voor een smartphone) en een kiepwagen (x86-chip voor een pc) in de buurt rijden, dan zal de auto met dezelfde snelheid een paar honderd kilo tegelijk vervoeren, en de vrachtwagen enkele tonnen . Als we het hebben over verschillende soorten kernen specifiek voor smartphones (Cortex A53, Cortex A72, Qualcomm Kryo) - dan zijn dit allemaal personenauto's, maar met verschillende capaciteiten. Dienovereenkomstig zal het verschil hier niet zo groot zijn, maar nog steeds aanzienlijk.

Je kunt alleen de kloksnelheden van cores op dezelfde architectuur vergelijken. MediaTek MT6750 en Qualcomm Sanapdragon 625 bevatten bijvoorbeeld elk 8 Cortex A53-kernen. Maar MTK heeft een frequentie tot 1,5 GHz en Qualcomm heeft een frequentie van 2 GHz. Hierdoor zal de tweede processor ongeveer 33% sneller werken. Maar de Qualcomm Snapdragon 652 is, hoewel hij een frequentie tot 1,8 GHz heeft, sneller dan het 625-model, omdat hij krachtigere Cortex A72-kernen gebruikt.

Wat doet een hoge processorfrequentie in een smartphone?

Zoals we al hebben ontdekt: hoe hoger de klokfrequentie, hoe sneller de processor werkt. Bijgevolg zullen de prestaties van een smartphone met een chipset met een hogere frequentie hoger zijn. Als één smartphoneprocessor 4 Kryo-kernen op 2 GHz bevat, en de tweede 4 dezelfde Kryo-kernen op 3 GHz, dan zal de tweede ongeveer 1,5 keer sneller zijn. Dit versnelt het opstarten van applicaties, verkort de opstarttijd, zorgt ervoor dat zware sites sneller in de browser worden verwerkt, enz.

Wanneer u echter een smartphone met hoge processorfrequenties kiest, moet u er ook rekening mee houden dat hoe hoger deze zijn, hoe groter het energieverbruik. Als de fabrikant dus meer gigahertz heeft verhoogd, maar het apparaat niet goed heeft geoptimaliseerd, kan het oververhit raken en in “throttling” gaan (geforceerde reset van frequenties). De Qualcomm Snapdragon 810 had bijvoorbeeld ooit last van een dergelijk nadeel.