Частота процессора и правильное ее понимание. На что влияет тактовая частота процессора

Основным критерием при выборе процессора для нового компьютера является его быстродействие . Чем большим быстродействием обладает процессор , тем быстрее осуществляется работа с различными программами утилитами и самой операционной системой. Быстродействие процессора зависит, как уже было сказано, от тактовой частоты , измеряемой в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц). Кроме того, оно зависит от объема кеш-памяти первого и последующих уровней, частоты шины данных (FSB) и разрядности процессора .

Мегагерц - это миллион колебаний в секунду , в то время как гигагерц представляет собой миллиард колебаний в секунду. Обычно принято считать, чем с большей тактовой частотой работает процессор, тем он производительность Однако это далеко не всегда соответствует действительности. Более того, производительность системы в целом сильно зависит не только от процессора, но и от всех других компонентов. Предположим, что вы приобрели процессор Core i3 с тактовой частотой 3 ГГц, однако установили всего 2048 Мбайт, кроме того, использовали с невысокой скоростью передачи данных. С такой конфигурацией различия в быстродействии между процессором с частотой 2 и 3 ГГц будут едва ли заметными. Другими словами, быстродействие компьютера зависит от производительности самого медленного компонента, будь то процессор, оперативная память, жесткий диск или даже блок питания (поскольку если мощности блока питания не хватит для обеспечения работы аппаратных компонентов, о стабильной работе компьютера можно вообще забыть).

Тактовая частота процессора и её подвох

Рассмотрим подробнее вопрос, почему тактовая частота процессора не гарантирует его высокой работоспособности. Тактовая частота, как понятно из ее названия, состоит из тактов, или периодов тактовой частоты. На каждую операцию, выполняемую процессором, затрачивается один такт и несколько циклов ожидания. Цикл ожидания представляет собой «пустой» такт, т.е. такт, во время которого не выполняются никакие операции. Циклы ожидания необходимы для обеспечения синхронной работы различных по быстродействию компонентов компьютера. На выполнение различных команд тратится разное количество тактов. Например, процессор Core i3 может выполнить минимум 12 команды за каждый такт. Чем меньше тактов требуется для выполнения команды, тем выше процессора. Кроме того, на быстродействие влияют и другие факторы, например, объем кеш-памяти первого/второго уровней.

Процессоры Core I и Athlon II обладают различной внутренней архитектурой поэтому команды в них выполняются по-разному. В результате сравнивать эти процессоры по тактовой частоте нельзя. К примеру, процессор Athlon II X4 641 с тактовой частотой 2,8 ГГц обладает производительностью примерно сопоставимой с процессором Core I3, работающим с частотой 3 ГГц.

Уже подросло целое поколение компьютерных пользователей, которые не застали знаменитую "гонку мегагерцев", развернувшуюся между двумя ведущими производителями для настольных компьютеров (кто не в курсе — Intel и AMD) на рубеже тысячелетий. Ее конец наступил примерно в 2004 году, когда стало очевидным, что частота процессора — не единственная характеристика, влияющая на его производительность. Крайне "прожорливые" и крайне высокочастотные процессоры Pentium IV на ядре Prescott вплотную подбирались к 4 GHz, и при этом с трудом конкурировали с архитектурой K8, на которой были построены новые "камни" от AMD, имевшие частоту не выше 2,6-2,8 GHz.

После этого оба производителя синхронно отошли от практики идентификации своих изделий по рабочей частоте и перешли к абстрактным модельным индексам. Такое решение обосновывалось нежеланием вводить конечного пользователя в заблуждение насчет производительности процессора, акцентируя внимание только на одной его характеристике. Действительно, есть ведь еще и частота шины процессора, и размер кэш-памяти, и технологический процесс, по которому изготовлено ядро, и много чего еще. Но частота процессора все еще остается одним из самых наглядных и интуитивно понятных для большинства людей мерил "качества" CPU.

Процессора, действительно, влияет на его производительность, характеризуя количество выполняемых операций в секунду. Но дело в том, что процессоры, построенные на различных ядрах, тратят на выполнение одной операции разное количество тактов, и от поколения к поколению этот параметр может отличаться в разы. Именно благодаря этому нынешний процессор с номинальной частотой 2,0 GHz оставит далеко позади флагмана семилетней давности с тактовой частотой 3,8 GHz. Кроме того, на быстродействие процессора, как уже указывалось выше, влияет и размер кэш-памяти (чем он больше, тем реже процессор будет вынужден обращаться к сравнительно медленной оперативной памяти), и частота шины процессора (чем она выше, тем быстрее будет обмен данными между "камнем" и ОЗУ), и множество других, не столь заметных, но от того не менее важных, характеристик.

В последнее время в обиход начинает входить и такое понятие, как максимальная частота процессора.

Постепенно и Intel, и AMD внедряют в своих продуктах такую функцию, как авторазгон. Технологию, по сути одну и ту же, один производитель называет другой — Turbo Core, но от этого ее суть не меняется: частота процессора может динамически изменяться, причем автоматически, без вмешательства пользователя. Необходимость применения такой технологии вызвана тем, что многоядерность современных процессоров стала уже, по сути, нормой, а вот многопоточность современных приложений, к сожалению, пока нет. Операционная система, видя, что одно из загружено значительно сильнее остальных, самостоятельно увеличивает частоту этого ядра, при этом стараясь оставить процессор в пределах его "родного" теплопакета (т.е. система старается подстраховаться от перегрева оборудования). Причем, в зависимости от модели процессора и от конкретных условий, такой прирост частоты может составлять величину от 100 до 600-700 MHz, а это уже, согласитесь, существенная прибавка к производительности. Такую технологию поддерживает большинство последних процессоров обоих производителей. У Intel это, в частности, все CPU модельного ряда Core i5 и Core i7, у AMD — все процессоры на разъеме AM3+, процессоры на разъеме FM1 (кроме процессоров с отключенным графическим ядром), а также некоторые "камни" к платформе AM3 (шестиядерные Tuban и четырехядерные Zosma). Причем для основанных на разъеме такой авторазгон тем более актуален, если учесть, что из-за некоторых архитектурных особенностей полноценный "разгон" путем повышения частоты шины процессора практически невозможен. Впрочем, это тема уже совсем другой статьи…

Процессор (ЦП или CPU) это центральное звено практически каждого современного устройства. Он способен одновременно осуществлять любые вычисления и выполнять команды различных программ. Главным образом, от ЦП зависит, насколько быстр и производителен будет компьютер или ноутбук. Именно его выбор придает дальнейшее направление процессу подбора остальных комплектующих.

Выбрать процессор для компьютера или ноутбука дело не сложное. Сначала нужно определиться с целями, ради которых он приобретается. После, нужно разобраться в основных параметрах его центрального «мозга».

Типы сокетов процессоров AMD, Intel и частота системной шины

Сокет – это процессорный разъем для подключения к материнской плате (см. фото). Сегодня большинство материнских плат изготовляют либо для CPU марки Intel, либо для AMD. Важно знать, что ЦП этих марок не являются взаимозаменяемыми – их сокеты отличаются как по форме, так и электрически.

По типу разъема они делятся на классы. Каждый такой класс состоит из моделей с сокетами одинаковой формы. В этом случае имеется возможность вставлять их в одну и ту же материнскую плату. Главное, чтобы ее чипсет обладал соответствующей поддержкой.

Также, при покупке ЦП, например, с разъемом LGA1155, материнскую плату нужно приобретать с аналогичным сокетом. Со временем новые разъемы стали иметь все большее количество контактов, что приводило к постоянному увеличению частоты шины - скорость общения ЦП с материнской платой. Таким образом, чем современнее тип сокета, тем частота шины выше. Она так же, как и тактовая частота, измеряется в герцах. Чем выше это значение, тем быстрее осуществляется процесс обмена информацией. Лучше всего выбирать CPU с частотой шины от 1,6 ГГц и выше.

На момент написания статьи, у Intel самым популярным является сокет LGA1155. Для более мощных серверов с ЦП Core i7 или Xeon выполнен разъем LGA1366. Последней же разработкой стал сокет LGA2011. Он используется в некоторых CPU Ivy Bridge. Хотя цена на подобные ЦП падает, но материнские платы с таким разъемом очень дороги. Нет никакой необходимости переплачивать за небольшое увеличение производительности.

У AMD имеются совместимые сокеты серии «+». Например, самые ходовые разъемы AM3+ подходят и для АМ3. Это позволяет расширить возможности усовершенствования CPU. Сокеты FM1 и FM2 были разработаны для ЦП AMD Fusion, которые обладают мощнейшей встроенной графикой, отличное решение для тех, кто не имеет желания тратить денежные средства на дискретную видеокарту.

Тактовая частота процессора: выбираем для игр и повседневных задач

Тактовой частотой называется общее количество действий, которое способен выполнить центральный процессор за одну секунду. Эта характеристика измеряется в герцах (Гц). Например, тактовая частота в 1,8 ГГц за секунду это выполнение 1 миллиард 800 миллионов операций. Чем выше этот показатель, тем быстрее работает CPU. Поэтому, следует выбирать ЦП с более высокой тактовой частотой.

Для запуска офисных приложений, комфортного просмотра видео в разрешении Full HD и прослушивания музыки вполне достаточно мощности двухъядерного ЦП частотой около 1500-2000 МГц. Для современных игр и мультимедийных задач уже потребуется тактовая частота от 2000-2500 МГц - 4-6 или 8-ядерный (согласно требованиям программ).

Обратите внимание, современные модели от Intel оснащаются фирменной технологией Turbo Boost. Это автоматическое повышение номинальной частоты по запросу операционной системы (см. фото).

Кэш-память процессора: выбираем нужный объем

Кэш-память - это сверхбыстрая память ЦП, в которую загружаются данные исполняемой программы. Чем объем кэша больше, тем быстрее эти данные будут обрабатываться.

В настоящее время имеются 3 уровня кэш-памяти:
L1 – самая быстрая память, потому что имеет наименьший размер (8-128 Кб);
L2 – медленнее, чем L1, но размером больше (128-12288 Кб);
L3 – самая медленная память. Она обладает наибольшим размером либо может совсем отсутствовать (0-16384 Кб). Последнее возможно для специально выполненных процессоров или определенных серверов.

При выборе ЦП кэш-память L3 нужно рассчитать таким образом, чтобы на каждое ядро приходился объем не менее 1 Мб. Следует учитывать тот факт, что в характеристиках ее указывают полностью на весь процессор. Исходя из этого, не стоит приобретать 4-х ядерный CPU с кэш-памятью 3-го уровня менее 4 Мб.

Количество ядер процессора: больше не всегда лучше

Ядром (Core) называется небольшого размера кристалл, выполненный из кремния. Площадь его составляет приблизительно 1 квадратный сантиметр. В нем находится ЦП реализованный при помощи мельчайших логических элементов. На данный момент тактовую частоту CPU поднять выше уже нельзя, т. к. ее значение достигло максимальной величины. Поэтому производители перешли на увеличение числа ядер.

Преимущество многоядерности особенно ярко проявляется при одновременном запуске ресурсоемких многозадачных программ, но только тех, которые это свойство поддерживают. Поэтому, если ЦП имеет 4 ядра, а запущенная программа разработана только под использование 2-х, остальные 2 будут не задействованы. В обратном случае, например оптимизированная под четыре ядра игра Ghost Recon демонстрируют уверенное превосходство над двухъядерным режимом (см. фото).

Поэтому при выборе ЦП для повседневных задач, важнее опираться не на число ядер, а на показатель его тактовой частоты и объема кэш-памяти. Однако при покупке компьютера или ноутбука для игр лучше приобрести современный четырехядерный вариант.

Разрядность процессора: 32 и 64 бита

Количество бит информации, обработанных ЦП в течение одного такта, характеризуется разрядностью. Она может иметь значение 8, 16, 32 и 64. В наше время все основные программы рассчитаны на разрядность 32-х или 64-х битной архитектуры.

При выборе компьютера или ноутбука следует учесть, что 32-х разрядные системы поддерживают оперативную память не более 3,75 Гб. 64-х битные позволяют передавать объемы оперативной памяти более 4 GB, что необходимо для современных приложений, где 4 GB уже минимум.

Графическое ядро процессора, тепловыделение и технологии

Помимо некоторого числа обычных ядер, ЦП может быть дополнительно оснащен ядром, обладающее возможностями графических вычислений. Это значительно уменьшает загруженность интегрированного графического процессора или дискретной видеокарты. Последние разработки моделей с графическим ядром вполне способны заменить бюджетные варианты видеокарт. Они поддерживают видео в режиме Full HD, а также игры малой мощности.

Для настольных компьютеров компания Intel выпустила подобные гибридные модели семейства Clarkdale, а для мобильных – Arrandale. Еще имеется более дешевый вариант – Lynnfield. Графическое решение компании в ЦП Sandy Bridge было довольно слабым. Оно значительно уступало аналогичным разработкам конкурентов – ARM или AMD Llano. Поэтому для новых CPU Ivy Bridge была изменена архитектура графического ядра, что позволило улучшить его производительность.

Тепловыделение, это параметр, определяющий, насколько сильно во время работы нагревается ЦП, называется тепловыделением (TDP). Его единицей измерения принято считать ватт. По значению тепловыделения можно подобрать соответствующую систему охлаждения. Например, если TDP ЦП составляет 75 Вт, то и кулер нужно выбирать такой же мощности, а лучше даже несколько выше.

Для ноутбуков и нетбуков тепловыделение не должно превышать 45 Вт, потому что у них отсутствует возможность использования громоздких систем охлаждения. Эта характеристика учитывается и в тех случаях, когда подбирается более бесшумная система, длительнее работающая от аккумуляторной батареи.

Если выбирать между одинаковыми моделями, имеющими разное тепловыделение, следует приобретать ту, у которой это значение меньше.

Комплект определенных команд, направленных на увеличение производительности ЦП, называется технологией. Например, технология SSE4 включает в себя 54 команды, улучшающие процесс работы с более серьезными программами. К таким можно отнести 3-х мерное моделирование, мощные игры, а также обработку аудио- и видеофайлов.

Если планируется использование вышеуказанных программ, то выбранный центральный CPU должен поддерживать подобные технологии.

В заключении: AMD и Intel - какой процессор лучше

Модели от Intel предпочтительнее AMD, поскольку с ними более корректно работают другие внутренние компоненты и некоторые приложения, хотя в целом Intel стоят дороже AMD. Объективно, для дорогих аппаратов более обоснован выбор системы на базе Intel, а AMD – хороший вариант для бюджетных решений.

Intel также выпускает и процессоры серии Atom с уменьшенным в два раза кэшем в сравнении с Core, но Atom имеет свои преимущества - это меньшее энергопотребление. По показаниям тестирования, при решении различных видов задач разные ЦП показывают разные результаты: одни быстрее работают в играх, другие – в мультимедийных приложениях. Поэтому и выбор делается исходя из нужд владельца.

Сотрудники простых офисов работают с легкими текстовыми и графическими редакторами, а также осуществляют небольшой серфинг в интернете. Для них достаточно остановить свой выбор на современных, к тому же не очень дорогих серий. К таким можно отнести модели Pentium Dual-Core от Intel или Phenom II X2 (AMD).

Для домашнего пользования, включающего современные игры и просмотра видео в высоком разрешении, потребуется более производительный 2-х ядерный ЦП с максимально высокой тактовой частотой. Это могут быть Core i3 5xx, 6xx (Intel) либо Phenom II X2 5xx (AMD).
При установке самых требовательных игрушек необходимо выбирать 4-х ядерный ЦП более высокой ценовой категории, например, Core i5 750 (Intel) или Phenom II X4 95x.

Если запускаются программы, предназначенные для профессиональных занятий 3D-графикой или медиа приложениями, от них требуется обработка очень большого объема данных. Для подобных целей рекомендуется подобрать модель как минимум уже с 6-ю ядрами. Здесь подойдут модели Core i7 8xx, 9xx (Intel) или Phenom II X6 (AMD).

Утверждение:

Чем выше тактовая частота процессора, тем выше его производительность.

Скорость работы процессоров всегда сравнивали на основе их ведущей и самой доступной для понимания характеристики - тактовой частоты. Моду на это в 1984 году ввели маркетологи IBM PC, которые утверждали, что процессор Intel 8088 в их компьютере почти в пять раз превосходит по тактовой частоте MOS Technology 6502
из Apple II - а значит, он почти в пять раз быстрее. Той же логике в 90-х следовали Intel и Microsoft, утверждая, что Pentium производительнее PowerPC из компьютеров Apple только потому, что у него выше тактовая частота. После того как в конце 90-х к гонке подключилась AMD, компании пришлось ввести специальную маркировку, которая сопоставляла их процессоры с процессорами Intel. Большинство потребителей были уверены, что тактовая частота - главная характеристика, и Intel, делавшая ставку на её рост, только поддерживала их в этом убеждении.

ДЖОН СПУНЕР

журналист

«После выхода процессоров Pentium III, работающих на частоте до 667 МГц, компания AMD может утратить лидерство. Представленные
в этом месяце процессоры Athlon работают
с максимальной частотой 650 МГц. Но долго лидерство Intel не продлится. Как заявили представители AMD, к концу года они выпустят процессор с частотой 700 МГц».

Почему это не так:

Время, которое занимает выполнение операций, важнее тактовой частоты.

Тактовую частоту корректно сравнивать только
у процессоров одного модельного ряда с одинаковой архитектурой. Хотя частота Intel 8088 и была почти в пять раз выше, чем у MOS Technology 6502, на деле одна и та же операция могла занимать у Intel 8088 больше тактов, из-за чего преимущество в частоте нивелировалось. Так было и
в дальнейшем: сначала Apple, а потом и AMD пытались разоблачить «миф о мегагерцах». В 2006 году к ним наконец присоединилась и Intel, которая достигла предела тактовой частоты на архитектуре, которую тогда использовала в настольных процессорах, и сменила парадигму.

Сегодня число операций, которое выполняет процессор
за один такт, как никогда важнее тактовой частоты. Дело
в том, что чем выше частота, тем выше тепловыделение,
а потому создатели мобильных процессоров делают упор
на оптимизацию, а не сухие цифры. Миф, впрочем, никуда
не исчез, и даже эволюционировал: так, многие начали считать, что скорость работы процессора пропорциональна числу ядер в нём. Да и если назвать обывателю два процессора с разной тактовой частотой, то он всё равно
по инерции выберет тот, у которого больше мегагерц.

CPU – central processing unit, или центральное обрабатывающее устройство. Представляет собой интегральную схему, которая выполняет машинные инструкции. Внешне современный ЦП выглядит как небольшой блок размером около 4-5 см с контактами-ножками на нижней части. Хоть и принято называть этот блок , сама интегральная схема находится внутри этого корпуса и представляет собой кристалл кремния, на который с помощью литографии наносятся электронные компоненты.

Верхняя часть корпуса ЦП служит для отвода тепла, которое образуется в результате работы миллиарда транзисторов. На нижней части расположены контакты, которые нужны для соединения чипа с материнской платой с помощью сокета - определённого разъёма. ЦП - самая производительная часть компьютера.

Тактовая частота как важный параметр работы процессора, и на что она влияет

Производительность процессора принято оценивать по его тактовой частоте. Это количество операций или тактов, которые может произвести ЦП за секунду. По сути, время, за которое процессор обрабатывает информацию. Вся загвоздка заключается в том, что разные архитектуры и устройство ЦП могут выполнять операции за различное количество тактов. То есть, одному ЦП для определённой задачи может понадобиться один такт, а другому - 4. Таким образом, первый может оказаться более эффективным со значением в 200 МГц, против второго с показателем в 600 МГц.

То есть тактовая частота, по сути, не даёт полного определения производительности процессора, что обычно позиционируется многими именно так. Но мы привыкли оценивать её из-за более-менее устоявшихся норм. Например, для современных моделей актуальный разбег в цифрах составляет от 2,5 до 3,7 ГГц, а нередко и выше. Естественно, что чем больше значение, тем лучше. Однако это не означает, что на рынке не существует процессора с меньшей частотой, но работающего гораздо эффективней.

Принцип действия генератора тактовой частоты

Все компоненты ПК работают с разной скоростью. Например, системная шина может быть 100 МГц, ЦП − 2,8 ГГц, а оперативная память - 800 МГц. Базовый показатель для системы задаёт генератор тактовых импульсов.

Чаще всего в современных компьютерах используется программируемая микросхема генерации, которая определяет значение для каждого компонента в отдельности. Принцип действия простейшего генератора тактовых импульсов заключается в вырабатывании электрических импульсов с определённым временным интервалом. Самый наглядный пример использования генератора - электронные часы. С помощью подсчёта тактов формируются секунды, из них − уже минуты и затем часы. О том, что такое Гигагерцы, Мегагерцы и т.д., мы расскажем чуть позже.

Как скорость работы компьютера и ноутбука зависит от тактовой частоты

Частота работы процессора отвечает за количество тактов, которое может выполнить компьютер в одну секунду, что, в свою очередь, отражает производительность. Однако не стоит забывать о том, что разные архитектуры используют различное количество тактов для решения одной задачи. То есть, «меряться показателями» актуально в рамках хотя бы одного класса процессоров.

На что влияет тактовая частота одноядерного процессора в компьютере и ноутбуке

Одноядерные ЦП уже редко где можно встретить в природе. Но для примера их использовать можно. Одно ядро процессора содержит в своём составе как минимум входящее в него арифметико-логическое устройство, набор регистров, пару уровней кэша и сопроцессор.

Частота, с которой все эти компоненты выполняют свои задачи, напрямую влияет на общую производительность ЦП. Но, опять же, при относительно схожей архитектуре и механизме выполнения команд.

На что влияет количество ядер в ноутбуке

Показатели ядер ЦП не складывается. То есть если 4 ядра работают на 2 ГГц, то это не значит, что их общее значение равно 8 ГГц. Потому что задачи в многоядерных архитектурах выполняются параллельно. То есть, определённый набор команд раздаётся ядрам по частям, а после выполнения каждой формируется общий ответ.

Таким образом, определённая задача может быть выполнена быстрее. Вся проблема заключается в том, что не все программные обеспечения умеют работать с несколькими потоками одновременно. То есть, до сих пор большинство приложений, по сути, задействует всего лишь одно ядро. Существуют, конечно, механизмы на уровне операционной системы, которые могут распараллеливать задачи на разные ядра, например, одно приложение загружает одно ядро, другое - второе и т.д. Но на это также требуются ресурсы системы. Но, в общем, оптимизированные программы и игры показывают гораздо большую производительность в многоядерных системах.

В чём измеряется тактовая частота процессора

Единица измерения Герц обычно показывает количество выполнения периодических процессов за одну секунду. Это и стало идеальным решением для того, в каких единицах будет измеряться тактовая частота процессора. Теперь работа всех чипов стала измеряться в Герцах. Ну, сейчас уже − ГГц. Гига - это такая приставка, показывающая, что здесь содержится 1000000000 Герц. За всю историю ПК приставки часто менялись - КГц, затем МГц, и сейчас наиболее актуальна ГГц. В спецификациях ЦП можно встретить и английские аббревиатуры - MHz или GHz. Обозначают такие приставки то же, что и в кириллице.

Как узнать частоту процессора своего компьютера

Для операционной системы Windows существует несколько простых способов, как штатных, так и с помощью сторонних программ. Самый простой и очевидный - щёлкнуть правой кнопкой по значку «Мой компьютер» и зайти в его свойства. Рядом с именем ЦП и его характеристиками будет указана и его частота.

Из сторонних решений можно использовать небольшую, но известную программку CPU-Z. Её лишь нужно скачать, установить и запустить. В главном окне она покажет текущую тактовую частоту. Кроме этих данных, она отображает и много другой полезной информации.

Программа CPU-Z

Какими способами можно увеличить производительность

Для того чтобы , существуют два основных способа: увеличить множитель и частоту системной шины. Множитель - это коэффициент, показывающий отношение базовой частоты процессора к базовому показателю системной шины.

Он устанавливается заводом изготовителем и в конечном устройстве может быть либо заблокирован для изменений, либо разблокирован. Если возможность изменить множитель есть, то значит, можно увеличить и частоту работы процессора, без внесения изменений в работу других компонентов. Но на практике такой подход не даёт эффективного прироста, так как остальные просто не успевают за ЦП. Изменение показателя системной шины приведёт к увеличению значений всех компонентов: процессора, оперативной памяти, северного и южного мостов. Это наиболее простой и эффективный способ разгона компьютера.

Разогнать ПК в целом можно и с помощью повышения напряжения, которое увеличит скорость работы транзисторов ЦП, а вместе с этим и его частоту. Но такой способ довольно сложный и опасный для новичков. Используют его в основном опытные в разгоне и электронике люди.