Tốc độ xung nhịp của bộ xử lý ảnh hưởng gì? Bộ xử lý trung tâm là gì
Trong lịch sử, tần số xung nhịp của bộ xử lý là chỉ số chính về tốc độ của máy tính và đã có lúc ngay cả một người ít học không biết đĩa quang khác với đĩa mềm như thế nào cũng có thể tự tin nói rằng máy càng có nhiều gigahertz , thì càng tốt, và tôi sẽ không tranh cãi với ai cả. Ngày nay, giữa kỷ nguyên máy tính, kiểu thời trang này đã qua và các nhà phát triển đang cố gắng hướng tới việc tạo ra một kiến trúc tiên tiến hơn, tăng dung lượng bộ nhớ đệm và số lượng lõi xử lý, nhưng tốc độ xung nhịp mới là “nữ hoàng”. ” về đặc điểm. Nói một cách tổng quát, đây là số lượng hoạt động cơ bản (chu kỳ) mà bộ xử lý có thể thực hiện trong một giây thời gian.
Theo đó, tốc độ xung nhịp của bộ xử lý càng cao thì máy tính có thể thực hiện càng nhiều thao tác cơ bản và do đó, nó hoạt động càng nhanh.
Tốc độ xung nhịp của bộ xử lý tiên tiến dao động từ hai đến bốn gigahertz. Nó được xác định bằng cách nhân tần số bus bộ xử lý với một hệ số nhất định. Ví dụ: Core i7 sử dụng hệ số nhân x20 và có tần số bus là 133 MHz, dẫn đến tốc độ xung nhịp của bộ xử lý là 2660 MHz.
Hiện đại và cốt lõi
Mặc dù thực tế là "đa lõi" trước đây là một điều mới lạ, nhưng ngày nay thực tế không còn bộ xử lý lõi đơn nào trên thị trường. Và không có gì đáng ngạc nhiên về điều này, bởi ngành công nghiệp máy tính không đứng yên.
Vì vậy, bạn nên hiểu rõ cách tính tốc độ xung nhịp cho bộ xử lý có hai lõi trở lên.
Điều đáng nói là có một quan niệm sai lầm phổ biến về việc tính toán tần số cho những bộ xử lý như vậy. Ví dụ: “Tôi có bộ xử lý lõi kép có tốc độ xung nhịp 1,8 GHz, do đó tổng tần số của nó sẽ là 2 x 1,8 GHz = 3,6 GHz, đúng không?” Không có đó là sai. Thật không may, số lượng lõi không ảnh hưởng đến tốc độ xung nhịp cuối cùng; nếu bộ xử lý của bạn chạy ở tốc độ 3 GHz, nó sẽ hoạt động theo cách đó, nhưng với số lượng lõi lớn hơn, tài nguyên của nó sẽ tăng lên và điều này , đến lượt nó, sẽ tăng hiệu suất lên rất nhiều.
Chúng ta cũng không nên quên rằng dung lượng bộ nhớ đệm đặc biệt quan trọng đối với bộ xử lý hiện đại. Đây là bộ nhớ máy tính nhanh nhất, sao chép thông tin làm việc đòi hỏi truy cập nhanh hơn tại một thời điểm nhất định.
Vì việc sản xuất này rất tốn kém và tốn nhiều công sức nên giá trị của nó tương đối nhỏ, nhưng những chỉ số này đủ để tăng hiệu suất của toàn bộ hệ thống mà không cần thay đổi các thông số như tốc độ xung nhịp.
Tốc độ xung nhịp bộ xử lý tối đa và ép xung
Máy tính của bạn dù tốt đến mấy thì một ngày nào đó nó cũng sẽ trở nên lỗi thời. Nhưng đừng vội vứt nó vào thùng rác mà hãy chạy đến cửa hàng điện máy gần nhất với chiếc ví đã mở sẵn. Hầu hết các bộ xử lý và card màn hình hiện đại đều cung cấp khả năng ép xung bổ sung (ngoài nhà máy) và với hệ thống làm mát tốt, bạn có thể tăng mức tần số danh định lên 200-300 GHz. Đối với những người đam mê thể thao mạo hiểm và những người yêu thích số lượng lớn, còn có tính năng "ép xung", khuyến khích bạn tận dụng tối đa thiết bị của mình. Nhiều người tham gia vào công việc nguy hiểm như vậy có thể dễ dàng ép xung bộ xử lý lõi đơn lên 6-7 GHz, thậm chí một số người còn lập kỷ lục ở tốc độ 8,2 GHz.
Tiêu chí chính khi chọn bộ xử lý cho máy tính mới là nó hiệu suất. Càng lớn Bộ xử lý nhanh, bạn càng làm việc nhanh hơn với nhiều chương trình, tiện ích và chính hệ điều hành khác nhau. Tốc độ của bộ xử lý phụ thuộc, như đã đề cập, vào tần số đồng hồ, đo bằng megahertz (MHz) và gigahertz (GHz). Hơn nữa, nó còn phụ thuộc vào khối lượng bộ nhớ đệm cấp độ đầu tiên và tiếp theo, tần số bus dữ liệu (FSB) Và công suất xử lý.
Megahertz là một triệu rung động mỗi giây, trong khi gigahertz đại diện cho một tỷ rung động mỗi giây. Người ta thường chấp nhận rằng tốc độ xung nhịp của bộ xử lý càng cao thì hiệu năng của nó càng tốt.Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng đúng. Hơn nữa, hiệu suất tổng thể của hệ thống không chỉ phụ thuộc nhiều vào bộ xử lý mà còn phụ thuộc vào tất cả các thành phần khác. Giả sử bạn đã mua bộ xử lý Core i3 3 GHz nhưng chỉ cài đặt 2048 MB và cũng sử dụng nó ở tốc độ truyền dữ liệu thấp. Với cấu hình này, sự khác biệt về hiệu suất giữa bộ xử lý 2 và 3 GHz sẽ hầu như không đáng chú ý. Nói cách khác, hiệu suất của máy tính phụ thuộc vào hiệu suất của thành phần chậm nhất, có thể là bộ xử lý, RAM, ổ cứng hay thậm chí là bộ nguồn (vì nếu nguồn điện không đủ để đảm bảo hoạt động của các thành phần phần cứng). , bạn hoàn toàn có thể quên đi sự hoạt động ổn định của máy tính).
Tốc độ xung nhịp của bộ xử lý và khả năng bắt của nó
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn câu hỏi tại sao tốc độ xung nhịp của bộ xử lý không đảm bảo hiệu suất cao của nó. Tần số đồng hồ, như tên gọi của nó, bao gồm nhịp đập, hoặc chu kỳ đồng hồ. Mỗi thao tác được bộ xử lý thực hiện mất một chu kỳ xung nhịp và một vài chu kỳ chờ. Chu kỳ chờ là chu kỳ "trống", tức là. một khoảng thời gian đồng hồ trong đó không có hoạt động nào được thực hiện. Chu kỳ chờ là cần thiết để đảm bảo hoạt động đồng bộ của các thành phần máy tính khác nhau. Các lệnh khác nhau cần số chu kỳ xung nhịp khác nhau để thực thi. Ví dụ, bộ xử lý Cốt lõi i3 có thể thực thi ít nhất 12 lệnh trong mỗi chu kỳ đồng hồ. Càng cần ít chu kỳ xung nhịp để thực thi lệnh thì bộ xử lý càng cao. Ngoài ra, các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến hiệu suất, chẳng hạn như kích thước của bộ nhớ đệm cấp một/thứ hai.
Bộ xử lý Cốt lõi I và Athlon II Chúng có kiến trúc bên trong khác nhau nên các lệnh được thực thi khác nhau trong đó. Do đó, không thể so sánh các bộ xử lý này dựa trên tốc độ xung nhịp. Ví dụ, một bộ xử lý Athlon II X4 641 Với tốc độ xung nhịp 2,8 GHz, nó có hiệu năng gần tương đương với bộ xử lý Core I3 chạy ở tốc độ 3 GHz.
Nhiều chủ sở hữu máy tính có bộ xử lý hiện đại nhận thấy rằng tốc độ xung nhịp của bộ xử lý thay đổi theo thời gian. Đôi khi tần số nhảy đến đặc tính giá trị tối đa của một kiểu máy nhất định (ví dụ: lên tới 3000 MHz) và đôi khi nó giảm xuống 1500 hoặc thậm chí 800 MHz. Quan sát những bước nhảy vọt như vậy, người dùng thắc mắc tại sao điều này lại xảy ra và làm cách nào để khắc phục tần số xung nhịp ở giá trị tối đa.
Nếu bạn quan sát thấy tốc độ xung nhịp của bộ xử lý tăng vọt khi máy tính không hoạt động thì điều này là khá bình thường. Đây là một cơ chế tiết kiệm năng lượng. Khi không có tải, hệ thống sẽ giảm hệ số nhân của bộ xử lý, dẫn đến tốc độ xung nhịp của bộ xử lý giảm. Thông thường, tần số xung nhịp giảm xuống 1500 hoặc 800 MHz, sau đó máy tính chạy ở tần số này cho đến khi có tải đáng chú ý trên bộ xử lý. Khi tải xuất hiện, tần số xung nhịp sẽ quay trở lại giá trị bình thường.
Dưới đây là ảnh chụp màn hình từ chương trình CPU-Z. Ở đó bạn có thể thấy tần số của bộ xử lý Intel Core i5 2310 nhảy vọt như thế nào trong khoảng từ 1600 MHz đến 3100 MHz.
Ngoài ra trong chương trình CPU-Z, bạn có thể quan sát cách hệ số nhân của bộ xử lý thay đổi.
Việc giảm tần số xung nhịp cho phép bạn giảm mức tiêu thụ năng lượng của bộ xử lý, từ đó giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của máy tính, vì bộ xử lý là một trong những thành phần ngốn điện nhất của máy tính hiện đại.
Ngoài việc trực tiếp tiết kiệm năng lượng, hành vi này của hệ thống cho phép bạn giảm nhiệt độ của bộ xử lý, từ đó cho phép bạn giảm tốc độ quạt và giảm độ ồn do máy tính tạo ra.
Nếu muốn, người dùng có thể cố định tần số xung nhịp của bộ xử lý ở giá trị tối đa. Để thực hiện việc này, bạn cần chỉnh sửa sơ đồ cấp nguồn được sử dụng trong hệ điều hành. Ví dụ: trong Windows, để thực hiện việc này, bạn cần truy cập vào “Bảng điều khiển\Phần cứng và Âm thanh\Tùy chọn nguồn” và nhấp vào liên kết “Định cấu hình gói nguồn”, nằm đối diện với sơ đồ hoạt động.
Thao tác này sẽ đưa bạn đến phần cài đặt gói điện bổ sung. Tại đây, bạn cần mở phần “Quản lý nguồn điện của bộ xử lý” và trong trường “Trạng thái bộ xử lý tối thiểu” chỉ định giá trị 100 phần trăm.
Sau khi áp dụng cài đặt, bộ xử lý sẽ bắt đầu hoạt động ở tốc độ xung nhịp tối đa.
Tốc độ xung nhịp CPU tăng vọt khi tải
Khi tải, tần số xung nhịp cũng có thể thay đổi. Trong trường hợp này, đây là kết quả của công nghệ Turbo Boost. Công nghệ này được thiết kế để tự động ép xung bộ xử lý lên tần số cao hơn tiêu chuẩn. Hoạt động ép xung tự động như vậy phụ thuộc vào tải trên bộ xử lý. Với tải đơn luồng, Turbo Boost khiến tốc độ xung nhịp tăng cao hơn đáng kể so với tải đa luồng, điều này có thể dẫn đến tốc độ xung nhịp của bộ xử lý tăng vọt một chút. Ví dụ: đối với bộ xử lý Core i5-2500 đang tải, Turbo Boost có thể thay đổi tần số xung nhịp từ 3700 MHz (có tải trên một lõi) đến 3400 MHz (có tải trên cả 4 lõi).
Nếu bạn gặp phải sự tăng đột biến đáng kể về tần số bộ xử lý khi tải, chẳng hạn như tăng vọt từ 1000 MHz trở lên thì đây có thể là dấu hiệu của sự cố máy tính. Trong trường hợp này, nó đáng để kiểm tra. Khi bộ xử lý quá nóng, cái gọi là "điều tiết" có thể bắt đầu. Đây là việc giảm tốc độ xung nhịp để giảm nhiệt độ bộ xử lý.
Cần lưu ý rằng hiện tượng điều chỉnh bộ xử lý có thể xảy ra không chỉ do bản thân bộ xử lý quá nóng mà còn do mạch điện của nó quá nóng. Điều này có thể xảy ra, chẳng hạn như khi ép xung bộ xử lý trên bo mạch chủ bình dân.
Tuyên bố:
Tốc độ xung nhịp của bộ xử lý càng cao thì hiệu suất của nó càng cao.
Tốc độ của bộ xử lý luôn được so sánh dựa trên đặc điểm hàng đầu và dễ hiểu nhất của chúng - tần số xung nhịp. Xu hướng này được giới thiệu vào năm 1984 bởi các nhà tiếp thị PC của IBM, họ tuyên bố rằng bộ xử lý Intel 8088 trong máy tính của họ nhanh hơn gần 5 lần so với MOS Technology 6502 ở tần số xung nhịp.
từ Apple II - có nghĩa là nó nhanh hơn gần năm lần. Intel và Microsoft cũng đi theo logic tương tự vào những năm 90, cho rằng Pentium có năng suất cao hơn PowerPC của máy tính Apple chỉ vì nó có tốc độ xung nhịp cao hơn. Sau khi AMD tham gia cuộc đua vào cuối những năm 90, công ty đã phải đưa ra những dấu hiệu đặc biệt để so sánh bộ xử lý của họ với bộ xử lý Intel. Hầu hết người tiêu dùng đều tự tin rằng tốc độ xung nhịp là đặc điểm chính và Intel, công ty dựa vào sự tăng trưởng của mình, chỉ ủng hộ họ với niềm tin này.
JOHN THÌA
nhà báo
“Sau khi phát hành bộ xử lý Pentium III hoạt động ở tần số lên tới 667 MHz, AMD có thể mất đi vị trí dẫn đầu. Đã gửi
Bộ xử lý Athlon sẽ chạy trong tháng này
với tần số tối đa là 650 MHz. Nhưng sự lãnh đạo của Intel sẽ không tồn tại được lâu. Theo đại diện AMD, họ sẽ tung ra bộ xử lý có tần số 700 MHz vào cuối năm nay.”
Tại sao điều này không đúng:
Thời gian cần thiết để hoàn thành các thao tác quan trọng hơn tốc độ đồng hồ.
Chỉ so sánh tần số xung nhịp là đúng
bộ xử lý của cùng một dòng model có cùng kiến trúc. Mặc dù tần số của Intel 8088 cao hơn gần năm lần so với tần số của MOS Technology 6502, nhưng trên thực tế, hoạt động tương tự có thể tiêu tốn nhiều chu kỳ xung nhịp hơn từ Intel 8088, đó là lý do tại sao lợi thế về tần số đã bị san bằng. Vì vậy, nó là
trong tương lai: đầu tiên là Apple, và sau đó là AMD đã cố gắng vạch trần “huyền thoại về megahertz”. Vào năm 2006, Intel cuối cùng đã tham gia cùng họ, đạt đến giới hạn tốc độ xung nhịp trên kiến trúc mà hãng đang sử dụng trong các bộ xử lý máy tính để bàn và thay đổi mô hình.
Ngày nay số lượng hoạt động mà bộ xử lý thực hiện
trong một chu kỳ đồng hồ, tốc độ đồng hồ chưa bao giờ quan trọng hơn thế. Trường hợp
là tần số càng cao thì nhiệt sinh ra càng cao,
và do đó những người tạo ra bộ xử lý di động tập trung
để tối ưu hóa, không phải số khô khan. Tuy nhiên, huyền thoại chẳng đi đến đâu
không biến mất mà thậm chí còn phát triển: chẳng hạn, nhiều người bắt đầu tin rằng tốc độ của bộ xử lý tỷ lệ thuận với số lõi trong đó. Có, và nếu bạn đặt tên cho một người bình thường là hai bộ xử lý có tần số xung nhịp khác nhau, thì anh ta vẫn sẽ
theo quán tính nó sẽ chọn cái có nhiều megahertz hơn.
Sơ đồ mạch xử lý
Khối điều khiển- điều khiển hoạt động của tất cả các khối xử lý.
Khối logic số học- thực hiện các phép tính số học và logic.
Đăng ký- khối lưu trữ dữ liệu và kết quả tính toán trung gian - RAM bên trong của bộ xử lý.
Khối giải mã- Chuyển đổi dữ liệu sang hệ nhị phân.
Khối tìm nạp trước- nhận lệnh từ thiết bị (bàn phím, v.v.) và yêu cầu hướng dẫn từ bộ nhớ hệ thống.
Bộ đệm cấp 1 (hoặc đơn giản là bộ đệm)- lưu trữ các hướng dẫn và dữ liệu được sử dụng thường xuyên.
Bộ đệm cấp 2- lưu trữ dữ liệu được sử dụng thường xuyên.
Khối xe buýt- Phục vụ cho việc nhập và xuất thông tin.
Sơ đồ này tương ứng với bộ xử lý kiến trúc P6. Các bộ xử lý từ Pentium Pro đến Pentium III được tạo ra bằng kiến trúc này. Bộ xử lý Pentium 4 được sản xuất bằng kiến trúc Intel® NetBurst mới. Trong bộ xử lý Pentium 4, bộ đệm cấp 1 được chia thành hai phần - bộ đệm dữ liệu và bộ đệm lệnh.
Thông số kỹ thuật của bộ xử lý
Các đặc điểm chính của bộ xử lý là tốc độ xung nhịp, độ rộng bit và kích thước của bộ đệm cấp 1 và cấp 2.
Tần số là số lần rung động trong một giây. Tốc độ đồng hồ là số chu kỳ đồng hồ mỗi giây. Khi áp dụng cho bộ xử lý:
Tần số đồng hồ là số lượng hoạt động mà bộ xử lý có thể thực hiện mỗi giây.
Những thứ kia. Bộ xử lý có thể thực hiện càng nhiều thao tác mỗi giây thì tốc độ chạy càng nhanh. Ví dụ: bộ xử lý có tần số xung nhịp 40 MHz thực hiện 40 triệu thao tác mỗi giây, với tần số 300 MHz - 300 triệu hoạt động mỗi giây, với tần số 1 GHz - 1 tỷ hoạt động mỗi giây.
Đến năm 2003, tốc độ xung nhịp của bộ xử lý đạt 3 GHz.
Có hai loại tốc độ đồng hồ - bên trong và bên ngoài.
Tốc độ đồng hồ bên trong- đây là tần số xung nhịp mà công việc diễn ra bên trong bộ xử lý.
Tần số đồng hồ bên ngoài hoặc tần số bus hệ thống- đây là tần số xung nhịp mà dữ liệu được trao đổi giữa bộ xử lý và RAM của máy tính.
Cho đến năm 1992, các bộ xử lý có cùng tần số bên trong và bên ngoài, và vào năm 1992, Intel đã giới thiệu bộ xử lý 80486DX2, trong đó tần số bên trong và bên ngoài khác nhau - tần số bên trong cao gấp 2 lần tần số bên ngoài. Hai loại bộ xử lý như vậy được ra mắt với tần số 25/50 MHz và 33/66 MHz, sau đó Intel ra mắt bộ xử lý 80486DX4 với tần số bên trong gấp ba lần (33/100 MHz).
Kể từ thời điểm đó, các công ty sản xuất khác cũng bắt đầu sản xuất bộ xử lý có tần số bên trong gấp đôi và IBM bắt đầu sản xuất bộ xử lý có tần số bên trong gấp ba lần (25/75 MHz, 33/100 MHz và 40/120 MHz).
Ví dụ, trong các bộ xử lý hiện đại, với tốc độ xung nhịp của bộ xử lý là 3 GHz, tần số bus hệ thống là 800 MHz.
Kích thước bộ xử lýđược xác định bởi dung lượng của các thanh ghi của nó.
Một máy tính có thể hoạt động đồng thời với một tập hợp thông tin hạn chế. Bộ này phụ thuộc vào độ sâu bit của các thanh ghi bên trong. Chữ số là đơn vị lưu trữ thông tin. Trong một chu kỳ làm việc, máy tính có thể xử lý lượng thông tin có thể chứa trong sổ đăng ký. Nếu các thanh ghi có thể lưu trữ 8 đơn vị thông tin thì chúng là 8 bit và bộ xử lý là 8 bit, nếu các thanh ghi là 16 bit thì bộ xử lý là 16 bit, v.v. Dung lượng bộ xử lý càng cao thì càng có thể xử lý nhiều thông tin trong một chu kỳ xung nhịp, điều đó có nghĩa là bộ xử lý hoạt động càng nhanh.
Bộ xử lý Pentium 4 là 32-bit.
Kích thước bộ đệm cấp 1 và 2 cũng ảnh hưởng đến hiệu năng của bộ xử lý.
Bộ xử lý Pentium III có bộ đệm cấp 1 16 KB và bộ đệm cấp 2 256 KB.
Bộ xử lý Pentium 4 có bộ đệm dữ liệu L1 8 KB, bộ đệm lệnh L1 12.000 đơn hàng và bộ đệm lệnh L2 512 KB.
