Het belangrijkste criterium bij het kiezen van een processor voor een nieuwe computer is de processor prestatie. Hoe groter De processor is snel, hoe sneller het werken met diverse programma's hulpprogramma's en het besturingssysteem zelf. De snelheid van de processor hangt, zoals reeds vermeld, af van klok frequentie, gemeten megahertz (MHz) en gigahertz (GHz). Bovendien is het afhankelijk van het volume cachegeheugen eerste en volgende niveaus, databusfrequentie (FSB) En processorcapaciteit.

Megahertz is een miljoen trillingen per seconde, terwijl een gigahertz een miljard trillingen per seconde vertegenwoordigt. Het is algemeen aanvaard dat hoe hoger de kloksnelheid van een processor is, hoe beter de prestaties zijn, maar dit is niet altijd waar. Bovendien zijn de algehele systeemprestaties niet alleen sterk afhankelijk van de processor, maar ook van alle andere componenten. Stel dat u een Core i3-processor van 3 GHz hebt gekocht, maar slechts 2048 MB hebt geïnstalleerd en deze ook met lage gegevensoverdrachtsnelheden hebt gebruikt. Met deze configuratie zullen de prestatieverschillen tussen een 2 en 3 GHz processor nauwelijks merkbaar zijn. Met andere woorden: de prestaties van een computer zijn afhankelijk van de prestaties van het langzaamste onderdeel, of dit nu de processor, RAM, HDD of zelfs een voeding (want als de voeding niet voldoende is om de hardwarecomponenten van stroom te voorzien, o stabiel werk U kunt uw computer volledig vergeten).

Kloksnelheid van de processor en de vangst ervan

Laten we de vraag waarom eens nader bekijken kloksnelheid van de processor garandeert geen hoge prestaties. Klokfrequentie bestaat, zoals de naam al aangeeft, uit slaat, of klok perioden. Elke door de processor uitgevoerde bewerking duurt één klokcyclus en verschillende wachtcycli. De wachtcyclus is een “lege” cyclus, d.w.z. een klokperiode waarin geen bewerkingen worden uitgevoerd. Wachtcycli zijn nodig om dit te garanderen synchrone werking computercomponenten met verschillende snelheden. Het wordt besteed aan het uitvoeren van verschillende opdrachten verschillende hoeveelheden klopt Verwerker bijvoorbeeld Kern i3 kan minimaal 12 opdrachten per klokcyclus uitvoeren. Hoe minder klokcycli nodig zijn om een ​​commando uit te voeren, hoe hoger de processor. Daarnaast zijn ook andere factoren van invloed op de prestaties, bijvoorbeeld de grootte van de cache op het eerste/tweede niveau.

Verwerkers Kern I en Athlon II Ze hebben verschillende interne architecturen, dus opdrachten worden daarin anders uitgevoerd. Hierdoor is het onmogelijk om deze processors te vergelijken op basis van kloksnelheid. Een verwerker bijvoorbeeld Athlon II X4 641 met een kloksnelheid van 2,8 GHz zijn de prestaties ongeveer vergelijkbaar met Kernprocessor I3, werkend op 3 GHz.

Zoals bekend is de processorklokfrequentie het aantal bewerkingen dat per tijdseenheid wordt uitgevoerd, in in dit geval, in een 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.

Simpel als dat!

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.

Aan het substraat is een klokgenerator bevestigd, die converteert elektrische trillingen in impulsen. 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 met betrekking tot dit concept Er bestaan ​​een groot aantal misvattingen, vooral met betrekking tot 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 algemene misvatting geldt: hoe meer kernen, hoe meer hogere 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.

CPU – centrale verwerkingseenheid of centraal verwerkingsapparaat. Het is een geïntegreerd circuit dat machine-instructies uitvoert. Uiterlijk ziet een moderne CPU eruit als een klein blokje van ongeveer 4-5 cm groot met pincontacten aan de onderkant. Hoewel het gebruikelijk is om dit blok te noemen geïntegreerde schakeling bevindt zich in deze behuizing en is een siliciumkristal waarop elektronische componenten worden aangebracht met behulp van lithografie.

De bovenkant van de CPU-behuizing dient om de warmte af te voeren die wordt gegenereerd door de miljarden transistors. Aan de onderkant zitten contacten die nodig zijn om de chip op aan te sluiten moederbord met behulp van een stopcontact - een specifieke connector. De CPU is het krachtigste onderdeel van de computer.

Klokfrequentie als een belangrijke parameter voor de werking van de processor, en wat deze beïnvloedt

De prestaties van een processor worden meestal gemeten aan de hand van de kloksnelheid. Dit is het aantal bewerkingen of klokcycli dat de CPU per seconde kan uitvoeren. In wezen de tijd die de processor nodig heeft om informatie te verwerken. Het addertje onder het gras is dat verschillende architecturen en CPU-ontwerpen bewerkingen kunnen uitvoeren verschillende hoeveelheid klopt Dat wil zeggen dat één CPU voor een bepaalde taak mogelijk één klokcyclus nodig heeft, en een andere - 4. De eerste kan dus efficiënter blijken te zijn met een waarde van 200 MHz, versus de tweede met een waarde van 600 MHz.

Dat wil zeggen dat de klokfrequentie feitelijk niet geeft volledige definitie processorprestaties, die door velen doorgaans als zodanig worden gepositioneerd. Maar we zijn eraan gewend het te beoordelen op basis van min of meer gevestigde normen. Bijvoorbeeld voor moderne modellen Het huidige bereik in cijfers is van 2,5 tot 3,7 GHz, en vaak hoger. Hoe hoger de waarde, hoe beter uiteraard. Dit betekent echter niet dat er geen processor op de markt is met een lagere frequentie, maar die wel veel efficiënter werkt.

Werkingsprincipe van een klokgenerator

Alle pc-componenten werken met met verschillende snelheden. De systeembus kan bijvoorbeeld 100 MHz zijn, de CPU kan 2,8 GHz zijn en het RAM-geheugen kan 800 MHz zijn. De basislijn voor het systeem wordt ingesteld door de klokgenerator.

Meestal binnen moderne computers Er wordt gebruik gemaakt van een programmeerbare generatiechip, die voor elk onderdeel afzonderlijk de waarde bepaalt. Het werkingsprincipe van de eenvoudigste klokpulsgenerator is het genereren van elektrische pulsen met een bepaald tijdsinterval. Het meest voor de hand liggende voorbeeld van het gebruik van een generator is Digitaal horloge. Door het tellen van tikken worden seconden gevormd, waaruit minuten en vervolgens uren worden gevormd. We zullen iets later praten over wat Gigahertz, Megahertz, etc. zijn.

Hoe de snelheid van een computer en laptop afhangt van de klokfrequentie

De processorfrequentie is verantwoordelijk voor het aantal klokcycli dat een computer in één seconde kan uitvoeren, wat op zijn beurt de prestaties weerspiegelt. Vergeet echter niet dat verschillende architecturen verschillende aantallen klokcycli gebruiken om één probleem op te lossen. Dat wil zeggen dat “meten aan de hand van indicatoren” relevant is binnen ten minste één klasse van verwerkers.

Wat wordt beïnvloed door de kloksnelheid van een single-coreprocessor in een computer en laptop?

Single-core CPU's worden zelden meer in de natuur aangetroffen. Maar je kunt ze als voorbeeld gebruiken. Eén processorkern bevat minimaal een rekenkundig-logische eenheid, een set registers, een paar cacheniveaus en een coprocessor.

De frequentie waarmee al deze componenten hun taken uitvoeren, is rechtstreeks van invloed de performance over het geheel CPU. Maar nogmaals, met een relatief vergelijkbare architectuur en een mechanisme voor het uitvoeren van opdrachten.

Wat wordt beïnvloed door het aantal cores in een laptop?

De CPU-kernen kloppen niet. Dat wil zeggen, als 4 kernen op 2 GHz werken, betekent dit niet dat hun totale waarde 8 GHz is. Omdat de taken in multi-core architecturen worden parallel uitgevoerd. Dat wil zeggen, een bepaalde reeks opdrachten wordt in delen naar de kernen gedistribueerd en na elke uitvoering wordt een gemeenschappelijk antwoord gegenereerd.

Op deze manier kan een bepaalde taak sneller worden voltooid. Het hele probleem is dat niet iedereen dat doet software kunnen met meerdere threads tegelijk werken. Dat wil zeggen dat tot nu toe de meeste applicaties in feite slechts één kern gebruiken. Er zijn uiteraard mechanismen op dit niveau besturingssysteem, die taken op verschillende kernen kan parallelliseren, de ene applicatie laadt bijvoorbeeld de ene kern, de andere - de tweede, enz. Maar dit vereist ook systeembronnen. Maar over het algemeen presteren geoptimaliseerde programma's en games veel beter op multi-core systemen.

Hoe wordt de kloksnelheid van de processor gemeten?

De meeteenheid Hertz geeft doorgaans het aantal keren aan dat periodieke processen in één seconde worden uitgevoerd. Dit is wat er is geworden ideale oplossing voor de eenheden waarin de kloksnelheid van de processor wordt gemeten. Nu begon de arbeid van alle chips in Hertz te worden gemeten. Nou, nu is het GHz. Giga is een voorvoegsel dat aangeeft dat het 1000000000 Hertz bevat. Door de geschiedenis heen van pc's zijn settopboxen regelmatig veranderd: KHz, vervolgens MHz en nu is GHz het meest relevant. In CPU-specificaties kun je ook Engelse afkortingen vinden: MHz of GHz. Dergelijke voorvoegsels betekenen hetzelfde als in het Cyrillisch.

Hoe u de processorfrequentie van uw computer kunt achterhalen

Voor operatiekamer Windows-systemen er zijn meerdere eenvoudige manieren, zowel regulier als met hulp programma's van derden. Het eenvoudigste en meest voor de hand liggende is klikken klik met de rechtermuisknop op het pictogram “Deze computer” en ga naar de eigenschappen ervan. Naast de naam van de CPU en zijn kenmerken, wordt de frequentie aangegeven.

Van oplossingen van derden U kunt gebruik maken van het kleine maar bekende programma CPU-Z. U hoeft het alleen maar te downloaden, installeren en uitvoeren. In het hoofdvenster wordt de huidige kloksnelheid weergegeven. Naast deze gegevens wordt er nog veel andere nuttige informatie weergegeven.

CPU-Z-programma

Manieren om de productiviteit te verhogen

Om dit te doen, zijn er twee manieren: de vermenigvuldiger en de frequentie verhogen systeem bus. Een vermenigvuldiger is een coëfficiënt die de verhouding weergeeft basisfrequentie processor aan de basislijn van de systeembus.

Deze is in de fabriek ingesteld en kan op het eindapparaat worden vergrendeld of ontgrendeld. Als het mogelijk is om de vermenigvuldiger te wijzigen, betekent dit dat u de frequentie van de processor kunt verhogen zonder wijzigingen aan te brengen in de werking van andere componenten. Maar in de praktijk levert deze aanpak geen effectieve toename op, omdat de rest de CPU simpelweg niet kan bijhouden. Het wijzigen van de systeembusindicator zal leiden tot een verhoging van de waarden van alle componenten: processor, RAM, noord en zuidelijke bruggen. Dit is de eenvoudigste en effectieve methode overklokken van uw computer.

Je kunt een pc als geheel overklokken door de spanning te verhogen, waardoor de snelheid van de CPU-transistors toeneemt, en tegelijkertijd de frequentie. Maar deze methode is behoorlijk ingewikkeld en gevaarlijk voor beginners. Het wordt voornamelijk gebruikt door mensen die ervaring hebben met overklokken en elektronica.

Processorcircuitschema

Controle blok- bestuurt de werking van alle processorblokken.

Rekenkundig logisch blok- voert rekenkundige en logische berekeningen uit.

Registreert- gegevensopslageenheid en tussenresultaten computergebruik - intern RAM van de processor.

Decodeer blok- converteert gegevens naar een binair systeem.

Blok vooraf ophalen- ontvangt een commando van een apparaat (toetsenbord, enz.) en vraagt ​​instructies uit het systeemgeheugen.

Niveau 1 cache (of gewoon cache)- slaat veelgebruikte instructies en gegevens op.

Niveau 2-cache- slaat veelgebruikte gegevens op.

Busblok- dient voor in- en uitvoer van informatie.

Dit schema komt overeen met P6-architectuurprocessors. Deze architectuur werd gebruikt om processors mee te maken PentiumPro voor PentiumIII. Pentium 4-processors worden vervaardigd volgens nieuwe architectuur Intel® NetBurst. IN Pentium-processors 4 De level 1-cache is verdeeld in twee delen: de data-cache en de instructie-cache.

Processorspecificaties

De belangrijkste kenmerken van de processor zijn de kloksnelheid, bitbreedte en de grootte van de cache op het eerste en tweede niveau.

Frequentie is het aantal trillingen per seconde. Kloksnelheid is het aantal klokcycli per seconde. Zoals toegepast op de processor:

Klokfrequentie is het aantal bewerkingen dat de processor per seconde kan uitvoeren.

Die. Hoe meer bewerkingen per seconde een processor kan uitvoeren, hoe sneller deze werkt. Een processor met een klokfrequentie van 40 MHz voert bijvoorbeeld 40 miljoen bewerkingen per seconde uit, met een frequentie van 300 MHz - 300 miljoen bewerkingen per seconde, met een frequentie van 1 GHz - 1 miljard bewerkingen per seconde.

In 2003 bereikten de kloksnelheden van de processor 3 GHz.

Er zijn twee soorten kloksnelheden: intern en extern.

Interne kloksnelheid- dit is de klokfrequentie waarmee er binnen de processor wordt gewerkt.

Externe klokfrequentie of systeembusfrequentie- dit is de klokfrequentie waarmee gegevensuitwisseling plaatsvindt tussen de processor en RAM computer.

Tot 1992 hadden processors dezelfde interne en externe frequenties, en in 1992 Intel-bedrijf introduceerde de 80486DX2-processor, waarbij de interne en externe frequenties verschillend waren - de interne frequentie was 2 keer hoger dan de externe. Er werden twee typen van dergelijke processors uitgebracht met frequenties van 25/50 MHz en 33/66 MHz, waarna Intel de 80486DX4-processor uitbracht met drievoudige interne frequentie(33/100MHz).

Sinds die tijd begonnen andere productiebedrijven ook processors te produceren met een dubbele interne frequentie, en IBM-bedrijf begon processors te produceren met verdrievoudigde interne frequenties (25/75 MHz, 33/100 MHz en 40/120 MHz).

IN moderne verwerkers Met een processorklokfrequentie van 3 GHz is de systeembusfrequentie bijvoorbeeld 800 MHz.

Processorgrootte bepaald door de capaciteit van haar registers.

Een computer kan tegelijkertijd werken met een beperkte hoeveelheid informatie. Deze set is afhankelijk van de bitdiepte van de interne registers. Een cijfer is een opslageenheid van informatie. In één werkcyclus kan een computer de hoeveelheid informatie verwerken die in de registers past. Als registers 8 informatie-eenheden kunnen opslaan, dan zijn ze 8-bits en is de processor 8-bits, als de registers 16-bits zijn, dan is de processor 16-bits, enz. Hoe hoger de bitcapaciteit van de processor, hoe hoger de bitcapaciteit van de processor grote hoeveelheid het kan informatie in één klokcyclus verwerken, wat betekent dat de processor sneller werkt.

De Pentium 4-processor is 32-bit.

Cachegrootte van niveau 1 en 2 heeft ook invloed op de processorprestaties.

De Pentium III-processor heeft een niveau 1-cache van 16 KB en een niveau 2-cache van 256 KB.

Pentium 4-processors hebben een L1-datacache van 8 KB, een L1-instructiecache van 12.000 ordes en een L2-instructiecache van 512 KB.

De processor is misschien wel het belangrijkste onderdeel van een computer, omdat deze gegevens verwerkt. Aan een van de meesten belangrijke 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 daarin niet-identieke bewerkingen uitgevoerd, hier worden allerlei parameters berekend. Welnu, dienovereenkomstig is hun totale aantal de klokfrequentie.

Nu technische mogelijkheden processors staan ​​aan het hoogste niveau Daarom wordt de waarde Hertz niet gebruikt, en 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 complex te begrijpen computerproces, is het noodzakelijk om een ​​lijst met processorcomponenten op 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 werkelijkheid, multi-coreprocessor verschilt niet van een single-core, behalve dat deze niet één klokresonator bevat, maar twee of meer. Voor samenwerking ze zijn 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 cores 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. Bijvoorbeeld, binnen dit moment Intel produceert I7-processors, die slechts plaats bieden aan twee kernen, terwijl het gegevens veel sneller zal verwerken dan zelfs acht kernen (meestal dit bedrijf en heeft geen modellen met zoveel kernen uitgebracht; AMD-processors worden feitelijk geleverd met tien kernen). De ontwikkelaars richten zich simpelweg niet alleen op het verhogen van de klokfrequentie, maar ook op de processorarchitectuur als geheel. Dit kan zowel betrekking hebben op een vergroting van de databus tussen klokresonatoren als op andere aspecten.