Меню
ГлавнаяMicrosoft

Что такое частота компьютера. Быстродействие процессора, в чем оно измеряется

Из всех технических характеристик процессора наиболее известной среди пользователей является тактовая частота. Но, мало кто из неспециалистов до конца понимает, что это такое. Более подробная информация об этом поможет лучше понимать работу вычислительных систем. Особенно при использовании многоядерных процессоров, имеющих определенные особенности работы, которые далеко не всем известны, но которые следует учитывать при работе компьютера.

В течение длительного времени основные усилия разработчиков были направлены именно на повышение тактовой частоты. Лишь в последнее время наметилась тенденция развития и совершенствования компьютерной архитектуры, увеличения объема кэш памяти, количества ядер процессора. Однако и тактовая частота процессора не остается без внимания.

Что это за параметр — тактовая частота процессора?

Попробуем разобраться, что такое «тактовая частота процессора». Эта величина характеризует количество вычислений, которые процессор может выполнить за одну секунду. Следовательно, процессор с более высокой тактовой частотой обладает и более высокой производительностью, т.е. способен выполнить за определенный промежуток времени большее количество операций.

Большинство современных процессоров имеют тактовую частоту от 1 до 4 ГГц. Эта величина определяется, как произведение базовой частоты и некоторого коэффициента. В частности процессор Intel Core i7 920 имеет собственную тактовую частоту 2660 Гц, которая получается за счет базовой частоты шины 133 МГц и коэффициента 20. Некоторые производители выпускают процессоры, способные разгоняться до большей производительности. Например, Black Edition у AMD и линейка К-серии компании Intel. Стоит отметить, что, не смотря на важность этой характеристики, она не является решающей при выборе компьютера. Тактовая частота лишь частично влияет на производительность процессора.

Одноядерные процессоры практически канули в Лету, и достаточно редко используются в современных вычислительных устройствах. Это вызвано развитием IT-индустрии, прогресс которой не перестает удивлять. Даже у специалистов иногда можно встретить ошибочное мнение о том, как вычислить тактовую частоту процессора с двумя и более ядрами. Распространенным заблуждением является, что тактовую частоту надо умножить на количество ядер. Например, 4-ядерный процессор при тактовой частоте 3 ГГц будет иметь интегрированную частоту 12 ГГц, т.е. 4х3=12. Но это не соответствует истине.

Объясним это на простом примере . Возьмем пешехода, идущего со скоростью 4 км/час – это одноядерный процессор с частотой 4 ГГц. А 4-ядерный процессор с тактовой 4 ГГц – это уже 4 пешехода, идущие с той же скоростью 4 км/час. Ведь в этом случае скорость пешеходов не суммируется, и мы не можем говорить, что они перемещаются со скоростью 16 км/час. Мы просто говорим о том, что четыре пешехода идут вместе со скоростью 4 км/час каждый. Эту же аналогию можно отнести и к многоядерному процессору. Таким образом, можно сказать, что 4-ядерный процессор с тактовой частотой 4 ГГц просто обладает четырьмя ядрами, каждое из которых имеет одну и ту же частоту – 4 ГГц. Из этого следует простой и логичный вывод количество ядер процессор влияет только на его производительность, а не увеличивает суммарную тактовую частоту вычислительного устройства.

Во времена, когда мобильные телефоны были толстые и черно-белые, процессоры – одноядерные, а гигагерц казался непреодолимой планкой (лет 20 назад), единственной характеристикой для сравнения мощностей ЦП была тактовая частота. Десятилетие спустя второй важной характеристикой стало количество ядер. В наше время смартфон, толщиной менее сантиметра, содержит ядер больше, да и тактовую частоту имеет выше, чем простой ПК тех лет. Попробуем разобраться, на что влияет тактовая частота процессора.

Частота процессора влияет на скорость, с которой транзисторы процессора (и их внутри чипа сотни миллионов) производят переключение. Измеряется она в количестве переключений за секунду и выражается в миллионах или миллиардах герц (мегагерц или гигагерц). Один герц – это одно переключение транзисторов процессора в секунду, следовательно, один гигагерц – один миллиард таких переключений за то же время. За одно переключение, если говорить упрощенно, ядро делает одну математическую операцию.

Следуя обычной логике можно прийти к выводу, что чем больше частота – тем быстрее переключаются транзисторы в ядрах, тем скорее решаются задачи. Именно поэтому в прошлом, когда основная масса процессоров была по сути усовершенствованным Intel x86, архитектурные отличия были минимальны, и было ясно, что чем больше частота тактов – тем быстрее идут вычисления. Но со временем все изменилось.

Можно ли сравнивать частоты разных процессоров

В 21 веке разработчики научили свои процессоры обрабатывать за такт не одну инструкцию, а больше. Поэтому процессоры с одинаковой частотой тактов, но основанные на разных архитектурах, выдают разный уровень быстродействия. Intel Core i5 2 ГГц и Qualcomm Snapdragon 625 2 ГГц – это разные вещи. Хоть у второго ядер больше, но в тяжелых задачах он будет слабее. Поэтому саму частоту разных типов ядер сравнивать нельзя, важно учитывать еще и удельную производительность (количество выполнений инструкций за такт).

Если проводить аналогию с машинами, то тактовая частота – это скорость в км/ч, а удельная производительность – грузоподъемность в кг. Если рядом будут ехать легковушка (процессор ARM для смартфона) и самосвал (чип x86 для ПК) – то при равной скорости легковушка за раз перевезет пару сотен кило, а грузовик – несколько тонн. Если же говорить о разных типах ядер именно для смартфонов (Cortex A53, Cortex A72, Qualcomm Kryo) – то это все легковушки, но с разной вместительностью. Соответственно, тут разница уже будет не так огромна, но тоже значительная.

Сравнивать можно только тактовые частоты ядер на одинаковой архитектуре. Например, MediaTek MT6750 и Qualcomm Sanapdragon 625 содержат по 8 ядер Cortex A53. Но у МТК их частота – до 1,5 ГГц, а у Куалкомм – 2 ГГц. Следовательно, второй процессор будет работать примерно на 33% быстрее. А вот Qualcomm Snapdragon 652 хоть и имеет частоту до 1,8 ГГц, но работает быстрее модели 625, так как в нем используются более мощные ядра Cortex A72.

Что дает высокая частота процессора в смартфоне

Как мы уже выяснили, чем выше тактовая частота – тем быстрее работает процессор. Следовательно, и производительность смартфона с более высокочастотным чипсетом будет выше. Если один процессор смартфона содержит 4 ядра Kryo на 2 ГГц, а второй – 4 такие же ядра Kryo на 3 ГГц, то второй будет примерно в 1,5 раза быстрее. Это ускорит запуск приложений, сократит время включения, позволит резвее обрабатывать тяжелые сайты в браузере и т.д.

Однако, выбирая смартфон с высокими частотами процессора, следует также помнить, что чем они выше – тем больше и потребление энергии. Поэтому если производитель накрутил побольше гигагерц, но не оптимизировал устройство должным образом – оно может перегреваться и входить в «троттлинг» (принудительный сброс частот). Таким недостатком в свое время страдал, например, Qualcomm Snapdragon 810.

Принципиальная схема процессора

Управляющий блок - управляет работой всех блоков процессора.

Арифметико-логический блок - выполняет арифметические и логические вычисления.

Регистры - блок хранения данных и промежуточных результатов вычислений - внутренняя оперативная память процессора.

Блок декодировки - преобразует данные в двоичную систему.

Блок предварительной выборки - получает команду от устройства (клавиатура и т.д.) и запрашивает инструкции в системной памяти.

Кэш-память (или просто кэш) 1-го уровня - хранит часто использующиеся инструкции и данные.

Кэш-память 2-го уровня - хранит часто использующиеся данные.

Блок шины - служит для ввода и вывода информации.

Эта схема соответствует процессорам архитектуры P6. По этой архитектуре создавались процессоры с Pentium Pro до Pentium III. Процессоры Pentium 4 изготавливаются по новой архитектуре Intel® NetBurst. В процессорах Pentium 4 кэш 1-го уровня поделен на две части - кэш данных и кэш команд.

Характеристики процессора

Основными характеристиками процессора являются его тактовая частота, разрядность и размеры кэша 1-го и 2-го уровня.

Частота - это количество колебаний в секунду. Тактовая частота - это количество тактов в секунду. В применении к процессору:

Тактовая частота - это количество операций, которое процессор может выполнить в секунду.

Т.е. чем больше операций в секунду может выполнять процессор, тем быстрее он работает. Например, процессор с тактовой частотой 40 МГц выполняет 40 миллионов операций в секунду, с частотой 300 Мг - 300 миллионов операций в секунду, с частотой 1 ГГц - 1 миллиард операций в секунду.

К 2003 году тактовая частота процессоров достигла 3 ГГц.

Существует два типа тактовой частоты - внутренняя и внешняя.

Внутренняя тактовая частота - это тактовая частота, с которой происходит работа внутри процессора.

Внешняя тактовая частота или частота системной шины - это тактовая частота, с которой происходит обмен данными между процессором и оперативной памятью компьютера.

До 1992 года в процессорах внутренняя и внешняя частоты совпадали, а в 1992 году компания Intel представила процессор 80486DX2, в котором внутренняя и внешняя частоты были различны - внутренняя частота была в 2 раза больше внешней. Было выпущено два типа таких процессоров с частотами 25/50 МГц и 33/66 МГц, затем Intel выпустила процессор 80486DX4 с утроенной внутренней частотой (33/100 МГц).

С этого времени остальные компании-производители также стали выпускать процессоры с удвоенной внутренней частотой, а компания IBM стала выпускать процессоры с утроенной внутренней частотой (25/75 МГц, 33/100 МГц и 40/120 МГц).

В современных процессорах, например, при тактовой частоте процессора 3 ГГц, частота системной шины 800 МГц.

Разрядность процессора определяется разрядностью его регистров.

Компьютер может оперировать одновременно ограниченным набором единиц информации. Этот набор зависит от разрядности внутренних регистров. Разряд - это хранилище единицы информации. За один рабочий такт компьютер может обработать количество информации, которое может поместиться в регистрах. Если регистры могут хранить 8 единиц информации, то они 8-разрядне, и процессор 8-разрядный, если регистры 16-разрядные, то и процессор 16-разрядный и т.д. Чем большая разрядность процессора, тем большее количество информации он может обработать за один такт, а значит, тем быстрее работает процессор.

Процессор Pentium 4 является 32-разрядным.

Объем кэш-памяти 1-го и 2-го уровня также влияет на производительность процессора.

В процессоре Pentium III кэш-память 1-го уровня составляет 16 Кб, кэш-память 2-го уровня 256 Кб.

В процессорах Pentium 4 кэш-память 1-го уровня для данных имеет объем 8 Кб, кэш-память 1-го уровня для команд рассчитан на 12000 инструкций в порядке их исполнения, а объем кэш-памяти 2-го уровня составляет 512 Кб.

Как известно, тактовая частота процессора что это количество выполняемых операций таковым за единицу времени, в данном случае, за секунду.

Но этого определения недостаточно для того, чтобы полностью понять, что же на самом деле означает данное понятие и какое значение оно имеет для нас, рядовых пользователей.

В интернете можно найти множество статей по этому поводу, но во всех из них чего-то не хватает.

Чаще всего это «что-то» является тем самым ключиком, который может открыть дверь к пониманию. Поэтому мы постарались собрать все основные сведения, будто это пазлы, и составить из них единую целостную картину.

Детальное определение

Итак, тактовая частота – это количество операций, которые процессор может выполнять за секунду. Измеряется эта величина в Герцах.

Эта единица измерения названа в честь известного ученого, который проводил эксперименты, направленные на изучение периодических, то есть повторяющихся процессов.

А причем Герц к операциям за секунду?

Такой вопрос возникает при чтении большинства статей в интернете у людей, которые не очень хорошо изучали физику в школе (может быть, не по своей вине). Дело в том, что эта единица как раз и обозначает частоту, то есть количество повторений, этих самых периодических процессов за секунду.

Она позволяет измерять не только число операций, а и другие всевозможные показатели. К примеру, если вы делаете 3 входа в секунду, значит, частота дыхания составляет 3 Герца.

Что же касается процессоров, то здесь могут выполняться самые разные операции, которые сводятся к вычислению тех или иных параметров. Собственно, количество вычислений этих самых параметров за секунду и называется тактовой частотой.

Как все просто!

На практике понятие «Герц» используется крайне редко, чаще мы слышим о мегаГерцах, килоГерцах и так далее. В таблице 1 приведены «расшифровки» этих величин.

Таблица 1. Обозначения

Первое и последнее в настоящее время используется крайне редко.

То есть, если вы слышите, что в нем 4 ГГц, значит, он может выполнять 4 миллиарда операций каждую секунду.

Отнюдь! На сегодняшний день это средний показатель. Наверняка, очень скоро мы услышим о моделях с частотой в тераГерц или даже больше.

Как образовывается

Итак, в нем есть следующие устройства:

  • тактовый резонатор – представляет собой обычный кристалл кварца, заключен в специальный защитный контейнер;
  • тактовый генератор – устройство, которое преобразовывает один вид колебаний в другие;
  • металлическая крышка;
  • шина данных;
  • текстолитовая подложка, к которой крепятся все остальные устройства.

Так вот, кристалл кварца, то есть тактовый резонатор образуют колебания вследствие подачи напряжения. В результате образовываются колебания электрического тока.

К подложке крепится тактовый генератор, который преобразовывает электрические колебания в импульсы. Они передаются на шины данных, и таким образом результат вычислений попадает к пользователю.

Вот именно таким путем и получается тактовая частота. Интересно, что в отношении данного понятия существует огромное количество заблуждений, в частности, относительно связи ядер и частоты. Поэтому об этом тоже стоит поговорить.

Как частота связана с ядрами

Ядро – это, фактически, и есть процессор. Под ядром подразумевается тот самый кристалл, который и заставляет все устройство выполнять определенные операции. То есть если в той или иной модели два ядра, это значит, что в нем два кристалла, которые соединяются между собой при помощи специальной шины.

Согласно распространенному заблуждению, чем больше ядер, тем больше частота. Не зря ведь сейчас разработчики стараются вместить все больше ядер в них. Но это не так. Если она равна 1 ГГц, даже если в нем 10 ядер, она так и останется 1 ГГц, и не станет 10 ГГц.

Вам понадобится

  • Компьютер, процессор, навыки по работе с BIOS, знание английского языка в объеме, достаточном для чтения инструкции к материнской плате и понимания значения параметров BIOS.

Инструкция

Поднятие тактовой частоты свыше той, которая установлена на заводе производителя, называется «оверклокингом» или «разгоном». Разгон процессора увеличивает его тепловыделение и повышает нагрузку на связанные с процессором элементы , например, . Перед разгоном проверьте, что кулеры процессора и корпуса обеспечивают достаточный уровень охлаждения. В случае, если температура ядер процессора в состоянии «без » выше 50 градусов, увеличивать частоту без охлаждения просто противопоказано.

Если же охлаждении эффективно, начинайте процедуру разгона. Зайдите в панель управления BIOS вашей материнской платы, для этого сразу после включения (перезагрузки) компьютера нажмите клавишу F2, DEL или F1, в зависимости от модели платы. В строке меню BIOS найдите вкладку управления характеристиками процессора . Она может называться по-разному, в инструкции к материнской плате в разделе BIOS указано, как именно.

Поднимите частоту системной шины процессора . В BIOS эта обычно называется «CPU Clock» или «CPU Frequency». Для этого в соответствующей строке установите необходимое значение.

Тактовая частота ядер процессора есть результат частоты его системной шины на множитель. Вследствие этого разогнать процессор можно, увеличив значение этого параметра. Но в большинстве множитель и не может быть изменен. Только в процессора х серии Black производства AMD и в процессора х с индексом Extreme от Intel значение множителя можно изменить. Если ваш процессор дает такую возможность, поднимите значение множителя на странице параметров процессора в BIOS.

Обратите внимание

Помните о том, что риск, связанный с разгоном, полностью лежит на вас. Повреждение процессора в результате разгона гарантийным случаем не является. Старайтесь не повышать частоту процессора больше, чем на 20% от заявленной производителем.

Источники:

  • Как разгонять процессоры

Процессор – самый важный элемент компьютера. От его частоты зависит скорость работы операционной системы и других элементов компьютера. Если вы считаете, что ваш процессор работает слишком медленно, есть два способа ускорения работы: либо заменить процессор на более новую и мощную модель, либо постараться увеличить тактовую частоту процессора программным методом. Такой процесс называется Overclocking и достаточно широко используется многими пользователями ПК.

Инструкция

Для начала внимательно изучите возможности вашего . Лучше это сделать, прочитав и возможности на сайте производителя. Дело в том, что далеко не все поддаются разгону, а среди тех, с которыми можно проводить данную операцию, большая разгоняется на 10-15%. Этого явно мало, чтобы заметить в работе системы.

Скачайте и установите программу ClockGen. Эта утилита специально создана для изменения параметров процессора в среде операционной системы Windows. При помощи этой программы вы можете увеличить тактовую частоту процессора , не прибегая к конфигурирования в BIOS.

Если увеличения частоты процессора вам недостаточно, то придётся прибегать к настройке в BIOS. При запуске нажмите Del. После того, как вы зашли в BIOS, нажмите Ctrl+F1. В зависимости от производителя материнской платы, настройки процессора в BIOS могут находиться в разных подпунктах меню. Обычно это пункты: CPU, Advanced или Advanced Chipset Features. Общая процессора получается перемножением показателя множителя на показатель стандартной частоты. Эти параметры стоит увеличивать постепенно, перезагружая после каждого изменения. Периодически повышайте напряжение, подаваемое , потому что работа на повышенной требует большего напряжения.

Полезный совет

Убедитесь в работоспособности куллера и целостности термопасты.

Для оценки производительности процессора необходимо знать несколько его параметров. Это количество ядер, величину объема кэш-памяти первого и второго уровней, а также текущую тактовую частоту . В Windows 7 эти параметры можно узнать несколькими способами.

Вам понадобится

  • - программа AIDA64 Business Edition;
  • - программа CPU-Z.

Инструкция

Откройте меню «Пуск», кликнув левой кнопкой мыши по кнопке «Пуск» на панели задач. В открывшемся меню наведите курсор на кнопку «Компьютер». Нажмите правую кнопку мыши и в открывшемся контекстном меню кликните по кнопке «Свойства». В открывшемся окне «Свойства компьютера» прочтите данные о текущей частоте процессора в подразделе «Система» ниже оценки производительности компьютера. Данный способ прост, не требует установки дополнительных программ, но малоинформативен.

Скачайте с официального сайта и установите на компьютер программу AIDA64 Business Edition. Запустите эту программу. При первом запуске вам предложат купить ключ и активировать или использовать пробный период (30 дней). В пробной версии функциональность программы будет ограничена (некоторые функции будут недоступны). С левой стороны окна программы выберите вкладку «Системная плата». В открывшемся списке выберите строку «ЦП». В открывшемся окне в подразделе «свойства ЦП» прочтите параметры частоты центрального процессора . Ниже, в подразделе Multi CPU прочтите текущее значение тактовой частоты процессора . Если установлен многоядерный процессор, в этом подразделе прочтите значения частоты для каждого ядра процессора . Данный способ более информативен, однако требует установки платной программы.

Для получения более полной информации о процессоре скачайте с сайта разработчика и установите на компьютер программу CPU-Z. После установки и запуска программы откроется окно, в котором расположены 6 вкладок. На первой (CPU) вкладке в разделе Processor прочтите информацию о типе, технологии производства, текущем напряжении питания и сокете процессора . Ниже, в разделе Clocks и Cache, прочтите значения частоты процессора , текущего множителя, величину кэш-памяти первого и второго уровней. В данном способе используется небольшая и легкая в использовании бесплатная программа. Этот способ позволяет получить исчерпывающие данные об установленном в одноядерном или многоядерном процессоре.

Видео по теме

Изменения параметров работы центрального процессора – очень важный этап ускорения компьютера. Важно понимать, что неверные настройки могут привести не только к сбою в работе некоторых устройств, но и к их порче.

Вам понадобится

  • - CPU-Z;
  • - Clock Gen.

Инструкция

Перед тем как приступить к настройке центрального процессора, установите программу CPU-Z. Ее основная функция – предоставление информации о текущем состоянии работы ЦП. Запустите это приложение и убедитесь в том, что процессор работает стабильно.

Теперь перезагрузите компьютер и войдите в меню BIOS. Одновременно нажмите клавиши F1 и Ctrl, откройте меню Advanced Setup. Обычно именно там расположены параметры настроек центрального процессора и оперативной памяти. Найдите пункт, отвечающий за частоту шины ЦП. Увеличьте эту частоту на 10-20 Герц. Теперь обязательно поднимите напряжение, подаваемое на центральный процессор. Рекомендуют повышать не больше чем на 0.1 Вольт за раз.

Нажмите клавишу F10. Дождитесь завершения загрузки операционной системы. Проверьте стабильность работы центрального процессора утилитой CPU-Z. Если программа не выявила ошибок, то повторите процедуру увеличения частоты шины ЦП и напряжения. После поднятия частоты к максимальной планке увеличьте множитель процессора. Естественно, одновременно с этим увеличьте напряжение.

Если у вас не получилось изменить параметры центрального процессора через меню BIOS, то скачайте утилиту GlockGen. Учтите, что существует несколько версий программы, каждая из которых предназначена для определенной версии материнской платы. Запустите установленное приложение.

Теперь увеличьте напряжение и частоту шины, передвигая соответствующие ползунки. Перед применением выбранных параметров нажмите кнопку Test. Убедитесь в том, что центральный процессор работает без сбоев. Постоянно следите за показателями температурного датчика. Если температура превышает допустимую норму даже в пассивном режиме работы, лучше уменьшить частоту шины и множитель. Иначе вы рискуете испортить ЦП.

Видео по теме

При выборе компьютера и его комплектующих обычно обращают внимание на такие характеристики: мощность видеокарты, объем оперативной памяти и винчестера, а также частота процессора . Последняя величина является одним из основных показателей, от которого зависит работа всего компьютера.

Центральный процессор (центральное процессорное устройство или ЦПУ) представляет собой электронный блок, либо микросхему, которая исполняет машинные инструкции (коды программ) и является главной частью аппаратного обеспечения компьютера либо программируемого логического контроллера. Иногда его еще называют процессором либо микропроцессором. Одной из основных его характеристик является тактовая частота . От нее зависит скорость работы, а также время «Отклика» устройства. Соответственно, чем больше значение частоты (от 900 до 3800 МГц), тем быстрее будет работа всего компьютера. Тактовая частота представляет собой количество тактов (операций), которые может совершать в секунду процессор. Она пропорциональна значению частоты шины. Как правило, от величины тактовой частоты процессора напрямую зависит его производительность. Но данное утверждение уместно только лишь для моделей одной линейки, так как на производительность процессора оказывают влияние также другие параметры, например, размер кеша второго уровня, частота и наличие кеша